第4章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)

1、2021-6-131 第第4章章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)數(shù)字光纖通信系統(tǒng) 4.1 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)概述數(shù)字光纖通信系統(tǒng)概述 4.2 光纖和光器件光纖和光器件 4.3 光端機光端機 4.4 數(shù)字光纖系統(tǒng)的兩種傳輸體制數(shù)字光纖系統(tǒng)的兩種傳輸體制 2021-6-132 4.1 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)概述數(shù)字光纖通信系統(tǒng)概述 一、光纖通信發(fā)展史和現(xiàn)狀一、光纖通信發(fā)展史和現(xiàn)狀 1、探索時期的光通信、探索時期的光通信: 中國古代用中國古代用“烽火臺烽火臺”報警，歐洲人用旗語傳報警，歐洲人用旗語傳 送信息，送信息， 這些都可以看作是原始形式的光通信。這些都可以看作是原始形式的光通信。 1880年，美國人貝爾年，美國人貝

2、爾(bell)發(fā)明了用光波作載發(fā)明了用光波作載 波傳送話音的波傳送話音的“光電話光電話”。光電話證明了用光波作。光電話證明了用光波作 為載波傳送信息的可行性。貝爾光電話是現(xiàn)代光通為載波傳送信息的可行性。貝爾光電話是現(xiàn)代光通 信的雛型。信的雛型。 2021-6-133 1960年，美國人梅曼年，美國人梅曼(maiman)發(fā)明了第一臺紅發(fā)明了第一臺紅 寶石激光器，寶石激光器， 給光通信帶來了新的希望。給光通信帶來了新的希望。 激光具有激光具有波譜寬度窄，方向性極好，波譜寬度窄，方向性極好， 亮度極高，亮度極高， 以及頻率和相位較一致的良好特性以及頻率和相位較一致的良好特性。 繼紅寶石激光器之后，氦

3、繼紅寶石激光器之后，氦氖氖(he - ne)激光器、激光器、 二氧化碳二氧化碳(co2)激光器先后出現(xiàn)，并投入實際應用。激光器先后出現(xiàn)，并投入實際應用。 激光器的發(fā)明和應用，激光器的發(fā)明和應用， 使光通信進入一個嶄新的階使光通信進入一個嶄新的階 段。段。 2021-6-134 2 2、現(xiàn)代光纖通信、現(xiàn)代光纖通信 19661966年，英籍華裔學者高錕指出了利用光纖年，英籍華裔學者高錕指出了利用光纖 (optical fiber)(optical fiber)進行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g途進行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g途 徑，奠定了現(xiàn)代光通信徑，奠定了現(xiàn)代光通信光纖通信的基礎。光纖通信的基礎。 1970

4、 1970 年，光纖研制取得了重大突破。美國康年，光纖研制取得了重大突破。美國康 寧寧(corning)(corning)公司就研制成功損耗公司就研制成功損耗20 db/km20 db/km的石英的石英 光纖。光纖。 1973 1973 年，美國貝爾年，美國貝爾(bell)(bell)實驗室取得了更大實驗室取得了更大 成績，光纖損耗降低到成績，光纖損耗降低到2.5db/km2.5db/km。 1976 1976 年，日本電報電話年，日本電報電話(ntt)(ntt)公司將光纖損耗公司將光纖損耗 降低到降低到0.47 db/km(0.47 db/km(波長波長1.2m)1.2m)。 2021-6-

5、135 3 3、光纖通信的發(fā)展可以粗略地分為三個階段：、光纖通信的發(fā)展可以粗略地分為三個階段： 第一階段第一階段(1966-1976(1966-1976年年) )，這是從基礎研究到商，這是從基礎研究到商 業(yè)應用的開發(fā)時期。實現(xiàn)了短波長業(yè)應用的開發(fā)時期。實現(xiàn)了短波長(0.85m)(0.85m)低速率低速率 (45(45或或34mb/s)34mb/s)多模光纖通信系統(tǒng)。多模光纖通信系統(tǒng)。 第二階段第二階段(1976-1986(1976-1986年年) )，這是以提高傳輸速率，這是以提高傳輸速率 和增加傳輸距離為研究目標和大力推廣應用的大發(fā)展和增加傳輸距離為研究目標和大力推廣應用的大發(fā)展 時期。時期

6、。 光纖從多模發(fā)展到單模，工作波長從短波長光纖從多模發(fā)展到單模，工作波長從短波長 (0.85m)(0.85m)發(fā)展到長波長發(fā)展到長波長(1.31m(1.31m和和1.55m)1.55m)。 第三階段第三階段(1986-1996(1986-1996年年) )，這是以超大容量超長，這是以超大容量超長 距離為目標、全面深入開展新技術研究的時期。在這距離為目標、全面深入開展新技術研究的時期。在這 個時期，實現(xiàn)了個時期，實現(xiàn)了1.55m1.55m色散移位單模光纖通信系統(tǒng)。色散移位單模光纖通信系統(tǒng)。 實驗室可以達到更高水平。實驗室可以達到更高水平。 2021-6-136 二、光纖通信的優(yōu)點和應用二、光纖通

7、信的優(yōu)點和應用 在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電 波頻率高得多，作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜波頻率高得多，作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜 或波導管的損耗低得多，因此相對于電纜通信或微或波導管的損耗低得多，因此相對于電纜通信或微 波通信，光纖通信具有許多獨特的優(yōu)點。波通信，光纖通信具有許多獨特的優(yōu)點。 1. 容許頻帶很寬，傳輸容量很大容許頻帶很寬，傳輸容量很大 單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般為單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般為2.5 gb/s和和10 gb/s。波分復用。波分復用(wdm)和光時分復用和光時分復用 (tdm)更是極大地增加了傳輸

8、容量，更是極大地增加了傳輸容量， 見下表見下表 。 2021-6-137 通信手段 傳輸容量(話 路)/條 中繼距離/km 1000 km內(nèi)中繼器 個數(shù) 微波無線電 960 5020 小同軸 9604250 中同軸 180061600 光纜 19203033 光纜 14000(1gb/s)8411 光纜 6000(445mb/s)1347 表表 光纖通信與電纜或微波通信傳輸能力的比較光纖通信與電纜或微波通信傳輸能力的比較 2021-6-138 2. 損耗很小，損耗很小， 中繼距離很長且誤碼率很小中繼距離很長且誤碼率很小 石英光纖在石英光纖在1.31 m和和1.55 m波長，波長， 傳輸損耗分傳

