高速光时分复用系统的全光解复用技术
高速光时分复用系统的全光解复用技术
李利军,陈 明,范 戈
(上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200030)
摘要:作为高速光信号处理应用的一个分支,全光解复用技术涉及到半导体非线性光学多方面的问题,是实现高速光时分复
用(OT DM )系统的关键技术之一。文章对现有的OT DM 系统的全光解复用技术进行了综述,较为详细地描述了两类主流技术的工作原理,对两者的优缺点做了剖析。介绍了潜在的基于更高速全光开关的解复用新技术,并探讨了全光解复用技术的演进思路。
关键词:光时分复用系统;全光开关;解复用中图分类号:T N914 文献标识码:A 文章编号:1005-8788(2005)06-0027-04
A survey of a ll -opti ca l de m ulti plex i n g techn i ques for h i gh speed O TDM syste m s
L IL i 2jun,CHEN M i n g,FAN Ge
(Nati onal Laborat ory on Local Fiber 2Op tic Communicati on Net w orks,Shanghai J iaot ong University,Shanghai 200030,China )Abstract:A s a branch app licati on of high s peed op tical signal p r ocessing .The all 2op tical de multi p lexing technol ogy relates t o many as 2pects of se m iconduct or non 2linear op tics and is one of the key technol ogies t o realize the high 2s peed op tical ti m e 2dividi on multi p lexing (OT DM )syste m.This paper gave a survey of current all 2op tical de multi p lexing technol ogies,the p rinci p les of operati on of t w o p re 2dom inant technol ogies have been described in detail,their advantages and disadvantages were analyzed .The potential demulti p lexing technol ogy based on higher 2s peed op tical s witch was als o intr oduced and the evoluti on r oute of all 2op tical de multi p lexing technol ogy dis 2cussed in this paper .
Key words:op tical ti m e -divisi on multi p lexing (OT DM )syste m s;all -op tical gate;de multi p lexing
光时分复用(OT DM )技术是一种能有效克服电子电路带宽“瓶颈”、充分利用低损耗带宽资源的扩容方案。与波分复用(WDM )系统相比,OT DM 系统只需单个光源,光放大时不受放大器增益带宽的限制,传输过程中也不存在四波混频等非线性参量过程引起的串扰,且具有便于用户接入、易于与现行的同步数字系列(S DH )及异步传输模式(AT M )兼容等优点。在多媒体时代,超高速(速率高于100Gbit/s )的OT DM 技术对超高速全光网络的实现具有重要意义,其中涉及的关键技术包括:超短光脉冲的产生、时分复用、同步/时钟提取和解复用。解复用可以由光开关来实现。适用于时分复用光信号的光开关有:机械光开关、热光开关、喷墨气泡光开关、液晶光开关和声光开关等。但这些窗口宽度从几百个ns 到几十个m s 的光开关并不适合于线路速率在100Gbit/s 以上的高速OT DM 系统,这是因为这些光开关在操作过程中引入了电的控制信号。基于光学非线性效应(如:光Kerr 效应、四波混频(F WM )效应和交叉相位调制(XP M )效应)的全光开关是实现高速OT DM 信号解复用技术的关键器件。
1 基于相移型全光开关的解复用技术
相移型光开关是一类干涉型光开关,这类光开
关的平衡状态对应器件的闭合状态,而它的非平衡状态是在非线性介质中用控制脉冲对被分割成两路的信号光的其中一路的相位进行半波调制,使得这两路信号光在光开关输出端干涉耦合的耦合量为最大值,从而使光开关导通。
相移型全光开关中的非线性介质可以是光纤也可以是半导体材料。光纤在非线性响应速度方面具有明显的优势(<10fs ),而且不存在载流子密度起伏和增益饱和等问题;然而由于半导体材料在集成度(有效长度低于1mm )、偏振稳定性、非线性强度(高于前者4个数量级)等方面具有更加明显的优势,因而在全光开关中得到了广泛的重视。
基于相移型全光开关的解复用技术是非常多的。基于光Kerr 效应的解复用最早报道于1987年[1]
,随后的非线性光环路镜(NOLM )、太赫兹光非对称解复用器(T OAD )和马赫-曾德尔干涉仪(MZI )则是基于XP M 效应的光开关。
半导体光放大器(S OA )的非线性效应很复杂,除了亚皮秒级的双光子吸收(TP A )、谱烧孔(SHB )和载流子加热(CH )外,还有p s 级的带间载流子起伏(I nterband Carrier Dyna m ics ),各种非线性机制的恢复时间也相差很大。尽管提高有源区载流子密度和添加辅助光可以把载流子寿命控制在几十个p s
收稿日期:2004-12-21
作者简介:李利军(1976-),男,山西寿阳人,博士,主要从事高速光通信技术研究。
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22005年 第6期(总第132期)
光通信研究
ST UDY ON OPTI CAL COMMUN I CATI O NS
2005
(Sum.No .132)
以内,但是即便如此也不能满足超高速OT DM 信号
的解复用要求。超高速非线性干涉仪(UN I,U ltra 2fast Nonlinear I nterfer om ter )从结构上消除了半导体材料中由于恢复时间过长而引起的模式效应(Data Pattern Effect ),图1是UN I 的一个典型配置。图中
偏振控制器PC1使数据光脉冲从偏光分光片(P BS )的3端口输出。被PC2分解为偏振方向相互正交的两束偏振光经保偏光纤(P MF )传输后产生时延为τ的相位间隔。S OA 使它们产生近似相同的相移,而PC3使它们在P BS 的3端口合并还原,并从1端口返回。如果有控制光脉冲在τ间隔内插入到两束偏振光之间,对滞后的一束偏振光进行半波调制,使它产生附加的非线性相移,那么PC3将使它们在P BS 的3端口合并还原,并从4端口输出
。
图1 基于UN I 光开关的160-10Gbit/s
全光解复用器
相对于其它的同类型解复用器,UN I 结构最佳。这是因为:首先,由于是单臂干涉,两路信号通过同
一条光路,彼此之间没有光程差,因而UN I 的稳定性最好;其次,由于两路信号都通过同一非线性介质,因而没有模式效应;第3,因为过路信号的两路分支信号有相同的附加相移,只有下路信号有附加相移差,因此,它是平衡干涉。增益透明的UN I (gt -UN I )有更加优越的解复用性能。
2 基于频移型全光开关的解复用技术
