TP601通话时
电话A PCM1编码数据输入信号
实验4 数字时分复接系统光通信实验
一、实验目的
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。
二、实验仪器
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．小型电话单机 2部 7．计算机串口线 8．铆孔连接线 若干
三、基本原理
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原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7.4.1： 发定时 PCM1 PCM2
PC机
8BIT 待用
图7.4.1 数字复接系统方框图
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7.4.2所示。
调 整 复 接 光传输系统 同 步 分 接 收定时
恢 复 PCM1 PCM2 PC机 8BIT
帧同步码 第1路 PCM1 第2路 PCM2 第3路 信令 第7路 数据 第8路
0 11 1 1 1 1 0 X X X X X X X X X X X X X X X X 1 一帧 8路数据 X X X X X X X X 第4、5路待用，第6路：拨码器设置 PC机数据
图7.4.2 同步复接的帧结构示意图
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7.4.1。
表7.4.1
数据 类型 时隙 位置 帧头 PCM1 PCM2 空置 空置 8BIT 拨码器 第6路 信令* PC数据*
第1路 第2路 第3路 第4路 第5路 第7路 第8路
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7.4.3 PC机数据传输软件界面
四、实验步骤
（一）一台实验箱上的本地自环通信
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．电话单机A、电话单机B分别接到用户A与用户B电话接口上； 3．各路数据复接的连接：
电话A（PCM1）：连接P601、P602；P603、P109； 电话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
电话A（PCM2）：连接P113、P604（交换接收PCM2时隙数据）；
电话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：P104
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、PCM2、8BIT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．电话A（48）呼叫电话B（49），检验其通话质量（只有保证步骤5中信道完好，电话用户才可拨号呼叫））。
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7.4.3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7.4.1，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。
（二）两台实验箱间的异地通信 1.关闭系统电源，按照图7.4.1将一台实验箱上的1550nm光发射端机的TX1550法兰接口与另一台实验箱上的1550nm光接收端机的RX1550法兰接口连接好，逆同。 2．电信号部分均按上面自环实验中步骤连接好。
3．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、PCM2、8BIT等的默认复接时隙，详细见表7.4.1。一旦系统开始稳定运作，一台实验箱上8BIT发光二极管正常显示将与与另一台实验箱上的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点测试P108\\P111，逐步检查验证）。
4．两台实验上的电话A（48）或电话B（49）间的互相拨号呼叫，即本地电话A呼叫异地电话B，或本地电话B呼叫异地电话A，或反之呼叫。注意：两台实验箱间电话呼叫需要在号码前加0，如拨另外一台实验箱48号码则需要拨048，检验其通话质量（只有保证步骤3中信道完好，电话用户才可拨号呼叫））。
5．如图7.4.3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。在这种双工通信方式下，图7.4.3中PC机数据传输软件界面的“比较数据”功能将无法正常使用，此界面仅完成数据的发送和接收功能。
五、测量点说明
电话用户A测试点：
P601：电话A语音信号发送连接铆孔； TP601: 电话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；
电话用户B测试点：
TP801、TP802:电话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：电话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 P113：：PCM1译码数据解复接输出连接铆孔 P114 ：PCM2译码数据解复接输出连接铆孔 TP104：提取的帧同步窄脉冲
光信道测试点说明：
TX1550：输入1550nm光发射端机的电信号测试点。 P203: 1550nm光发射端机的数字信号输入连接铆孔。 P204：1550nm光接收端机输出的数字信号输出连接铆孔。
六、实验结果
解复接提取同步帧头提取的帧同步窄脉冲