光纖通信課件04-喬桂紅概要

第4章 光端機(jī)

11/26/20231本章內(nèi)容光發(fā)送機(jī)光接收機(jī)光中繼器光線路碼型本章重點光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)的功能、電路組成和工作原理。光通信常用線路碼型。第4章光端機(jī)11/26/20232學(xué)習(xí)本章目的和要求把握光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)的組成框圖及工作原理。生疏光中繼器的組成框圖及工作原理。把握光通信常用的線路碼型。第4章光端機(jī)11/26/20233第4章光端機(jī)光纖通信系統(tǒng)主要包括光纖〔光纜〕和光端機(jī)。每一部光端機(jī)又包含光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)兩局部，假設(shè)通信距離長時還要加光中繼器，如圖4-1所示。圖4-1光纖通信系統(tǒng)組成11/26/20234第4章光端機(jī)光發(fā)送機(jī)是實現(xiàn)E/O轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。其功能是將來自于電端機(jī)的電信號對光源發(fā)出的光波進(jìn)展調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后，再將已調(diào)的光信號耦合到光纖線路中進(jìn)展傳輸。光接收機(jī)是實現(xiàn)O/E轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。其功能是將經(jīng)光纖傳輸來的微弱的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺﹄娦盘栠M(jìn)展放大、整形、再生后，生成與發(fā)送端一樣的電信號，送到接收端的電端機(jī)。光中繼器是信號經(jīng)過一段距離傳輸后，當(dāng)信道信噪比不太大時，準(zhǔn)時識別判決，以防止信道誤碼。電端機(jī)在發(fā)送端把信息進(jìn)展模/數(shù)轉(zhuǎn)換并完成復(fù)用，然后將信號送入光發(fā)送端機(jī)。接收端完成相反的功能11/26/202354.1光發(fā)送機(jī)光發(fā)送機(jī)的作用是把從電端機(jī)送來的電信號轉(zhuǎn)變成光信號，并送入光纖線路進(jìn)展傳輸。因此對光放射機(jī)有肯定的要求?！?〕有適宜的輸出光功率光發(fā)送機(jī)的輸出光功率，通常是指耦合進(jìn)光纖的功率，亦稱入纖功率。入纖功率越大，可通信的距離就越長，但光功率太大也會使系統(tǒng)工作在非線性狀態(tài)，對通信將產(chǎn)生不良影響。因此，要求光源應(yīng)有適宜的光功率輸出，一般為0.01mW～5mW。11/26/202364.1光發(fā)送機(jī)〔2〕有較好的消光比消光比的定義為全“1”碼平均發(fā)送光功率與全“0”碼平均發(fā)送光功率之比。 式中，P11為全“1”碼時的平均光功率；P00為全“0”碼時的平均光功率。一般要求EXT≥10dB。11/26/202374.1光發(fā)送機(jī)〔3〕調(diào)制特性要好所謂調(diào)制特性好，是指光源的P?I曲線在使用范圍內(nèi)線性特性好，否則在調(diào)制后將產(chǎn)生非線性失真。

11/26/202384.1.1光發(fā)送機(jī)的根本組成數(shù)字光發(fā)送機(jī)的根本組成主要包括輸入電路和電/光轉(zhuǎn)換電路兩大局部。輸入電路有均衡放大、碼型變換、復(fù)用、擾碼和時鐘提取電路。電/光轉(zhuǎn)換電路有光源、光源的調(diào)制〔驅(qū)動〕電路、光源的掌握電路〔ATC和APC〕及光源的監(jiān)測和愛護(hù)電路等。如圖4-2。

