光纤通信实训报告.docx

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光纤通信实训报告

《光纤通信技术》实训报告

专业：

班级：

姓名：

指导教师：

年月日

第一章引言………………………………………………………页码

第二章实训内容…………………………………………………页码

2.1实验一：

语音信号光纤传输实验…………………………………页码

2.2实验二：

模拟电话光纤传输系统实验……………………………页码

2.3实验三：

数字信号光纤传输实验…………………………………页码

2.4实验四：

模拟信号光纤传输实验…………………………………页码

2.5实验五：

数字电话光纤传输系统实验……………………………页码

2.6实验六：

数字光纤通信系统接口码型变换实验…………………页码

2.7实验七：

数字光纤通信系统综合实验……………………………页码

2.8实验八：

SDH传输网实训…………………………………………页码

第三章实训总结…………………………………………………页码

参考文献

第一章引言

《光通信实训》是通信工程专业本科教学中的一门实践环节课。

通过实践学习有关光通信的知识，增强实践经验以补充课堂教学的不足；使学生掌握光纤通信原理的基础上，掌握光传输设备的使用和维护技能，为学生从事光纤通信技术工作提供帮助，为学生进入工作岗位打下良好的基础。

以通信基础知识、数字通信原理基础知识、通信工程安装工艺方面的基础知识、计算机的网络基础知识、通信网络组网优化等知识,蕴含在通信实训的教学设备之中,设计规划实训基地应该对学生的知识应用要求有所渗透和表现。

这些内容对通信技术专业知识要求应该是必备的。

在光通信实训中渗透专业基础知识,在动手中增强学生的实践能力,在实训中提高学生的专业知识和逻辑思维。

通过光通信实训，掌握光纤通信实验箱和华为光传输设备的基本工作原理；掌握EBRIDGE平台的使用方法；培养分析、解决问题的能力；提高工程实践能力；深化理论知识，增强理论联系实际的能力，同时获得从事专业实际工作和进行科学研究的初步能力。

通过ＳＤＨ传输网实训，掌握SDH基本网络结构、SDH环自愈环网以及SDH链的工作原理，包括正常和故障两种情况；掌握华为光传输设备结构及工作原理；掌握EBRIDGE平台的使用和业务配置操作过程；利用EBRIDGE平台完成SDH环的配置，具有自愈功能，并完成各相邻节点之间1个2M业务的；对系统进行调试并分析实验结果。

第二章　　　　实训内容

2.1实验一：

语音信号光纤传输实验

一、实验目的

1、了解模拟信号光纤系统的通信原理

2、了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构

3、熟悉语音信号处理模块

二、实验内容

1、各种模拟信号LD模拟调制：

语音信号（外输入语音信号）

三、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台

2、20MHz双踪模拟示波器1台

3、万用表1台

4、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根

5、音频线（可选）1根

6、语音信号、外输入语音信号源（可选收音机，手机，PC机等）1套

7、连接导线8根

四、实验原理

语音信号光纤传输系统主要有以下几部分组成，如图3-1所以：

图1—1语音信号光纤传输系统框图

五、注意事项

1、光源、光跳线等光学仪器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用时切忌用力过大。

2、不可带电拔插光电器件，要拔插光电器件，须先关闭电源后进行。

六、实验步骤

1、连接导线：

将T251与T261相连接，测试是否有语音信号，如果有，再将T251与T111连接，T121与T261连接。

2、用FC-FC光纤跳线将1310nm光发端机（1310nmT）与1310nm光收端机（1310nmR）连接起来。

3、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到模拟、1310nm和1310nm档。

K121拨下。

4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。

5、打开语音信号处理模块电源开关，调节音量（W261），判断光纤传输音乐信号效果（用示波器观察各测试点波形）。

6、用万用表监控R110两端电压（红表笔插T103，黑表笔插T104），调节半导体激光器驱动电流（W112），使之小于25mA。

七、实验总结

2.2实验二：

模拟电话光纤传输系统实验

一、实验目的

1、了解电话及语音信号通过光纤传输的全过程

2、掌握模拟电话光纤传输的工作原理

二、实验内容

1、模拟电话光纤传输系统实验

三、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台

2、20MHz双踪模拟示波器1台

3、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根

4、电话机2部

5、万用表1台

6、连接导线8根

四、实验原理

对于局间通信来说，电话语音通信具有举足轻重的作用。

以电话通信网络为载体，各种模拟（或数字）信号的传输系统已经商业化。

如电话、传真、拨号网络通信等业务都是在局间电话网上实现的。

图2-1电话模拟光纤传输

模拟电话光纤传输，即电话用户接口输出的模拟信号直接送入光纤模拟信号传输信道，从而实现两部电话的通话（由于模拟信号无法直接进行时分复用，因此模拟电话光纤传输只能传输一路电话语音信号，另一路电话语音信号直接用连接导线代替光纤），实验方框图如图2-1所示。