9、輸損耗分 別為別為0.50 db/km和和0.20 db/km，甚至更低。因此，用，甚至更低。因此，用 光纖比用同軸電纜或波導管的中繼距離長得多，見表。光纖比用同軸電纜或波導管的中繼距離長得多，見表。 傳輸容量大、傳輸誤碼率低、中繼距離長的優(yōu)點，傳輸容量大、傳輸誤碼率低、中繼距離長的優(yōu)點， 使光纖通信系統(tǒng)不僅適合于長途干線網(wǎng)而且適合于接使光纖通信系統(tǒng)不僅適合于長途干線網(wǎng)而且適合于接 入網(wǎng)的使用，入網(wǎng)的使用， 這也是降低每公里話路的系統(tǒng)造價的這也是降低每公里話路的系統(tǒng)造價的 主要原因。主要原因。 2021-6-139 3. 重量輕、重量輕、 體積小體積小 光纖重量很輕，直徑很小。即使做成光纜，在

10、光纖重量很輕，直徑很小。即使做成光纜，在 芯數(shù)相同的條件下，其重量還是比電纜輕得多，體芯數(shù)相同的條件下，其重量還是比電纜輕得多，體 積也小得多。表給光纜和標準同軸電纜的重量和截積也小得多。表給光纜和標準同軸電纜的重量和截 面積的比較。面積的比較。 項目 8 芯 18 芯 光纜 電纜 光纜 電纜 重量/(kgm-1) 重量比 0.42 1 6.3 15 0.42 1 11 26 直徑/mm 截面積比 21 1 47 5 21 1 65 9.6 表表 光纜和電纜的重量和截面積比較光纜和電纜的重量和截面積比較 2021-6-1310 4. 抗電磁干擾性能好抗電磁干擾性能好 光纖由電絕緣的石英材料制成

11、，光纖通信線路光纖由電絕緣的石英材料制成，光纖通信線路 不受各種電磁場的干擾和閃電雷擊的損壞。不受各種電磁場的干擾和閃電雷擊的損壞。 5. 泄漏小，泄漏小， 保密性能好保密性能好 在光纖中傳輸?shù)墓庑孤┓浅Ｎ⑷酰词乖趶澢诠饫w中傳輸?shù)墓庑孤┓浅Ｎ⑷?，即使在彎?地段也無法竊聽。因此信息在光纖中傳輸非常安全。地段也無法竊聽。因此信息在光纖中傳輸非常安全。 6. 節(jié)約金屬材料，節(jié)約金屬材料， 有利于資源合理使用。有利于資源合理使用。 2021-6-1311 總之，光纖通信不僅在技術上具有很大的優(yōu)越總之，光纖通信不僅在技術上具有很大的優(yōu)越 性，由圖可見，隨著傳輸容量的增加，由于采用了性，由圖可見，隨

12、著傳輸容量的增加，由于采用了 新的傳輸媒質(zhì)，新的傳輸媒質(zhì)， 使得相對造價直線下降。使得相對造價直線下降。 平行雙絞線電纜同軸電纜微波 10210103104105106 101 102 103 104 105 系統(tǒng)/話路公里相對造價 話路數(shù)/條 光纜 圖圖 各種通信系統(tǒng)相對造價與傳輸容量的比較各種通信系統(tǒng)相對造價與傳輸容量的比較 2021-6-1312 光纖可以傳輸數(shù)字信號，也可以傳輸模擬信號。光纖可以傳輸數(shù)字信號，也可以傳輸模擬信號。 光纖通信的各種應用可概括如下：光纖通信的各種應用可概括如下： 通信網(wǎng)，包括全球通信網(wǎng)、各國的公共電信網(wǎng)、通信網(wǎng)，包括全球通信網(wǎng)、各國的公共電信網(wǎng)、 各種專用通

13、信網(wǎng)、特殊通信手段。各種專用通信網(wǎng)、特殊通信手段。 構成因特網(wǎng)的計算機局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，如光纖構成因特網(wǎng)的計算機局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，如光纖 以太網(wǎng)、以太網(wǎng)、 路由器之間的光纖高速傳輸鏈路。路由器之間的光纖高速傳輸鏈路。 有線電視網(wǎng)的干線和分配網(wǎng)；工業(yè)電視系統(tǒng)，有線電視網(wǎng)的干線和分配網(wǎng)；工業(yè)電視系統(tǒng)， 如工廠、如工廠、 銀行、商場、交通和公安部的監(jiān)控。銀行、商場、交通和公安部的監(jiān)控。 綜合業(yè)務光纖接入網(wǎng)，分為有源接入網(wǎng)和無源綜合業(yè)務光纖接入網(wǎng)，分為有源接入網(wǎng)和無源 接入網(wǎng)，接入網(wǎng)， 可實現(xiàn)電話、數(shù)據(jù)、視頻可實現(xiàn)電話、數(shù)據(jù)、視頻(會議電視、可視會議電視、可視 電話等電話等)及多媒體業(yè)務綜合接入核心網(wǎng)，提

14、供各種各樣及多媒體業(yè)務綜合接入核心網(wǎng)，提供各種各樣 的社區(qū)服務。的社區(qū)服務。 2021-6-1313 三、光纖通信系統(tǒng)的基本組成三、光纖通信系統(tǒng)的基本組成 1、發(fā)射和接收發(fā)射和接收 下圖示出單向傳輸?shù)墓饫w通信系統(tǒng)，包括發(fā)射、下圖示出單向傳輸?shù)墓饫w通信系統(tǒng)，包括發(fā)射、 接收和作為廣義信道的基本光纖傳輸系統(tǒng)。接收和作為廣義信道的基本光纖傳輸系統(tǒng)。 信 息 源 電 發(fā) 射 機 光 發(fā) 射 機 光 接 收 機 電 接 收 機 信 息 宿 基本光纖傳輸系統(tǒng) 光纖線路 接 收發(fā) 射 電信號 輸入 光信號 輸出 光信號 輸入 電信號 輸出 圖圖 光纖通信系統(tǒng)的基本組成光纖通信系統(tǒng)的基本組成 光纖通信系統(tǒng)組成

15、演示光纖通信系統(tǒng)組成演示 2021-6-1314 信息源：信息源：把用戶信息轉換為原始電信號，這種信號稱把用戶信息轉換為原始電信號，這種信號稱 為基帶信號。為基帶信號。 電發(fā)射機：電發(fā)射機：把基帶信號轉換為適合信道傳輸?shù)男盘?，把基帶信號轉換為適合信道傳輸?shù)男盘枺?這個轉換如果需要調(diào)制，這個轉換如果需要調(diào)制， 則其輸出信號稱為已調(diào)信號。則其輸出信號稱為已調(diào)信號。 光發(fā)射機：光發(fā)射機：輸入到光發(fā)射機帶有信息的電信號，通過輸入到光發(fā)射機帶有信息的電信號，通過 調(diào)制轉換為光信號。調(diào)制轉換為光信號。 光接收機：光接收機：光載波經(jīng)過光纖線路傳輸?shù)浇邮斩?，再由光載波經(jīng)過光纖線路傳輸?shù)浇邮斩?，再?光接收機把