11/26/202394.1.1光發(fā)送機(jī)的根本組成圖4-2數(shù)字光發(fā)送機(jī)原理方框圖11/26/2023104.1.1光發(fā)送機(jī)的根本組成〔1〕均衡放大補(bǔ)償由電纜傳輸所產(chǎn)生的衰減和畸變，保證電、光端機(jī)間信號的幅度、阻抗適配，以便正確譯碼?！?〕碼型變換由均衡器輸出的仍是HDB3碼或CMI碼，前者是雙極性歸零碼〔即+1，0、?1〕，后者是歸零碼。這兩種碼型都不適合在光纖通信系統(tǒng)中傳輸，通過碼型變換電路將雙極性碼變換為單極性碼，將歸零碼變換為不歸零碼〔即NRZ碼〕，以適合光發(fā)送機(jī)的要求。11/26/2023114.1.1光發(fā)送機(jī)的根本組成〔3〕復(fù)用利用一個大的傳輸信道來同時傳送多個低容量的用戶信息及開銷信息的過程?！?〕擾碼擾碼可有規(guī)律地破壞長連“0”和長連“1”的碼流。從而到達(dá)“0”、“1”等概率消失，利于收端從線路數(shù)據(jù)碼流中提取時鐘?！?〕時鐘提取提取PCM中的時鐘信號，供給碼型變換和擾碼電路使用。

11/26/2023124.1.1光發(fā)送機(jī)的根本組成〔6〕調(diào)制〔驅(qū)動〕電路用經(jīng)過擾碼后的數(shù)字信號對光源進(jìn)展調(diào)制，讓光源發(fā)出的光信號強(qiáng)度隨電信號碼流的變化，形成相應(yīng)的光脈沖送入光纖，即完成電/光變換任務(wù)?！?〕光源產(chǎn)生作為光載波的光信號，并作為信號傳輸?shù)妮d體攜帶信號在光纖傳輸線路中傳送?！?〕溫度掌握和功率掌握掌握電路包括自動溫度掌握〔ATC〕電路和自動功率掌握〔APC〕電路，以穩(wěn)定半導(dǎo)體激光器的工作溫度和輸出的平均光功率。11/26/2023134.1.1光發(fā)送機(jī)的根本組成〔9〕其他愛護(hù)、監(jiān)測電路光源過流愛護(hù)電路：在光源二極管上反向并聯(lián)一只肖特基二極管，以防止反向沖擊電流過大。無光告警電路：當(dāng)光發(fā)送機(jī)電路消失故障，或輸入信號中斷，或激光器失效時，都將使激光器“較長時間”不發(fā)光，這時延遲告警電路將發(fā)出告警指示。LD偏流〔壽命〕告警當(dāng)偏流大于原始值的3～4倍時，激光器壽命完結(jié)，發(fā)出延遲修理告警信號。11/26/2023144.1.2光源的調(diào)制1．光源通信用光源的要求?！?〕發(fā)送的光波長應(yīng)和光纖低損耗“窗口”全都，光譜單色性要好，以減小光纖色散對帶寬的限制?！?〕電/光轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)送光束的方向性要好，以利于提高光源與光纖之間的耦合效率?！?〕發(fā)送的光功率足夠高，以便傳輸較遠(yuǎn)的距離?！?〕調(diào)制速率要高或響應(yīng)速度要快?！?〕牢靠性高，工作壽命長，工作穩(wěn)定性好，具有較高的功率穩(wěn)定性、波長穩(wěn)定性和光譜穩(wěn)定性。〔6〕溫度穩(wěn)定性好?！?〕器件體積小，重量輕，安裝使用便利，價格廉價。11/26/2023154.1.2光源的調(diào)制2．調(diào)制方式直接調(diào)制〔內(nèi)調(diào)制〕是將電信號直接加在光源上，使其輸出的光載波信號的強(qiáng)度隨調(diào)制信號的變化而變化，即直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器的注入電流。是光纖通信中最常用的通信方式。間接調(diào)制〔外調(diào)制〕，即不直接調(diào)制光源，而是在光源輸出的通路上外加調(diào)制器來對光波進(jìn)展調(diào)制。一般在高速大容量的光纖通信系統(tǒng)中或相干光通信系統(tǒng)中承受。

