光技術(shù)與光纖通信4章(改底)

光技術(shù)與光纖通信云南大學(xué)信息學(xué)院通信工程系

宗容光纖通信第四章光纖通信系統(tǒng)光技術(shù)與光纖通信第一章概述第二章

光纖與光纜第三章通信用光器件第四章光纖通信系統(tǒng)第五章光纖通信中的高新技術(shù)第四章光纖通信系統(tǒng)§4.1光端機(jī)§4.2數(shù)字光纖通信系統(tǒng)§4.3模擬光纖通信系統(tǒng)§4.4光纜系統(tǒng)的測(cè)量方法§4.5光纜工程的驗(yàn)收與維護(hù)§4.1光端機(jī)一、光發(fā)射機(jī)二、光接收機(jī)三、線路編碼一、光發(fā)射端機(jī)數(shù)字光發(fā)射機(jī)的原理框圖光發(fā)射機(jī)應(yīng)滿足的要求光源的調(diào)制光源的驅(qū)動(dòng)電路激光器的溫度控制與功率控制電路光源與光纖的耦合1、數(shù)字光發(fā)射機(jī)的原理框圖光發(fā)射機(jī)的主要功能是將電端機(jī)送來的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，其原理框圖如下：線路編碼控制電路光纖光源調(diào)制電路LED/LD電信號(hào)光信號(hào)2、光發(fā)射機(jī)應(yīng)滿足的要求光發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足系統(tǒng)提出的技術(shù)要求如下：穩(wěn)定的輸出功率。輸出光功率通常指耦合進(jìn)光纖的光功率，即入纖功率，根據(jù)不同系統(tǒng)的要求，通常在0.01~5mW范圍內(nèi)，并要求在環(huán)境溫度變化或器件老化過程中，輸入光功率要保持恒定。消光比EXT應(yīng)盡量小，一般應(yīng)小于0.1。消光比也稱光脈沖的斷通功率比EXT＝Poff/Pon，是指激光器在全“0”碼時(shí)發(fā)送的功率與全“1”碼時(shí)發(fā)送的功率之比，為保證接收機(jī)的靈敏度不受或少收影響，EXT應(yīng)盡量小。輸出光脈沖的上升時(shí)間、下降時(shí)間、和延遲時(shí)間應(yīng)盡量短。應(yīng)盡量抑制馳豫振蕩。3、光源的調(diào)制－1將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)通常有兩種形式：直接調(diào)制和間接調(diào)制直接調(diào)制方法適用于半導(dǎo)體光源，它將要傳送到信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)注入光源，獲得相應(yīng)的光信號(hào)輸出。輸出光波電場(chǎng)幅值的平方與調(diào)制信號(hào)成正比，是一種光強(qiáng)度調(diào)制(IM)。間接調(diào)制是利用晶體的電光、磁光、聲光效應(yīng)等性質(zhì)對(duì)光輻射進(jìn)行調(diào)制，既適用半導(dǎo)體光源，也適用于其它類型的光源。光源的調(diào)制－2間接調(diào)制最常用的是外調(diào)制的方法，即在光輻射產(chǎn)生后再加載調(diào)制信號(hào)。其具體方法是在激光器輸出端外的光路上放置光調(diào)制器，在調(diào)制器上加調(diào)制調(diào)壓，使通過調(diào)制器的光束得到調(diào)制。間接調(diào)制可以采用鈮酸鋰調(diào)制器(L－M)、電吸收調(diào)制器(EAM)和Ⅲ/Ⅴ族馬赫－曾德干涉型調(diào)制器(MZ-M)實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)度調(diào)制直接檢波(IM-DD)光波系統(tǒng)，并非一定要采用外調(diào)制的方案，但在高速長(zhǎng)距離光波系統(tǒng)中，采用間接調(diào)制有利于提高系統(tǒng)的性能。在PSK相干光纖通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)中，一般用外調(diào)制器，這將在后面章節(jié)中進(jìn)行討論。兩種調(diào)制方案(a)直接調(diào)制(b)間接調(diào)制(外調(diào)制)光源的調(diào)制－3直接調(diào)制技術(shù)具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，由于光源的輸出光功率基本上與注入電流成正比，因此調(diào)制電流變化轉(zhuǎn)換為光頻調(diào)制是一種線性調(diào)制。按調(diào)制信號(hào)形式，光調(diào)制可分為模擬信號(hào)調(diào)制和數(shù)字信號(hào)調(diào)制兩種。模擬信號(hào)調(diào)制是直接用連續(xù)的模擬信號(hào)(如話音和視頻信號(hào))對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制，連續(xù)的模擬信號(hào)電流疊加在直流偏置電流上。適當(dāng)選擇直流偏置電流的大小，可以減小光信號(hào)的非線性失真。光源的調(diào)制－4數(shù)字信號(hào)調(diào)制主要指PCM編碼調(diào)制，先將連續(xù)變化的模擬信號(hào)通過取樣、量化和編碼，轉(zhuǎn)換成一組二進(jìn)制脈沖代碼，用矩形脈沖的有(“1”碼)無(“0”碼)來表示信號(hào)。直接光強(qiáng)數(shù)字調(diào)制原理(a)LED數(shù)字調(diào)制原理(b)LD的數(shù)字調(diào)制原理共發(fā)射極驅(qū)動(dòng)電路射極耦合LD驅(qū)動(dòng)電路4、光源的驅(qū)動(dòng)電路反饋穩(wěn)定LD驅(qū)動(dòng)電路溫度引起的光輸出的變化5、激光器的溫度控制與功率控制電路溫度控制方框圖激光器致冷器熱敏電阻控制電路熱導(dǎo)ATC電路原理APC電路原理6、光源與光纖的耦合光源與光纖耦合的有效程度都用耦合效率或耦合損耗來表示，其大小取決于光源和光纖的類型。LED與單模光纖的耦合效率ηc<1%，LD與單模光纖的耦合效率的典型值為ηc＝30～50%二、光接收端機(jī)1、光接收機(jī)的原理框圖及各部分的作用2、光接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)和特性光接收機(jī)的前端光接收機(jī)的線性通道數(shù)據(jù)重建電路集成光接收機(jī)3、光接收機(jī)的噪聲4、數(shù)字光接收機(jī)的靈敏度5、光中繼器與分插復(fù)用器1、光接收機(jī)的原理框圖及各部分的作用數(shù)字光接收機(jī)的功能是：把經(jīng)光纖傳輸后幅度被衰減、波形被展寬的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并放大處理，恢復(fù)為原發(fā)射機(jī)的數(shù)字序列光信號(hào)經(jīng)光纖傳輸?shù)竭_(dá)接收端有兩個(gè)問題：①幅度衰減（有損耗）；②脈沖展寬（有色散）光電檢測(cè)器前置放大器主放大器均衡濾波判決器譯碼器AGC電路時(shí)鐘恢復(fù)光信號(hào)電信號(hào)輸出光接收機(jī)的原理框圖接口電路接收機(jī)各部分的作用－1光電檢測(cè)器：將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)前置放大器：低噪聲放大，其噪聲直接影響到接收機(jī)靈敏度的高低主放大器：放大信號(hào)并具有增益調(diào)節(jié)功能，使入射光功率在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出幅度保持恒定均衡濾波：對(duì)失真的波形進(jìn)行補(bǔ)償（均衡），保證判決時(shí)無碼間干擾，即將輸出波形均衡成具有升余弦頻譜，判決時(shí)消除碼間干擾時(shí)鐘恢復(fù)：從信號(hào)中提取同步時(shí)鐘接收機(jī)各部分的作用-2判決器：在時(shí)鐘作用下再生出原信號(hào)譯碼器：與光發(fā)射機(jī)中的線路編碼（或擾碼）相對(duì)應(yīng)AGC電路：自動(dòng)增益控制，保證光接收機(jī)具有一定的輸入動(dòng)態(tài)范圍接口電路：解決光接收機(jī)和電接收機(jī)之間阻抗和電壓的匹配問題，保證光接收機(jī)輸出信號(hào)順利地送入電接收機(jī)

