數(shù)字時分復(fù)接系統(tǒng)光通信實驗

1、數(shù)字時分復(fù)接系統(tǒng)光通信實驗一、實驗?zāi)康?.掌握數(shù)字時分復(fù)用/解復(fù)用的概念和原理。2.掌握數(shù)字時分復(fù)接光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。3.掌握同步復(fù)接的幀結(jié)構(gòu)二、實驗儀器1.光纖通信實驗箱2.20M雙蹤示波器3.FC-FC單模光跳線 4法蘭式可調(diào)衰減器5.光分路器 6.小型電話單機(jī) 2 7.計算機(jī)串口線 8.鉚孔連接線 若干三、基本原理在數(shù)字通信中，為擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率，通常需要把若干低速的數(shù)據(jù)碼流按一定格式合并為高速數(shù)據(jù)碼流，以滿足上述需要。數(shù)字復(fù)接就是依據(jù)時分復(fù)用基本原理完成數(shù)碼合并的一種技術(shù)。在時分復(fù)用中，把時間劃分為若干時隙，各路信號在時間上占有各自的時隙，即多路信號在不同的時間內(nèi)被傳送，各路

2、信號在時域中互不重疊。把兩個或兩個以上的支路數(shù)字信號按時分復(fù)用方式合并成單一的合路數(shù)字信號的過程稱為數(shù)字復(fù)接，其實現(xiàn)設(shè)備稱為數(shù)字復(fù)接器。在接收端把一路復(fù)合數(shù)字信號分離成各路信號的過程稱為數(shù)字分接，其實現(xiàn)設(shè)備稱為數(shù)字分接器。數(shù)字復(fù)接器 、數(shù)字分接器和傳輸信道共同構(gòu)成數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)。本實驗平臺中，數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊的U101內(nèi)集成了數(shù)字復(fù)接器，數(shù)據(jù)接收單元的U105內(nèi)集成了數(shù)字分接器，連接好光傳輸信道即構(gòu)成了一個完整的數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)。數(shù)字復(fù)接的方法主要有按位復(fù)接、按字復(fù)接和按幀復(fù)接三種；按照復(fù)接時各路信號時鐘的情況，復(fù)接方式可分為同步復(fù)接、異步復(fù)接與準(zhǔn)同步復(fù)接三種。本實驗中選擇了按字復(fù)接的方法和準(zhǔn)同步復(fù)

3、接的方式。本實驗中數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖，如下圖7.3.1： 圖7.3.1 數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖 定時單元給設(shè)備提供一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)時鐘。碼速調(diào)整單元把速率不同的各支路信號，調(diào)整成與復(fù)接設(shè)備定時完全同步的數(shù)字信號，以便由復(fù)接單元把各支路信號復(fù)接成一個數(shù)字流。本實驗中，碼速調(diào)整單元將PCM1編碼數(shù)據(jù)、PCM2編碼數(shù)據(jù)、PC機(jī)數(shù)據(jù)和地址開關(guān)（撥碼器）設(shè)置的8BIT數(shù)據(jù)都調(diào)整成速率為512KHZ的碼元，然后復(fù)接進(jìn)同一個數(shù)據(jù)碼流中。并在第1路時隙中加入幀同步信號，在第7路時隙中加入的有關(guān)數(shù)據(jù)信息的信令。本實驗中同步復(fù)接的幀結(jié)構(gòu)如圖7.3.2所示。PCM1PCM2PC機(jī)8BIT在出廠程序中僅提供了四路數(shù)據(jù)參加復(fù)