11/26/2023164.1.2光源的調(diào)制〔1〕直接調(diào)制①根本概念及調(diào)制原理直接調(diào)制就是將電信號直接注入光源，使其輸出的光載波信號的強(qiáng)度隨調(diào)制信號的變化而變化，又稱為內(nèi)調(diào)制。圖4-3直接光強(qiáng)度數(shù)字調(diào)制原理11/26/2023174.1.2光源的調(diào)制圖4-3〔a〕所示為LED的直接光強(qiáng)度數(shù)字調(diào)制原理圖。由于LED屬于無閾值的器件，它隨著注入電流的增加，輸出光功率近似呈線性的增加圖4-3〔b〕所示為對LD的直接光強(qiáng)度數(shù)字調(diào)制原理圖。對LD的調(diào)制，通常給激光器加一偏置電流Ib，在偏流上疊加調(diào)制電流Im，Ib+Im為驅(qū)動電流，用此電流直接去驅(qū)動激光器LD。當(dāng)調(diào)制脈沖信號為“0”碼時，驅(qū)動電流Ib+Im小于閾值電流Ith，LD處于熒光工作狀態(tài)，輸出光功率為“0”；當(dāng)調(diào)制信號脈沖為“1”碼時，驅(qū)動電流Ib+Im大于閾值電流Ith，LD被鼓勵，發(fā)出激光，輸出光功率為“1”?？梢姡?dāng)激光器的驅(qū)動電流大于閾值電流Ith時，輸出光功率和輸入電流成正比，所以輸出光信號可以反映輸入電信號的變化。11/26/2023184.1.2光源的調(diào)制②特點輸出功率正比于調(diào)制電流，調(diào)制簡潔、損耗小、本錢低。但存在波長〔頻率〕抖動，使激光器光譜特性變壞，限制了系統(tǒng)的傳輸速率和距離。一般狀況下，在常規(guī)G.652光纖上使用時，傳輸距離≤100km，傳輸速率≤2.5Gbit/s。對于不承受光線路放大器的WDM系統(tǒng)，從節(jié)省本錢的角度動身，可以考慮使用直接調(diào)制的激光器。11/26/2023194.1.2光源的調(diào)制〔2〕間接調(diào)制①根本概念及調(diào)制原理不直接調(diào)制光源，而是在光源輸出的通路上外加調(diào)制器來對光波進(jìn)展調(diào)制，此調(diào)制器實際上起到一個開關(guān)的作用，即光輻射之后再加載調(diào)制電壓，使經(jīng)過調(diào)制器的光載波得到調(diào)制，這種調(diào)制方式又稱作外調(diào)制。圖4-4間接調(diào)制激光器的構(gòu)造11/26/2023204.1.2光源的調(diào)制②特點間接調(diào)制方式是對光載波進(jìn)展調(diào)制，因此可分別對其強(qiáng)度、相位、偏振和波長等進(jìn)展調(diào)制。此種方式的激光器比較簡單、損耗大、而且造價也高。但調(diào)制頻率啁啾很小或無，譜線寬度窄，可以應(yīng)用于傳輸速率≥2.5Gbit/s，傳輸距離超過300km以上的高速大容量傳輸系統(tǒng)之中。11/26/2023214.1.3自動功率掌握和溫度掌握1．自動功率掌握激光器輸出光功率與溫度變化和器件老化親密相關(guān)，保持激光器輸出光功率穩(wěn)定，可承受光反響來自動調(diào)整偏置電流，圖4-5所示為激光器背向光反響自動功率掌握〔APC〕電路。從LD背向輸出的光功率，經(jīng)PD檢測器檢測、運算放大器A1放大后送到比較器A3的反相輸入端。同時，輸入信號參考電壓和直流參考電壓經(jīng)A2比較放大后，送到A3的同相輸入端。A3和VT3組成直流恒流源調(diào)整LD的偏流Ib，使輸出光功率穩(wěn)定。調(diào)整直流參考電壓，能轉(zhuǎn)變偏流Ib的大小。這種電路在10℃～50℃溫度范圍內(nèi)功率不穩(wěn)定度可小于5%。11/26/2023224.1.3自動功率掌握和溫度掌握