16、光信號轉換為電信號。光接收機把光信號轉換為電信號。 電接收機：電接收機：功能和電發(fā)射機的功能相反。功能和電發(fā)射機的功能相反。 2021-6-1315 2 2、基本光纖傳輸系統(tǒng)、基本光纖傳輸系統(tǒng) 基本光纖傳輸系統(tǒng)作為獨立的基本光纖傳輸系統(tǒng)作為獨立的“光信道光信道”單元。單元。 有線通信系統(tǒng)或無線通信系統(tǒng)的發(fā)射與接收之間有線通信系統(tǒng)或無線通信系統(tǒng)的發(fā)射與接收之間 加入光發(fā)射機、光纖線路和光接收機，再配置適當?shù)募尤牍獍l(fā)射機、光纖線路和光接收機，再配置適當?shù)?光器件，光器件， 可以組成傳輸能力更強、功能更完善的光可以組成傳輸能力更強、功能更完善的光 纖通信系統(tǒng)。纖通信系統(tǒng)。 下面簡要介紹基本光纖傳輸系

17、統(tǒng)的三個組成部分。下面簡要介紹基本光纖傳輸系統(tǒng)的三個組成部分。 2021-6-1316 光發(fā)射機：光發(fā)射機： 光發(fā)射機的功能：光發(fā)射機的功能：把輸入電信號轉換為光信號，把輸入電信號轉換為光信號， 并用耦合技術把光信號最大限度地注入光纖線路。并用耦合技術把光信號最大限度地注入光纖線路。 光發(fā)射機組成：光發(fā)射機組成：由光源、由光源、 驅(qū)動器和調(diào)制器組成。驅(qū)動器和調(diào)制器組成。 光源是光發(fā)射機的核心。光發(fā)射機的性能基本上光源是光發(fā)射機的核心。光發(fā)射機的性能基本上 取決于光源的特性。取決于光源的特性。 光源種類：光源種類：半導體發(fā)光二極管半導體發(fā)光二極管(led)、半導體激、半導體激 光二極管光二極管(

18、或稱激光器或稱激光器)(ld)， 單縱模分布反饋單縱模分布反饋(dfb) 激光器。激光器。 2021-6-1317 光纖線路：光纖線路： 光纖線路功能光纖線路功能：是把來自光發(fā)射機的光信號，以：是把來自光發(fā)射機的光信號，以 盡可能小的失真和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C。盡可能小的失真和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C。 光纖線路組成光纖線路組成：由光纖、光纖接頭和光纖連接器：由光纖、光纖接頭和光纖連接器 組成。組成。 光纖基本要求光纖基本要求：損耗和色散這兩個傳輸特性參數(shù)：損耗和色散這兩個傳輸特性參數(shù) 都盡可能地小，都盡可能地小， 有足夠好的機械特性和環(huán)境特性。有足夠好的機械特性和環(huán)境特性。 石英光纖分類石英光纖分類

19、：多模光纖和單模光纖。：多模光纖和單模光纖。 單模光纖的傳輸特性比多模光纖好，價格比多模單模光纖的傳輸特性比多模光纖好，價格比多模 光纖便宜，因而得到更廣泛的應用。光纖便宜，因而得到更廣泛的應用。 單模光纖適合大容量長距離光纖傳輸系統(tǒng)，小容單模光纖適合大容量長距離光纖傳輸系統(tǒng)，小容 量短距離系統(tǒng)用多模光纖配合半導體發(fā)光二極管更加量短距離系統(tǒng)用多模光纖配合半導體發(fā)光二極管更加 合適。合適。 2021-6-1318 光接收機：光接收機： 光接收機的功能光接收機的功能：是把從光纖線路輸出、產(chǎn)生：是把從光纖線路輸出、產(chǎn)生 畸變和衰減的微弱光信號轉換為電信號，并經(jīng)放大畸變和衰減的微弱光信號轉換為電信號，

20、并經(jīng)放大 和處理后恢復成發(fā)射前的電信號。和處理后恢復成發(fā)射前的電信號。 光接收機組成光接收機組成：由光檢測器、：由光檢測器、 放大器和相關電放大器和相關電 路組成路組成 光檢測器是光接收機的核心。對光檢測器的要求光檢測器是光接收機的核心。對光檢測器的要求 是響應度高、是響應度高、 噪聲低和響應速度快。噪聲低和響應速度快。 光檢測器種類光檢測器種類： 光電二極管光電二極管(pin - pd)、雪崩光、雪崩光 電二極管電二極管(apd)。 光發(fā)射機與光接收機組成演示光發(fā)射機與光接收機組成演示 2021-6-1319 光接收機最重要的特性參數(shù)是光接收機最重要的特性參數(shù)是靈敏度靈敏度。 靈敏度是衡量光

21、接收機質(zhì)量的綜合指標，它靈敏度是衡量光接收機質(zhì)量的綜合指標，它 反映接收機調(diào)整到最佳狀態(tài)時，反映接收機調(diào)整到最佳狀態(tài)時， 接收微弱光信接收微弱光信 號的能力。號的能力。 靈敏度主要取決于組成光接收機的光電二極靈敏度主要取決于組成光接收機的光電二極 管和放大器的噪聲，并受傳輸速率、光發(fā)射機的管和放大器的噪聲，并受傳輸速率、光發(fā)射機的 參數(shù)和光纖線路的色散的影響，還與系統(tǒng)要求的參數(shù)和光纖線路的色散的影響，還與系統(tǒng)要求的 誤碼率或信噪比有密切關系。誤碼率或信噪比有密切關系。 所以靈敏度也是反映光纖通信系統(tǒng)質(zhì)量的所以靈敏度也是反映光纖通信系統(tǒng)質(zhì)量的 重要指標。重要指標。 2021-6-1320 4.2

22、 光纖和光器件光纖和光器件 一、光纖一、光纖 1、光纖、光纖 光纖就是導光的玻璃纖維的簡稱光纖就是導光的玻璃纖維的簡稱, 是石英玻璃絲是石英玻璃絲, 它的直徑只有它的直徑只有0.1 mm，它和原來傳送電話的明線、，它和原來傳送電話的明線、 電纜一樣，是一種新型的信息傳輸介質(zhì)，但它比以電纜一樣，是一種新型的信息傳輸介質(zhì)，但它比以 上兩種方式傳送的信息量要高出成千上萬倍，上兩種方式傳送的信息量要高出成千上萬倍， 可達可達 到上百千兆比特到上百千兆比特/秒秒,而且衰耗極低。而且衰耗極低。 2021-6-1321 2. 光纖的導光原理光纖的導光原理 光纖為什么能夠?qū)Ч?，光纖為什么能夠?qū)Ч猓?能傳送大量