4、接，加上同步幀頭，所以還有3路時隙空閑，可供升級。在默認(rèn)控制下，各路數(shù)據(jù)占據(jù)的時隙位置如下表7.3.1。表7.3.1數(shù)據(jù)類型幀頭PCM1PCM2空置空置8BIT撥碼器信令*PC數(shù)據(jù)*時隙位置第1路第2路第3路第4路第5路第6路第7路第8路數(shù)字分解器由同步、定時、分接和恢復(fù)單元組成。同步單元的功能是從接收信碼中提取與接收信碼同步的碼元時鐘信號。定時單元的功能是通過同步單元提取時鐘信號的推動，產(chǎn)生分接設(shè)備所需要的各定時信號，如幀同步信號、時序信號。分接單元的功能是 把復(fù)接信號實施分離，形成同步支路數(shù)字信號?；謴?fù)電路的功能是把被分離的同步支路數(shù)字信號恢復(fù)成原始的支路信號。一般情況下，幀同步提取有時會

5、出現(xiàn)漏同步和假同步現(xiàn)象。圖7.3.3 PC機(jī)數(shù)據(jù)傳輸軟件界面四、實驗步驟1.關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖7.3.1將1310nm光發(fā)射端機(jī)的TX1310法蘭接口、FC-FC單模尾纖、1310nm光接收端機(jī)的RX1310法蘭接口連接好。注意收集好器件的防塵帽。實驗箱接口DB701連接至PC機(jī)串口（連接：P703，P702；P701，P704）。2.電話單機(jī)A、電話單機(jī)B分別接到用戶A與用戶B電話接口上；3.各路數(shù)據(jù)復(fù)接的連接：電話A（PCM1）：連接P601、P602；P603、P109；電話B（PCM2）：連接P801、P110；8BIT撥碼器：內(nèi)部讀取。復(fù)接數(shù)據(jù)發(fā)送：連接P108、P2014. 各路

6、數(shù)據(jù)分接的連接：復(fù)接數(shù)據(jù)接收：連接P202、P111電話A（PCM1）：連接P114、P604電話B（PCM2）：連接P113、P802；P803、P8048BIT發(fā)光二極管顯示：內(nèi)部讀取，可從其亮滅狀態(tài)驗證解復(fù)是否正確。解復(fù)接提取同步幀頭：P1155.打開系統(tǒng)電源，在液晶菜單選擇“光纖系統(tǒng)實驗”的子菜單，確認(rèn)；液晶將顯示幀頭、PCM1、PCM2、8BIT等的默認(rèn)復(fù)接時隙，詳細(xì)見表7.3.1。系統(tǒng)開始運作。一旦系統(tǒng)開始穩(wěn)定運作，8BIT發(fā)光二極管正常顯示與SW101設(shè)置同，。6. 電話A（48）呼叫電話B（49），檢驗其通話質(zhì)量。7.改變8BIT撥碼器的數(shù)據(jù)組合，檢驗8BIT發(fā)光二極管的顯示狀

7、態(tài)是否符合撥碼器的數(shù)據(jù)組合。8.如圖7.3.3所示，在“發(fā)送數(shù)據(jù)” 窗口，如果通信信道沒有誤碼，在“接收數(shù)據(jù)”即可收到與“發(fā)送數(shù)據(jù)” 窗口中一樣的數(shù)據(jù)。點擊“比較數(shù)據(jù)”按鈕，即可獲得接收數(shù)據(jù)的誤碼個數(shù)等傳輸狀態(tài)報告9.對照復(fù)接數(shù)據(jù)的幀同步矩形窄脈沖P115（收端提?。^測復(fù)接數(shù)據(jù)（稍有延時），對照表7.3.1，檢驗各路數(shù)據(jù)的時隙分配情況，記錄復(fù)接波形和數(shù)據(jù)。10.斷開光路，檢驗系統(tǒng)是否還工作正常。11.在光路中串入可調(diào)衰減器，緩緩增加衰減量，檢驗系統(tǒng)是否還工作正常。五、測量點說明電話用戶A測試點：P601：電話A語音信號發(fā)送連接鉚孔；TP601: 電話A接收的語音信號測試點； P602：PC

