（2011/2012学年第 2 学期）
课程名称：光通信原理与技术课程设计。
题目：时分复用单线双向传输系统。
专业班级：
学生姓名。学号。
指导教师：
设计周数：
设计成绩：
2024年6月2日。
数字时分复接系统光通信课程设计。
1. 课程设计目的：
1) 掌握数字时分复用/解复用的概念和原理；
2) 掌握数字时分复接光通信系统的结构；
3) 掌握同步复接的帧结构。
2. 课程设计正文：
2.1仪器：
1) 光纤通信实验箱。
2) 20m双踪示波器。
3) fc-fc单模光跳线
4) 法兰式可调衰减器。
5) 光分路器
6) 小型**单机 2部。
7) 计算机串口线。
8) 铆孔连接线若干。
2.2原理：
2.2.1理论基础：
在数字通信中，为扩大传输容量和提高传输效率，通常需要把若干低速的数据码流。按一定格式合并为高速数据码流，以满足上述需要。数字复接就是依据时分复用基本理完成数码合并的一种技术。
在时分复用中，把时间划分为若干时隙，各路信号在时间上占有各自的时隙，即多路信号在不同的时间内被传送，各路信号在时域中互不重叠。
把两个或两个以上的支路数字信号按时分复用方式合并成单一的合路数字信号的过程称为数字复接，其实现设备称为数字复接器。在接收端把一路复合数字信号分离成各路信号的过程称为数字分接，其实现设备称为数字分接器。数字复接器 、数字分接器和传输信道共同构成数字复接系统。
本实验平台中，数据发送单元模块的u101内集成了数字复接器，数据接收单元的u105内集成了数字分接器，连接好光传输信道即构成了一个完整的数字复接系统。
数字复接的方法主要有按位复接、按字复接和按帧复接三种；按照复接时各路信号时钟的情况，复接方式可分为同步复接、异步复接与准同步复接三种。本实验中选择了按字复接的方法和准同步复接的方式。
本实验中数字复接系统方框图，如下图4.1：
定时单元给设备提供一个统一的基准时钟。码速调整单元把速率不同的各支路信号，调整成与复接设备定时完全同步的数字信号，以便由复接单元把各支路信号复接成一个数字流。本实验中，码速调整单元将pcm1编码数据、pcm2编码数据、pc机数据和地址开关（拨码器）设置的8bit数据都调整成速率为512khz的码元，然后复接进同一个数据码流中。
并在第1路时隙中加入帧同步信号，在第7路时隙中加入的有关数据信息的信令。本实验中同步复接的帧结构如图4.2所示。
在出厂程序中仅提供了四路数据参加复接，加上同步帧头，所以还有3路时隙空闲，可供升级。在默认控制下，各路数据占据的时隙位置如下表4.1。
表4.1数字分解器由同步、定时、分接和恢复单元组成。同步单元的功能是从接收信码中提取与接收信码同步的码元时钟信号。
定时单元的功能是通过同步单元提取时钟信号的推动，产生分接设备所需要的各定时信号，如帧同步信号、时序信号。分接单元的功能是把复接信号实施分离，形成同步支路数字信号。恢复电路的功能是把被分离的同步支路数字信号恢复成原始的支路信号。
一般情况下，帧同步提取有时会出现漏同步和假同步现象。
图4.3 pc机数据传输软件界面。
2.2.2原理图。
首先，我们学习了**a到**b单工传输原理：
图1为**用户a、b结构示意图。
图2为**用户a、b模拟光传输结构示意图（a到b单工）
其次，我们学***a到**b双工双纤传输原理：
图3数字**光纤通信基本组成结构示意图。
最后，我们设计**a到**b单纤双工。
2.3步骤：
2.3.1模拟**光纤传输（a到**b单工）
1) 关闭系统电源。按照图2所示连接好信号连接线（p601与p201相连，模拟信号的输出口p205与p804相连），即构成**a到**b的单工语音信号直接光纤传输通道。
2) **a、b接上**单机，打开系统电源。
3) k01、k02、k03插上跳线器，k05插入左侧模拟信号输出。
4) **a摘机（无需拨号呼叫，可直接语音通信）。
5) **b摘机，此时，如图2，**a到**b通，反之不通。感受一下**语音的传输效果。
2.3.2数字**光纤传输（a到**b双工双纤）
1）．关闭系统电源，按照图1、图3将**单机、信号连接线（p601—p602，p603-p201，p202-p802，p801-p203，p204-p604，p803-pnm光发射端机的tx1310法兰接口、fc-fc单模尾纤、1310nm光接收端机的rx1310法兰接口连接好；1550nm光发射端机与接收端机用fc-fc单模尾纤相连；另外，信号连接线连接p108、p111（否则**无法拨号呼叫）。注意k01、k02、k03插上跳线器，k05插入右侧数字信号，收集好器件的防尘帽。
2）．打开系统电源，在液晶菜单选择“光纤传输实验-pcm数据”的子菜单，确认；**a、b两路“pcm编译码”正常工作，将语音信号转化为64khz的数字信号输出。
3）．**a摘机，此时摘机信号det通知记发器做好呼叫通话的一切准备，同时，记发器给**a送上拨号音信号，测试tp601点；
4）．**a拨号（如：49），号码信号（p601）传送到dtmf接收器进行译码，同时在拨第一个号码时就通知记发器停止送拨号音信号；