前三者解決問題1，4~6解決問題2原理框圖又可分為3部分：接收機(jī)的前端部分、線性通道、再生電路部分?jǐn)?shù)字光接收機(jī)方框圖2、光接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)和特性①光接收機(jī)的前端光接收機(jī)的前端電路由光電二極管和前置放大器構(gòu)成。其作用是將光纖線路末端耦合到光電二極管的光比特流轉(zhuǎn)換為時(shí)變電流，然后進(jìn)行預(yù)放大，以便后級(jí)作進(jìn)一步處理前置放大器主要是提高信噪比光接收機(jī)的前端電路－1有三種常用前置放大器：低阻型前端：簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)均衡器要求較低，因?yàn)閹拰?，高頻損失小，補(bǔ)償容易，前置級(jí)的動(dòng)態(tài)范圍也較大，但靈敏度較低，噪聲比較高高阻型前端：與低阻型前端相反。為減小低阻抗前端熱噪聲，可采用此設(shè)計(jì)方案，但是負(fù)載阻抗增大后，將使前置放大器動(dòng)態(tài)范圍縮小，而且當(dāng)比特率較高時(shí)，輸入端信號(hào)的高頻分量損失過大，對(duì)均衡電路要求較高，很難實(shí)現(xiàn)，所以它一般只適用于低速系統(tǒng)光接收機(jī)前端電路－2跨(互)阻型前端：該前端是將負(fù)載電阻連接為反相放大器的反饋電阻，因而又稱互阻抗前端，它是一個(gè)性能優(yōu)良的電流—電壓轉(zhuǎn)換器，即使負(fù)載電阻很高，而負(fù)反饋使有效輸入阻抗降低G倍，G是前置放大器的增益，從而使其帶寬比高阻抗前端增加了G倍，動(dòng)態(tài)范圍也提高了，所以具有頻帶寬、噪聲低、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大等綜合優(yōu)點(diǎn)，被廣泛采用。一般有兩級(jí)放大，第一級(jí)為電壓負(fù)反饋，第二級(jí)為射極補(bǔ)償電路，以提升高頻分量新型前放：采用InGaAs光電二極管和微波場(chǎng)效應(yīng)管FET混合集成技術(shù)，制成PIN—FET前端封裝管，可獲得良好性能光接收機(jī)的前置極放大電路(a)雙極型晶體管(b)場(chǎng)效應(yīng)管(c)跨阻型雙極型晶體管：低阻型前放，電路的時(shí)間常數(shù)RC小于信號(hào)脈沖寬度T，因而碼間干擾小，適用于高速率傳輸系統(tǒng)；場(chǎng)效應(yīng)管：高阻型前放，噪聲小，高頻特性較差，適用于低速率傳輸系統(tǒng)；跨阻型：改善了帶寬特性和動(dòng)態(tài)范圍。并具有良好的噪聲特性②光接收機(jī)的線性通道光接收機(jī)的線性通道由一個(gè)高增益放大器(主放大器)和一個(gè)低通濾波器組成。有時(shí)在主放大器前接入一個(gè)均衡器以校正前端有限的帶寬。自動(dòng)增益控制(AGC)將放大器的平均輸出電壓限制在固定電平而不隨輸入光功率而變。低通濾波器使電壓脈沖整形，降低噪聲，控制可能出現(xiàn)的碼間串?dāng)_(ISI)。接收機(jī)噪聲正比于接收機(jī)帶寬，為降低噪聲，采用帶寬Δf小于B的低通濾波器接收機(jī)設(shè)計(jì)中其它部件的帶寬均大于濾波器帶寬，因此接收機(jī)帶寬主要由線性通道的低通濾波器決定。當(dāng)Δf<B時(shí)，電脈沖展寬超過了規(guī)定時(shí)隙的檢測(cè)，引起碼間串?dāng)_，濾波器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生這種現(xiàn)象。③數(shù)據(jù)重建電路由判決電路和時(shí)鐘恢復(fù)電路組成。其任務(wù)是把線性通道輸出的升余弦波形恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)。即從放大器輸出的信號(hào)與噪聲混合的波形中提取碼元時(shí)鐘，并逐個(gè)地對(duì)碼元波形進(jìn)行判決，以得到原始碼流。判決碼元主要是確定判決時(shí)刻(峰值點(diǎn)上)、判決電平(40~50%的峰值)、碼元寬度(取決于時(shí)鐘周期)。最佳取樣時(shí)間相應(yīng)于在“1”和“0”信號(hào)電平相差最大位置，可由眼圖決定。④集成光接收機(jī)集成光接收機(jī)的倒裝式結(jié)合光電子集成技術(shù)3、光接收機(jī)的噪聲接收系統(tǒng)的噪聲說明量子噪聲：因接收光子數(shù)的起伏引起的噪聲內(nèi)部散彈噪聲：由探測(cè)器本身產(chǎn)生電子數(shù)的無規(guī)則起伏而引起的噪聲暗電流噪聲：無光照時(shí)產(chǎn)生的電流所引起的噪聲背景噪聲：由環(huán)境的輻射光波所產(chǎn)生的噪聲放大器噪聲：一是電阻熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，二是有源器件的輸入輸出有波動(dòng)引起光檢測(cè)器放大器偏置電阻光子流RL量子噪聲暗電流噪聲漏電流噪聲APD倍增噪聲放大器噪聲熱噪聲接收機(jī)噪聲及其分布4、數(shù)字光接收機(jī)的靈敏度(1)接收機(jī)的常用參數(shù)誤碼率(BER)靈敏度動(dòng)態(tài)范圍(2)理想光接收機(jī)的靈敏度(3)光接收機(jī)靈敏度的惡化(1)接收機(jī)的常用參數(shù)1.誤碼率(BER)定義：傳輸碼流中出現(xiàn)誤差的概率工程上：不同時(shí)間測(cè)BER不同規(guī)定測(cè)24小時(shí)對(duì)瞬時(shí)有一大誤碼，平均后很小，則需用其它參數(shù)來衡量，如誤碼秒標(biāo)準(zhǔn)：ITU-T規(guī)定，BER=10-9，設(shè)計(jì)時(shí)要求BER=10-11當(dāng)BER=10-6時(shí)系統(tǒng)告警，BER=10-3時(shí)系統(tǒng)倒換計(jì)算誤碼率的示意圖(1)接收機(jī)的常用參數(shù)2.靈敏度定義：為保證一定誤碼率(BER)，光接收機(jī)所需要接收的最小光功率。單位：dBm

(dBm)=10lg功率值/1mw(1個(gè)mw為0dBm)意義：接收機(jī)接收微弱信號(hào)的能力如-40dBm和-45dBm，應(yīng)選擇-45dBm(1)接收機(jī)的常用參數(shù)3.動(dòng)態(tài)范圍定義：在保證一定的BER的前提下，所允許接收到最大光功率和最小光功率之比。單位：dB意義：對(duì)輸入信號(hào)的適應(yīng)能力例如：某發(fā)射極發(fā)射功率－3dBm，光纖線路長(zhǎng)40km，線路損耗0.5dB/km，接收機(jī)靈敏度為－29dBm,動(dòng)態(tài)范圍為20dB，問接收機(jī)能否接收到該信息。誤碼率BER隨Q參數(shù)的變化Q—超擾比當(dāng)Q>7時(shí)，BER<10-12，Q=6時(shí)，BER＝10-9,接收機(jī)靈敏度相當(dāng)于Q=6時(shí)的平均光功率(2)理想光接收機(jī)的靈敏度理想光接收機(jī)的條件：①系統(tǒng)的頻帶無限寬(任何頻率份量無損失，發(fā)1個(gè)光脈沖，收1個(gè)光脈沖)②光源消光比為零(發(fā)0碼時(shí)，接收光能為零)③光檢測(cè)器暗電流為零(發(fā)0碼時(shí)，檢測(cè)器輸出為零)④放大器無噪聲(傳0碼時(shí)，放大器輸出為零)由以上假設(shè)條件，發(fā)0收1的可能不存在，誤碼只發(fā)生在發(fā)1收0的情況。(2)理想光接收機(jī)的靈敏度分析：光子計(jì)數(shù)法光入射時(shí)，產(chǎn)生的電子－空穴對(duì)的數(shù)目和時(shí)間無法精確測(cè)量，它服從泊松分布P(n)=Nn

e-N/n!其中n—產(chǎn)生的電子空穴對(duì)數(shù)目N—產(chǎn)生的電子空穴對(duì)數(shù)目的平均值P(n)—產(chǎn)生的電子空穴對(duì)數(shù)目為n時(shí)的概率理想光接收機(jī)的靈敏度設(shè)bmax為“1”碼時(shí)所含的平均光能BER=P(n=0)=EXP(-bmax/hf)若BER=10-9，則bmax=21hf

