1、 光纤通信系统实验指导书 桂林电子科技大学信息科技学院 三月 目 录 实验一 数字光纤传输测试系统实验........................................... 2 实验二SDH点对点组网2M配置实验……………………......…9 实验三 SDH 链型组网配置实验.................................................. 17 实验四 SDH 环形组网配置实验........................................
2、27 实验一 数字光纤传输测试系统实验 概 述 光纤通信是运用光波作为载波,以光纤作为传输媒质实现信息传输,是一种最新的通信技术。 光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载频,以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。光纤通信使用的波长在近红外区,即波长800~1800nm,可分为短波长波段(850nm)和长波长波段(1310nm和1550nm),这是目前所采用的三个通信窗口。 通信发展过程是以不断提高载屡屡率来扩大通信容量,光是一种频率极高的电磁波(3×1014HZ),因此用光作载
3、波进行通信容量极大,是过去通信方式的千百倍,具有极大的吸引力,是通信发展的必然方向。 光纤通信有许多优点:一方面它有极宽的频带。目前我国已完毕了10Gbps的光纤通信系统,这意味着在125um的光纤中可以传输大约11万路电话。另一方面,光纤的传输损耗很小,传统的同轴电缆损耗约在5dB/Km以上,站间距离局限性10Km;而工作在1.55um的光纤最低已达成0.2dB/Km的损耗,站间无中继传输可达100Km以上。此外,光纤通信还具有抗电磁干扰、抗腐蚀、抗辐射等特点,它在地球上有取之不尽,用之不竭的光纤原材料—SiO2。 光纤通信可用于市话中继线,长途干线通信,高质量彩色电视传输,交通监控指挥
4、光纤局域网,有线电视网和共用天线(CATV)系统。 波分复用技术(WDM)的出现,使光纤传输技术向更高的领域发展,实现信息宽带、高速传输。 光纤通信将会在光同步数字体系(SDH)、相干光通信、光纤宽带综合业务数字网(B—ISDN)、用户光纤网、ATM及全光通信有进一步发展。 光纤通信系统重要由三部分组成:光发射机、传输光纤和光接受机。其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。实现过程如下:输入电信号既可以是模拟信号(如视频信号、电话语音信号、正弦波或三角波信号),也可以是数字信号(如计算机数据、PCM编码信号、数字信号源信号);调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的
5、电流信号并用来驱动光源器件,对光源器件进行直接强度调制,完毕电/光变换的功能;光源 输出的光信号直接耦合到传输光纤中,经一定长度的光纤传输后送达接受端;在接受端,光电检测器对输入的光信号进行直接检波,将光信号转换成相应的电信号,再通过放大恢复等电信号解决过程,以填补线路传输过程中带来的信号损伤(如损耗、波形畸变),最后输出和原始输入信号相一致的电信号,从而完毕整个传送过程。 根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型和光接受方式的不同,光纤通信系统可提成: 光纤通信系统模型 用户接口 电发射端机 输入接口 光发端机 用户接口 电接受端机 输出接口 光收端机 光
6、缆 光缆 光中继器 备用系统 辅助系统 (1)按光波长划分可以分为短波长和长波长光纤通信系统 类别 特点 短波长光纤通信系统 工作波长:800nm~900nm;中继距离:£10km 长波长光纤通信系统 工作波长:1000nm~1600nm;中继距离:>100km 超长波长光纤通信系统 工作波长:³2023nm;中继距离:³1000km;采用非石英光纤 (2)按光纤特点划分 类别 特点 多模光纤通信系统 传输容量:£100Mbit/s;传输损耗:较高 单模光纤通信系统 传输容量:³140Mbit/s;传输损耗:较低 (3)按传输信号形