23、信息呢能傳送大量信息呢? 這里這里 我們用簡單的比喻，我們用簡單的比喻， 從物理概念上來說明，以加深從物理概念上來說明，以加深 對光纖傳輸信息的理解。對光纖傳輸信息的理解。 光纖是利用光的全反射特性來導光的。在物理中光纖是利用光的全反射特性來導光的。在物理中 學習過光從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播，由于它們在學習過光從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播，由于它們在 不同介質(zhì)中傳輸速率不一樣，因此，當通過兩個不同不同介質(zhì)中傳輸速率不一樣，因此，當通過兩個不同 的介質(zhì)交界面就會發(fā)生折射。的介質(zhì)交界面就會發(fā)生折射。 2021-6-1322 若有兩種不同介質(zhì)若有兩種不同介質(zhì), 其折其折 射率分別為射率分別為n0,

24、n1， ，而且 而且n1n0, 設界面為設界面為xx； 折射率小的稱光疏媒質(zhì)折射率小的稱光疏媒質(zhì), 折折 射率大的稱光密媒質(zhì)；射率大的稱光密媒質(zhì)； 假定光線從光疏媒質(zhì)射向光假定光線從光疏媒質(zhì)射向光 密媒質(zhì)密媒質(zhì), 其折射情況如圖所示。其折射情況如圖所示。 圖中，入射角為圖中，入射角為0為入射光為入射光 線與法線線與法線yy夾角夾角, 折射角為折射角為1 為折射光線與為折射光線與yy夾角；夾角； 由圖可見，由圖可見，10。 y x a y 光疏媒質(zhì) 光密媒質(zhì) a b b0 1 x 圖圖 光的折射示意圖光的折射示意圖 2021-6-1323 若使光束從光密媒質(zhì)若使光束從光密媒質(zhì) 射向光疏媒質(zhì)時射向

25、光疏媒質(zhì)時, 則折射角則折射角 大于入射角，如圖所示。大于入射角，如圖所示。 如果不斷增大如果不斷增大0可使折可使折 射角射角1達到達到90, 這時的這時的1 稱為臨界角。稱為臨界角。 當光線從光密媒質(zhì)射向當光線從光密媒質(zhì)射向 光疏媒質(zhì)光疏媒質(zhì), 且入射角大于臨且入射角大于臨 界角時界角時, 就會產(chǎn)生全反射現(xiàn)就會產(chǎn)生全反射現(xiàn) 象。象。 光纖就是利用這種全反光纖就是利用這種全反 射來傳輸光信號的。射來傳輸光信號的。 光疏媒質(zhì) 光密媒質(zhì) c n0 圖圖 臨界角和光線的全反射臨界角和光線的全反射 2021-6-1324 以上了解了光的全反射原理之后，下面畫出光以上了解了光的全反射原理之后，下面畫出光

26、 在階躍光纖中的傳播軌跡，即按在階躍光纖中的傳播軌跡，即按“之之”之形傳播及之形傳播及 沿纖芯與包層的分界面掠過，如圖沿纖芯與包層的分界面掠過，如圖 所示。所示。 2021-6-1325 在制造光纖時，在制造光纖時， 使光纖芯的折射率高，在外面使光纖芯的折射率高，在外面 涂上一包屏層，可使折射率低；涂上一包屏層，可使折射率低； 當選擇一定的角度當選擇一定的角度0時，射入纖芯的光束將會時，射入纖芯的光束將會 全部返回纖芯中。全部返回纖芯中。 光纖芯線結構如圖所示。光纖芯線結構如圖所示。 光纖的芯線由光纖的芯線由纖芯、包層、涂覆層、套塑纖芯、包層、涂覆層、套塑四部四部 分組成。分組成。 2021-

27、6-1326 2b 2a 包層 一次涂覆 (涂覆層) 二次涂覆 (套塑) 纖芯 圖圖 光纖芯線的剖面構造光纖芯線的剖面構造 2021-6-1327 纖芯：纖芯： 纖芯位于光纖的中心部位（直徑纖芯位于光纖的中心部位（直徑d1 約約950 微米），其微米），其 成份是高純度的二氧化硅。成份是高純度的二氧化硅。 包層：包層： 包層位于纖芯的周圍（其直徑包層位于纖芯的周圍（其直徑d2 約約125 微米），其成微米），其成 份也是含有極少量摻雜劑的高純度二氧化硅。份也是含有極少量摻雜劑的高純度二氧化硅。 涂敷層：涂敷層： 光纖的最外層是由丙烯酸酯、硅橡膠和尼龍組成的光纖的最外層是由丙烯酸酯、硅橡膠和尼龍

28、組成的 涂敷層，其作用是增加光纖的機械強度與可彎曲性。涂敷層，其作用是增加光纖的機械強度與可彎曲性。 2021-6-1328 3. 光纖的分類光纖的分類 根據(jù)波導傳輸波動理論分析，光纖的傳播模式可根據(jù)波導傳輸波動理論分析，光纖的傳播模式可 分為多模光纖和單模光纖。分為多模光纖和單模光纖。 1) 多模光纖多模光纖 多模光纖即能承受多個模式的光纖。這種光纖結多模光纖即能承受多個模式的光纖。這種光纖結 構簡單、易于實現(xiàn)構簡單、易于實現(xiàn), 接頭連接要求不高接頭連接要求不高, 用起來方便用起來方便, 也較便宜。因而在早期的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)也較便宜。因而在早期的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)(pdh系系 列列)中采用，

29、但這種光纖傳輸帶寬窄、衰耗大、時延中采用，但這種光纖傳輸帶寬窄、衰耗大、時延 差大差大, 因而已逐步被單模光纖代替。因而已逐步被單模光纖代替。 2021-6-1329 2) 單模光纖單模光纖 單模光纖即只能傳送單一基模的光纖單模光纖即只能傳送單一基模的光纖, 如圖。如圖。 這種光纖從時域看不存在時延差，從頻域看這種光纖從時域看不存在時延差，從頻域看, 傳傳 輸信號的帶寬比多模光纖寬得多輸信號的帶寬比多模光纖寬得多, 有利于高碼率信息有利于高碼率信息 長距離傳輸。長距離傳輸。 2021-6-1330 包層 包層(n2) 芯(n1) d c b a 2b2a 折射率 折射率 包層 包層 c b a