频移型光开关是一种滤波型光开关,在它的输出端附有一个中心频率为f 2的光滤波器。当没有控制光脉冲输入时,光开关呈闭合状态;当有控制脉冲输入时,作用于非线性介质的控制光脉冲将信号光的载频f 1搬移至f 2,再把信号光由光滤波器输出。频移型光开关中的介质可以是光纤也可以是半导体
材料。
基于XP M 的频移型全光开关OT DM 解复用技术使用的非线性介质多数是光纤,而对这
种全光开关解复用技术的研究更多地集中在以S OA 为非线性介质的基于F WM 效应的全光门和基于交叉增益调制(XG M )的全光门方面。图2是利用F WM 全光门实现解复用的典型配置。由2.5Gbit/s 的光伪随机序列复接而成的10Gbit/s 的RZ 码流和由PC1/PC2控制的以45°
偏振角进入P BS 的抽运光P1/P2分别等分地从P BS 的端口R 和端口T 正交输出。其中,P1为连续光(C W ),P2为时钟信号。基于S OA 三阶非线性效应(F WM )的共轭光沿顺时针方向从P BS 的端口1输出,经环路镜由阵列波导AW G 检
出。
图2 基于正交抽运光F WM 光开关的10-2.5Gbit/s 全光解复用器
高速OT DM 系统中的解复用器可以由多个全
光开关的树形级联来实现。在这样的树形级联配置中,需要为每一个分立的全光开关提供时钟,另外,要在一块基底上集成多个携带不同光时钟的全光开关,在实现工艺上也是有一定难度的。能同时提供多路输出的全光开关能够很好地避免这两个问题。其思路的着眼点在于将时域中分立的信号转换为频域中的分立信号。典型的结构是基于对交叉相位调制引起的啁啾进行补偿的多路输出全光OT DM 解复用器(MOX I C,Multi p le 2channel Out put A ll 2op tical
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2光通信研究2005年 第6期 总第132期
OT DM De multi p lexer U sing XP M 2induced Chir p Com 2pensati on )。图3是利用MOX I C 实现解复用的原理
示例。码速率为160Gbit/s 的信号脉冲序列和
10Gbit/s 的线性升啁啾控制脉冲序列同步输入正常色散(n 2>0)非线性介质(图3(a ))。当信号为“1”码时(t 1位置),信号脉冲和控制脉冲之间的XP M 导致的升啁啾(图3(b )的t 1位置)将在控制脉冲频谱上产生一个谱孔(如图3(c )的t 1位置)。如果信号为“0”码(t 2位置),那么控制脉冲的频谱将保持原状(如图3(c )的t 2位置)。这样,所有T DM 时隙中的信号就同时被转换到不同的WDM 波长上,此时用的WDM 分波器就可以实现OT DM 信号的多路解复用输出。
图3 MOX I C 解复用原理示意图
基于MOX I C 的100Gbit/s 和160Gbit/s 的OT 2DM 解复用都已经实现,这种多路输出全光开关的
实现方式其实是很灵活的。除了MOX I C 以外,也可以利用线性啁啾方波脉冲抽运的F WM 来实现,或者利用输出端配有WDM 解复用光栅的NOL M 来实现,还可以利用S OA 的XG M 效应来实现。
经频移型全光开关解复用后的分路信号所处的波长发生偏移,是这种解复用技术与基于相移型全光开关解复用技术最大的不同之处。其次,基于F WM 的频移型全光开关可以很容易地获得超过30dB 的分路信号信噪比,而基于NOLM 的相移型全
光开关的信噪比却难以超过20dB 。另外,F WM 频移型全光开关的波长灵敏度很高,而NOLM 相移型全光开关可以有高达10nm 的波长容限。
3 潜在的全光解复用技术
随着对半导体材料非线性机理和新型有机材料特性认识的逐步深入以及各种新的制备工艺的出现,许多构思新颖、性能更加优越的全光开关有望被应用到高速OT DM 信号的解复用中来。在光开关介质制备方法的改进方面,有平面反射光开关,这种基于多量子阱(MQW )半导体吸收非线性的AFP
(A sy mmetric Fabry -Per ot )全光开关解复用器的窗
口宽度为3p s,消光比为15d B 。为了提高开关速度,研究人员在低温下生长掺铍(Be )的具有光非线性特性的I nGa A s/I nA l A s 多量子阱结构,大大缩短了载流子寿命(<1p s )。当掺Be 量为4.3×1017c m -3
时,窗口宽度为1.5p s,而其控制光强只有2pJ 。如基于光子晶体光纤XP M 效应的Sagnac 光开关[2]
。这里,研究人员利用一段5.8m 的光子晶体光纤分别对波长为1550和780nm 的2.6p s 的光脉冲实现了光输出端口的变换。如开关速度达到Tbit 量级的基于子带间吸收的I nGa A s -A l A s -A l A sSb 耦合量子阱光开关,其控制光强也只需27pJ 。
在新型光开关结构的设计方面,有金国良等人提出的交叉波导结构的非线性全光开关的设想。这
种非线性全光开关是在自聚焦或自散焦材料衬底上形成两根交叉的单模直
波导,通过适当设计使折射率分布在交叉区域内形成多模区。在交叉区中传播的光能量由于多模干涉产生振荡,并由具体振荡情况决定输出口。根据光强导致折射率变化的原理,提
高输入功率会使输入光从原来低功率
时的输出口变化到另一波导输出,达
到全光开关的控制目的。另外,基于S OA 双折射效应的交叉偏振调制(Cr oss Polarizati on Modulati on )光开关作为XG M 型光开关的发展也正在引起业界日益广泛的关注[3]
。
对光开关的控制方式做合适的改变也是提高解复用性能的一条思路,如文献[4]提到的对称M -Z 型光控光开关就是通过对控制光注入方式的改变而解决了有源区载流子寿命对开关速度的限制。另外,还有研究人员通过加直流偏置电压的方法来缩短载流子的复合寿命,从而提高了开关速度。其它可以应用于超高速OT DM 解复用的光开关还有
NEC 的T bitMZI 全光开关[5]
、NTT 的基于超晶格的
250fs 全光开关[6]
等。
总之,更优越的非线性介质、更合理的光开关结构和控制方式是全光开关技术演进的着眼点。全光开关的窗口宽度、信噪比(S NR )和消光比(ER )直接决定解复用信号的误码率(BER ),而“高速”和“低功耗”是实现实用全光开关的一对需要平衡的矛盾(要高速就应当利用低效率的非线性效应,而这样就要求较高的开关能量。反之,为了降低开关能量
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2李利军等: 高速光时分复用系统的全光解复用技术
就需要高效率的光学非线性,而这时又难以实现高速解复用),现有全光解复用技术的研究工作主要就是围绕这两方面的问题进行的。这对矛盾也是把全光开关应用于时分复用信号的解复用技术时需要考虑的问题,换句话说,许多有理想开关窗口的全光开关由于不能在低功耗条件下连续工作于超高速环境,因而限制了它们在OT DM系统中的应用。
参考文献:
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[5] 赵伯林,林礼煌。日电研制适用于1Tbit/s脉冲的超
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[6] 友清。用半导体超晶格实现250fs全光开关[J]。激
光与光子学进展,1996(10):28-29。
(上接第4页)
和W I N等,支持智能网业务,I M S通过I M-SSF(I P Multi m edia-Services S witching Functi on)和传统智能业务(CAMEL、I N AP等)的互通,实现CS电路交换域和PS分组交换域已有智能业务的继承。
?基于SI P业务的AN I:该接口包括I SC、Sh、Dh、U t、Ro、Rf、G m和Mb,支持基于SI P的业务。
I M S架构除了可以实现CS、PS已有的业务外,通过AS还可以提供基于SI P的非传统电信业务,如I M、PTT和Presence等。