7、式划分 类别 特点 数字光纤通信系统 传输信号:数字;抗干扰;可中继 模拟光纤通信系统 传输信号;模拟;短距离;成本低 (4) 按光调制的方式划分 类别 特点 强度调制直接检测系统 简朴、经济、但通信容量受到限制 外差光纤通信系统 技术难度大,传输容量大 (5)其它 类别 特点 相干光纤通信系统 光接受灵敏度高;光频率选择性好;设备复杂 光波分复用通信系统 一根光纤中传送多个单/双向波长;超大容量,经济效益好 光时分复用通信系统 可实现超高速传输;技术先进 全光通信系统 传送过程无光电变换;具有光互换功能;通信质量高 副截波
8、复用光纤通信系统 数模混传;频带宽,成本低;对光源线性度规定高 光孤子通信系统 传输速率高,中继距离长;设计复杂 量子光通信系统 量子信息论在光通信中的应用 一、 实验目的 1、 理解运用光承载电信号的原理,设计数字光纤通信传输测试系统。 2、 了解线路码型在光纤传输系统中的作用 3、 掌握线路码型CMI码的编译码过程以及电路实现原理 4、 掌握光纤通信系统接受的灵敏度测量。 二、实验内容 1、验证符合光纤传输系统的线路码型 2、观测线路码型的编译码过程 3、测试数字光纤通信系统光接受机的灵敏度 三、实验仪器及使用 1、光调制解调模块和数字信源模块及
9、帧同步/终端模块 2、60MHz双踪模拟示波器 3、FC-FC单模光跳线 4、光衰减器 5、光功率计 l 光纤衰减器是完毕对光信号的衰减控制,用它可实现对传输信道长度的模拟,具有dB功率衰减显示。 l 光功率计是完毕对光功率的测试,具有测试波长选择,采用dBm和mW、uW、nW功率读数显示。 l 光接受电路完毕经传输后光信号的接受和转换,使光信号恢复为电信号。 四、实验原理 线路码型变换电路重要是适应数字光纤通信传输的需要而设立的,因此,数字光
10、纤通信传输过程的前后必须有线路码型变换与反变换电路。 线路码型是指信道码的码型,它是将二进制的数字串变换为适合于特定传输媒介的形式。因此,对于不同的传输媒介,有不同类型的线路码型。对于光纤数字传输系统,不仅要考虑其传输媒介光纤的特性,还需考虑光电转换器件即光源器件和光检测器件的特性,例如光纤线路的带宽(色散)特性影响着对线路码型速率变化的选择,光源器件的非线性影响着对线路码型是单极性还是多极性的选择,一般说来,对光纤传输线路码型的选择重要考虑如下规定: (1)比特序列独立性 (2)能提供足够的定期信息 (3)减小功率谱密度中的高低频分量 (4)误码倍增小 (5)便于实现不中断业务的
11、误码监测 (6)易于在传送主信息(业务信息)的同时,传送监控、公务、数据等维护管理信息,以及区间通信等辅助信号。 (7)易于实现 在介绍常用线路码型之前,先介绍一下线路码型的分类,假如从泛指的线路码型来讲,可以从不同角度来分,现简述如下。 以应用场合来分,有用于金属缆线的线路码型(又可细分为同轴电缆用的、对称电缆用的码型等等),无线系统用的线路码型,用于光缆传输系统的码型等。本实验介绍的CMI线路码型是光线路码型。 以传输信道(或者说调制方式)来分,有基带信道的线路码型和承载(载波)信道的线路码型。目前光纤传输系统大多采用基带直接调制光信号,对线路码型而言,仍输入基带码型。 以线路
12、码型的电平数来分,有两电平码、三电平码、四电平码以及多电平码。在光纤传输系统的线路码型一般选用两电平码。 光线路码型应当是两电平、基带、连续运营、固定长度组码。 由于CMI码有很多优点,它既为我国数字通信标准制式所规定的两种接口码型之一,又是数字光纤通信系统中所采用的线路码型,它既属于伪双极性码又属于mBnB码(1B2B码)。所以,本实验中的线路码型就采用CMI码。 CMI码为信号反转码(Code Mark Inversion),是一种二电平不归零码,是PCM四次群的线路传输码型,也就是四次群数字光纤通信设备与四次群PCM设备之间的接口码型。 1、CMI码的特点 A、CMI码编译电
13、路简朴,便于设计与调试。 B、CMI码的最大连“0”和连“1”都是3个 C、具有误码监测能力,当其编码规则被破坏,就表达有误码产生,便于线路传输中的误码监测。 D、CMI码功率谱中的直流分量恒定,低频分量小,fr(变换前的码速率)频率处有限谱,频带较宽,便于定期提取。 E、CMI码的速率是编码前信号速率的两倍。 2、CMI码的编码规则 A、对于二进制“0”被编码成为前后得A1和A2(A1为“0”电平,A2为“1”电平)两种幅值的电平,每种幅值占单位时间间隔的一半(T/2),即在CMI码中为“01”码。 B、对于二进制“1”用幅值电平A1和A2来编码。A1或A2都占满了一个单位时间