30、 芯 a 包層 芯 折射率 (a) (b) (c) 圖圖 裸光纖結構示意圖裸光纖結構示意圖 (a) 階躍型多模光纖階躍型多模光纖; (b) 梯度型多模光纖梯度型多模光纖; (c) 單模光纖單模光纖 2021-6-1331 二、光纜二、光纜 為了使光纖能在工程中實用化，能承受工程為了使光纖能在工程中實用化，能承受工程 中拉伸、中拉伸、 側壓和各種外力作用側壓和各種外力作用, 還要具有一定的還要具有一定的 機械強度才能使性能穩(wěn)定。機械強度才能使性能穩(wěn)定。 因此因此, 將光纖制成不將光纖制成不 同結構、不同形狀和不同種類的光纜以適應光纖同結構、不同形狀和不同種類的光纜以適應光纖 通信的需要。通信的需

31、要。 光纜主要由纜芯、護套和加強元件組成。光纜主要由纜芯、護套和加強元件組成。 2021-6-1332 纜芯纜芯 纜芯是由光纖芯組成的纜芯是由光纖芯組成的, 它可分為單芯和多芯兩種。單它可分為單芯和多芯兩種。單 芯型纜芯和多芯型纜芯結構的比例如表芯型纜芯和多芯型纜芯結構的比例如表 。 單芯型由單根二次涂覆處理后的光纖組成。單芯型由單根二次涂覆處理后的光纖組成。 多芯型由多根經(jīng)二次涂覆處理后的光纖組成多芯型由多根經(jīng)二次涂覆處理后的光纖組成, 它又分為它又分為 帶狀結構和單位式結構。帶狀結構和單位式結構。 強度元件強度元件 由于光纖的材料比較脆由于光纖的材料比較脆, 容易斷裂容易斷裂, 在光纜內(nèi)中

32、心或四周在光纜內(nèi)中心或四周 要加一根或多根加強元件。要加一根或多根加強元件。 護層護層 光纜的護層主要是對已形成的光纖芯線起保護作用光纜的護層主要是對已形成的光纖芯線起保護作用, 避避 免受外部機械力和環(huán)境損壞。免受外部機械力和環(huán)境損壞。 2021-6-1333 2021-6-1334 光纜的種類光纜的種類 在公用通信網(wǎng)中用的光纜結構如表所示。在公用通信網(wǎng)中用的光纜結構如表所示。 2021-6-1335 下面介紹幾種有代表性的光纜結構形式。下面介紹幾種有代表性的光纜結構形式。 (1) 層絞式光纜。層絞式光纜。 它是將若干根光纖芯線以強度元件為中心絞它是將若干根光纖芯線以強度元件為中心絞 合在一

33、起的一種結構合在一起的一種結構, 如圖如圖(a)所示。特點是成本所示。特點是成本 低低, 芯線數(shù)不超過芯線數(shù)不超過10根。根。 (2) 單位式光纜。單位式光纜。 它是將幾根至十幾根光纖芯線集合成一個它是將幾根至十幾根光纖芯線集合成一個 單位單位, 再由數(shù)個單位以強度元件為中心絞合成纜再由數(shù)個單位以強度元件為中心絞合成纜, 如圖如圖(b)所示所示, 其芯線數(shù)一般適用于幾十芯。其芯線數(shù)一般適用于幾十芯。 2021-6-1336 (3) 骨架式光纜。骨架式光纜。 這種結構是將單根或多根光纖放入骨架的螺這種結構是將單根或多根光纖放入骨架的螺 旋槽內(nèi)旋槽內(nèi), 骨架中心是強度元件骨架中心是強度元件, 骨架

34、上的溝槽可以是骨架上的溝槽可以是v 型、型、u型或凹型型或凹型, 如圖如圖(c)所示。光纖具有耐側壓、抗所示。光纖具有耐側壓、抗 彎曲、抗拉的特點。彎曲、抗拉的特點。 (4) 帶狀式光纜。帶狀式光纜。 它是將它是將412根光纖芯線排列成行根光纖芯線排列成行, 構成帶狀光纖構成帶狀光纖 單元單元, 再將多個帶狀單元按一定方式排列成纜再將多個帶狀單元按一定方式排列成纜, 如圖如圖 (d)所示。這種光纜的結構緊湊所示。這種光纜的結構緊湊, 采用此種結構可做成采用此種結構可做成 上千芯的高密度用戶光纜。上千芯的高密度用戶光纜。 2021-6-1337 光纖 加強構件 光纖 單位 加強構件 加強構件 塑

35、料骨架 光纖 防熱層 綜合護套 光纖帶 加強構件 (a)(b) (c)(d) 圖圖 (a) 層絞式；層絞式； (b) 單位式；單位式； (c) 骨架式；骨架式； (d) 帶狀帶狀 2021-6-1338 4.3 光端機光端機 一、光發(fā)射機一、光發(fā)射機 1、數(shù)字光發(fā)射機、數(shù)字光發(fā)射機的功能功能: 電端機輸出的數(shù)字基帶電端機輸出的數(shù)字基帶信號轉換為信號轉換為信號；信號； 用耦合技術用耦合技術光纖線路；光纖線路； 用數(shù)字電信號對光源進行用數(shù)字電信號對光源進行 2、調(diào)制方式：直接調(diào)制和外調(diào)制。、調(diào)制方式：直接調(diào)制和外調(diào)制。 廣泛應用的是直接光強廣泛應用的是直接光強(功率功率)調(diào)制。調(diào)制。 2021-6

36、-1339 i i p p 輸入電信號輸入電信號 輸出光信號輸出光信號 輸出光信號輸出光信號 輸入電信號輸入電信號 (a) led數(shù)字調(diào)制原理；數(shù)字調(diào)制原理； (b) ld的數(shù)字調(diào)制原理的數(shù)字調(diào)制原理 當激光器的驅(qū)動電流大于閾值電流當激光器的驅(qū)動電流大于閾值電流ith時，輸出光功率時，輸出光功率p和驅(qū)動和驅(qū)動 電流電流i基本上是基本上是 輸出輸出和和成正比，輸出光信號反映輸入電信號。成正比，輸出光信號反映輸入電信號。 2021-6-1340 3、光發(fā)射機基本組成、光發(fā)射機基本組成 數(shù)字光發(fā)射機的方框圖如圖所示，主要有數(shù)字光發(fā)射機的方框圖如圖所示，主要有光源光源和和 電路電路兩部分。兩部分。 光

37、源光源是實現(xiàn)電是實現(xiàn)電/光轉換的關鍵器件，在很大程度上光轉換的關鍵器件，在很大程度上 決定著光發(fā)射機的性能。決定著光發(fā)射機的性能。 電路電路的設計應以的設計應以為依據(jù)，使為依據(jù)，使準確準確 反映反映 輸入 接口 線路 編碼 調(diào)制 電路 光源 控制電路 電信號輸入電信號輸入光信號輸出光信號輸出 圖圖 數(shù)字光發(fā)射機方框圖數(shù)字光發(fā)射機方框圖 2021-6-1341 1）光源）光源 ： 發(fā)射的光波長應和光纖低損耗發(fā)射的光波長應和光纖低損耗“窗口窗口”一致，即一致，即 中心波長應在中心波長應在0.85 m、 1.31 m和和1.55 m附近。光附近。光 譜單色性要好，譜單色性要好， 即譜線寬度要窄，即譜