?基于开放式业务构架(OS A)的业务AN I:支持OS A环境,支持的AN I包括OS A/Parlay、OMA和Parlay X等。I M S通过OS-G W(Open Services Ac2 cess-Gate way)提供简单AP I接口,以便第3方能够通过这个接口安全地使用网络资源和提供业务,实现丰富的娱乐、游戏业务。
另外,I M S充分考虑了实际运营的需求,在QoS、安全、计费以及和其它网络的互通方面都制订了相关规范。
5 结束语
软交换目前在现网中主要是为传统的PST N/ I S DN终端提供PST N/I S DN仿真功能,同时为智能终端提供一部分多媒体功能;而且在一段时间内,这种仿真功能依然是软交换的主要业务提供方式。虽然业界普遍认为NG N传送网是基于I P技术的,但是I P技术目前仍然存在QoS难以保证以及安全等问题,PST N/I S DN仿真功能将和多媒体功能共存很长一段时间,PST N/I S DN仿真功能依然是软交换演进到I M S阶段的一个主要接入方式。软交换将主要完成电路交换网的演进历程,I M S将主要完成多媒体业务的功能,随着I M S的进一步成熟,两者的应用将长期共存。
无论是固网运营商还是移动网运营商,都希望扩展自己的业务范围,同时保证对已有的网络平滑演进,因此都有对网络融合的需求。融合的过程可以分为3个步骤:首先,利用软交换技术实现长途汇接网的I P化;第2步,利用R4或固定软交换技术新建或替换本地网;第3步,建立以I M S为核心的融合网络,利用软交换技术的实现与接入方式无关的特点,提供端到端的多媒体业务,实现可运营和管理的网络。
固网和移动网的融合是NG N的发展趋势,但是这样的发展还需要外界因素共同作用,也需要政策的支持、标准工作的推进、技术的发展、以及合理有序的竞争环境。相信在政府、运营商和设备厂商的共同努力下,下一代融合的网络一定能为用户提供更加完美的通信服务。
参考文献:
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[2] 3GPP TS23.228V6.9.0-2005,I P multi m edia subsys2
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光通信研究2005年 第6期 总第132期
基于某SystemviewPCM时分复用多路系统设计
通信原理课程设计 基于Systemview的 PCM时分复用多路系统设计
课程设计题目： 基于Systemview的PCM时分复用多路系统设计课程设计内容与要求： （1）基于Systemview软件实现； （2）实现单路话音信号的抽样、压缩、均匀量化与编码得到PCM信号； （3）实现多路PCM信号的时分复用； （4）实现接收端的分接与译码； （5）考虑实现位同步电路； （6）观察输出信号的眼图，得出误码率-信噪比曲线；（7）分别选择不同特性信道时考察误码率-信噪比曲线。
一、设计目的 通过通信原理实验箱或者Systemview软件仿真进一步深化通信原理课程知识，培养学生的专业素质，提高其利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后专业课程的学习、毕业设计打下良好的基础。通过必要的工程设计、初步的科学研究方法训练和实践锻练，增强分析问题和解决问题的能力，了解通信系统的新发展。 二．设计原理 1 .PCM实验原理 脉冲编码调制是把模拟信号数字化传输的基本方法之一，它通过抽样、量化和编码，把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号，然后在信道中进行传输。接收机将收到的数字信号经再生、译码、平滑后恢复出原始的模拟信号。PCM系统的组成如图1-1所示。
话音信号先经过防混叠低通滤波器，得到限带信号（300Hz～3400Hz），进行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。 (a) 抽样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。(b) 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。
光的时分复用
通信0802 0830******** 霍娟 题目：光的时分复用 光的时分复用 在目前的光纤通信系统中，网络的各个节点要经过多次的光-电、电-光变换，而其 中的电子器件在适应高速、大容量的需求上存在诸多缺点，如带宽限制、时钟偏移、严 重串话、高功耗等，由此产生通信网中的“电子瓶颈”现象。 全光通信的特点 全光通信是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术。全光通信与传 统通信网络和现有的光纤通信系统相比，具有如下特点： 解决了“电子瓶颈”问题。在目前的光纤系统中，影响系统容量提高的关键因素是 电子器件速率的限制。如：电子交换速率大概为每秒几百兆位。采用CMOS技术及ECL技术的交换机系统可以达到G级速率，不久的将来，采用砷化镓技术可使速率达到几十个Gb/ s以上，但是电子交换的速率也似乎达到了极限。网络需要更高的速度则应采用光交换与光传输相结合的全光通信。 降低成本。在采用电子交换及光传输的体系中，光/电及电/光转换的接口是必需的 ，如果整个系统均采用光技术，就可以避免这些昂贵的光电转换器件。而且，在全光通 信中，大多采用无源光学器件，从而降低了功耗和成本。 光时分复用的基本原理 光时分复用（OTDM）是在同一光载波波长上，把时间分割成周期性的帧，每一个帧 再分割成若干个时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），然后根据一定的时隙分配原则 ，使每个ONU在每帧内只能按指定的时隙向上行信道发送信号，在满足定时和同步的条件下，光交换网络可以分别在各个时隙中接收到各ONU的信号而不混扰。其基本原理如图1 所示。 在发送侧，各ONU从光交换网络到ONU的下行信号中提取发送定时后，其工作波长为λ的锁模激光器产生一定宽度的连续脉冲串，经铌酸锂（LiNbO）调制器受到外加电信号 调制，形成n路载有信息的光脉冲，再分别经可变光延时线调整至合适的位置后，即调整到规定的时隙，在光功率分配器中复用成一路光脉冲信号，再经放大送入光纤中传输。 在接收端，首先实现全光解复用，即利用1×2光纤分路器取出部分光功率送入定时 提取锁相环，提取时钟同步信号，并用此信号激励可调谐锁模激光器产生光控脉冲，去 控制全光解复用器，实现光时分解复用，从而获得n路光脉冲信号。然后，送入时分光交换网络中进行交换。 光时分复用是光纤通信的未来发展方向，它具有以下特点： （1）提高了传输速率。由于各ONU是在不同时隙依次进入光功率分配器，并合成一路光信号，其信号按时间既紧凑又不重叠地排列着，与各ONU的输入信号相比，提高了传输速率。 （2）各ONU发射的信号是周期性的光脉冲信号，只在规定的时隙内发射光脉冲序列。（3）大大提高系统容量。光时分复用只利用一个光载波就可传送多路光脉冲信号，因此，可大幅度提高系统容量。另外，光时分复用还可同其他复用方式相结合，如与DWM相结合，即利用多个光载波来实现时分多路光脉冲信号的传送，可成倍地提高系统容量。（4）采用光时分复用技术比较容易实现信道的按需分配。 光时分复用的关键技术 为了在光纤通信系统中实现准确、有效、可靠的光时分复用通信，必须采用以下的 关键技术。
通信原理课程设计---基于Sysyemview的PCM时分复用多路系统设计
通信原理课程设计 学院: 信息科学与工程学院 班级: 通信0903 姓名: 学号: 指导老师：