圖4-5自動功率掌握電路11/26/2023234.1.3自動功率掌握和溫度掌握2．自動溫度掌握溫度變化會引起LD閾值電流的變化，從而使輸出光功率變化。當(dāng)溫度變化不大時，通過APC電路也可以對光功率進(jìn)展調(diào)整，但假設(shè)溫度上升較多時，會使得閾值電流增加很多，經(jīng)過APC電路調(diào)整，偏置電流會有較大增加，會使LD的結(jié)溫更高，以致燒壞。一般加自動溫度掌握〔ATC〕電路，使LD管芯的溫度恒定在20℃左右。11/26/2023244.1.3自動功率掌握和溫度掌握〔1〕溫度掌握裝置的組成溫度掌握裝置由制冷器、熱敏電阻和掌握電路組成，制冷器的冷端和激光器的熱層〔貼在激光器上的一塊金屬散熱器〕相接觸，熱敏電阻作為傳感器，探測激光器結(jié)區(qū)的溫度，并把它傳遞給掌握電路，通過掌握電路轉(zhuǎn)變制冷量，使激光器輸出特性保持恒定。

圖4-6自動溫度掌握原理方框圖11/26/2023254.1.3自動功率掌握和溫度掌握〔2〕自動溫度掌握原理

圖4-7ATC電路原理掌握過程：11/26/2023264.1.3自動功率掌握和溫度掌握溫度掌握只能掌握溫度變化引起的輸出光功率的變化，不能掌握由于器件老化而產(chǎn)生的輸出功率的變化。對于短波長激光器，一般只需加自動功率掌握電路即可。

對于長波長激光器，由于其閥值電流隨溫度的漂移較大，因此，一般還需加自動溫度掌握電路，以使輸出光功率到達(dá)穩(wěn)定。11/26/202327光發(fā)送機(jī)的主要指標(biāo)平均發(fā)送光功率，是在正常條件下光發(fā)送機(jī)發(fā)送光源尾纖輸出的平均光功率。