（21個(gè)光子）即在理想光接收機(jī)中，在誤碼率為10-9的條件下，“1”碼中至少得有21個(gè)光子靈敏度Pmin=bmax/2Tη=10.5hfB/ηB=1/T——為碼速21個(gè)光子——也稱量子極限理想光接收機(jī)的靈敏度波長(zhǎng)λ/μm1.311.55速率fb/(Mb.s-1)34140140622靈敏度Pr/dBm-71.1-63.8-65.7-59.2典型短波長(zhǎng)光接收機(jī)靈敏度與傳輸速率的關(guān)系實(shí)測(cè)誤碼率與平均接收光功率的關(guān)系(3)光接收機(jī)靈敏度的惡化實(shí)際光發(fā)送機(jī)發(fā)出的信號(hào)并非理想比特流，并在光纖傳輸過程中可能變形。在這種非理想條件下與僅考慮接收機(jī)噪聲而導(dǎo)出的靈敏度的值相比，接收機(jī)要求的最小平均光功率增大了，這個(gè)增量稱為功率代價(jià)，也稱靈敏度惡化。造成功率代價(jià)的因素主要有:一類是光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)發(fā)生的，不傳輸就不存在；另一類是即使沒有光纖，不傳輸也存在；(3)光接收機(jī)靈敏度的惡化主要介紹后一類因素導(dǎo)致的惡化消光比引起的靈敏度惡化

------功率代價(jià)隨消光比而增大強(qiáng)度噪聲引起的靈敏度變化取樣時(shí)間抖動(dòng)引起的靈敏度惡化5、光中繼器與分插復(fù)用器光中繼器分插復(fù)用器(ADM)STM-1分插復(fù)用器（ADM）功能1.5263445140155Mbit/s電源公務(wù)告警TMN接口STM-1終端設(shè)備155Mbit/s155Mbit/s三、線路編碼1、作用①將電纜中傳輸?shù)恼?fù)極性碼變?yōu)楣饫w中可傳輸?shù)膯螛O性碼②減少碼流中長(zhǎng)連“0”或連“1”的數(shù)目，使“0”碼和“1”碼分布均勻，便于時(shí)鐘信號(hào)的提取③實(shí)現(xiàn)運(yùn)行誤碼監(jiān)測(cè)，利于長(zhǎng)途通信系統(tǒng)的維護(hù)三、線路編碼－1④提供一定的冗余碼，用于平衡碼流、傳輸監(jiān)控、公務(wù)、區(qū)間等通信，但對(duì)高速光纖通信系統(tǒng)，應(yīng)適當(dāng)減少冗余碼，以免占用過大帶寬⑤減少碼流中的直流基線的起伏和低頻分量，提高輸出功率的穩(wěn)定性和減小碼間干擾，有利于提高光接收機(jī)的靈敏度線路編碼-22、光纖通信中的線路碼型數(shù)字光纖通信系統(tǒng)常用的線路碼型有：擾碼、mBnB碼、插入碼（1）擾碼為了保證傳輸?shù)耐该餍裕谙到y(tǒng)光發(fā)射機(jī)的調(diào)制器前，需要附加一個(gè)擾碼器，將原始的二進(jìn)制碼序列加以變換，使其接近于隨機(jī)序列。相應(yīng)地，在光接收機(jī)的判決器之后，附加一個(gè)解擾器，以恢復(fù)原始序列。擾碼與解擾可由反饋移位寄存器和對(duì)應(yīng)的前饋移位寄存器實(shí)現(xiàn)。線路編碼-3擾碼改變了“1”碼和“0”碼的分布,從而改善了碼流動(dòng)一些特性。例如：擾碼前：1100000011000……