课程设计任务书 课程设计题目： 基于Sysyemview的PCM时分复用多路系统设计 课程设计内容与要求： （1）基于Systemview软件实现； （2）实现单路话音信号的抽样、压缩、均匀量化与编码得到PCM 信号； （3）实现多路PCM信号的时分复用； （4）实现接收端的分接与译码； （5）考虑实现位同步电路； （6）观察输出信号的眼图，得出误码率-信噪比曲线； （7）分别选择不同特性信道时考察误码率-信噪比曲线。 1 .PCM实验原理 脉冲编码调制是把模拟信号数字化传输的基本方法之一，它通过抽样、量化和编码，把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号，然后在信道中进行传输。接收机将收到的数字信号经再生、译码、平滑后恢复出原始的模拟信号。PCM系统的组成如图1-1所示。
话音信号先经过防混叠低通滤波器，得到限带信号（300Hz～3400Hz），进行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。 2 .时分复用原理 时分复用就是将抽样周期分成若干个时隙，各路信号的抽样值编码按一定的顺序占用某一时隙，用一个信道传输多路数字信号，既一个物理信道分为多个逻辑信道。在现代交换机之间往往采用数字中继传输方式，将多路信号复接为一个基群，如我国采用的E制：基群传输数率为2048Kb/s。时分复用设备主要由复接器和分接器组成，示意图见图6，其中复接器完成时分复用功能，复接器完成解时分复用功能。
时分多路复用技术
E1时分复用设备在组网中的应用 摘要：文章主要对时分多路复用器、交叉连接复用设备组成及功能做简单介绍，并对时分多路复用器及交叉连接复用设备在组网中的典型应用举例说明。 关键词：时分多路复用技术时分多路复用器交叉连接复用设备路由器时隙 一、E1信道时分多路复用技术 在我国,不论是准同步数字体系（PDH）还是同步数字体系（SDH），都是以2.048Mb/s（E1）为基础群，随着我国国家信息基础设施建设的发展，我国已经拥有了丰富的E1信道资源。随着各种通信业务的迅猛发展，对传输不同速率特别是高速数据的需求日益增多；同时，不同的网络用户又需要在同一条广域网络链路上同时传输数据、会议电视、语音、传真等业务。这些需求要求我们考虑一下因素：（1）具有节约现有通信资源的意识，提高E1信道的利用率；（2）采用先进的网络技术，使集数据、会议电视、语音、传真和远程局域网通信于一体的集成业务数据网，在相对廉价的广域网数据链路上实现；（3）在PCM传输电路上方便、经济地实现N×64kbps如768kbps、384kbps或128、64kbps等高速数据的传输；（4）在现有网络建设基础上，发展低速数据用户（多个低速数据用户共用一个64kbps时隙）时，使用高性能/价格比的专用设备，将节约大量资金。多业务时分多路复用技术（TDM）是您解决这类应用的解决方案。 在E1信道中，8bit组成一个时隙（TS），由32个时隙组成了一个帧（F）,16个帧组成一个复帧（MF）。在一个帧中，TS0主要用于传送帧定位信号（FAS）、CRC-4（循环冗余校验）和对端告警指示，TS16主要传送随路信令（CAS）、复帧定位信号和复帧对端告警指示，TS1至TS15和TS17至TS31共30个时隙传送话音或数据等信息。我们称TS1至TS15和TS17至TS31为“净荷”，TS0和TS16为“开销”。如果采用带外公共信道信令（CCS），TS16就失去了传送信令的用途，该时隙也可用来传送信息信号，这时帧结构的净荷为TS1至TS31，开销只有TS0了。 数据复用技术可分为三种：（1）N×64kbps高速数据的复用，对于常用的N×64kbps（CAS 时N=1至30；CCS时N=1至31），如64、128、192、256、384、512、768、1024kbps等的高速数据，可以使其占用E1电路中的N个时隙，很方便地复用到E1线路上去。（2）低速同步数据的复用，对于19.2kbps、9.6kbps、4.8kbps和2.4kbps同步数据，广泛采用 ITU X.50建议将它们复用到64kbps时隙上。为了与PCM时隙一致，采用（6+2）的包封格式，每一包封中含有1个帧比特、6个数据比特和1个状态比特，总共8比特（见图一）。可见，在这
时分多路复用系统的仿真实现报告
摘要 时分多路复用是一种数字复用技术，在数字通信系统中，模拟信号的数字传输或数字基带信号的多路传输一般都采用时分多路复用方式来提高系统的传输效率。时分复用是将不同源端的数字数据合并到一个时间共享的链路上，适用于媒体数据速率容量超过要传输的几路数字信号总速率的情况。本次课程设计利用MATLAB/Simulink仿真软件实现对时分多路复用系统的模拟仿真，达到对输入信号实现复用和解复用的效果。 关键词：时分复用；Simulink；仿真
目录 第1章时分多路复用系统仿真的基本原理 (1) 1.1 Simulink简介 (1) 1.2 时分多路复用系统的基本原理 (1) 第2章时分复用系统仿真模型 (4) 2.1 Simulink仿真框图搭建 (4) 2.2 仿真参数设置 (5) 第3章时分多路复用的Simulink仿真及结果分析 (11) 3.1 时分多路的Simulink仿真 (11) 3.2 仿真结果分析 (13) 总结 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16)
第1章时分多路系统仿真的基本原理 1.1 Simulink简介 Simulink（动态系统仿真）是MATLAB中一个建立系统方框图和基于方框图级的系统仿真环境，是一个对动态系统进行建模、仿真并对仿真结果进行分析的软件包。使用Simulink可以更加方便地对系统进行可视化建模，并进行基于时间流的系统级仿真，使得仿真系统建模与工程中的方框图统一起来。并且仿真结果可以近乎“实时”地通过可视化模块，如示波器模块、频谱仪模块以及数据输入输出模块等显示出来，使得系统仿真工作大为方便。Simulink具有适应面广结构（线性系统、非线性系统、离散系统、连续及系统混和系统）、流程清晰仿真精细和提供大量函数模块等优势特点。由于matlab和simulink是集成在一起的，因此用户可以在两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。不用命令行编程，由方框图产生.mdl文件（s函数）当创建好的框图保存后，相应的.mdl文件就自动生成，这个.mdl文件包含了该框图的所有图形及数学关系信息。框图表示比较直观，容易构造，运行速度较快。 Simulink的仿真原理是当在框图视窗中进行仿真的同时，MATLAB 实际上是运行保存于simulink内存中s函数的映象文件，而不是解释运行该mdl文件。Simulink的模型在视觉上表现为方框图，在文件上则是扩展名为mdl的ASCII 代码；在数学上体现为一组微分方程或差分方程；在行为上模拟了物理器件构成的实际系统的动态特性。 Simulink 的一般结构： 输入→系统→输出 1.2 时分多路复用系统的基本原理 抽样定理：一个频带限制在0到fm以内的低通模拟信号x(t),可以用时间上离散的抽样值来传输，抽样值中包含有x(t)的全部信息。当抽样频率fs≧2fm 时，可以从已抽样的输出信号中用一个带宽为fm≦B≦fs—fm的理想低通滤波器不失真地恢复出原始信号。 时分复用是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使连续(模拟)的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在单路抽样信号在时间上离散的脉冲间留出很大的空隙。因此，可以
高速光时分复用系统的全光解复用技术