消光比直接影響光接收機(jī)的靈敏度，從提高光接收機(jī)的靈敏度角度希望消光比盡可能大，但綜合考慮，也不是越大越好。光源的光譜特性影響系統(tǒng)的色散性能。ITU-T建議G.957中標(biāo)準(zhǔn)了最大均方根寬度、最大?20dB寬度和最小邊模抑制比三種參數(shù)。11/26/2023284.2數(shù)字光接收機(jī)光接收機(jī)的主要作用是將光纖傳輸后的幅度被衰減、波形產(chǎn)生畸變的、微弱的光信號變換為電信號，并對電信號進(jìn)展放大、整形、再生后，生成與發(fā)送端一樣的電信號，輸入到電接收端機(jī)，并且用自動增益掌握電路〔AGC〕保證穩(wěn)定的輸出。光接收機(jī)中的關(guān)鍵器件是半導(dǎo)體光檢測器，它和接收機(jī)中的前置放大器合稱光接收機(jī)前端。前端的性能是打算光接收機(jī)的主要因素。11/26/2023294.2.1光接收機(jī)的根本組成對于強(qiáng)度調(diào)制〔IM〕的數(shù)字光信號，在接收端承受直接檢測〔DD〕方式時，光接收機(jī)主要包括光電檢測器、前置放大器、主放大器、均衡器、時鐘恢復(fù)電路、取樣判決器以及自動增益掌握〔AGC〕電路等。圖4-8數(shù)字光接收機(jī)方框圖11/26/2023304.2.1光接收機(jī)的根本組成1．光電檢測器利用光電二極管將經(jīng)光纖傳輸過來的光信號變換為電信號送入前置放大器，對光電檢測器的要求。〔1〕在系統(tǒng)的工作波長上要有足夠高的響應(yīng)度。〔2〕波長響應(yīng)要和光纖的3個低損耗窗口。〔3〕有足夠高的響應(yīng)速度和足夠的工作帶寬。〔4〕產(chǎn)生的附加噪聲要盡可能低，能夠接收極微弱的光信號?！?〕光電轉(zhuǎn)換線性好，保真度高。〔6〕工作性能穩(wěn)定，牢靠性高，壽命長。〔7〕功耗小，體積小，使用簡便。目前的光電檢測器主要有半導(dǎo)體光電二極管〔PIN-PD〕、雪崩光電二極管〔APD〕和光電晶體管等。11/26/2023314.2.1光接收機(jī)的根本組成2．放大器光接收機(jī)的放大器包括前置放大器和主放大器兩局部。前置放大器應(yīng)有較低的噪聲、較寬的帶寬和較高的增益，才能獲得較高的信噪比。前置放大器的噪聲取決于放大器的類型，目前有3種類型的前置放大器可供選擇：即低阻抗前置放大器、高阻抗前置放大器和跨阻抗前置放大器〔或跨導(dǎo)前置放大器〕。跨阻抗放大器具有頻帶寬、噪聲低的優(yōu)點，而且其動態(tài)范圍也比高阻抗前置放大器改善很多，因而，在高速率大容量的通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。11/26/2023324.2.1光接收機(jī)的根本組成主放大器一般是多級放大器，它的功能主要是供給足夠高的增益，把來自前置放大器的輸出信號放大到判決電路所需的信號電平。并通過它實現(xiàn)自動增益掌握〔AGC〕，以使輸入光信號在肯定范圍內(nèi)變化時，輸出電信號應(yīng)保持恒定輸出。主放大器和AGC打算著光接收機(jī)的動態(tài)范圍。11/26/2023334.2.1光接收機(jī)的根本組成3．均衡器對經(jīng)過光纖線路傳輸、光/電轉(zhuǎn)換和放大后已產(chǎn)生畸變(失真)和有碼間干擾的電信號進(jìn)展均衡補(bǔ)償，使其變?yōu)榇a間干擾盡可能小的信號，以使輸出信號的波形有利于判決再生電路的工作，以消退或削減碼間干擾，減小誤碼率。4．再生電路再生電路的任務(wù)是把放大器輸出的升余弦波形恢復(fù)成數(shù)字信號，它由判決器和時鐘恢復(fù)電路組成。

11/26/2023344.2.1光接收機(jī)的根本組成5．自動增益掌握用反響環(huán)路來掌握主放大器的增益。當(dāng)信號強(qiáng)時，則通過反響環(huán)路使上述增益降低；當(dāng)信號變?nèi)?，則通過反響環(huán)路使上述增益提高，從而到達(dá)使送到判決器的信號穩(wěn)定，以利于判決。圖4-9自動增益掌握電路原理框圖11/26/2023354.2.2光接收機(jī)的噪聲特性光接收機(jī)的噪聲主要來自光接收機(jī)內(nèi)部噪聲：包括光電檢測器的噪聲和光接收機(jī)的電路噪聲。光電檢測器的噪聲包括量子噪聲、暗電流噪聲、漏電流噪聲和APD的倍增噪聲；電路噪聲主要是前置放大器的噪聲。前置放大器的噪聲包括電阻熱噪聲及晶體管組件內(nèi)部噪聲。