14、间隔(T),即在CMI码流中为“00”或“11”码;对于相继的二进制“1”,这两个电平互相交替。这也就是前一个二进制“1”编为A1,(即“00”)则后一个二进制“1”就编A2,反之,前一个二进制“1”编为A2,(即“11”)则后一个二进制“1”就编A1,即在CMI码流中以“00”和“11”信号互相交替。 3、CMI码编码电路的方式 CMI编码电路比较简朴,CMI码的编码规则是将二值码NRZ序列中的“1”和“0”状态进行分离,然后按各自的编码规则进行编码,最后由这两种状态的编码合成输出就成为CMI码。 4、CMI译码电路 CMI译码不采用CMI编码逆变换,而是采用延时CMI码T/2(即半
15、比特时间)然后相加,时钟读出的方法。 电平码 CMI DMI DMI 模式1 模式2 模式1 模式2 0 01 01 01 10(连“0”模式不变) 1 00 11 00 11 表4-1 二电平码变为CMI和DMI码的规则 实验中线路编码将数字基带信号NRZ码变换为适合数字光纤通信系统传输的线路码型CMI码,CMI码经光纤传输后,再经线路译码变换为基带信号NRZ码。实验方框图如图27-1所示。观测各点波形以理解CMI编译码规则。 图4-2 CMI编译码实验框图
16、 以下是原理图分析: 图4-3 CMI编码电路 根据CMI的编码规则,“1”交替编为“00”“11”;“0”编为“01”。将所有的“0”求反,再与BS相乘,则将所有的“0”编为了“01”。然后,根据JK触发器的特点,其碰到“1”则翻转;碰到“0”则保持的特点,将所有的“1”交替编为“00”和“11”。最后,合成输出。 图4-4 CMI译码电路 对于译码电路,一方面要进行位同步提取。这一步,在CPLD模块内实现。得到与输入的CMI码同步的BS之后,进行如上图所示的电路变换。将CMI码的前半位与后半位取同或,相同则译为“1”,不同则译为“0”。
17、六、实验环节 1.熟悉数字信源模块及帧同步/终端模块和CMI码编译码原理。 2.调整直流电源输出分别为+12V,-12V。 3.用导线连接各模块并用示波器观测各模块上的各种波形。 (1)电支路连线 连接电终端模块(信源模块)和光调制解调模块的T14(1024K时钟)--T1(CLKIN);T20(单极性非归零码)--T2(DATAIN)。 连接电终端模块(帧同步/终端模块)和光调制解调模块的T1(时钟输入)--T6(CLKOUT);T2(码元输入--T7(DATAOUT)。 连接电终端模块(帧同步/终端模块)的T3
18、时钟输出)—T6(时钟输入); T4(码元输出)--T9(码元输入); T5(帧同步输出)--T7(帧同步输入); (2)光支路连线 旋开光发发射端和接受端的光纤输出输入端口(1310nm T)防尘帽,用FC-FC光纤跳线将半导体激光器与光接受端(1310nm R)连接起来。(连接光纤跳线时请注意看老师对的操作,小心连接)。 (3)观测并记录以下各测试点波形 将数字信源模块的码元值拨为“01110010” “11110000” “10101010” “11001100”,记录信源模块T20(单极性非归零码),光调制解调模块T4(CMI-code)和T5(
19、CMI-CLK)波形,以及解调输出T7(DATAOUT)点波形。 4.测试光发射功率。 5.测试接受灵敏度。 七、设计报告 1、 报告测试数据及相关信号波形。 2、 计算系统接受灵敏度。 3、思考光纤通信系统的传输距离重要受那些因素影响。 实验二 SDH点对点组网2M配置实验 一、 实验目的 通过本实验了解2M业务在点对点组网方式时候的配置。 二、 实验器材 1、 OPTIX 2500+ SDH传输设备2套,组成一点对点SDH 2.5G传输设备。 2、 实验用维护终端40台。 三、 实验内容说明 采用点对点
20、组网方式时,以上两种组网均需要两套SDH设备。 以上实验均以上下2M业务为主。 OPTIX 2500+点对点实际组网连接图如下: ODF光纤配线架连接图示意图如下: 四、 实验环节 注意:1、实验前为避免引起不必要的冲突,参与实验的学生均在实验指导老师的安排 下,采用不同的用户名登陆。具体如下: 学生终端号 登陆名 密码 学生终端号 登陆名 密码 1 11 11 21 31 31 2 12 12 22 32 32 3 13 13 23 33 33 4 14 14 24 34 34 5 1