五、实验步骤

1、调节电位器，使1310nm光纤通信系统能够正常传输模拟信号。

2、连接导线：

电话用户接口模块T401与光发模块T111连接，T412与T121连接，T402与T411连接，并在电话甲、电话乙口分别接上电话机。

3、用FC-FC光纤跳线将1310nm光发端机（1310nmT）与1310nm光收端机（1310nmR）连接起来，组成1310nm光纤传输系统。

4、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到模拟、1310nm和1310nm。

5、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。

6、接通电话用户接口模块（K40，K41）、光发模块（K10）的直流电源。

7、用万用表监控R110两端电压（红表笔插T103，黑表笔插T104），调节半导体激光器驱动电流（W101），使驱动电流小于25mA。

8、用示波器测试话音信号的波形（由于话音信号的波形比较复杂，所以可选用双音多频信号的按键音来观察测试点的波形），并做记录。

注释：

若模拟电话光纤传输时有噪声，可根据模拟信号光纤传输步骤进行调试，使系统传输2K正弦波，当输出（T121）幅度为1V且无明显失真时即可。

9、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱还原。

六、实验报告

1、记录实验过程中各点的波形。

2、对实验结果和误差分析正确

七、思考题

1、能否用一根光纤传输两路模拟信号，如果可以，如何实现？

如果不行，说明理由。

2．3实验三：

数字信号光纤传输实验

一、实验目的

1、了解数字信号光纤传输系统的通信原理

2、掌握完整数字光纤通信系统的基本结构

二、实验内容

1、观察各种数字信号在LD（1310nm/1550nm）光纤传输系统中的波形

三、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台

2、20MHz双踪模拟示波器1台

3、万用表1台

4、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根

5、连接导线8根

四、实验原理

数字光纤通信近几年来正以惊人的速度向越来越广泛的应用领域和更高级阶段发展。

大容量、长距离的数字光纤通信传输系统正在逐步取代传统的电缆传输通信系统，同时，数字光纤长途干线通信正在向标准同步数字系列的方向发展。

随着程控数字交换的发展，交换与传输的数字化，又使竖子光纤通信向用户系统发展。

数字光纤通信之所以发展得如此迅速，是因为数字光纤通信与传统的电缆传输通信相比具有明显的优势。

如传输带宽很宽，通信容量大，中继距离长，保密性很好，投资少，见效快，管理维护方便等许多优点。

图3-1数字光纤通信传输的基本原理图

数字光纤通信的基本原理是将数字通信中的数据传输信号首先经过电—光变换成光脉冲数字信号，然后通过光纤光缆传输到数字通信的对方，最后再经过光—电变换、放大、均衡与定时再生成数据传输信号，这一变换如图3-1所示，图中的光发送机完成电—光变换后由光源器件（激光器—LD或者发光二极管—LED）发射光脉冲信号。

光接收机完成光—电变换，即由光检测器把光信号变换成电信号！

数字信号的光源驱动电路与模拟驱动电路原理有一定的区别。

半导体激光器是利用其在有源区中受激发射的器件，只有在工作电流超过阈值电流的情况下，才会输出激光（相干光），因而是有阈值的器件。

图3-2为LD的P-I特性曲线及调制波形，图中的

为LD的阈值电流。

由图可见调制LD光源器件发光必须是直流偏置电流

和信号电流（即调制电流

）的共同作用。

本实验利用光纤对各种数字信号进行传输，以了解和熟悉光纤传输数字信号系统的组成。

用双踪示波器观察光发模块与光接收模块各点的波形，并进行比较。

数字信号有脉冲信号、NRZ码，CMI码。

在电路驱动上，数字驱动电路采用射极耦合驱动电路。

所有数字信号先经过电平转换，进行直流偏置后直接幅度调制到激光器中。

其驱动电路如图3-4所示。

数字信号光纤传输系统组成框图如图3-3所示，对原始数字信号产生模块的信号进行各种不同方式的编码和译码，然后通过光纤传输，在测试端口观测输出端的信号波形，并且比较发光二极管的数字驱动与半导体激光器数字驱动效果的异同。