高速光时分复用系统的全光解复用技术 李利军,陈 明,范 戈 (上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200030) 摘要:作为高速光信号处理应用的一个分支,全光解复用技术涉及到半导体非线性光学多方面的问题,是实现高速光时分复 用(OT DM )系统的关键技术之一。文章对现有的OT DM 系统的全光解复用技术进行了综述,较为详细地描述了两类主流技术的工作原理,对两者的优缺点做了剖析。介绍了潜在的基于更高速全光开关的解复用新技术,并探讨了全光解复用技术的演进思路。 关键词:光时分复用系统;全光开关;解复用中图分类号:T N914 文献标识码:A 文章编号:1005-8788(2005)06-0027-04 A survey of a ll -opti ca l de m ulti plex i n g techn i ques for h i gh speed O TDM syste m s L IL i 2jun,CHEN M i n g,FAN Ge (Nati onal Laborat ory on Local Fiber 2Op tic Communicati on Net w orks,Shanghai J iaot ong University,Shanghai 200030,China )Abstract:A s a branch app licati on of high s peed op tical signal p r ocessing .The all 2op tical de multi p lexing technol ogy relates t o many as 2pects of se m iconduct or non 2linear op tics and is one of the key technol ogies t o realize the high 2s peed op tical ti m e 2dividi on multi p lexing (OT DM )syste m.This paper gave a survey of current all 2op tical de multi p lexing technol ogies,the p rinci p les of operati on of t w o p re 2dom inant technol ogies have been described in detail,their advantages and disadvantages were analyzed .The potential demulti p lexing technol ogy based on higher 2s peed op tical s witch was als o intr oduced and the evoluti on r oute of all 2op tical de multi p lexing technol ogy dis 2cussed in this paper . Key words:op tical ti m e -divisi on multi p lexing (OT DM )syste m s;all -op tical gate;de multi p lexing 光时分复用(OT DM )技术是一种能有效克服电子电路带宽“瓶颈”、充分利用低损耗带宽资源的扩容方案。与波分复用(WDM )系统相比,OT DM 系统只需单个光源,光放大时不受放大器增益带宽的限制,传输过程中也不存在四波混频等非线性参量过程引起的串扰,且具有便于用户接入、易于与现行的同步数字系列(S DH )及异步传输模式(AT M )兼容等优点。在多媒体时代,超高速(速率高于100Gbit/s )的OT DM 技术对超高速全光网络的实现具有重要意义,其中涉及的关键技术包括:超短光脉冲的产生、时分复用、同步/时钟提取和解复用。解复用可以由光开关来实现。适用于时分复用光信号的光开关有:机械光开关、热光开关、喷墨气泡光开关、液晶光开关和声光开关等。但这些窗口宽度从几百个ns 到几十个m s 的光开关并不适合于线路速率在100Gbit/s 以上的高速OT DM 系统,这是因为这些光开关在操作过程中引入了电的控制信号。基于光学非线性效应(如:光Kerr 效应、四波混频(F WM )效应和交叉相位调制(XP M )效应)的全光开关是实现高速OT DM 信号解复用技术的关键器件。 1 基于相移型全光开关的解复用技术 相移型光开关是一类干涉型光开关,这类光开 关的平衡状态对应器件的闭合状态,而它的非平衡状态是在非线性介质中用控制脉冲对被分割成两路的信号光的其中一路的相位进行半波调制,使得这两路信号光在光开关输出端干涉耦合的耦合量为最大值,从而使光开关导通。 相移型全光开关中的非线性介质可以是光纤也可以是半导体材料。光纤在非线性响应速度方面具有明显的优势(<10fs ),而且不存在载流子密度起伏和增益饱和等问题;然而由于半导体材料在集成度(有效长度低于1mm )、偏振稳定性、非线性强度(高于前者4个数量级)等方面具有更加明显的优势,因而在全光开关中得到了广泛的重视。 基于相移型全光开关的解复用技术是非常多的。基于光Kerr 效应的解复用最早报道于1987年[1] ,随后的非线性光环路镜(NOLM )、太赫兹光非对称解复用器(T OAD )和马赫-曾德尔干涉仪(MZI )则是基于XP M 效应的光开关。 半导体光放大器(S OA )的非线性效应很复杂,除了亚皮秒级的双光子吸收(TP A )、谱烧孔(SHB )和载流子加热(CH )外,还有p s 级的带间载流子起伏(I nterband Carrier Dyna m ics ),各种非线性机制的恢复时间也相差很大。尽管提高有源区载流子密度和添加辅助光可以把载流子寿命控制在几十个p s 收稿日期:2004-12-21 作者简介:李利军(1976-),男,山西寿阳人,博士,主要从事高速光通信技术研究。 7 22005年 第6期(总第132期) 光通信研究 ST UDY ON OPTI CAL COMMUN I CATI O NS 2005 (Sum.No .132)
频分复用系统设计报告
《信息处理课群综合训练与设计》任务书学生姓名：黄在勇专业班级：通信1104班 指导教师：周建新工作单位：信息工程学院 题目: 频分复用 初始条件： Matlab软件、信号与系统、通信处理等。 要求完成的主要任务: 根据频分复用的通信原理，用matlab采集两路以上的信号（如语音信号），选择合适的高频载波进行调制，得到复用信号。然后设计合适的带通滤波器、低通滤波器，从复用信号中恢复出所采集的语音信号。设计中各个信号均需进行时域和频域的分析。 参考书： [1]陈慧慧、郑宾. 频分多址接入模型设计及MATLAB仿真计算（第三版）. 高等教育出版社，北京: 2000 [2]李建新、刘乃安、刘继平. 现代通信系统分析与仿真MATLAB通信工 具箱. 西安电子科技大学出版社，西安: 2000 [3]邓华等. MATLAB通信仿真及应用实例详. 人民邮电出版社，北京: 2003 时间安排： 1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料； 2、课程设计时间为2周。 （1）理解相关技术原理，确定技术方案，时间2天； （2）选择仿真工具，进行仿真设计与分析，时间6天； （3）总结结果，完成课程设计报告，时间2天。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要........................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................. II 1绪论 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (2) 1.3设计要求 (2) 2频分复用通信系统模型 (3) 3频分复用系统方案设计 (6) 3.1语音信号采样 (6) 3.2语音调制信号 (7) 3.3 系统的滤波器设计 (8) 3.4信道噪声 (9) 4频分复用原理实现与仿真 (11) 4.1 语音信号的时域和频域仿真 (11) 4.2 复用信号的频谱仿真 (12) 4.3 传输信号的仿真 (13) 4.4 解调信号的频谱仿真 (14) 4.5恢复信号的时域与频域仿真 (16) 5 心得体会 (18) 附录I 源程序 (19) 附录II 参考文献 (24)