擾碼后：1101110110011……但是，擾碼仍具有下列缺點(diǎn)：①不能完全控制長(zhǎng)串連“1”和長(zhǎng)串連“0”序列的出現(xiàn)②沒有引入冗余，不能進(jìn)行在線誤碼監(jiān)測(cè)③信號(hào)頻譜中接近于直流的分量較大，不能解決基線漂移因?yàn)閿_碼不能完全滿足光纖通信對(duì)線路碼型的要求，所以許多光纖通信設(shè)備除采用擾碼外，還采用其它類型的線路編碼線路編碼-4（2）mBnB碼mBnB碼是把輸入的二進(jìn)制原始碼流進(jìn)行分組，每組有m個(gè)二進(jìn)制碼，記為mB，稱為一個(gè)碼字，然后把一個(gè)碼字變換為n個(gè)二進(jìn)制碼，記為nB，并在同一個(gè)時(shí)序內(nèi)輸出。這種碼型是把mB變換為nB，所以稱為mBnB碼，m和n都是正整數(shù)，n>m，一般選取n=m+1。碼速為n/m。mBnB碼有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B、17B18B等線路編碼-51.偽雙極性碼(CMI和DMI碼)電纜通信的PCM技術(shù)中常用雙極性碼(AMI碼)如HDB3碼，它的“1”電平采用正、負(fù)脈沖互相交替，從而消除了直流分量。光纖中將此碼型適當(dāng)變換，成為相當(dāng)于AMI碼的單極性碼，從而獲得電纜通信中AMI碼的優(yōu)點(diǎn)，稱為偽雙極性碼。規(guī)則：以兩個(gè)比特的數(shù)字脈沖表示原來的一個(gè)碼字。線路編碼-6二電平碼AMI(HDB3)CMIDMI000101(在+之后)10(在+之后)1-00(交替)00+11(交替)11CMI中僅用了三個(gè)，還有一個(gè)未用，未選用的組合稱為禁字，在接收端若出現(xiàn)禁字，則為誤碼線路編碼-7特點(diǎn)：①“0”“1”均等，連“0”和連“1”數(shù)限制在2或3,直流基線也無起伏②可自檢誤碼③冗余度大，碼速率增加一倍，需要更高帶寬度傳輸線1B2B碼＝CMI碼其中禁字為10線路編碼-72.2B3B碼WDS為碼字?jǐn)?shù)字和，用來描述碼字的均勻性，即在nB碼中，－1代表“0”碼，+1代表“1”碼，整個(gè)碼字的代數(shù)和即為WDS信號(hào)碼(2B)線路碼(3B)模式1模式2碼字WDS碼字WDS000001-1001-1101010-1010-1210100-11003輸入3B輸出4B00000001000001000110010100010101001100111011100010011001010101110111001101110111011111113B和4B的碼字nB碼的選用原則是：盡可能選擇|WDS|最小的碼字，禁止使用|WDS|最大的碼字。信號(hào)碼(3B)線路碼(4B)模式1(正組)模式2(負(fù)組)碼字WDS碼字WDS00001011+20100-210011110+20001-22010010100101030110110001100410010010100105101101001010061100111+21000-271111101+20010-2一種3B和4B碼表信號(hào)碼(5B)線路碼(6B)模式1(正組)模式2(負(fù)組)碼字WDS碼字WDS000000010111+2101000-2100001100111+2011000-2200010011011+2100100-230001100011100001110400100101011+2010100-2500101001011000101106001100011010001101070011100111000011100一種5B和6B碼表-1信號(hào)碼(5B)線路碼(6B)模式1(正組)模式2(負(fù)組)碼字WDS碼字WDS801000110011+2001100-2901001010011001001101001010010101001010101101011010110001011001201100011001001100101301101011010001101001401110011100001110001501111101101+2010010-2一種5B和6B碼表-2信號(hào)碼(5B)線路碼(6B)模式1(正組)模式2(負(fù)組)碼字WDS碼字WDS1610000011101+2100010-21710001100011010001101810010100101010010101910011100110010011002010100101001010100102110101101010010101002210110101100010110002310111110101+2001010-2一種5B和6B碼表-3信號(hào)碼(5B)線路碼(6B)模式1(正組)模式2(負(fù)組)碼字WDS碼字WDS2411000110001011000102511001110010011001002611010110100011010002711011111001+2000110-22811100111000011100002911101101110+2010001-23011110110110+2001001-23111111111010+2000101-2一種5B和6B碼表-4mBnB碼特性mBnB碼是一種分組碼，設(shè)計(jì)者可根據(jù)傳輸特性的要求，確定某種碼表。mBnB碼的特點(diǎn)是：①碼流中0和1碼的概率相等，連0和連1的數(shù)目較少，定時(shí)信息豐富②高低頻分量較小，信號(hào)頻譜特性較好，基線漂移小③在碼流中引入一定冗余碼，便于在線誤碼監(jiān)測(cè)缺點(diǎn)是：傳輸輔助信號(hào)比較困難。因此，在要求傳輸輔助信號(hào)或有一定數(shù)量的區(qū)間通信的設(shè)備中，不宜用這種碼型。并→串PROM串→并組別變換變換時(shí)鐘已變換的輸出4B碼流B1B2B3B4BACb1b2b3待變換輸入信號(hào)碼流變前時(shí)鐘碼表存儲(chǔ)編碼器原理（3）插入碼插入碼是把輸入二進(jìn)制原始碼流分成每mB一組，然后在每組mB碼末尾按一定規(guī)律插入一個(gè)碼，組成m+1個(gè)碼為一組的線路碼流。根據(jù)插入碼的規(guī)律，可以分為mB1C碼、mB1H碼、mB1P碼，碼速為(m+1)/m。1.mB1C碼：C為補(bǔ)碼。補(bǔ)碼插入mB碼的末尾，連0和連1碼的數(shù)目最少，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。mB1C碼的結(jié)構(gòu)例如：mB碼為：100110001101……mB1C碼為：1001110100101010……C碼的作用是引入冗余碼，可以進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)；同時(shí)改善了0和1碼的分布，有利于定時(shí)提取插入碼2.mB1H碼：插入混合碼它是由mB1C碼演變而成的，即在mB1C碼中，扣除部分C碼，并在相應(yīng)的碼位上插入一個(gè)混合碼(H碼)。所插入的H碼可以根據(jù)不同用途分為三類：第一類是C碼，它是第m位的補(bǔ)碼，用于在線誤碼率監(jiān)測(cè)；第二類是L碼，用于區(qū)間通信；第三類是G碼，用于幀同步、公務(wù)、數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)等信息的傳輸。插入碼3.mB1P碼P碼稱為奇偶校驗(yàn)碼，其作用和C碼相似，但P碼有以下兩種情況：(1)奇校驗(yàn)時(shí)，其插入規(guī)律是使m+1個(gè)碼內(nèi)“1”碼的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，例如：mB碼為：100000001110……mB1P碼為：1000000100101101……(2)偶校驗(yàn)時(shí)，其插入規(guī)律是使m+1個(gè)碼內(nèi)“1”碼的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，例如：mB碼為：100000001110……mB1P碼為：1001000000111100……當(dāng)檢測(cè)得m+1個(gè)碼內(nèi)“1”碼為奇數(shù)/偶數(shù)時(shí)，則認(rèn)為無誤碼。4B1H編碼器原理4B1H譯碼器原理插入碼的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)碼速提高不大，誤碼增值小；可以實(shí)現(xiàn)在線誤碼檢測(cè)、區(qū)間通信、和輔助信息傳輸。缺點(diǎn)：碼流的頻譜特性不如mBnB碼在擾碼后再進(jìn)行mB1H變換，可以滿足通信系統(tǒng)的要求（4）誤碼監(jiān)測(cè)方法要求：運(yùn)行誤碼監(jiān)測(cè)，當(dāng)信號(hào)到達(dá)一個(gè)中繼點(diǎn)，反饋一個(gè)信號(hào)回來，以便知道運(yùn)行情況方法：①雙穩(wěn)態(tài)法：來一個(gè)脈沖翻一次，若不翻，則有誤碼；②禁字法：若收到禁字，則有誤；③運(yùn)行數(shù)字和法，可逆加法器，來一個(gè)脈沖，加法器加1,再來一個(gè)脈沖，加法器減1，若加法器溢出，則知有誤④同步監(jiān)測(cè)法：逐步比較數(shù)字光纖通信系統(tǒng)幾種常用線路碼的性能線路碼型1B2B3B4B5B6B5B7B6B8B17B18B4B1H/1C8B1H/1C碼速提升率21.331.21.41.331.061.251.125冗余度(%)1003320403362512.5最大連0或連1數(shù)23566不定1018平均誤碼增值因子/1.181.2821.8/1/功率代價(jià)/dB/1.460.92//0.29//基線漂移無小較小很小很小一般較大大誤碼監(jiān)測(cè)精度精精精精較差差差差設(shè)備復(fù)雜程度簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單一般較復(fù)雜較復(fù)雜§4.2數(shù)字光纖通信系統(tǒng)一、兩種傳輸體制二、光纜通信系統(tǒng)的全程全網(wǎng)形式三、光纜通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)四、光纜通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)五、光纜通信系統(tǒng)的施工與維護(hù)六、光纖輔助系統(tǒng)一、兩種傳輸體制(一)SDH概念(二)SDH速率與幀結(jié)構(gòu)(三)SDH同步復(fù)用與映射方法(四)SDH復(fù)用設(shè)備(五)SDH業(yè)務(wù)保護(hù)(六)SDH網(wǎng)同步(七)SDH性能(一)SDH概念PDH的缺陷和SDH的產(chǎn)生SDH的基本概念和特點(diǎn)SDH的技術(shù)特點(diǎn)PDH的缺陷和SDH的產(chǎn)生準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)1.6Gbit/s565Mbit/s274Mbit/s400Mbit/s100Mbit/s32Mbit/s6.3Mbit/s1.5Mbit/s45Mbit/s6.3Mbit/s34Mbit/s8Mbit/s2Mbit/s140Mbit/s×4×4×5×3×4×4×7×6×4×4×4×4北美歐洲日本1.