圖4-10接收機(jī)的噪聲及其分布11/26/2023364.2.2光接收機(jī)的噪聲特性1.量子噪聲當(dāng)一個光電檢測器受到外界光照，其光子鼓勵而產(chǎn)生的光生載流子是隨機(jī)的，從而導(dǎo)致輸出電流的隨機(jī)起伏，這就是量子噪聲。即使在抱負(fù)的光檢測器中，熱噪聲和暗電流噪聲等于零，量子噪聲也會伴隨著光信號而產(chǎn)生。這是檢測器固有的噪聲。11/26/2023374.2.2光接收機(jī)的噪聲特性2.暗電流噪聲暗電流是指無光照射時間電檢測器中產(chǎn)生的電流。由于鼓勵起暗電流的條件〔如熱鼓勵、放射線等〕是隨機(jī)的，因而鼓勵出的暗電流也是浮動的，這就產(chǎn)生了噪聲，稱為暗電流噪聲。嚴(yán)格地說，暗電流還應(yīng)包括器件外表的漏電流。由漏電流產(chǎn)生的噪聲為漏電流噪聲。11/26/2023384.2.2光接收機(jī)的噪聲特性3.雪崩管倍增噪聲由于雪崩光電二極管的雪崩倍增作用是隨機(jī)的，這種隨機(jī)性，必定要引起雪崩管輸出信號的浮動，從而引入噪聲。對于PIN光電二極管來說，內(nèi)部噪聲主要是量子噪聲。對于雪崩光電二極管來說，內(nèi)部的噪聲一方面是倍增嗓聲，另一方面是量子噪聲。

4.光接收機(jī)的電路噪聲光接收機(jī)的電路噪聲主要指前置放大器噪聲，其中包括電阻熱噪聲及晶體管組件內(nèi)部噪聲。11/26/2023394.2.3光接收機(jī)的主要指標(biāo)1.光接收機(jī)的靈敏度光接收機(jī)的靈敏度是指在系統(tǒng)滿足給定誤碼率指標(biāo)的條件下，光接收機(jī)所需的最小平均接收光功率Pmin〔mW〕。工程中常用毫瓦分貝〔dBm〕來表示，即

假設(shè)一部光接收機(jī)在滿足給定的誤碼率指標(biāo)下，所需的平均光功率低，說明它在微弱的輸入光條件下就能正常工作，明顯這部接收機(jī)是靈敏度的，其性能是好的。影響光接收機(jī)靈敏度的主要因素是噪聲，它包括光電檢測器的噪聲、放大器的噪聲等。11/26/2023404.2.3光接收機(jī)的主要指標(biāo)2.光接收機(jī)的動態(tài)范圍〔D〕在保證系統(tǒng)誤碼率指標(biāo)的條件下，接收機(jī)的最低輸入光功率〔dBm〕和最大允許輸入光功率〔dBm〕之差〔dB〕。即

低于這個動態(tài)范圍的下限〔即靈敏度〕，如前所述將產(chǎn)生過大的誤碼；高于這個動態(tài)范圍的上限，在判決時亦將造成過大的誤碼。明顯一部好的光接收機(jī)應(yīng)有較寬的動態(tài)范圍，其表示了光接收機(jī)對輸入信號的適應(yīng)力量，數(shù)值越大越好。11/26/2023414.3光中繼器作用：由于光纖損耗和色散的影響，使得光脈沖信號的幅度下降和波形失真，從而使信息傳輸質(zhì)量下降，影響通信質(zhì)量。因此，每隔肯定距離要設(shè)置一個再生中繼器，用來將經(jīng)光纖傳輸后有較大衰減和畸變的光信號變成沒有衰減和畸變的光信號，然后，再輸入光纖內(nèi)連續(xù)傳輸，從而增大光的傳輸距離。分類：光中繼器主要分為兩類，即光電型中繼器和全光型中繼器。11/26/2023424.3光中繼器光電型中繼器指承受光—電—光轉(zhuǎn)換方式的傳統(tǒng)光中繼器。它將接收到的微弱光信號經(jīng)過光電檢測器轉(zhuǎn)換成電信號〔光/電轉(zhuǎn)換〕后，放大、整形和再生，恢復(fù)出原來的數(shù)字電信號，然后再對光源進(jìn)展調(diào)制〔即電/光轉(zhuǎn)換〕，產(chǎn)生出光信號輸入光纖連續(xù)傳輸。光電型中繼器由于在放大的過程中引入了光/電和電/光轉(zhuǎn)換，限制了光信號的高速率傳輸。11/26/2023434.3光中繼器全光型中繼器利用光放大器直接在光域?qū)λp和畸變了的光信號進(jìn)展處理的光中繼器。常用的全光型中繼器是摻鉺光纖放大器〔EDFA〕，由于這種光放大器只對光信號幅度直接進(jìn)展放大，因此稱為直接光放大型中繼器。優(yōu)點：設(shè)備簡潔，沒有光—電—光的轉(zhuǎn)換過程，工作頻帶寬。缺點：光放大器作中繼器時，對波形的整形不起作用。11/26/2023444.3光中繼器兩種光中繼器特性比較：類