两路语音PCM时分复用系统的设计
摘要数字通信系统是采用数字信号来传递信息的通信系统，数字通信过程中主要涉及信源编码与译码、信道编码与译码、数字调制与解调等技术问题。而脉冲编码调制就是一种常用的信源编码方法，将模拟信号抽样、量化，直到转换成为二进制符号的基本过程。为了扩大通信系统链路的容量，在一条链路上传输多路独立的信号，为此引入了一种复用技术来实现多路信号共同传输的目的。 而在本系统设计中，所运用的复用技术是时分复用，同时基于现场可编程门阵列器件作为主控芯片，在Quartus II软件中使用硬件描述语言Verilog HDL编写PCM编译码和时分复用模块的程序，再对其进行波形仿真以验证程序的正确性，从而设计出语音信号的PCM编码与译码、时分复用的过程。本设计中，将两路语音信号通过外围硬件电路模块送至FPGA中进行PCM编码、译码处理，最后通过后级外围电路实现语音信号的重现。 关键词：语音脉冲编码调制时分复用FPGA
Design of Two-way V oice PCM System by Time Division Multiplexing ABSTRACT A digital communication system is a communication system that transmit information by using digital signal, and digital communication mainly relates to the source coding and decoding, channel coding and decoding, digital modulation and demodulation technology. Pulse code modulation is a common source coding, and it is that the analog signal sampling ,quantization ,until the transformation become the basic process of binary symbols. In order to expand the capacity of communication link system ,a transmission of multiple independent signal on a link, therefore introduction of a division multiplexing technology to achieve the purpose of multiplexing. In this system design, we use a time division multiplexing technology, and based on the Field Programmable Gate Array, using Verilog HDL hardware description language to write PCM encoding and decoding and time division multiplexing module in Quartus II, then Waveform simulation to verify the correctness of the program, thus design a voice signal process of PCM encoding and decoding, time division multiplexing. In this system design, The two-way voice signal through the peripheral hardware circuit module is sent to the FPGA for PCM encoding and decoding, finally to achieve reproducible speech signal through the peripheral circuit. Key Words：V oice Pulse code modulation Time division multiplexing FPGA
TimeDivisionMultiplexing时分复用TDM技术
Time Division Multiplexing时分复用TDM技术 一、什么是T D M？ 时分复用技术把公共信道按时间分配给用户使用，是一种按时间区分信号的方法。时分复用时先将多个用户设备通过时分多路复用器连接到一个公共信道上，时分多路复用器给各个设备分配一段使用公共信道的时间，这段时间也称为时隙（Time Slot）。当轮到某个设备工作时，该设备就同公共信道接通，而其它设备就同公共信道暂时断开。设备使用时间过后，时分多路复用器将信道使用权交给下一个设备，依此类推一直轮流到最后一个设备，然后再重新开始。这样既保证了各路信号的传输，又能让它们互不干扰。使用时分复用信道的设备一般是低速设备，时分复用器将不间断的低速率数据在时间上压缩后变成间断的高速率数据，从而达到低速设备复用高速信道的目的。 二、T D M 应用 主要应用于数字通信系统，在数字通信系统中传输某路模拟信号的采样数据时，采用时分复用技术解决了由于采样信号在信道上占用时间的有限性（传输一个采样信号的时间仅占采样间隔的一部分）引起的信道与设备利用率低的问题。另外，时分复用技术也可以用在频分制下的某个子通道上。 三、T D M 分类 1、同步时分多路复用技术（STDM，Synchronization Time-Division Multiplexing） 用固定的时间片（Time Slot）分配方法，即将公共信道的传输时间按特定长度连续地划分成帧，再将帧划分成几个固定长度的时间片，然后把时间片以固定的方式分配给各个数据终端（每一路信号具有相同大小的时间片），通过时间片交织形成多路复用信号，从而把各低速数据终端信号复用成较高速率的数据信号。 特点：STDM的公共信道的速率必须是每一个子信道速率的总和，即每个用户的位周期必须是公共信道的位周期的N倍，N是用户数。 优点：时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输 缺点：信道与设备利用率低（某路信号没有足够多的数据，它所对应的信道会出现空闲，而其他有大量数据要发送的繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，由于没有足够多的时间片可利用而拖很长一段的时间） 应用：DDN网 DDN网络把数据通信技术、数字通信技术、光纤通信技术、数字交叉连接技术和计算机技术有机地结合在一起。通过发展，DDN应用范围从单纯提供端到端的数据通信扩大到能提供和支持多种通信业务，成为具有众多功能和应用的传输网络。我们要顺应发展潮流，积极追踪新技术的发展，扩大网络服务对象，搞好网络的建设管理，最大限度地发挥网络优势DIGITAL DATA NETWORK数字数据网。它是利用数字信道提供永久性连接电路，用来传输数据信号的数字传输网络。它是利用数字信道提供永久性连接电路，用来传输数据信号的数字传输网络。可提供速率为N*64KBPS（N=1、2、3….31）和N*2MBPS的国际、国内高速数据专线业务。可提供的数据业务接口：V.35、RS232、RS449、RS530、X.21、G.703、X.50等。 DDN专线接入向用户提供的是永久性的数字连接，沿途不进行复杂的软件处理，因此延时较短，避免了传统的分组网中传输协议复杂、传输时延长且不固定的缺点；DDN专线接入采用交叉连接装置，可根据用户需要，在约定的时间内接通所需带宽的线路，信道容量的分配和接续均在计算机控制下进行，具有极大的灵活性和可靠性，使用户可以开通各种信息业务，传输任何合适的信息，因此，DDN专线接入在多种接入方式中深受用户的青睐。它的主要作用是向用户提供永久性和半永久性连接的数字数据传输信道，既可用于计算机之