PDH只有地區(qū)性的數(shù)字信號(hào)速率和幀結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，而不存在世界性的標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)際上通行有三種數(shù)字信號(hào)速率等級(jí)系列，即歐洲系列、北美系列和日本系列,這種局面造成了國(guó)際互通的困難。2.PDH沒有世界性的標(biāo)準(zhǔn)光接口規(guī)范。由于各廠家各自采用自行開發(fā)的線路碼型，使得在同一數(shù)字等級(jí)上光接口的信號(hào)速率不一樣，致使不同廠家的設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)橫向兼容。這給組網(wǎng)、管理及網(wǎng)絡(luò)互通，特別是國(guó)際互通帶來很大困難。3.PDH系列的復(fù)用結(jié)構(gòu)除了幾個(gè)低速等級(jí)的信號(hào)（北美為1.5Mbit/s，日本為1.5Mbit/s和6.3Mbit/s，歐洲2Mbit/s）采用同步復(fù)接外，其他多數(shù)等級(jí)的信號(hào)采用異步復(fù)用，即靠塞入一些額外比特使各支路信號(hào)與復(fù)用設(shè)備同步并復(fù)用成高速信號(hào)。這種方式難以從高速信號(hào)中識(shí)別和提取低速支路信號(hào)。PDH的缺陷和SDH的產(chǎn)生SDH4.準(zhǔn)同步復(fù)用幀結(jié)構(gòu)中沒有安排很多用于網(wǎng)絡(luò)操作、管理和維護(hù)（OAM）的比特。只有在線路編碼中通過插入比特的方法來傳輸一些監(jiān)控信號(hào)，因而無法對(duì)傳輸網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分層管理和對(duì)通道的傳輸性能實(shí)現(xiàn)端對(duì)端的監(jiān)控。要想完滿地在原有技術(shù)體制和技術(shù)框架內(nèi)解決這些問題是很困難的，唯一的出路是從技術(shù)體制上進(jìn)行根本的改革，于是光同步傳輸網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。PDH的缺陷和SDH的產(chǎn)生光同步傳輸網(wǎng)的概念最初是由美國(guó)貝爾通信研究所提出的，并稱為同步光網(wǎng)絡(luò)（SONET）。它是由一整套分等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字傳送結(jié)構(gòu)組成的，適于各種路徑適配處理的凈負(fù)荷（凈負(fù)荷是指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口比特流中所用于電信業(yè)務(wù)的部分）在物理媒質(zhì)進(jìn)行傳送。原國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（CCITT）（現(xiàn)為ITU-T）于1988年接受了SONET概念，并重新命名為同步數(shù)字體系（SDH），使之成為不僅適用于光纖也適用于微波和衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的通用的SDH技術(shù)體制。目前在世界范圍內(nèi)就SDH的基本軟件和硬件問題已經(jīng)達(dá)成了一致協(xié)議。SDH所謂光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)是由一些SDH網(wǎng)絡(luò)單元（NE）組成的，在光纖上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。它有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI），從而簡(jiǎn)化了信號(hào)的互通以及信號(hào)的傳輸、交叉連接和交換過程。它有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱為同步傳送模塊STM-1、STM-4、STM-16、STM-64、……STM-N有一種塊狀幀結(jié)構(gòu)，允許安排較多的開銷比特（即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口比特流中扣除凈負(fù)荷后的剩余部分）用于網(wǎng)絡(luò)的OAMSDH基本概念和特點(diǎn)它的基本網(wǎng)絡(luò)單元有同步光纜線路系統(tǒng)、同步復(fù)用器（SM）、分插復(fù)用器（ADM）和同步數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC）等等。雖然其功能各異，但都有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口，能夠在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容，即允許不同廠家設(shè)備在光路上互通。它有一套特殊的復(fù)用結(jié)構(gòu)，允許準(zhǔn)同步數(shù)字體系、同步數(shù)字體系、B-ISDN信號(hào)（ATM信元）都能進(jìn)入其幀結(jié)構(gòu)，因而具有廣泛的適應(yīng)性。它大量采用軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置和控制，使增加新功能和新業(yè)務(wù)變得十分方便，以適于將來的不斷發(fā)展。SDH基本概念和特點(diǎn)SDH技術(shù)的特點(diǎn)(1)全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)同步復(fù)用方式與靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)5％的豐富開銷比特標(biāo)準(zhǔn)的光接口信息凈負(fù)荷的網(wǎng)絡(luò)透明性網(wǎng)絡(luò)定時(shí)的透明性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活，適用于各種情況業(yè)務(wù)的前向和后向兼容性SDH技術(shù)的特點(diǎn)(2)不足之處：頻帶利用率降低設(shè)備復(fù)雜度增加網(wǎng)絡(luò)同步困難軟件依賴性提高標(biāo)準(zhǔn)光接口、同步復(fù)用、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理功能是SDH的主要特點(diǎn)。ITU－T的主要SDH建議G.707：SDH網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口G.783：SDH設(shè)備功能模塊G.784：SDH管理G.957：SDH設(shè)備及系統(tǒng)光接口G.813：SDH網(wǎng)元時(shí)鐘規(guī)范G.841：SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)規(guī)范G.825：SDH網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口抖動(dòng)和漂移規(guī)范SDH標(biāo)準(zhǔn)比特率，速率等級(jí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口復(fù)用結(jié)構(gòu)，復(fù)用設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理線路系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)光接口性能：誤碼、抖動(dòng)、漂移業(yè)務(wù)保護(hù)(二)SDH速率與幀結(jié)構(gòu)1、SDH標(biāo)準(zhǔn)速率等級(jí)STM-N=STM-1×N信號(hào)STM-1STM-4STN-16STM-64速率Mb/s155.520622.0802488.3209953.280PDH與SDH的速率等級(jí)

PDHSDH中國(guó)、歐洲Mbit/s日本（北美）Mbit/s基群2.4081.544二次群8.4486.312三次群34.36832.064(44.736)四次群139.26497.728STM-1155.520五次群564.992STM-4622.080STM-162488.640STM-649953.280SDH速率與幀結(jié)構(gòu)－22、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(NNI)傳輸網(wǎng)由傳輸設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成傳輸設(shè)備：光纜線路系統(tǒng)、微波接力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：64kbit/s電路節(jié)點(diǎn)、寬帶節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能：終結(jié)、交叉連接、復(fù)用、交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間接口，即傳輸設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間接口3、SDH幀結(jié)構(gòu)(1)

SDH幀結(jié)構(gòu)：STM-N9*270*N字節(jié)SOH: 段開銷RSOH:再生段開銷MSOH:復(fù)用段開銷AU: 管理單元PTR: 指針AU=PTR+payload1231345919102701N單位:字節(jié)字節(jié)間插、列間插STM-NPayload含POHRSOHMSOHPTR傳輸順序SDH的幀結(jié)構(gòu)是一種以字節(jié)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)。它由270×N列和9行8比特字節(jié)組成。對(duì)于STM-1，幀長(zhǎng)度為2430個(gè)字節(jié)，相當(dāng)于19440比特，用時(shí)間表示即125μs。幀結(jié)構(gòu)中字節(jié)的傳輸是從左到右按行進(jìn)行的，首先由圖中左上角第1個(gè)字節(jié)開始，從左到右，自上而下按順序傳送，直至整個(gè)9×270個(gè)字節(jié)都送完再轉(zhuǎn)入下一幀，每秒共傳8000幀。幀結(jié)構(gòu)分為三個(gè)主要區(qū)域：段開銷(SOH)區(qū)域它是為保證信息凈負(fù)荷正常靈活傳送所必須的附加字節(jié)，主要供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)使用的字節(jié)，STM-1中有72字節(jié)/幀×8bit/字節(jié)×8000幀/s＝4.608Mbit/s信息凈負(fù)荷(payload)區(qū)域它是存放各種信息容量的地方，其中還含有少量用于通道性能監(jiān)視、管理和控制的通道開銷字節(jié)(POH)。通常POH作為凈負(fù)荷的一部分并與其一齊在網(wǎng)絡(luò)中傳送。管理單元指針(AUPTR)區(qū)域所謂AUPTR就是一種指示符，主要用來指示信息凈負(fù)荷的第一個(gè)字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置，以便在接收端正確的分解。采用指針方式是SDH的重要?jiǎng)?chuàng)新，可以使之在準(zhǔn)同步環(huán)境中完成復(fù)用同步和STM-N信號(hào)的幀定位。這一方法消除了常規(guī)準(zhǔn)同步系統(tǒng)中滑動(dòng)緩存器引起的延時(shí)和性能損傷。滑動(dòng)：是由于各種數(shù)字通信設(shè)備對(duì)信息碼流需要經(jīng)過寫入、讀出的速率不一致產(chǎn)生的讀寫時(shí)差，出現(xiàn)漏讀（丟失碼元）或重讀（插入碼元）的現(xiàn)象。SDH幀結(jié)構(gòu)(2)再生段開銷RSOH復(fù)用器復(fù)用器再生段復(fù)用段再生站幀定位字節(jié)A1和A2：A1：11110110A2：00101000D1～D3：數(shù)據(jù)通信通路(DCC)192kb/s?：與傳輸媒介有關(guān)的特定字節(jié)；J0:再生段蹤跡字節(jié)╳：國(guó)內(nèi)使用字節(jié)╳：不擾碼國(guó)內(nèi)使用字節(jié)D3·D2··D1╳╳F1·E1··B1╳╳J0A2A2A2A1A1A1SDH幀結(jié)構(gòu)(3)

E1：再生站間勤務(wù)話通道64kb/s F1：網(wǎng)絡(luò)提供者通道

B1：再生段比特間插奇偶校驗(yàn)8位碼（BIP—8）

用途：再生段傳輸誤碼監(jiān)視生成方法：1)對(duì)前一幀擾碼后的所有比特進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果置于擾碼前的B1字節(jié)位置2)B1字節(jié)的第K比特為前一幀擾碼后的所有字節(jié)的第K比特提供偶校驗(yàn)SDH幀結(jié)構(gòu)(4)3.5復(fù)用段開銷MSOHB2D4D7B2