38、線寬度要窄， 以減小光纖色散以減小光纖色散 對帶寬的限制。對帶寬的限制。 要高，即要求在足夠低的驅(qū)動電流要高，即要求在足夠低的驅(qū)動電流 下，下， 有足夠大而穩(wěn)定的輸出光功率，且線性良好。發(fā)有足夠大而穩(wěn)定的輸出光功率，且線性良好。發(fā) 射光束的射光束的，以利于提高光源與光纖之間的，以利于提高光源與光纖之間的 。 2021-6-1342 調(diào)制速率要高或響應速度要快，調(diào)制速率要高或響應速度要快， 以滿以滿 足系統(tǒng)的大傳輸容量的要求。足系統(tǒng)的大傳輸容量的要求。 器件應能在常溫下以連續(xù)波方式工作，器件應能在常溫下以連續(xù)波方式工作， 要求要求 溫度溫度 穩(wěn)定性好，穩(wěn)定性好， 可靠性高，壽命長。可靠性高，壽命

39、長。 此外，要求器件體積小，重量輕，安裝使用方此外，要求器件體積小，重量輕，安裝使用方 便，價格便宜。便，價格便宜。 2021-6-1343 2） 調(diào)制電路和控制電路調(diào)制電路和控制電路 直接光強調(diào)制的數(shù)字光發(fā)射機主要電路有：直接光強調(diào)制的數(shù)字光發(fā)射機主要電路有：調(diào)制調(diào)制 電路、控制電路和線路編碼電路電路、控制電路和線路編碼電路。 3）線路編碼電路）線路編碼電路 電端機輸出的數(shù)字信號是適合電纜傳輸?shù)碾p極電端機輸出的數(shù)字信號是適合電纜傳輸?shù)碾p極 性碼，而光源不能發(fā)射負脈沖，性碼，而光源不能發(fā)射負脈沖， 要變換為適合于光要變換為適合于光 纖傳輸?shù)睦w傳輸?shù)?2021-6-1344 二、二、光接收機光接

40、收機 1、光接收機基本組成、光接收機基本組成 直接強度調(diào)制、直接檢測方式的數(shù)字光接收機直接強度調(diào)制、直接檢測方式的數(shù)字光接收機 方框圖示于圖。方框圖示于圖。 主要包括：主要包括： 光檢測器、前置放大器、主放大器、均衡器、光檢測器、前置放大器、主放大器、均衡器、 時鐘提取電路、取樣判決器以及自動增益控制時鐘提取電路、取樣判決器以及自動增益控制 (agc)電路。電路。 光檢測器 偏壓控制 前置放大器 agc 電路 均衡器判決器 時鐘 提取 再生碼流 主放大器 光信號 2021-6-1345 1） 光檢測器光檢測器 光檢測器是光接收機實現(xiàn)光光檢測器是光接收機實現(xiàn)光/電轉換的關鍵器件，其性能電轉換的關

41、鍵器件，其性能 特別是響應度和噪聲直接影響光接收機的靈敏度。特別是響應度和噪聲直接影響光接收機的靈敏度。 對光檢測對光檢測 器的要求如下：器的要求如下： 波長響應要和光纖低損耗窗口波長響應要和光纖低損耗窗口(0.85 m、 1.31m和和1.55 m)兼容；兼容； 響應度要高，響應度要高， 在一定的接收光功率下，在一定的接收光功率下， 能產(chǎn)生最大的光能產(chǎn)生最大的光 電流；電流； 噪聲要盡可能低，噪聲要盡可能低， 能接收極微弱的光信號；能接收極微弱的光信號； 性能穩(wěn)定，性能穩(wěn)定， 可靠性高，可靠性高， 壽命長，壽命長， 功耗體積小。功耗體積小。 目前，目前， 適合于光纖通信系統(tǒng)應用的光檢測器有適

42、合于光纖通信系統(tǒng)應用的光檢測器有 pin光電二光電二 極管和雪崩光電二極管極管和雪崩光電二極管(apd)。 2021-6-1346 2）放大器）放大器 前置放大器應是低噪聲放大器，它的噪聲對光前置放大器應是低噪聲放大器，它的噪聲對光 接收機的靈敏度影響很大。接收機的靈敏度影響很大。 前放的噪聲取決于放大器的類型，目前有三種前放的噪聲取決于放大器的類型，目前有三種 類型的前放可供選擇。類型的前放可供選擇。 一般是多級放大器，它的作用是：一般是多級放大器，它的作用是： 提供足夠的增益提供足夠的增益 ； 并通過它實現(xiàn)自動增益控制并通過它實現(xiàn)自動增益控制(agc)，使輸入光，使輸入光 信號在一定范圍內(nèi)

43、變化時，信號在一定范圍內(nèi)變化時， 輸出電信號保持恒定。輸出電信號保持恒定。 主放大器和主放大器和agc決定著光接收機的動態(tài)范圍。決定著光接收機的動態(tài)范圍。 2021-6-1347 3）均衡和再生）均衡和再生 均衡的目的：均衡的目的： 對經(jīng)光纖傳輸、光對經(jīng)光纖傳輸、光/電轉換和放大后已產(chǎn)生畸變電轉換和放大后已產(chǎn)生畸變 (失真失真)的電信號進行補償；的電信號進行補償； 使輸出信號的波形適合于判決，以消除碼間干使輸出信號的波形適合于判決，以消除碼間干 擾，減小誤碼率。擾，減小誤碼率。 再生電路包括：再生電路包括：判決電路和時鐘提取電路判決電路和時鐘提取電路 2021-6-1348 2、 光電集成接收

44、機光電集成接收機 圖中除光檢測器以外的所有元件都是標準的電圖中除光檢測器以外的所有元件都是標準的電 子器件，子器件， 很容易用標準的集成電路很容易用標準的集成電路(ic)技術將它們技術將它們 集成在同一芯片上。集成在同一芯片上。 不論是硅不論是硅(si)還是砷化鎵還是砷化鎵(gaas)ic技術都能夠技術都能夠 使集成電路的工作帶寬超過使集成電路的工作帶寬超過2 ghz，甚至達到，甚至達到10 ghz。 為了適合高傳輸速率的需求，人們一直在努力為了適合高傳輸速率的需求，人們一直在努力 開發(fā)單片光接收機，即用開發(fā)單片光接收機，即用“光電集成電路光電集成電路(oeic)技技 術術”在同一芯片上集成包