21、5 15 25 35 35 6 16 16 26 36 36 7 17 17 27 37 37 8 18 18 28 38 38 9 19 19 29 39 39 10 20 20 30 40 40 11 21 21 31 41 41 12 22 22 32 42 42 13 23 23 33 43 43 14 24 24 34 44 44 15 25 25 35 45 45 16 26 26 36 46 46 17 27 27 37 47 4
22、7 18 28 28 38 48 48 19 29 29 39 49 49 20 30 30 40 50 50 2、做本实验之前,参与实验学生应对SDH的原理、命令行有比较深刻的了解。 以下泛例是1号用户(密码为nesoft)所配置的配置命令行 本实验规定: 在SDH1的PD1 2M板的1~`8端口和SDH2的PD1 2M板的1~8端口之间有2M业务连通; SDH1配置文献如下: #1:login:1,"nesoft"; //登陆ID号为1的网元 :per-set-endt
23、ime:15m&24h,1990-0-0,0*0; //停止性能监视
:cfg-init
24、reate-board:1,pd1:2,et1:7,xcs:9&10,sl4; //创建板位
:cfg-set-ohppara:tel=1&101:meet=999:snetlen=1:reqt=5; //配置公务电话号码
:cfg-set-ohppara:rax=sys1; //允许通话逻辑系统
:cfg-set-stgpara:syncclass=sets; //配置时钟等级
:cfg-set-attrib
25、//配置逻辑设备属性
:cfg-set-gutumap
26、 :cfg-create-vc12:sys1,t1p1,1&&8,sys1,g1w1,1&&8; :cfg-checkout; //配置校验下发 :cfg-get-nestate; : //查看网元状态 将以上命令行编辑成一个文本文献:如附件SDH1. txt SDH2配置文献如下: #2:login:1,"nesoft"; (语句解释和SDH1类似,本配置文献省略) :per-set-endtime:15m&24h,1990-0-0,0*
27、0;
:cfg-init
28、et-stgpara:syncclass=sl7p1&sets;
:cfg-set-attrib
29、1&&8; :cfg-checkout; :cfg-get-nestate; 将以上命令行编辑成一个文本文献:如附件SDH2.Txt 通过EB平台对SDH进行配置(注:老师先启动SDH服务器的验证模式) 1、 在Windows2023的桌面上双击快捷图标,成功启动Ebridge软件后,出现如图一所示的界面。 2.单击“确认”,进入如下图界面。 3、选择你所需要登陆的SDH网元站点:输入用户名和密码(用户名、密码都为学 生终端编号加10),按“OK”键。 4、输入“用户ID和密码”后,系统会提醒用
30、户登入成功,点击“拟定”,SERVER服务器端会对登陆操作请求自动进行排队,分派上机时间。 5、当学生终端占用操作席位后,即可输入命令行。可以单条执行,也可以执行批处 理,单条执行时候,在“命令输入行”输入命令。 6、采用批解决命令执行时候,点击右下角“导入文本文献”,选择需要执行的文献,然后点击“打开”窗口。 7、选择好文献之后,用鼠标点击“点击批解决”,软件就自动执行命令。也可以用鼠 标双击所要选中的指令,这样指令就会进入输入窗口,按回车逐条执行。 以上配置完毕后,根据组网图连接好物理链路就可以对数据进行验证了。 1、
31、 用Ebridge软件运营SDH1.txt和SDH2.txt两个文本文献。 2、在OPTIX 2500+运营后,用误码仪进行测试传输性能。 2M测试方法如下:将其中一套SDH一端的2M环起来,此外一套SDH相应连通的的2M接误码测试仪。连接示意图如下: 用误码仪测试误码,正常情况下,5分钟内误码应为0,同时可以用SDH-1上的电话打SDH-2的电话,SDH-1的电话为101,SDH-2的电话为102. 误码仪的使用方法详见误码仪《产品使用说明书》,这里不再做具体介绍。 实验三 SDH 链型组网配置实验 一、 实验目的 1、通过本实验了解2M业务在链型组网方式时候的