光分插复用(OADM)节点技术
光分插复用（OADM）节点技术 光通信具有带宽大、可靠性高、成本低等特点,光通信系统和光网络飞速发展给信息时代带来新的革命。OADM节点在光网络中的应用,使得环内路由操作不受传输信号类型和速率的影响,从而实现本地网的透明,为提供端到端的波长业务奠定基础。也就是说用户可以根据自己的需要将任何形式,任何速率的信息承载在某一个波长上,而网络通过波长标识路由将其传到目的地。 一概述 WDM光网络简介 随着数据业务以几何级数增长，尤其是Internet的迅速普及，现有网络技术已远远不能适应广大用户对网络速度和带宽的要求。90年代中期后走向实用的光波分复用（WDM）技术可以较好地利用光纤的宽带能力，是一种比较经济实用的扩大传输容量的方法，因而在近年来得到迅速发展，目前商品化的系统传输容量已达400Gb/s,实验系统则达到10Tb/s。 然而，目前光纤传送的信息到了节点上还必须全部经过光/电转换，依靠电子设备进行互联和交换，再把电信号转换成光信号向下传输。光电转换和电子设备的速率限制了交换容量的提高，即形成所谓的“电子瓶颈”。可以预计，建立在WDM传输和OADM、OXC光节点基础上的WDM全光网(WDM-AONs)将成为占主导地位的新一代光纤通信网络，以其高度的透明性、兼容性、可重构性和可扩展性，满足当今信息通信容量急剧增长的需要。 OADM是波分复用（WDM）光网络的关键器件之一，其功能是从传输光路中有选择地上下本地接收和发送某些波长信道，同时不影响其它波长信道的传输。也就是说，OADM在光域内实现了传统的SDH （电同步数字层次结构）分插复用器在时域内完成的功能，而且具有透明性，可以处理任何格式和速率的信号，这一点比电ADM更优越。OADM的研究进展和技术水平 鉴于OADM在骨干网节点及本地接入中的重要作用，国内外各大学、公司和团体都展开了比较深入的研究，有力的推动了OADM商业化进程。美国于1994年开始的MONET计划，包含基于声光可调谐滤波器结构的8波长通道OADM节点的研究。欧盟于1995年开始的ACTS计划中有COBNET（联合光干线通信网）和METON（光城域通信网）两个项目都与OADM有关，该计划对OADM器件进行了广泛而深入的研究。 从商业化程度来看，目前Lucent公司已经研制出40×10Gb/s带有完善网络接口的OADM节点，并成功推向市场。其它如Alcatel，Siemens，NEC等公司也都有成熟产品推出。目前国内对OAMD的研究也取得了很大进展，在863-300项目“中国高速信息示范网”中，大唐、武邮、中兴分别完成了8路波长，任意上下的OADM节点，具有完善的网络管理接口，可根据网络需求，对OADM进行灵活配置。 二OADM的技术原理 OADM的物理模型 一般的OADM节点可以用四端口模型来表示，基本功能包括三种：下路需要的波长信道，复用进上路信号，使其它波长信道尽量不受影响地通过。OADM具体的工作过程如下：从线路来的WDM信号包含N 个波长信道，进入OADM的“Main Input”端，根据业务需求，从N个波长信道中，有选择性地从下路端
HUT-时分复用通信系统的设计与实现汇总
湖南工业大学 课程设计 资料袋 计算机与通信学院（系、部）2015 ~ 2016 学年第 1 学期 课程名称通信原理课程设计指导教师胡永祥职称教授 学生姓名专业班级通信1302 学号 题目时分复用通信系统的设计与实现 成绩起止日期2015 年12 月07 日～2015 年_12 月24 日 目录清单
湖南工业大学 课程设计任务书 2015 —2016 学年第一学期 计算机与通信学院学院（系、部）通信工程专业通信1302 班级课程名称：通信原理课程设计 设计题目：时分复用通信系统的设计与实现 完成期限：自2015 年12 月07 日至2014 年12 月24 日共 3 周 指导教师（签字）：年月日 系（教研室）主任（签字）：年月日
通信原理课程设计 设计说明书 时分复用通信系统的设计与实现 起止日期：2015 年12 月07 日至2015 年12 月24 日 学生姓名 班级通信工程1302 学号 成绩 指导教师(签字) 计算机与通信学院（部） 2015年12 月25日
1、概述 (5) 2、设计基本概念和原理 (12) 2.1数字基带通信系统 (12) 2.2时分复用2DPSK、2FSK通信系统 (12) 3、总体设计 (12) 3.1数字调制的原理 (12) 3.2数字解调的工作原理 (16) 4、详细设计 (20) 5、完成情况 (23) 6、简要的使用说明 (19) 7、总结 (20) 参考文献 (21)
第1部分总则 1.1、目的要求 (5) 1.2、设计步骤与设计说明书的撰写要求 (12) 1.2.1、设计步骤 (12) 1.2.2、设计说明书的撰写要求 (12) 1.3、时间进度安排 (12) 1.4、考核要求 (20) 第二部分课程设计项目内容 2.1、设计目的 (23) 2.2、设计内容 (19) 7、总结 (20) 参考文献 (21)
波分复用／解复用 知多少
波分复用/解复用器 知多少？ 随着数据业务的飞速发展，现代生活对传输网的带宽需求越来越高，而光纤资源已经固定且再次铺设费用昂贵，这就需要设备制造商提供有保障、低成本的解决方案。鉴于城域网具有一定的传输距离、较多的业务种类等许多不同于骨干网的特点，波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)技术就十分适用于光纤扩容。 什么是光波分复用技术？ 在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息，称为光波分复用技术，简称WDM。光波分复用包括频分复用和波分复用。光频分复用（FDM）技术和光波分复用（WDM）技术无明显区别，因为光波是电磁波的一部分，光的频率与波长具有单一对应关系。通常也可以这样理解，光频分复用指光频率的细分,光信道非常密集。光波分复用指光频率的粗分，光信道相隔较远，甚至处于光纤不同窗口。 什么是波分复用/解复用器？ 我们知道波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。 波分复用/解复用器的工作原理是什么？ 在FDM系统中，波分复用器用于发射端将多个波长的信号复合在一起并注入传输光纤中，而波分解复用器则用于在接收端将多路复用的光信号按波长分开分别送到不同的接收器上，波分复用/解复用器可以分成两大类，即有源（主动）和无源（被动）型，我们这里只介绍被动型的器件，它按照工作原理可以分成三类，最简单的一种波分复用器是基于角度散射元件，例如棱镜和衍射光栅，另外两种波分复用器为光滤波器和波分复用定向耦合器。从原理上讲，一个波分解复用器反射过来用即为波分复用器，但应该注意的是在FDM系统中对它们的要求不一样，波分解复用器严格要求波长的选择性，而复用器不一定要求波长选择性，因为它的作用只是将多路信号复合在一起。
光纤通信网中的光时分复用技术实验
本科实验报告 课程名称：光纤通信 实验项目：光纤通信网中的光时分复用技术实验实验地点： 专业班级： 学号： 学生姓名： ALXB 指导教师： 年月日