8、M1編碼的模擬信號輸入鉚孔。 P603：PCM1編碼數(shù)據(jù)輸出連接鉚孔； P604：PCM1譯碼數(shù)據(jù)輸入連接鉚孔；電話用戶B測試點：TP801、TP802:電話B的模擬用戶線上測試點P801：PCM2編碼數(shù)據(jù)輸出連接鉚孔 P802：PCM1譯碼數(shù)據(jù)輸入連接鉚孔； P803：PCM2譯碼回復(fù)的模擬信號輸出連接鉚孔； P804：電話B接收的語音信號的連接鉚孔； 時分復(fù)接測試點：P108：數(shù)字時分復(fù)接輸出連接鉚孔P109：PCM1編碼數(shù)據(jù)復(fù)接輸入連接鉚孔P110：PCM2編碼數(shù)據(jù)復(fù)接輸入連接鉚孔時分分接測試點： P111：數(shù)字時分解復(fù)接數(shù)據(jù)輸入連接鉚孔P113：PCM1譯碼數(shù)據(jù)解復(fù)接輸出連接鉚孔P11

9、4 ：PCM2譯碼數(shù)據(jù)解復(fù)接輸出連接鉚孔P115：提取的幀同步窄脈沖光信道測試點說明： TX1310：輸入1310nm光發(fā)射端機(jī)的電信號測試點。 P201: 1310nm光發(fā)射端機(jī)的數(shù)字信號輸入連接鉚孔。P202：1310nm光接收端機(jī)輸出的數(shù)字信號輸出連接鉚孔。TX1550：輸入1310nm光發(fā)射端機(jī)的電信號測試點。 P203: 1550nm光發(fā)射端機(jī)的數(shù)字信號輸入連接鉚孔。P204：1550nm光接收端機(jī)輸出的數(shù)字信號輸出連接鉚孔。六、實驗結(jié)果1.畫出實驗連接示意圖，標(biāo)上必要的實驗說明。2.設(shè)計實驗方案，實現(xiàn)時分復(fù)接后在經(jīng)過波分復(fù)用傳輸（另一個數(shù)據(jù)可以為其它數(shù)據(jù)），畫出幾實驗結(jié)構(gòu)框圖。實驗

10、1 模擬/數(shù)字電話光纖傳輸系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康?.了解電話接口電路組成。2.了解電話呼叫接續(xù)過程。3.掌握電話呼叫時的各種可聞信號音的特征。4.了解記發(fā)器的工作過程。5.掌握PCM編譯碼原理。6.了解雙光纖全雙工通信的組成結(jié)構(gòu)。二、實驗儀器1.光纖通信實驗箱2.20M雙蹤示波器3.FC-FC單模光跳線 24.小型電話單機(jī) 25、鉚孔連接線 若干三、基本原理本實驗系統(tǒng)主要由兩大部分組成：電端機(jī)部分、光信道部分。電端機(jī)由電話用戶接口電路A、PCM編譯碼A、記發(fā)器電路、PCM編譯碼B、電話用戶接口電路B等組成，光信道為雙光纖通信結(jié)構(gòu)。電話語音信號的光纖傳輸，可以有多種方式，一種是原始語音信號，經(jīng)過光

11、纖直接進(jìn)行傳輸；另一種方式是先把話音信號數(shù)字化，然后在經(jīng)過光纖傳輸，目前使用最多的是PCM編譯碼方式。下面先介紹本實驗平臺上兩路電話電路接口示意圖。用戶A：48 圖7.1.1 電話用戶A、B結(jié)構(gòu)示意圖圖7.1.2 電話用戶A、B模擬光傳輸結(jié)構(gòu)示意圖（A到B單工）電話用戶接口B圖7.1.3數(shù)字電話光纖通信基本組成結(jié)構(gòu)示意圖（一）電話電話接口電路原理介紹用戶電路也可稱為用戶線接口電路（Subscriber Line Interface CircuitSLIC）。任何交換機(jī)都具有用戶線接口電路。根據(jù)用戶電話機(jī)的不同類型，用戶線接口電路（SLIC）分為模擬用戶接口電路和數(shù)字用戶接口電路兩種。模擬用戶線