5）．**a拨号完毕，记发器单元给**a送回铃音信号（tp601等），同时给被呼叫方送振铃信号；
6）．被叫方**b摘机，摘机信号det通知记发器。此时，**a的回铃音和**b的振铃信号结束。
7）．通话正常进行，**a的语音经pcm1编码，光纤1310nm信道传输后送至pcm2译码，恢复的语音信号从**b听筒**出来；**b的语音经pcm2编码，光纤1550nm信道传输后送至pcm1译码，恢复的语音信号从**a听筒**出来。
8）．被叫方**b挂机，通信结束。挂机信号（det）通知记发器单元拆线，**b空闲，同时给呼叫方**a送忙音信号（p601）；
9）．**a挂机，挂机信号（det）通知记发器单元，**a现在空闲；一次完整数字**光纤传输系统过程结束。
10）．认真思考整个呼叫的过程，实验验证系统是怎样处理各种突发现象的。
测试实验过程中的各个测试点，叙述信号变化的过程。
11）．关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。
注意：一般情况下，一体化数字光端机的输入电平调节电位器，都右旋到底。如果配置了波分复用解复用器及法兰1套，自行设计连接方案，实现两路**在光纤上的合波及解波的双工通信。
2.3.3数字**光纤传输（a到**b单工双纤）
1)．关闭系统电源，按照图7.4.1将1550nm光发射端机的tx1550法兰接口、fc-fc单模尾纤、1550nm光接收端机的rx1550法兰接口连接好(形成本地自环通信)。
注意收集好器件的防尘帽。实验箱计算机机接口db701连接至pc机串口（用铆孔线分别连接：p703，p702；p701，p704）。
2)．**单机a、**单机b分别接到用户a与用户b**接口上；
3)．各路数据复接的连接：
**a（pcm1）：连接p601、p602；p603、p109；
**b（pcm2）：连接p801、p110；
8bit拨码器：内部读取。
复接数据发送（经1550nm光信道）：连接p108、p203
4)．各路数据分接的连接：
复接数据接收（经1550nm光信道）：连接p204、p111
**a（pcm2）：连接p113、p604（交换接收pcm2时隙数据）；
**b（pcm1）：连接p114、p802（交换接收pcm1时隙数据）；p803、p804
8bit发光二极管显示：内部读取，可从其亮灭状态验证解复是否正确。
解复接提取同步帧头：p115
5)．打开系统电源，在液晶菜单选择“光纤系统实验”的子菜单，确认；液晶将显示帧头、pcm1、pcmbit等的默认复接时隙，详细见表7.4.1。
系统开始运作。一旦系统开始稳定运作，8bit发光二极管正常显示与sw101拨码器设置同步，否则检查线路故障原因（可先不用光信道传输，直接用信号连接线短接复接解复接两测试点p108\p111，逐步检查验证）。
6)．**a（48）呼叫**b（49），检验其通话质量（只***步骤5中信道完好，**用户才可拨号呼叫））。
7)．改变8bit拨码器的数据组合，检验8bit发光二极管的显示状态是否符合拨码器的数据组合。
8)．如图4.3所示，在“发送数据” 窗口，如果通信信道没有误码，在“接收数据”即可收到与“发送数据” 窗口中一样的数据。点击“比较数据”按钮，即可获得接收数据的误码个数等传输状态报告（同一台实验箱自环传输时可用）。
9)．对照复接数据的帧同步矩形窄脉冲p115（收端提取），观测复接数据（稍有延时），对照表4.1，检验各路数据的时隙分配情况，记录复接波形和数据。
10)．断开光路，检验系统是否还工作正常。
11)．在光路中串入可调衰减器，缓缓增加衰减量，检验系统是否还工作正常。
注：若要实现本地**a与异地**a，或本地**b与异地**b间的呼叫通信，只需更改两台实验箱上的以下电信号连接：
**a（pcm1）：连接p113、p604（直接接收pcm1时隙数据）；
**b（pcm2）：连接p114、p802（直接接收pcm2时隙数据）。
2.4测量点说明。
**用户a测试点：
p601：**a语音信号发送连接铆孔；
tp601: **a接收的语音信号测试点；
p602：pcm1编码的模拟信号输入铆孔。
p603：pcm1编码数据输出连接铆孔；
p604：pcm1译码数据输入连接铆孔；
**用户b测试点：
tp801、tp802:**b的模拟用户线上测试点。
p801：pcm2编码数据输出连接铆孔。
p802：pcm1译码数据输入连接铆孔；
p803：pcm2译码恢复的模拟信号输出连接铆孔；
p804：**b接收的语音信号的连接铆孔；
时分复接测试点：
p108：数字时分复接输出连接铆孔。
p109：pcm1编码数据复接输入连接铆孔。
p110：pcm2编码数据复接输入连接铆孔。
时分分接测试点：
p111：数字时分解复接数据输入连接铆孔。
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