32、配置。 二、 实验器材 1、 OPTIX 2500+ SDH(METRO 3000)传输设备若2套。 2、 OPTIX 155/622 (METRO 1000) 3、 实验用维护终端40台。 三、 实验内容说明 采用链形组网方式时,需要3套SDH设备。 注:做本实验时,规定SDH2必须做透穿使用,启用ADM。网络拓扑结构放在SDH1、SDH3传输设备之间。 以上实验均以上下2M、以太网业务为主。 实际连接方式如下图: ODF光纤配线架架连接示意图如下: 四、 实验环节 注意:1、实验前为避免引起不必要的冲突,参与实验的学生均在实验指导老师的安排 下
33、采用不同的用户名登陆。具体如下: 学生终端号 登陆名 密码 学生终端号 登陆名 密码 1 11 11 21 31 31 2 12 12 22 32 32 3 13 13 23 33 33 4 14 14 24 34 34 5 15 15 25 35 35 6 16 16 26 36 36 7 17 17 27 37 37 8 18 18 28 38 38 9 19 19 29 39 39 10 20 20 30 40 40 11 21 21 31 4
34、1 41 12 22 22 32 42 42 13 23 23 33 43 43 14 24 24 34 44 44 15 25 25 35 45 45 16 26 26 36 46 46 17 27 27 37 47 47 18 28 28 38 48 48 19 29 29 39 49 49 20 30 30 40 50 50 2、做本实验之前,参与实验学生应对SDH的原理、命令行有比较深刻的了解。 以下泛例是1号用户(密码为NESOFT)所配
35、置的配置命令行
链形传输实验
本实验规定:在SDH1、SDH2之间的PD1 2M板的1-8端口上下2M业务。在SDH1的ET1板 1~8以太网端口和SDH3的ET1板的1~4以太网端口连通。
SDH1配置:
#1:login:1,"nesoft";
:per-set-endtime:15m&24h,1990-0-0,0*0;
:cfg-init
36、t-sysname 37、s1>:t1p1,1,pd1,0;
:cfg-set-gutumap 38、ET1业务
:cfg-create-vc12:sys1,t2p1,1&&20,sys1,g1w1,9&&28;
:cfg-create-subboard:2,1,emt8
:cfg-create-mp:2,1,5,1&&5;
:cfg-create-mp:2,2,5,6&&10;
:cfg-create-mp:2,3,5,11&&15;
:cfg-create-mp:2,4,5,16&&20;
:cfg-set-ethport:2,ip1,1,10mfull;\\设立网口为10M全双工;
:cfg-set-ethport:2,ip2,1,10mfull;\\设 39、立网口为10M全双工;
:cfg-set-ethport:2,ip3,1,10mfull;\\设立网口为10M全双工;
:cfg-set-ethport:2,ip4,1,10mfull;\\设立网口为10M全双工;
:cfg-set-ethtag:2,ip1&&ip4,untag;\\设立端口为untag类型
:cfg-create-route:1,port,bi,2,ipport,1,0,2,mpport,1,0;
:cfg-create-route:2,port,bi,2,ipport,2,0,2,mpport,2,0;
:cfg-create-route:3,port,bi, 40、2,ipport,3,0,2,mpport,3,0;
:cfg-create-route:4,port,bi,2,ipport,4,0,2,mpport,4,0;
:cfg-checkout;
:cfg-get-nestate;
将以上配置命令行编辑成文本文献如附件SDH1.txt
SDH2配置:
#2:login:1,"nesoft";
:per-set-endtime:15m&24h,1990-0-0,0*0;
:cfg-init 41、ype=enhance:gne=false;