K2D6D9

K1D5D8B2D10Z1D12E2D11B2：BIP—24×N復(fù)用段誤碼監(jiān)視 E2：復(fù)用段勤務(wù)話D4—D12：復(fù)用段數(shù)據(jù)通道DCC（576kb/s）K1,K2(b1-b5)：自動(dòng)保護(hù)倒換APS通路K2(b6-B8)：復(fù)用段遠(yuǎn)端缺陷指示（MS-RD1）Z1：同步狀態(tài)(b5～b8)SDH幀結(jié)構(gòu)(5)高階通道開銷J1：通道追蹤字節(jié)B3：通道BIP-8C2：信號(hào)標(biāo)記字節(jié)G1：通道狀態(tài)字節(jié)F2，F(xiàn)3：勤務(wù)通道H4：復(fù)幀定位字節(jié)K3：自動(dòng)保護(hù)倒換SDH幀結(jié)構(gòu)(6)N1：網(wǎng)絡(luò)操作者使用字節(jié)低階通道開銷V5：BIP-2,REI,RDI,RFI,LabelJ2：低階通道追蹤字節(jié)N2：網(wǎng)絡(luò)操作者使用字節(jié)K4：自動(dòng)保護(hù)倒換(三)基本復(fù)用原理和復(fù)用單元將低速支路信號(hào)復(fù)用成高速信號(hào)，有兩種傳統(tǒng)方法正比特塞入法，又稱正碼速調(diào)整：它是利用位于固定位置的比特塞入指示來顯示塞入的比特究竟是真實(shí)數(shù)據(jù)還是偽數(shù)據(jù)。其優(yōu)點(diǎn)是可以容許被復(fù)用凈負(fù)荷有較大的頻率差異(異步方式)。然而，要想從復(fù)用后的高速信號(hào)中直接接入和取出各種凈負(fù)荷幾乎不可能基本復(fù)用用原理和復(fù)用單元-2固定位置映射法，即利用低速支路信號(hào)在高速信號(hào)中的特殊固定比特位置來攜帶低速同步信號(hào)。該法在數(shù)字交換機(jī)用得較多時(shí)比較可行，此時(shí)可將傳輸信號(hào)同步于網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘。這種方法允許比較方便地接入和取出信號(hào)傳送支路凈負(fù)荷，但不能保證高速信號(hào)與支路信號(hào)的相位對(duì)準(zhǔn)，以及由于同步網(wǎng)故障或工作于準(zhǔn)同步網(wǎng)環(huán)境而產(chǎn)生的兩者之間的小頻率差，因此在復(fù)用設(shè)備接口處需用125μs的緩存器來進(jìn)行相位對(duì)準(zhǔn)和頻率校正，從而導(dǎo)致信號(hào)延時(shí)和滑動(dòng)性能損傷?；緩?fù)用用原理和復(fù)用單元-3在SDH中采用了凈負(fù)荷指針技術(shù)，它既可避免采用125μs的緩存器和在復(fù)用設(shè)備接口處的滑動(dòng)，又允許容易地接入同步凈負(fù)荷。嚴(yán)格說，指針指示了凈負(fù)荷在STM-N幀內(nèi)第一個(gè)字節(jié)的位置，因而凈負(fù)荷在STN-N幀內(nèi)是浮動(dòng)的。對(duì)于凈負(fù)荷不大的頻率變化，只須增加或減小指針即可。這種方法比較完滿地結(jié)合了正比特塞入法和固定位置映射法的特點(diǎn)，而付出的代價(jià)是必須處理指針和由于指針處理所引入的抖動(dòng)。好在使用大規(guī)模集成電路技術(shù)可以解決該問題。數(shù)字復(fù)接概念SDH同步復(fù)用與映射方法接口容器虛容器支路單元支路單元組接口容器管理單元管理單元組一般復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖簡(jiǎn)介各種速率等級(jí)的數(shù)字流先進(jìn)入相應(yīng)的不同接口容器C。它是一種信息結(jié)構(gòu)，主要完成適配功能(例如速率調(diào)整)，以便讓那些最常使用的準(zhǔn)同步數(shù)字體系信號(hào)進(jìn)入有限數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)容器由標(biāo)準(zhǔn)容器出來的數(shù)字流加上通道開銷(POH)后就構(gòu)成了所謂的虛容器(VC)，它是SDH中最重要的一種信息結(jié)構(gòu)，主要支持通道層連接。一般復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖簡(jiǎn)介VC在SDH中傳輸時(shí)總是保持完整不變的，因而可以作為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體在通道中任一點(diǎn)取出或插入，進(jìn)行同步復(fù)用和交叉連接處理，十分方便和靈活。由VC出來的數(shù)字流再按圖中規(guī)定路線進(jìn)入管理單元(AU)或支路單元(TU)AU是一種為高階通道層和復(fù)用段層提供適配功能的信息結(jié)構(gòu)，它由高階VC和AUPTR組成。其中AUPTR用來指明高階VC在STM-N幀內(nèi)的位置，因而允許高階VC在STM-N中的位置是浮動(dòng)的，但它本身在幀內(nèi)位置是固定的。一般復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖簡(jiǎn)介在STM幀中占有固定位置的一個(gè)或多個(gè)AU組成管理單元組(AUG)，它由若干AU-3或單個(gè)AU-4按字節(jié)間插方式均勻組成。TU是一種為低階通道層與高階通道層提供適配功能的信息結(jié)構(gòu)，它由低階VC和TUPTR組成，在高階VC凈負(fù)荷中占有固定位置的一個(gè)或多個(gè)TU組成支路單元組(TUG)一般復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖簡(jiǎn)介在AU和TU中要進(jìn)行速率調(diào)整，因而低一級(jí)數(shù)字流在高一級(jí)數(shù)字流中的起點(diǎn)是浮動(dòng)的。為了準(zhǔn)確地確定起始點(diǎn)位置，設(shè)置兩種指針(AUPTR和TUPTR)分別對(duì)高階VC在相應(yīng)AU幀內(nèi)的位置及VC－1、2、3在相應(yīng)TU幀內(nèi)的位置進(jìn)行靈活動(dòng)態(tài)定位最后，在N個(gè)AUG的基礎(chǔ)上再附加段開銷(SOH)便形成了最終的STM-N幀結(jié)構(gòu)。C-4C-4(139.264Mbit/s)(148.760Mbit/s)(150.336Mbit/s)(150.912Mbit/s)(N×155.520Mbit/s)C－4VC－4AU－4AUGSTM－NVC-4VC-4POHAu-4PTRVC-4Au-4PTR(150.912Mbit/s)AUGAUGSOH邏輯結(jié)合物理結(jié)合注：無陰影區(qū)之間是相位定位的，陰影區(qū)與無陰影區(qū)間的相位定位由指針規(guī)定并由箭頭指示將各種信號(hào)裝入SDH幀結(jié)構(gòu)凈負(fù)荷區(qū)，需要經(jīng)過映射、定位和復(fù)用等三個(gè)步驟POH占9個(gè)字節(jié)（576kbit/s）C-4+POH，構(gòu)成VC-4，稱映射，即指將支路信號(hào)適配裝入VC的過程AUPTR占9個(gè)字節(jié)（576kbit/s），指明VC-4相對(duì)AU-4的相位，經(jīng)過指針處理的過程稱定位得到的單個(gè)AU-4直接置入AUG，再由N個(gè)AUG經(jīng)單字節(jié)間插并加上段開銷便構(gòu)成了SYM-N信號(hào)一個(gè)AUG＋SOH(4.608Mbit/s)，構(gòu)成STM-1的標(biāo)稱速率155.520Mbit/s。(四)SDH復(fù)用設(shè)備1.5263445140155Mbit/s電源公務(wù)告警TMN接口STM-1終端設(shè)備155Mbit/sSTM-1終端復(fù)用器功能(四)SDH復(fù)用設(shè)備STM-1分插復(fù)用器（ADM）功能1.5263445140155Mbit/s電源公務(wù)告警TMN接口STM-1終端設(shè)備155Mbit/s155Mbit/s光信號(hào)光/電解復(fù)用解復(fù)用解復(fù)用復(fù)用復(fù)用復(fù)用復(fù)用140/34Mbit/s34/8Mbit/s8/34Mbit/s34/140Mbit/s8/2Mbit/s2/8Mbit/s2Mbit/s(電信號(hào))光信號(hào)PDHADM155Mbit/s155Mbit/s光接口光接口2Mbit/s(電信號(hào))SDH分插信號(hào)流圖的比較SDH設(shè)備功能模塊劃分比較項(xiàng)目DXC數(shù)字交換機(jī)交換對(duì)象路由(64Kb/s~155Mb/s)話路(64Kb/s)控制方式網(wǎng)管命令設(shè)置用戶信令設(shè)置持續(xù)時(shí)間半永久連接(常在幾小時(shí)至幾天)通話時(shí)間(平均為幾分鐘)端口數(shù)量一般在16～1024一般在1,000～100,000阻塞率無阻塞或低阻塞有阻塞SDHADM設(shè)備(1)SDHADM設(shè)備(2)線路的定時(shí)提取，時(shí)鐘的綜合，本地的定時(shí)源，外來定時(shí)基準(zhǔn)以及他們之間的互相切換STM-N信號(hào)的段開銷的完全處理，支持復(fù)用段的倒換功能，支持各種數(shù)據(jù)及勤務(wù)通道能自由配置上下各種符合建議的任意支路信號(hào)，能接收及產(chǎn)生所有上下支路的開銷SDHADM設(shè)備(3)能對(duì)上下的支路信號(hào)進(jìn)行交叉連接，實(shí)現(xiàn)路由的靈活配置，從而