以下是原理图分析

图3-4半导体激光器射级耦合数字驱动电路

该种驱动电路由双管驱动，名为射极耦合点流开关电路。

其开关转换时间短，相对于单管而言响应速度快，应用非常普遍。

五、注意事项

1、光源、光跳线等光学仪器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用时切忌用力过大。

2、不可带电拔插光电器件，要拔插光电器件，须先关闭电源后进行。

六、实验步骤

LD数字信号调制实验

1、用FC-FC光纤跳线将1310nm光发端机（1310nmT）与1310nm光收端机（1310nmR）连接起来，组成1310nm光纤传输系统。

2、连接导线：

数字信号源T504与光发模块T101连接，将数字信号源模块K511拨到上面。

注释：

拨上面，则码型速率为64K；拨下面，则码型速率为256K。

3、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到数字、1310nm和1310nm。

4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。

5、接通数字信号源模块（K50）、光发模块（K10）的直流电源。

6、用万用表监控R110两端电压（红表笔插T103，黑表笔插T104），调节半导体激光器驱动电流（W101），使之小于25mA。

注释：

万用表的读数就是激光器的驱动电流。

7、调节电位器W121，使得TP121处波形幅度大于3.5V，用示波器观察TP101，TP102和TP121波形，观察数字信号光纤传输调制过程。

8、将数字信号源模块K511拨到下面，观察各点波形变化。

注释：

拨下面，则码型速率为64K；拨上面，则码型速率为256K。

9、改变数字信号源模块拨码开关状态，观察各测试点波形变化。

10、改用实验箱中其他码型的数字信号进行上述步骤，观察各种码型的波形（PCM编码信号，CMI编码信号，脉冲信号等）。

11、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱还原。

12、可选用1550nm光发射接收机重复以上实验。

七、实验报告

1、记录并画出LD（1310nm/1550nm）数字信号调制过程中各测试点波形

2、对实验结果以及误差的分析正确

八、思考题

1、画出光纤传输数字信号实验框图，并简述数字信号光纤传输过程。

2.4实验四：

模拟信号光纤传输实验

一、实验目的

1、了解模拟信号光纤系统的通信原理

2、了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构

二、实验内容

1、各种模拟信号LD模拟调制：

三角波，正弦波

三、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台

2、20MHz双踪模拟示波器1台

3、万用表1台

4、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根

5、连接导线8根

四、实验原理

根据系统传输信号不同，光纤通信系统可分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。

由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率（对激光器来说，是指阈值电流以上线性部分）基本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制呈线性，所以可以直接调制。