:cfg-create-lgcsys:sys1;
:cfg-set-sysname 42、cfg-set-gutumap 43、s1,g1e1,9&&28; //ne1-ne2业务在ne3站穿通。
:cfg-create-vc12:sys1,g1e1,9&&28,sys1,g1w1,9&&28; //ne1-ne2业务在ne3站穿通。
:cfg-checkout;
:cfg-get-nestate;
将以上配置命令行编辑成文本文献如附件SDH2.txt
SDH3配置:
#3:login:1,"nesoft"
:per-set-endtime:15m&24h,1990-0-0,0*0;
:cfg-init 44、2500":device=sbs155a:gne=false;
:cfg-create-lgcsys:sys1;
:cfg-set-sysname 45、t=999:reqt=5:dial=dtmf;
:cfg-set-ohppara:rax=sys1;
:cfg-set-gutumap 46、ate-vc12:sys1,gw1,9&&28,sys1,t4,1&&20;
:cfg-create-vc12:sys1,t4,1&&20,sys1,ge1,9&&28;
:cfg-set-ethport:4,1,1,10mfull;
:cfg-set-ethport:4,2,1,10mfull;
:cfg-set-ethport:4,3,1,10mfull;
:cfg-set-ethport:4,4,1,10mfull;
:cfg-create-mp:4,1,5,1&&5;
:cfg-create-mp:4,2,5,6&&10;
:cfg-create-mp:4,3,5, 47、11&&15;
:cfg-create-mp:4,4,5,16&&20;
:cfg-set-ethtag:4,ip1&&ip4,untag;
:cfg-set-ethtag:4,mp1&&mp4,tag;
:cfg-create-route:1,port,bi,4,ipport,1,0,4,mpport,1,0;
:cfg-create-route:2,port,bi,4,ipport,2,0,4,mpport,2,0;
:cfg-create-route:3,port,bi,4,ipport,3,0,4,mpport,3,0;
:cfg-create-route:4,p 48、ort,bi,4,ipport,4,0,4,mpport,4,0;
:cfg-checkout;
:cfg-get-nestate;
将以上配置命令行编辑成文本文献如附件SDH3.txt
以上数据配置完毕后,启动Ebridge命令行输入程序:
通过EB平台对SDH进行配置(注:老师先启动SDH服务器的验证模式)
1、 在Windows2023的桌面上双击快捷图标,成功启动Ebridge软件后,出现如图一所示的界面。
2、单击“确认”,进入如下图界面。
3、选择你所需要登陆的SDH网元站点:输入用户名和密码(用户名、密码都为学 生终端编号加10 49、按“OK”键。
4、输入“用户ID和密码”后,系统会提醒用户登入成功,点击“拟定”,SERVER服务器端会对登陆操作请求自动进行排队,分派上机时间。
5、当学生终端占用操作席位后,即可输入命令行。可以单条执行,也可以执行批处 理,单条执行时候,在“命令输入行”输入命令。
6、采用批解决命令执行时候,点击右下角“导入文本文献”,选择需要执行的文献,然后点击“打开”窗口。
7、选择好文献之后,用鼠标点击“点击批解决”,软件就自动执行命令。也可以 用鼠标双击所要选中的指令,这样指令就会进入输入窗口,按回车逐 50、条执行。
本实验中,依次运营SDH1.txt、SDH2.txt和SDH3.txt 3个文本文献。
(一)、2M口测试
3个SDH网元运营之后,分别找到各个网元之间相应的SDH1、SDH2、SDH3的2M口,进行误码测试。然后再测试以太网口连通情况。
用误码仪测试误码,正常情况下,5分钟内误码应为0,
误码仪的使用方法详见误码仪《产品使用说明书》,这里不再做具体介绍。
(二)、以太网测试:
SDH以太网口布放连接情况如下:
上述以太网线均做成交叉网线,测试时候将交叉网线插到教学终端上即可。
用两台计算机(IP地址在同一网段)PING 命令来测试SDH1和SD






