光纤通信实验报告 光纤通信实验讲义.doc

光纤通信实验报告光纤通信实验讲义

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图 10-3 逐比特复接简易原理框图

图 10-4 逐比特同步复接示意图

在实验二十一中的三路信号(D1、D2、D3)复接时,由于各路是使用同一个时钟源,且频率相位相同,是同步复接,因此实现起来较为简单。然而,在系统中,若要对四路不同计算机的串口数据进行复接,由于它们各自通信的波特率不同,所以对它们进行复接,应分三个步骤来进行:
第一步将各输入信号进行编码,使它们速率的标称值相同;第二步将各支路的编码后的信码变换成与一个标准信号同频同相的信码,即先对各支路进行码速调整,使之达到码速同步;
第三步进行同步复接即将已同步的信码进行复接。后两个步骤组合起来就称为准同步复接,实现准同步复接其重要概念是:先进行码速调整,再进行同步复接。码速调整为同步复接提供条件。码速调整有三种方式:正码速调整;正/负码速调整;正/零/负码速调整。ITU-T 推荐使用正码速调整和正/零/负码速调整方式。我国大部分复用设备采用正码速调整方式,也有采用正/零/负码速调整方式的。目前应用最多是“脉冲插入同步”方式,这种方式是利用插入脉冲的方法来实现调整的。所谓正码速调整就是将被复接的低次群的码速都提高,使其同步到某一规定的较高的码速上。例如在 PCM 基群的数码率标称值都是 2048kb/s,但由于各个独立的时钟源总是存在偏差,因此,可根据复接帧的要求,确定脉冲的插入数目,使每个基群的码率均由 2048kb/s 填充到所要求的码率,二次复接时为 2112kb/s。这样,码速都提高了,又达到了相互同步的目的。由于是用提高来使其同步,故称为正码速调整。

图 10-5 脉冲插入同步方式插入部分的原理示意图
(a)方框图(b)支路输入数码流 fi (c) 码速调整后的数码流 fm
在系统中,首先对输入的四路信号按一定速率进行编码,以便使四路信号速率的标称值相同,编码方式可以采用多种方式(如 CMI、DMI,5B6B,4B1H 等等),然后再对编码后的信号进行脉冲插入同步的正码速调整,下面,我们对正码速调整中插入脉冲部分的原理作简单介绍,而去插入脉冲部分将在下一实验中说明: 采用脉冲插入同步的正码速调整的原理如图 10-5(a)所示。该图只绘出一个支路的码速调整插入部分情况,去插入部分和复接部分没有绘出。基群输入的数字信号先写入到一个缓冲存储器,写入速率是编码速率,读出时钟频率则是码速调整后的速率 fm,而 fm>fi ,所以存储器是读得快写得慢,即存储器处于“快读慢写”状态。快读慢写会出现什么结果呢?从图(b)和(c)可以看出,第 1 个脉冲经过一段时间后读出,第 2 个脉冲的读出,其经过的时间长度比前者要短一些,因读出速度比写入速度快,以后的写入与读出时间差,即相位差愈来愈小,在第 6 个脉冲时两者相位差已很小,即将出现取空状态,当相位差小到一定程度时,由相位比较器(在缓冲存储器中)发出插入要求,要求插入脉冲控制电路发出一个插入指令,停止一次读出,同时在此瞬间插入一个脉冲。插入脉冲是不携带信息的,所以在接收端应把它去掉,为此,发送端在插入脉冲的同时,必须发出一个标志信号通知接收端,据此判别出哪些是插入脉冲,然后把它去掉以恢复原始信号。
正码速调整过程的要点如下:
1) 输入的数码流以 fi 的速率写入缓冲存储器;缓冲存储器以 fm 的速率读出,即进行快读慢写。
2) 当读时钟与写时钟的相差小到某一规定值时,由鉴相器检出其状态,要求插入脉冲控制电路发出一个指令,此指令控制三个动作;停止一次读出;插入一个脉冲,给插入脉冲作标志。
3) 4 个基群支路的速率都正调整到 fm 后,再复接成二次群。即
fi→fmX4→4fm。
以上就是系统所采用的码速率调整部分、逐比特同步复接的原理介绍,通过这两部分的协同工作,就可以将输入的四路异步信号复接成一路串行信号进行传输。在接收端,进行一次逆变换,就可以将信号复原成原始信号,这一部分将在下一实验中说明。
实验中所用的接线/测试端口说明如下表:
表10-1接线/测试端口说明

注:上表为 1310 nm 光端机部分的说明(左边),对于 1550 nm 光端机部分的说明(左边)信号前面的“L”变为“R”。
在本实验中我们将通过这一技术来实现最多 8 台计算机之间的全双工数据通信。在实验中,我们首先对 8路 RS232 数据流进行编码、复接后再送到光纤传输,在接收端对复接信号进行解复用,然后再进行译码,最后送给相应的计算机。整个实验系统的传输框图如图 10-6和 10-7 所示。