提高信道利用率應(yīng)具有容量的可擴(kuò)展性可以配置成TM設(shè)備或線路再生設(shè)備具有業(yè)務(wù)保護(hù)功能，能自動(dòng)進(jìn)行保護(hù)切換SDH交叉連接設(shè)備(1)傳輸業(yè)務(wù)的路由分配，業(yè)務(wù)量的疏導(dǎo)及歸并，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的管理和維護(hù)提供保護(hù)倒換路由，對(duì)特定業(yè)務(wù)的故障實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)采用路由算法，在全網(wǎng)范圍內(nèi)尋找替代路由，實(shí)現(xiàn)故障路由的業(yè)務(wù)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通道的監(jiān)視功能，以及測(cè)試的接入功能SDH設(shè)備的定時(shí)(1)外定時(shí)方式：從外部輸入的定時(shí)信息中獲取定時(shí)，如PDH2M定時(shí)基準(zhǔn)或STM-N環(huán)路定時(shí)方式，即發(fā)送的STM-N時(shí)鐘同步于相應(yīng)接收的STM-N時(shí)鐘通過定時(shí)方式，即發(fā)送的STM-N時(shí)鐘同步于同方向的接收的STM-N時(shí)鐘線路定時(shí)方式，即所有發(fā)送的STM-M信號(hào)的時(shí)鐘都同步于某一個(gè)接收的STM-N時(shí)鐘SDH設(shè)備的定時(shí)(2)內(nèi)部定時(shí)方式，即定時(shí)來自SDH設(shè)備內(nèi)部自備的滿足一定準(zhǔn)確度要求的定時(shí)源(五)SDH業(yè)務(wù)保護(hù)業(yè)務(wù)保護(hù)路徑保護(hù)子網(wǎng)連接保護(hù)業(yè)務(wù)恢復(fù)集中控制網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)分布控制網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)自愈環(huán)——二纖單向通道倒換環(huán)自愈環(huán)——二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)復(fù)用段倒換環(huán)屬路徑保護(hù)，其業(yè)務(wù)量的保護(hù)是以復(fù)用段為基礎(chǔ)，以每隊(duì)節(jié)點(diǎn)間的復(fù)用段信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣而決定是否倒換自愈環(huán)——四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)自愈環(huán)——二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)(六)SDH網(wǎng)同步網(wǎng)同步的概念網(wǎng)同步是數(shù)字網(wǎng)所特有的問題實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步的目標(biāo)是網(wǎng)中所有交換節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘頻率和相位都控制在預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)，以便使網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點(diǎn)的全部數(shù)字流實(shí)現(xiàn)正確有效的交換。否則會(huì)在數(shù)字交換機(jī)的緩存中產(chǎn)生信息比特的溢出和取空，導(dǎo)致數(shù)字流動(dòng)滑動(dòng)損傷，造成數(shù)據(jù)出錯(cuò)。由于時(shí)鐘頻率不一致產(chǎn)生滑動(dòng)在所有使用同一時(shí)鐘的系統(tǒng)中都會(huì)出現(xiàn)，影響很大，因而必須有效控制。SDH網(wǎng)同步同步方式：主從同步基準(zhǔn)主時(shí)鐘G.811轉(zhuǎn)接局從時(shí)鐘G.812端局時(shí)鐘G.812SDH網(wǎng)元時(shí)鐘G.81s主時(shí)鐘從時(shí)鐘對(duì)時(shí)鐘分配鏈路很敏感時(shí)鐘分配鏈路：STM-N線路信號(hào)或PDH支路信號(hào)三種常用時(shí)鐘類型銫原子鐘：利用銫原子的能量躍遷現(xiàn)象構(gòu)成的諧振器來穩(wěn)定石英晶體振蕩器的頻率。它是長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度和精確度很高的時(shí)鐘，其長(zhǎng)期頻偏優(yōu)于1×10-11,可以作為全網(wǎng)同步的最高等級(jí)的基準(zhǔn)主時(shí)鐘。不足之處是可靠性差，平均無故障工作時(shí)間僅2~3年，采用多重備用和自動(dòng)切換技術(shù)后可實(shí)現(xiàn)高可靠的基準(zhǔn)主時(shí)鐘。三種常用時(shí)鐘類型石英晶體振蕩器應(yīng)用范圍廣，可靠性高，價(jià)格低，頻率穩(wěn)定度范圍寬，采用高質(zhì)量恒溫箱的石英晶振的老化率可達(dá)10-11/天長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度不好高穩(wěn)定度石英晶振可作為長(zhǎng)途交換局和端局的從時(shí)鐘，此時(shí)石英晶振采用窄帶鎖相環(huán)，并具有頻率記憶功能抵穩(wěn)定度石英晶振可作為遠(yuǎn)端模塊或數(shù)字終端設(shè)備的時(shí)鐘銣原子鐘：性能介于上述二者之間，可做同步區(qū)的基準(zhǔn)時(shí)鐘工作模式主從同步方式中，節(jié)點(diǎn)從時(shí)鐘通常有三種實(shí)際工作模式正常工作模式：指在實(shí)際業(yè)務(wù)條件下的工作，此時(shí)時(shí)鐘同步于輸入基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，影響時(shí)鐘精度的主要因素有基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的固有相位噪聲和從時(shí)鐘控制環(huán)（鎖相環(huán)）的相位噪聲。通常輸入基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)可以跟蹤至網(wǎng)中的主時(shí)鐘，但也有可能是從另一更高等級(jí)但暫時(shí)處于保持模式工作的G.812從時(shí)鐘中獲取定時(shí)。保持模式：當(dāng)所有定時(shí)基準(zhǔn)丟失后，從時(shí)鐘利用定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)丟失之前所存儲(chǔ)的最后的頻率信息最為其定時(shí)基準(zhǔn)而工作，同時(shí)振蕩器的固有頻率會(huì)慢慢的漂移，以保證從時(shí)鐘頻率在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)與基準(zhǔn)頻率只有很小偏差，使滑動(dòng)損傷仍然在允許的指標(biāo)要求內(nèi)。一般可應(yīng)付長(zhǎng)達(dá)幾天的外定時(shí)中斷故障。自由運(yùn)行模式：當(dāng)從時(shí)鐘不僅丟失所有外部定時(shí)基準(zhǔn)，而且也丟失了定時(shí)基準(zhǔn)記憶或者根本沒有保持模式時(shí)，從時(shí)鐘內(nèi)部振蕩器工作于自由振蕩方式。SDH網(wǎng)同步(2)相互同步對(duì)同步分配鏈路失效不敏感對(duì)節(jié)點(diǎn)鐘要求低，適用于網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定，易受干擾時(shí)鐘時(shí)鐘SDH網(wǎng)同步(3)SDH網(wǎng)同步結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)鐘G813鐘G813鐘G813鐘G813鐘G813鐘基準(zhǔn)鐘G811節(jié)點(diǎn)鐘G812節(jié)點(diǎn)鐘G812節(jié)點(diǎn)鐘G812節(jié)點(diǎn)鐘G812局間網(wǎng)同步局內(nèi)網(wǎng)同步SDH網(wǎng)同步(4)SDH設(shè)備時(shí)鐘應(yīng)用規(guī)則較小端局、環(huán)路設(shè)備，采用環(huán)路定時(shí)局間定時(shí)鏈路，不采用TU12傳送2M，首選STM-N再生器采用通過定時(shí)分插復(fù)用器采用外同步定時(shí)SDXC設(shè)備應(yīng)有高級(jí)別的定時(shí)源同步鏈路應(yīng)有備份，同一節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)以上定時(shí)來源同步鏈路應(yīng)盡可能短避免同步定時(shí)環(huán)路的形成(七)SDH的性能誤碼性能誤塊秒比ESR嚴(yán)重誤塊秒比SESR背景塊差錯(cuò)比BBER誤碼分布誤碼積累誤碼減少改善接收機(jī)信噪比較少外部干擾XXXXXXXX00011101二、光纜通信系統(tǒng)的全程全網(wǎng)形式