对于半导体激光器和发光二极管来说，具有简单、经济和容易实现等优点。

进行发光二极管及半导体激光器调制时采用的就是直接调制。

从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟信号调制和数字信号调制。

模拟信号调制直接用连续的模拟信号（如正弦波等信号）对光源进行调制。

连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。

一般来说，半导体激光器很少用于模拟信号的直接调制，半导体激光器模拟调制要求光源线性度很高。

而且要求提高光接收机的信噪比比较高。

与发光二极管相比，半导体激光器的V-I线性区较小，直接进行模拟调制难度加大，会产生非线性失真。

本实验通过完成各种不同模拟信号的LD光纤传输（如正弦波，三角波，外输入音乐信号），了解模拟信号的调制过程及调制系统组成。

模拟信号光纤通信系统组成如图4-1所示。

在LD模拟信号调制实验中，采用预失真补偿电路对模拟信号波形进行失真补偿，观察补偿后的传输效果与补偿前的效果。

以下是原理图分析：

整个驱动电路采用射极跟随器。

W111用于调节信号的幅度，W112用于调节驱动电流的大小。

下图2-2所示为模拟信号源的电路原理图。

其采用集成函数发生器8038来产生正弦波、三角波、方波。

具体的芯片资料参见模电书或者相关资料。

W301用于调节恒流源电流输出，W304用于调节频率，W302、W303用于正弦波线性调节，W305、W306、W307用于调节输出波形的幅度。

五、注意事项

1、光源、光跳线等光学仪器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用时切忌用力过大。

2、不可带电拔插光电器件，要拔插光电器件，须先关闭电源后进行。

六、实验步骤

LD模拟信号调制实验

1、连接导线：

模拟信号源模块T303与光发模块T111连接。

2、用FC-FC光纤跳线将1310nm光发端机（1310nmT）与1310nm光收端机（1310nmR）连接起来。

3、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到模拟、1310nm和1310nm档。

K121拨下。

4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。

5、打开模拟信号源模块（K60）、光发模块（K10）的直流电源。

6、调节模拟信号源模块电位器W306，使TP303波形幅度为2V。

7、用万用表监控R110两端电压（红表笔插T103，黑表笔插T104），调节半导体激光器驱动电流（W112），使之小于25mA。

R110=1.2Ω

8、调节电位器W111，W112和W121，使得TP121处波形幅度为1V且无明显失真，用示波器观察TP111，TP112和TP121波形，观察模拟信号光纤传输调制过程。

9、根据实验三失真补偿步骤，观察经过失真补偿电路的模拟信号传输。

10、将T303换成T302（三角波）或T301（方波），观察各测试点波形效果。

11、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱还原。

注释：

正弦波TP303是用方波通过带通滤波生成的，所以TP304的频率必须在2KHz/s左右（可以

通过调节W304来实现）。

各模拟信号传输前应先将其幅值调到1V左右。

如果光纤在传输模拟信号时的波形不理想或接收不到信号，可用下面的方法调试系统。

（1）将模拟信号源模块中的TP304与光发模块中的TP111连接，并接通各直流电源，使各模块工作。

（2）将模拟信号源中的三角波（TP101），正弦波（TP102，TP103）的幅值调到VP-P=1V左右。

（3）调节W111，使TP112处波形的幅值VP-P=0.4V左右。

（4）调节W121，使TP121的幅值VP-P=1V左右。

六、实验报告要求：

1、记录并画出各模拟信号的波形，对模拟信号光传输前后的波形进行比较。

2、对实验结果以及实验结果的分析正确

七、思考题

1、根据电路图，分析W111，W112，W121的作用，并用实验验证。

2、光纤传输系统能否传输数字信号，为什么？

图4-2模拟信号源

2.5实验五：

数字电话光纤传输系统实验

一、实验目的

1、了解电话及语音信号通过光纤传输的全过程

2、掌握数字电话光纤传输的工作原理

二、实验内容

1、数字电话光纤传输系统实验

三、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台

2、20MHz双踪模拟示波器1台

3、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根

4、电话机2部

5、万用表1台

6、连接导线8根

四、实验原理

对于局间通信来说，电话语音通信具有举足轻重的作用。

以电话通信网络为载体，各种模拟（或数字）信号的传输系统已经商业化。

如电话、传真、拨号网络通信等业务都是在局间电话网上实现的。

图5-1电话数字光纤传输

图5-2PCM编码帧结构示意图

电话语音信号的光纤传输分为两种方式：

一种方式为模拟电话光纤传输（实验二已经讲过）、另一种方式为数字电话光纤传输

在数字传输系统中，几乎所有业务均以一定的格式出现，因而在信道上对各种业务传输之前要对业务的数据进行包装。

信道上对业务数据包装的过程称之为帧组装。

不同的系统、信道设备帧组装的格式、过程不一样。

时分复用制的数字通信系统，在国际上已逐渐建立起标准并广泛使用。

时分复用（TDM）的主要特点是在一个信道上利用不同的时隙来传递各路（语音、数据或图像）不同信号。

各路信号独立、互不干扰。

实际的电话业务共有32个时隙，其中30个时隙用于话音业务。

第一个时隙为定位时隙，用于做帧同步提取用。

第二到第十六个时隙传输话音业务，第十七个时隙用于信令信号传输，以实现信令的接续。

在我们的实验箱中，电话用户接口输出的两路模拟信号经过PCM编码以后，利用时分复用的方式，将两路信号数字调制成一路信号，然后送入光发端机中进行光纤传输，光收端机接收的信号通过时分解复用，实现信号的分离，分别送入两个电话用户接口电路中，实现两部电话的全双工通话，其方框图如图6-1所示。