12、接口電路在實現(xiàn)上的最大壓力是應(yīng)能承受饋電、鈴流和外界干擾等高壓大電流的沖擊，過去都是采用晶體管、變壓器（或混合線圈）、繼電器等分立元件構(gòu)成。在實際中，基于實現(xiàn)和應(yīng)用上的考慮，通常將BORSHCT功能中過壓保護(hù)由外接元器件完成，編解碼器部分另單成一體，集成為編解碼器（CODEC），其余功能由集成模擬SLIC完成。在布控交換機(jī)中，向用戶饋電，向用戶振鈴等功能都是在繩路中實現(xiàn)的，饋電電壓一般是-60V，用戶的饋電電流一般是20mA30mA，鈴流是25Hz,90V左右，而在程控交換機(jī)中，由于交換網(wǎng)絡(luò)處理的是數(shù)字信息，無法向用戶饋電、振鈴等，所以向用戶饋電、振鈴等任務(wù)就由用戶線接口電路來承擔(dān)完成，再加上

13、其它一些要求，程控交換機(jī)中的用戶線接口電路一般要具有B（饋電），R（振鈴）、S（監(jiān)視）、C（編譯碼）、H（混合）、T（測試）、O（過壓保護(hù)）七項功能。圖7.1.4為模擬用戶線接口功能框圖。模擬用戶線接口電路的功能可以歸納為BORSCHT七種功能，具體含義是： （1）饋電（B-Battery feeling）向用戶話機(jī)送直流電流。通常要求饋電電壓為48伏或24伏，環(huán)路電流不小于18m A.（2）過壓保護(hù)（OOvervoltage protection）防止過壓過流沖擊和損壞電路、設(shè)備。（3）振鈴控制（RRinging Control）向用戶話機(jī)饋送鈴流，通常為25Hz/90Vrms正弦波。（4）

14、監(jiān)視（S-Supervision）監(jiān)視用戶線的狀態(tài)，檢測話機(jī)摘機(jī)、掛機(jī)與撥號脈沖等信號以送往控制網(wǎng)絡(luò)和交換網(wǎng)絡(luò)。（5）編解碼與濾波（C-CODEC/Filter）在數(shù)字交換中,它完成模擬話音與數(shù)字碼間的轉(zhuǎn)換。通常采用PCM編碼器（Coder）與解碼器(Decoder)來完成,，統(tǒng)稱為CODEC。相應(yīng)的防混疊與平滑低通濾波器占有話路（300Hz-3400Hz）帶寬，編碼速率為64kb/s。 （6）混合（HHyhird）完成二線與四線的轉(zhuǎn)換功能，即實現(xiàn)模擬二線雙向信號與PCM發(fā)送，接收數(shù)字四線單向信號之間的連接。過去這種功能由混合線圈實現(xiàn)，現(xiàn)在改為集成電路，因此稱為“混合電路”。（7）測試（TTe

15、st）對用戶電路進(jìn)行測試。振鈴控制信號測試總線用戶線狀態(tài)信號模擬用戶線饋電電源鈴流發(fā)生器ba(編碼信號)發(fā)送碼流接收碼流混合電路低通平衡網(wǎng)絡(luò)低通編碼器解碼器測試開關(guān)饋電電路振鈴繼電器過壓保護(hù)電路 PBL 387 10 TP3067 圖7.1.4 模擬用戶線接口功能框圖用戶線接口電路:在本實驗系統(tǒng)中，用戶線接口電路選用的是PBL 387 10。PBL 387 10是2/4線厚膜混合用戶線接口電路。它包含向用戶話機(jī)恒流饋電、向被叫用戶話機(jī)饋送鈴流、用戶摘機(jī)后自行截除鈴流，摘掛機(jī)的檢測及音頻或脈沖信號的識別，用戶線是否有話機(jī)的識別，語音信號的2/4線混合轉(zhuǎn)換，外接振鈴繼電器驅(qū)動輸出。PBL 387