別光電型中繼器全光型中繼器光信號恢復(fù)有有電信號恢復(fù)有無時鐘信號恢復(fù)有無公務(wù)、區(qū)間通信有無設(shè)備復(fù)雜程度復(fù)雜簡單可靠性低高價格高中適用范圍色散和衰減限制系統(tǒng)衰減限制系統(tǒng)11/26/2023454.4光線路編碼從信源或編碼器輸出的信號一般為NRZ碼，為使終端信息比特與信道相匹配，需要把NRZ碼變換為適合于信道傳輸?shù)臄?shù)字信號，這個過程稱為線路編碼。光端機(jī)的接口有電接口和光接口兩種。電接口與PCM終端機(jī)相連，其接口碼型應(yīng)與PCM終端機(jī)的接口碼型全都?；?/p>

群二

次

群三

次

群四

次

群接口碼速率(Mbit/s)2.0488.44834.368139.264接口碼型HDB3HDB3HDB3CMIPCM接口碼速率與接口碼型11/26/2023464.4光線路編碼光接口用于光端機(jī)和光纜線路的連接，在PDH光纖通信系統(tǒng)中，常使用的線路編碼有分組碼〔mBnB〕，1B2B碼〔CMI、DMI和雙相碼等〕和插入碼。在SDH光纖通信系統(tǒng)中廣泛使用的是加擾的NRZ碼。11/26/2023474.4光線路編碼碼