在PCM编译码中，帧同步信号为8KHz，一帧信号分为四个时隙，分别为时隙0、时隙1、时隙2和时隙3；时隙0为帧同步信号，其同步码为固定的码流“01110010”，时隙1和时隙2分别为两路电话语音调制数据，时隙3为空时隙，在本实验中没有用到（用低电平表示），TP621为PCM编码输出测试点，图5-2为PCM编码一帧的结构示意图。

五、注意事项

1、光源、光跳线等光学仪器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用时切忌用力过大。

2、不可带电拔插光电器件，要拔插光电器件，须先关闭电源后进行。

六、实验步骤

数字电话光纤传输系统实验

1、连接导线：

电话用户接口模块T401与PCM编译码模块T601连接，T411与T611连接，T412与T603连接，T402与T613连接，T621与T101连接，T631与T121连接，在电话甲、电话乙口分别接上电话单机。

2、将K601，K602，K603拨到上面。

注释：

拨到上面，则选择本地时钟，若拨到下面，则需外输入时钟。

3、用FC-FC光纤跳线将1310nm光发端机（1310nmT）与1310nm光收端机（1310nmR）连接起来，组成1310nm光纤传输系统。

4、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到数字、1310nm和1310nm。

5、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。

6、接通电话用户接口模块（K40，K41）、PCM编译码模块（K60）和光发模块（K10）的直流电源。

7、用万用表监控R110两端电压（红表笔插T103，黑表笔插T104），调节半导体激光器驱动电流（W101），使驱动电流小于25mA。

8、摘机进行两人通话实验，用示波器测试并比较TP401，TP402，TP411、TP412的波形（可选用双音多频信号的按键音来观察测试点的波形），并做记录。

注释：

若数字电话光纤传输时有噪声，可根据数字光纤传输步骤进行调试，使系统传输普通伪随机码信号，若输出（T121）与输入波形相同，幅度大于3.5V且无误码即可。

9、用示波器观察TP101、T121波形。

10、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱还原。

七、实验报告

1、记录实验过程中各点的波形。

2、评估数字电话通话的质量。

3、对实验结果和误差分析正确

思考题答案

1、与模拟电话相比，数字电话有哪些优点?

2.6实验六：

数字光纤通信系统接口码型变换实验

一、实验目的

1、了解接口码型在光纤传输中的作用

2、了解HDB3码编译电路实现原理

3、掌握HDB3码的编译码规则及编译码过程

二、实验要求

1、学习了解HDB3编码规则

2、观察接口码型的编译码过程

三、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱1台

2、20MHz双踪模拟示波器1台

3、连接导线8根

四、实验原理

为了适应数字通信和数字光纤通信系统的需要，实际上完整的数字光纤通信系统的组成如图6-1所示，他包括数字通信设备、光发送端机、光接收端机和光纤光缆传输线路（可能含有中继器）。

图6-1数字光纤通信系统的组成框图

接口码型变换电路包括输入接口码型变换和输出接口码型变换两部分内容。

这种变换电路完全是为了适应数字传输的需要而设置的，接口码型从我国所采用的数字通信标准制式来看有两种，即HDB3码型和CMI码型，这两种接口码型也就是电缆数字通信的线路传输码型。

如上图所示，在PCM端机与光发收端机之间，电缆传输的是接口码型；在光发光收之间的光纤链路上传输的是线路码型。

信号流程如下：

PCM端机编接口码型，送出，在电缆中传输；被光发送端机接受，称输入接口码型，译码成NRZ，编成线路码形送出，在光纤链路中传输；线路码型被光接收端机接受，译码成NRZ码，在编成接口码型送出；称输出接口码型，在电缆中传输，被PCM端机接受，译成NRZ码。

本章重点介绍接口码型。

输入接口码型变换电路的主要作用如下：

1.将从PCM输出经电缆传输后衰减变形的接口码型进行均衡放大。

至于在PCM输出至光端机输入之间允许插入的最大电缆损耗，ITU-T对不同的数字系列等级有不同的规定。

2.将接口码型一律译码成为NRZ码型。

3.适应数字光纤通信系统的需要，具有在输入信号中断的情况下维