16、10用戶電路的雙向傳輸衰耗均為1dB，供電電源為+ 5 V和5 V，PBL 387 10還將輸入的鈴流信號放大以達(dá)到電話振鈴工作的要求，即達(dá)到+75V的有效值。其各項性能指標(biāo)符合郵電部制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 （1）該電路的基本特性 1向用戶饋送鈴流 2向用戶恒流饋電 3過壓過流保護(hù) 4被叫用戶摘機(jī)自截鈴 5摘掛機(jī)檢測和LED顯示 6音頻或脈沖撥號檢測 7振鈴繼電器驅(qū)動輸出 8語音信號的2/4線轉(zhuǎn)換 9能識別是否有話機(jī) 10無需耦合變壓器 （2）用戶線接口電路主要功能控制信號1控制信號2狀態(tài)指示摘機(jī)檢測/ 圖7.1.5 PBL 387 10內(nèi)部電路方框圖 1. 向用戶話機(jī)供電，PBL 387 10可對

17、用戶話機(jī)提供恒流饋電，饋電電流由VBAT以及VDD供給。當(dāng)環(huán)路電阻為2K時，饋電電流為18 mA。具體如下： A. 供電電源VBAT采用-48V； B. 在靜態(tài)情況下（不振鈴、不呼叫），-48V電源通過繼電器靜合接點至話機(jī)； C. 在振鈴時，-48V電源通過振鈴支路經(jīng)繼電器動合接點至話機(jī)； D. 用戶掛機(jī)時，話機(jī)叉簧下壓，饋電回路斷開，回路無電流流過； E. 用戶摘機(jī)后，話機(jī)叉簧上升，接通饋電回路（在振鈴時接通振鈴支路）回路。2. PBL 387 10內(nèi)部具有過壓保護(hù)的功能，可以抵抗保護(hù)TIP­­RING端口間的瞬時高壓，如結(jié)合外部的熱敏與壓敏電阻保護(hù)電路，則可抵抗保護(hù)25

18、0V左右高壓。 3. 振鈴電路可由外部的振鈴繼電器和用戶電路內(nèi)部的繼電器驅(qū)動電路以及鈴流電源向用戶饋送鈴流：當(dāng)繼電器控制端 (RC端) 輸入高電平，繼電器驅(qū)動輸出端 (RD端) 輸出高電平，繼電器接通，此時鈴流源通過與振鈴繼電器連接的15端 (RV端) 經(jīng)TIP­­RING端口向被叫用戶饋送鈴流。當(dāng)控制端 (RC端) 輸入低電平或被叫用戶摘機(jī)都可截除鈴流。用戶電路內(nèi)部提供一振鈴繼電器感應(yīng)電壓抑制箝位二極管。4. 監(jiān)視用戶線的狀態(tài)變化即檢測摘掛機(jī)信號，具體如下： A.用戶掛機(jī)時，用戶狀態(tài)檢測輸出端輸出低電平，以向CPU中央集中控制系統(tǒng)表示用戶“閑”； B.用戶摘機(jī)時，用戶狀態(tài)檢測輸出端輸出高電平，以向CPU中央集中控制系統(tǒng)表示用戶“忙”； C.用戶若撥電話號碼為脈沖撥號方式時，該用戶狀態(tài)輸出端應(yīng)能送出撥號數(shù)字脈沖?；芈窋嚅_時，送出低電平，回路接通時送出高電平（注：本實驗系統(tǒng)不選用脈沖撥號方式，只采用DTMF雙音多頻撥號方式）；5. 在TIP­­RING端口間傳輸?shù)恼Z音信號為對地平衡的雙向語音信號，在四線VR端與VX端傳輸?shù)男盘枮槭瞻l(fā)分開的不平衡語音信號。PBL 387 10可以進(jìn)