型碼型變換規(guī)則傳輸速率誤碼監(jiān)測適用系統(tǒng)1B2B碼CMI“1”：11,00交替“0”：012fi按編碼規(guī)則檢查PDH雙相碼“1”：10“0”：012fi同上DMI“1”：11,00交替“0”：01（前二個碼為01，11時）10（前二個碼為10，00時）2fi同上分組碼mBnB在nB碼中選擇不均等值小的碼作公共碼；正負(fù)模式交替nfi/m（1）查禁用碼字（2）利用DRS插入碼mB1P（1）P碼滿足奇校驗規(guī)則（2）P碼滿足偶校驗規(guī)則(m+1)fi/m奇偶校驗mB1C(m+1)fi/m模2和=0mB1H加擾NRZ給輸入NRZ序列加擾fi無SDH表4-3 常用的線路編碼11/26/2023484.4光線路編碼1．分組碼分組碼常用mBnB表示，它是把輸入碼流每m比特分成一組，然后把每組編成n比特輸出。每組的m個二進(jìn)制碼，記為mB，變換為n個二進(jìn)制碼，記為nB，因此稱為mBnB碼，其中m和n都是正整數(shù)，通常n＞m，一般選取n=m+1。常用的mBnB碼有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B和17B18B等。最簡潔的mBnB碼是1B2B碼，它是把原信息碼的“0”變換為“01”，把“1”變換為“10”。因此最大的連“0”和連“1”的數(shù)目不會超過兩個，例如1001和0110。但是碼速率提高了1倍。我國的PDH3次群和4次群光纖通信系統(tǒng)中，最常用的線路傳輸碼型是5B6B碼。11/26/2023494.4光線路編碼2．插入碼插入碼是把輸入二進(jìn)制原始碼流分成每m比特〔mB〕為一組，然后在每組mB碼末尾按肯定的規(guī)律插入一個碼，組成m+1個碼為一組新的線路碼流?！?〕mB1C碼mB1C碼的編碼原理是，把原始碼流分成每m比特〔mB〕為一組，然后在每組mB碼的末尾插入1比特補(bǔ)碼，這個補(bǔ)碼稱為C碼，所以稱為mB1C碼。補(bǔ)碼插在mB碼的末尾，使連“0”碼和連“1”碼的數(shù)目最少。例如：C碼的作用是引入冗余碼，可以進(jìn)展在線誤碼率監(jiān)測；同時改善了“0”碼和“1”碼的分布，有利于定時提取。mB碼100110001101…mBlC碼1001110100101010…11/26/2023504.4光線路編碼〔2〕mB1H碼mB1H碼是由mB1C碼演化而成的，即在mB1C碼中，扣除局部C碼，并在相應(yīng)的碼位上插入一個混合碼〔H碼〕，所以稱為mB1H碼。所插入的H碼可以依據(jù)不同用途分為三類：第一類是C碼，它是第m位碼的補(bǔ)碼，用于在線誤碼率監(jiān)測；其次類是L碼，用于區(qū)間通信；第三類是G碼，用于幀同步、公務(wù)、數(shù)據(jù)、監(jiān)測等信息的傳輸。常用的插入碼是mB1H碼，有1B1H碼、4B1H碼和8B1H碼。11/26/2023514.4光線路編碼mB碼100000001110…mBlP碼1000000100101101…〔3〕mB1P碼①P碼為奇校驗碼時，其插入規(guī)律是使m+1個碼內(nèi)“1”碼的個數(shù)為奇數(shù)，例如：當(dāng)接收端檢測的m+1個碼內(nèi)“1”碼為奇數(shù)時，則認(rèn)為無誤碼。否則為有誤碼。②P碼為偶校驗碼時，其插入規(guī)律是使m+1個碼內(nèi)“1”碼的個數(shù)為偶數(shù)，例如：當(dāng)接收端檢測的m+1個碼內(nèi)“1”碼為偶數(shù)時，則認(rèn)為無誤碼。否則為有誤碼。mB碼100000001110…mBlP碼1001000000111100…11/26/2023524.4光線路編碼3．1B2B碼〔1〕CMI碼CMI碼又稱傳號反轉(zhuǎn)碼。其變換規(guī)章是原碼的“0”碼用“01”碼代替，原碼的“1”碼用“00”或“11”交替代替。CMI碼的優(yōu)點①沒有直流重量；②定時提取便利；③有肯定的檢錯力量，由于在CMI碼流中，只會消失“01”和交替的“00”、“11”，利用這一特點，可以檢測局部誤碼?！?〕雙相碼雙相碼又稱分相碼。其變換規(guī)章是原碼的“0”碼用“01”碼代替，原碼的“1”碼用“10”代替。雙相碼的優(yōu)點：①“0”、“1”成對消失，沒有直流重量。②“0”、“1”變化消失在每一原始碼元中，有利于位定時的恢復(fù)。③收端易實現(xiàn)誤碼監(jiān)測。11/26/2023534.4光線路編碼〔3〕DMI碼DMI碼又稱不同模式反轉(zhuǎn)碼，它是一種1B2B碼。其變換規(guī)章是原碼的“1”碼用“00”或“11”交替代替。原碼的“0”碼，假設(shè)前二個碼為“01”，“11”時用“01”代替，前二個碼為“10”，“00”時用“10”代替。11/26/2023544.4光線路編碼4．?dāng)_碼利用肯定規(guī)章對信號碼流進(jìn)展擾碼，經(jīng)過擾碼后使