实验二光纤通信网中的光时分复用技术实验 一、实验目的 1、了解光纤接入网时分复用原理 2、掌握时分复用技术 二、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、连接导线 20根 三、实验原理 光时分复用（OTDM）是以光领域的超高速信号处理技术为基础，避免了高速电子器件和半导体激光器直接调制能力的限制，可实现数十Gbit/s乃至数百Gbit/s的高速传输。所谓时分复用是指将多个通道的数字信息（低速率）以时间分割的方式插入到同一个物理信道中。复用之后的数字信息成为高速率的数字流，数字流由帧组成。帧定义了信道上的时间区域，在这个区域内信号以一定的格式传送。时分复用必须采取同步技术来使远距离的接收端能够识别和恢复这种帧结构。例如发送端在每帧开始的时候发送一个特殊的码组，而接收端利用检测这个特征码组来进行帧定位。特征码组（或称帧定位码组）按一定的周期重复出现。每一帧又包含若干个时间区域，叫做时隙TS，每个时隙在通信时严格地分配给一个信道，即每个信道的数字信息是严格相等且时间上保持严格的同步关系。 光时分复用（OTDM）可分为比特间插和分组间插。比特间插TDM帧中每个时隙对应一个待复用的支路信息（一个比特），同时有一个帧脉冲信息，形成高速TDM信号，主要用于电路交换业务。分组间插TDM帧中每个时隙对应一个待复用支路的分组信息（若干个比特区），帧脉冲作为不同分组的界限，主要用于分组交换业务。 本实验将两路不同的模拟信号分别经两个独立的PCM编码电路进行PCM编码，在编码的过程中使这两个编码电路采用不同的编码时隙，然后将这两路PCM信号进行同步复接，即时分复用，再将此信号接入到光发端机数字驱动电路的输入端，经光纤传输后送到PCM译码电路，用各自相应的编码时隙将它们分别恢复为原模拟信号。实验框图如图1所示。
时分复用和频分复用
时分复用和频分复用
时分复用频分复用 简介 数据通信系统或计算机网络系统中,传输媒体的带宽或容量往往超过 传输单一信号的需求,为了有效地利用通信线路,希望一个信道同时传输多路信号,这就是所谓的多路复用技术(MultiplexiI1g)。采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输,在远距离传输时可大 大节省电缆的安装和维护费用。频分多路复用FDM (Frequency Division Multiplexing)和时分多路复用TDM (Time Di-vision MultiplexiIIg)是两种最常用的多路复用技术。 举个例最简单的例子： 从A地到B地 坐公交2块。打车要20块 为什么坐公交便宜呢 这里所讲的就是“多路复用”的原理。 频分复用 (FDM) 频分复用按频谱划分信道，多路基带信号被调制在不同的频谱上。因此它们在频谱上不会重叠，即在频率上正交，但在时间上是重叠的，可以同时在一个信道内传输。在频分复用系统中，发送端的各路信号m1(t)，m2(t)，…,mn(t)经各自的低通滤波器分别对各路载波f1(t)，f2(t)，…，fn(t)进行调制,再由各路带通滤波器滤出相应的边带（载波电话通常采用单边带调制），相加后便形成频分多路信号。在接收端，各路的带通滤波器将各路信号分开，并分别与各路的载波f1(t)，f2(t)，…，fn(t)相乘，实现相干解调,便可恢复各路信号,实现频分多路通信。为了构造大容量的频分复用设备，现代大容量载波系列的频谱是按模块结构由各种基础群组合而成。根据国际电报电话咨询委员会(CCITT)建议,基础群分为前群、基群、超群和主群。①前群，又称3路群。它由3个话路经变频后组成。各话路变频的载频分别为12，16，20千赫。取上边带，得到频谱为12～24千赫的前群信号。②基群,又称12路群。它由4个前群经变频后组成。各前群变频的载频分别为84，96，108，120千赫。取下边带，得到频谱为 60～108千赫的基群信号。基群也可由12个话路经一次变频后组成。③超群, 又称60路群。它由5个基群经变频后组成。各基群变频的载频分别为420，468，516，564，612千赫。取下边带,得到频谱为312～552千赫的超群信号。④主群，又称300路群。它由5个超群经变频后组成。各超群变频的载频分别为1364,1612,1860，2108，2356千赫。取下边带,得到频谱为812～2044千赫的主群信号。3个主群可组成 900路的超主群。4个超主群可组
光纤光栅时分复用传感系统
光纤光栅时分复用传感系统 耿淑伟,余有龙 摘要: 研制了光纤光栅时分复用传感系统,针对脉冲宽带光源的光束注入间隔为51. 75m、波长介于1550～1565nm的5个光纤光栅组成的光栅串,根据传感元间光纤延时程度的不同,利用模拟电子程控开关对来自不同光栅信号的选择通导,实现传感信号的地址查询;借助非平衡Michelson扫描干涉仪,待测量引起的来自查询传感元的波长漂移信息得到解调,从而成功地实现了时分复用传感. 在[0,550]με的测量范围内,系统传感灵敏度的实验值约为1.67°/με,与理论值非常吻合. 关键词: 光纤光栅;传感网络;时分复用;干涉解调 Fiber bragg grating sensor system using time-division Multiplexing technique GENG Shu-wei, YU You-long Abstract:A five-element , time-division multiplexed, fiber Bragg grating sensor array operating between Wavelengths of 1550 and 1565nm was constructed and tested. A pulsed broadband source was employed to illuminate the gratings spaced 51.75 meters apart. According to the difference of the delay, interrogation was demonstrated by using a controlled electronic analog switch to select the returned signal of each grating. Measurand-induced changes in the wavelength of the light reflected by the interrogated element were demodulated by introducing an unbalanced Michelson scanning interferometer. Time- division multiplexing operation was demonstrated successfully. The measured sensitivity of this sensor system is about 1. 67°/με within the measured range of [0,550]με, which is in good agreement with the theoretical value. Keywords:fiber Bragg grating; FBG array; time-division multiplexing; interferometric demodulation 大型施工项目都要考虑防、抗灾能力,这并不意味着会杜绝自然蜕化以及突发灾害的侵袭.若结构的重要部位埋入光纤光栅(FBG) ,用来监测温度、应变、压力、位移等量的变化,并在灾难发生时,经控制系统借助自动消防、智能阻尼以及其他响应装置来减小灾难的危害,使原本没有生命、不能感知灾害的工程成为具备预警功能的智能结构工程,因此FBG传感器在土木工程中的应用,正成为结构健康监测的重要课题之一. FBG传感器的信息载体是光,无论以波长还是位相为监测对象都具有几乎是极限的传感精度;波长编码保证其传感结果不受系统整体光强和光纤、耦合器连接损耗以及其他器件插入损耗的影响;介电特性使其免受电磁场影响;本征型的该类传感器损耗低、光谱特性好、可靠性高、易于复用和网络化管理,可进行节点(Point)型准分布式传感;光纤相对来说比较柔软,传感回路易于植入或附着在结构表面,能够实时提供应变、温度以及结构完整性方面的信息,且布置比较灵活. 单光栅传感系统价格昂贵,很难推广,若将诸多传感光栅组合起来进行网络式监测,可大幅提高系统的性能价格比,因而引起人们的广泛关注.波分复用是常见的FBG网络化信号处理技术;受光源带宽限制,它所允许复用的数目有限. 若考虑对不同光栅信号依时