45、括光檢測器在內(nèi)的全部元在同一芯片上集成包括光檢測器在內(nèi)的全部元 件。件。 2021-6-1349 在在1991年試驗成功的單路年試驗成功的單路ingaas oeic接收機，接收機， 其運行速率達其運行速率達5 gb/s。 ingaas oeic接收機也可以用接收機也可以用混合法實現(xiàn)混合法實現(xiàn)。 如圖所示，如圖所示， 電元件集成在電元件集成在gaas基片上，而光檢測基片上，而光檢測 器集成在器集成在inp基片上，兩個部分通過接觸片連接在一基片上，兩個部分通過接觸片連接在一 起。起。 圖圖 光電集成接收機光電集成接收機 光檢測器 電路部分 gaas基片 n-inp基片 p-接觸片n-接觸片 202

46、1-6-1350 三、線路編碼三、線路編碼 在光纖通信系統(tǒng)中，從電端機輸出的是適合在光纖通信系統(tǒng)中，從電端機輸出的是適合 于電纜傳輸?shù)碾p極性碼。光源不可能發(fā)射負光脈于電纜傳輸?shù)碾p極性碼。光源不可能發(fā)射負光脈 沖，因此必須進行碼型變換，以適合于數(shù)字光纖沖，因此必須進行碼型變換，以適合于數(shù)字光纖 通信系統(tǒng)傳輸?shù)囊?。通信系統(tǒng)傳輸?shù)囊蟆?數(shù)字光纖通信系統(tǒng)普遍采用二進制二電平碼，數(shù)字光纖通信系統(tǒng)普遍采用二進制二電平碼， 即即“有光脈沖有光脈沖”表示表示“”碼，碼， “無光脈沖無光脈沖”表表 示示“0”碼。碼。 2021-6-1351 1、簡單的二電平碼會帶來如下問題：、簡單的二電平碼會帶來如下問題：

47、 在碼流中，出現(xiàn)在碼流中，出現(xiàn)“”碼和碼和“0”碼的個數(shù)是隨機碼的個數(shù)是隨機 變化的，變化的， 因而直流分量也會發(fā)生隨機波動因而直流分量也會發(fā)生隨機波動(基線漂移基線漂移)， 給光接收機的判決帶來困難。給光接收機的判決帶來困難。 在隨機碼流中，容易出現(xiàn)長串連在隨機碼流中，容易出現(xiàn)長串連“”碼或長串碼或長串 連連“0”碼，這樣可能造成位同步信息丟失，給定時提碼，這樣可能造成位同步信息丟失，給定時提 取造成困難或產(chǎn)生較大的定時誤差。取造成困難或產(chǎn)生較大的定時誤差。 不能實現(xiàn)在線不能實現(xiàn)在線(不中斷業(yè)務不中斷業(yè)務)的誤碼檢測，的誤碼檢測， 不利于長不利于長 途通信系統(tǒng)的維護。途通信系統(tǒng)的維護。 20

48、21-6-1352 2、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)對線路碼型的主要要求是保、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)對線路碼型的主要要求是保 證傳輸?shù)耐该餍?，具體要求有證傳輸?shù)耐该餍裕唧w要求有： 能限制信號帶寬，減小功率譜中的高低頻分能限制信號帶寬，減小功率譜中的高低頻分 量。提高輸出功率的穩(wěn)定性和減小碼間干擾，量。提高輸出功率的穩(wěn)定性和減小碼間干擾， 有利于提高光接收機的靈敏度。有利于提高光接收機的靈敏度。 能給光接收機提供足夠的定時信息。因而應能給光接收機提供足夠的定時信息。因而應 盡可能減少連盡可能減少連“”碼和連碼和連“0”碼的數(shù)目，使碼的數(shù)目，使 “1”碼和碼和“0”碼的分布均勻，碼的分布均勻， 保證定時信息豐保證

49、定時信息豐 富。富。 能提供一定的冗余碼，用于平衡碼流、誤碼能提供一定的冗余碼，用于平衡碼流、誤碼 監(jiān)測和公務通信。監(jiān)測和公務通信。 2021-6-1353 3、擾碼、擾碼 為了保證傳輸?shù)耐该餍?，在系統(tǒng)光發(fā)射機的調(diào)為了保證傳輸?shù)耐该餍裕谙到y(tǒng)光發(fā)射機的調(diào) 制器前，制器前， 需要附加一個擾碼器，將原始的二進制碼需要附加一個擾碼器，將原始的二進制碼 序列加以變換，使其接近于隨機序列。序列加以變換，使其接近于隨機序列。 相應地，在光接收機的判決器之后，附加一個相應地，在光接收機的判決器之后，附加一個 解擾器，以恢復原始序列。解擾器，以恢復原始序列。 擾碼改變了擾碼改變了“”碼與碼與“0”碼的分布，碼

50、的分布， 從而改從而改 善了碼流的一些特性。善了碼流的一些特性。 例如：例如： 擾碼前：擾碼前： 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 擾碼后：擾碼后： 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 2021-6-1354 擾碼有下列缺點：擾碼有下列缺點： 不能完全控制長串連不能完全控制長串連“”和長串連和長串連“0”序列的出序列的出 現(xiàn)；現(xiàn)； 沒有引入冗余，沒有引入冗余， 不能進行在線誤碼監(jiān)測；不能進行在線誤碼監(jiān)測； 信號頻譜中接近于直流的分量較大，信號頻譜中接近于直流的分量較大， 不能解決基線不能解決基線 漂移。漂移。 因為擾碼不能完全滿足光纖通信對線路碼型的要因為擾碼

51、不能完全滿足光纖通信對線路碼型的要 求，求， 所以許多光纖通信設備除采用擾碼外還采用其它所以許多光纖通信設備除采用擾碼外還采用其它 類型的線路編碼。類型的線路編碼。 2021-6-1355 4、mbnb碼碼 mbnb碼是把輸入的二進制原始碼流進行分組，碼是把輸入的二進制原始碼流進行分組， 每組有每組有m個二進制碼，記為個二進制碼，記為mb，稱為一個碼字，然，稱為一個碼字，然 后把一個碼字變換為后把一個碼字變換為n個二進制碼，記為個二進制碼，記為nb，并在同，并在同 一個時隙內(nèi)輸出。一個時隙內(nèi)輸出。 這種碼型是把這種碼型是把mb變換為變換為nb，所以稱為，所以稱為mbnb碼，碼， 其中其中m和和

52、n都是正整數(shù)，都是正整數(shù)， nm，一般選取，一般選取n=m+1。 mbnb碼有碼有1b2b、3b4b、5b6b、 8b9b、 17b18b等等 等。等。 2021-6-1356 mbnb碼編碼原理碼編碼原理 最簡單的最簡單的mbnb碼是碼是1b2b碼，即曼徹斯特碼，碼，即曼徹斯特碼， 這就是把原碼的這就是把原碼的“”變換為變換為“01”， 把把“1”變變 換為換為“10”。 因此最大的連因此最大的連“”和連和連“”的數(shù)目不會的數(shù)目不會 超過兩個，例如超過兩個，例如1001和和0110。但是在相同時隙內(nèi)，。但是在相同時隙內(nèi)， 傳輸傳輸1比特變?yōu)閭鬏敱忍刈優(yōu)閭鬏?比特，比特， 碼速提高了碼速提高了

53、1倍。倍。 2021-6-1357 以以3b4b碼為例，輸入的原始碼流碼為例，輸入的原始碼流3b碼，共有（碼，共有（23 ）8個個 碼字，碼字， 變換為變換為4b碼時，碼時， 共有共有(24)16個碼字，見表。個碼字，見表。 為保證信息的完整傳輸，必須從為保證信息的完整傳輸，必須從4b碼的碼的16個碼字中挑選個碼字中挑選8 個碼字來代替?zhèn)€碼字來代替3b碼。碼。 設計者根據(jù)最佳線路碼特性的原則來選設計者根據(jù)最佳線路碼特性的原則來選 擇碼表。擇碼表。 例如：在例如：在3b碼中有碼中有2個個“0”，變?yōu)?，變?yōu)?b碼時補碼時補1個個“”； 在在3b碼中有碼中有2個個“1”， 變?yōu)樽優(yōu)?b碼時補碼時補1

54、個個“0”。而。而000用用0001和和 1110交替使用；交替使用； 111用用0111和和1000交替使用。同時，規(guī)定一些禁交替使用。同時，規(guī)定一些禁 止使用的碼字，止使用的碼字， 稱為禁字，例如稱為禁字，例如0000和和1111。 2021-6-1358 0111 1111111 0110 1110110 0101 1101101 0100 1100100 0011 1011011 0010 1010010 0001 1001001 0000 1000000 4b3b 表表 3b和和4b的碼字的碼字 2021-6-1359 作為普遍規(guī)則，引入作為普遍規(guī)則，引入“碼字數(shù)字和碼字數(shù)字和”(w

55、ds)來描述碼字來描述碼字 的均勻性，并以的均勻性，并以wds的最佳選擇來保證線路碼的傳輸特性。的最佳選擇來保證線路碼的傳輸特性。 所謂所謂“碼字數(shù)字和碼字數(shù)字和”，是在，是在nb碼的碼字中，用碼的碼字中，用“-1”代表代表 “0”碼，碼， 用用“+1”代表代表“”碼，整個碼字的代數(shù)和即為碼，整個碼字的代數(shù)和即為wds。 如果整個碼字如果整個碼字“”碼的數(shù)目多于碼的數(shù)目多于“0”碼，則碼，則wds為正；為正； 如果如果“0”碼的數(shù)目多于碼的數(shù)目多于“1”碼，碼， 則則wds為負；如果為負；如果“0”碼和碼和 “1”碼的數(shù)目相等，則碼的數(shù)目相等，則wds為為0。 例如：對于例如：對于0111，w

56、ds=+2；對于；對于0001， wds=-2；對于；對于0011，wds=0。 2021-6-1360 nb碼碼的的選擇原則是：選擇原則是：盡可能選擇盡可能選擇|wds|最小的碼字，最小的碼字， 禁止禁止 使用使用|wds|最大的碼字。最大的碼字。 以以3b4b為例，應選擇為例，應選擇wds=0和和wds=2的碼字，的碼字， 禁止使禁止使 用用wds=4的碼字。的碼字。 線路碼（4b）信號碼（3b） 模式2（負組）模式1（正組） wds碼子wds碼子 -20010+211011117 -21000+201111106 01010010101015 01001010011004 0011000

57、1100113 00101001010102 -20001+211100011 -20100+210110000 表表 一種一種3b4b碼表碼表 2021-6-1361 我國我國3 3次群和次群和4 4次群光纖通信系統(tǒng)最常用的線路碼型是次群光纖通信系統(tǒng)最常用的線路碼型是 5b6b5b6b碼，其編碼規(guī)則如下：碼，其編碼規(guī)則如下： 5b5b碼共有碼共有(2(25 5)32)32個碼字，變換個碼字，變換6b6b碼時共有碼時共有(2(26 6)64)64個碼字，個碼字， 其中其中wds=0wds=0有有2020個，個，wds=wds=2 2有有1515個，個，wds=-2wds=-2有有1515個，共

58、有個，共有5050 個個|wds|wds|最小的碼字可供選擇。最小的碼字可供選擇。 由于變換為由于變換為6b6b碼時只需碼時只需3232個碼字，為減少連個碼字，為減少連“”和連和連 “0”0”的數(shù)目，的數(shù)目， 刪去：刪去： 000011000011、 110000110000、 001111001111和和 111100111100。 禁用禁用wds=wds=4 4和和6 6的碼字。的碼字。 表表4 4示出根據(jù)這個規(guī)則編制示出根據(jù)這個規(guī)則編制 的一種的一種5b6b5b6b碼表，正組和負組交替使用。碼表，正組和負組交替使用。 表中正組選用表中正組選用2020 個個wds=0wds=0和和1212

59、個個wds=+2wds=+2，負組選用，負組選用2020個個wds=0wds=0和和1212個個wds=-2wds=-2。 2021-6-1362 2021-6-1363 線路碼（6b）信號碼（5b） 模式2（負組）模式1（正組） wds碼子wds碼子 -2000101+21110101111131 -2001001+21101101111030 -2010001+2101101110129 011100001110001110028 -2000110+21110011101127 011010001101001101026 011001001100101100125 續(xù)表續(xù)表 2021-6-

60、1364 mbnb碼是一種分組碼，設計者根據(jù)傳輸特性的要求確定碼是一種分組碼，設計者根據(jù)傳輸特性的要求確定 某種碼表。某種碼表。mbnb碼碼的的特點是：特點是： (1) 碼流中碼流中“0”和和“1”碼的概率相等，碼的概率相等， 連連“0”和連和連“1”的的 數(shù)目較少，定時信息豐富。數(shù)目較少，定時信息豐富。 (2) 高低頻分量較小，信號頻譜特性較好，基線漂移小高低頻分量較小，信號頻譜特性較好，基線漂移小 (3) 在碼流中引入一定的冗余碼，在碼流中引入一定的冗余碼， 便于在線誤碼檢測。便于在線誤碼檢測。 mbnb碼碼的的缺點是缺點是傳輸輔助信號比較困難。因此，在要求傳輸輔助信號比較困難。因此，在要