每一個(gè)光纜通信系統(tǒng)雖然只是解決某一個(gè)局部地區(qū)的通信問題，但同時(shí)它也屬于國(guó)際和國(guó)內(nèi)電信網(wǎng)中的一部分。要清楚地知道一個(gè)新建的通信系統(tǒng)在全國(guó)(或國(guó)際)電信網(wǎng)中的位置，對(duì)全程全網(wǎng)的運(yùn)行起到的作用長(zhǎng)途電信網(wǎng)的構(gòu)成我國(guó)目前長(zhǎng)途電信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)采用四級(jí)輻射匯集制形式，即由一、二、三、四級(jí)長(zhǎng)途交換中心構(gòu)成，其中一級(jí)交換中心之間相互連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以下各級(jí)交換中心以輻射形逐級(jí)匯接為主，并輔以一定數(shù)量的直達(dá)路由，以便必要時(shí)跨級(jí)連接，從而形成一個(gè)復(fù)合型的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。國(guó)際長(zhǎng)途網(wǎng)本地網(wǎng)國(guó)際局一級(jí)交換中心C1二級(jí)交換中心C2三級(jí)交換中心C3四級(jí)交換中心C4端局C5匯接局Tm用戶基干路由直達(dá)路由一級(jí)交換中心(C1)類似于以往的大區(qū)交換中心，一般設(shè)置在首都和幾個(gè)重要的城市，國(guó)際局設(shè)置在北京，它的職能是疏通其服務(wù)區(qū)域內(nèi)的長(zhǎng)途電信業(yè)務(wù)，通信方式采用直達(dá)方式；二級(jí)交換中心(C2)類似于以往的省交換中心，一般設(shè)置在省會(huì)所在地，它是匯接省內(nèi)各地區(qū)之間的通信中心；三級(jí)交換中心(C3)類似于以往的縣間交換中心，一般設(shè)置在省轄市或?qū)^(qū)所在地，它是匯接幾個(gè)縣之間的通信中心；四級(jí)交換中心(C4)類似于以往的縣交換中心，一般設(shè)置在縣政府所在地，它是長(zhǎng)途電信網(wǎng)的長(zhǎng)途終端局，其職能是疏通服務(wù)區(qū)域內(nèi)的長(zhǎng)途終端業(yè)務(wù)；C1至C2的通信線路稱之為一級(jí)干線；C2至C3的通信線路稱之為二級(jí)干線；這些均為長(zhǎng)途通信網(wǎng)。本地電信網(wǎng)的構(gòu)成

本地電信網(wǎng)是指在一個(gè)服務(wù)區(qū)域范圍內(nèi)，由若干個(gè)端局(C3)或由若干個(gè)端局和匯接局(Tm)所組成的電信網(wǎng)，根據(jù)其服務(wù)可分為三種類型：當(dāng)電信業(yè)務(wù)的服務(wù)范圍僅限于市區(qū)，而不包括郊區(qū)或農(nóng)村時(shí)，稱為市內(nèi)電信網(wǎng)；當(dāng)電信業(yè)務(wù)的服務(wù)范圍只包含縣城及農(nóng)村范圍時(shí)時(shí)，稱之為農(nóng)村電信網(wǎng)；當(dāng)電信業(yè)務(wù)的服務(wù)范圍包含大、中城市市區(qū)及所管轄的衛(wèi)星城鎮(zhèn)、郊縣和農(nóng)村范圍時(shí)，稱之為大、中城市本地電信網(wǎng)；市內(nèi)電信網(wǎng)市內(nèi)電信網(wǎng)指的是一個(gè)市內(nèi)地區(qū)境內(nèi)的通信組織。市內(nèi)光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)即屬于這個(gè)電信網(wǎng)內(nèi)的一種實(shí)現(xiàn)手段，它既可作為一個(gè)城市內(nèi)的獨(dú)立系統(tǒng)，也可作為長(zhǎng)途光纜通信系統(tǒng)的首末環(huán)節(jié)。市內(nèi)電信網(wǎng)中兩個(gè)用戶間的通話是經(jīng)過用戶線和電話局交換設(shè)備來完成的，兩個(gè)市話分局之間是由居間中繼線相連接，市話局與長(zhǎng)途局之間則由長(zhǎng)市中繼線相連接。市話分局市話分局長(zhǎng)話局長(zhǎng)途線路長(zhǎng)途線路長(zhǎng)市中繼線長(zhǎng)市中繼線特種業(yè)務(wù)臺(tái)特種業(yè)務(wù)臺(tái)公安分局公安分局公用電話公用電話小交換機(jī)消防隊(duì)分機(jī)用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶中繼線市內(nèi)電信網(wǎng)三、光纜通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)1、參考模型2、系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)(1)誤碼率(2)抖動(dòng)(3)可靠性和可用性長(zhǎng)度模型示意圖在光纜長(zhǎng)度模型中，根據(jù)光纜長(zhǎng)度，可分為四種模型。數(shù)字假設(shè)參考連接(HRX)是一種可進(jìn)行全程傳輸性能研究，并可與所定傳輸標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)進(jìn)行對(duì)照的模型，標(biāo)準(zhǔn)的HRX為27500km。(27500km)(5000km)(一級(jí)：420km，二級(jí)：280km)(30~50km)HRX：數(shù)字假設(shè)參考連接HRDL：假設(shè)參考數(shù)字鏈路HRDS：假設(shè)參考數(shù)字段中繼段標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字假設(shè)參考連接HRX假設(shè)參考數(shù)字段HRDS假設(shè)參考數(shù)字鏈路(HRDL)是HRX的一個(gè)重要組成部分，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的HRX可由若干個(gè)HRDL組成，因此可將HRX的總體性能指標(biāo)分配到一個(gè)較短的HRDL上，以便更具體地指導(dǎo)系統(tǒng)的傳輸設(shè)計(jì)。我國(guó)的HRDL為5000km，而美國(guó)和加拿大采用6400km，而日本采用2500km。為了適應(yīng)對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和性能規(guī)范，還引入一個(gè)比HRDL更短的傳輸模型，即假設(shè)參考數(shù)字段(HRDS)。它可看成是HEDL的一個(gè)組成部分，因而允許將分配到HRDL上的性能指標(biāo)再細(xì)分到HRDS上。一個(gè)HRDS可由若干個(gè)中繼段組成，每個(gè)中繼段的距離取決于光纜性能和各項(xiàng)設(shè)備指標(biāo)。中繼段的性能要求可由HRDS分配得到。最長(zhǎng)HRX的電路質(zhì)量等級(jí)劃分市內(nèi)光纜系統(tǒng)的長(zhǎng)度模型示意圖我國(guó)市內(nèi)光纜系統(tǒng)多作市話中繼線使用，由于有些城市市區(qū)面積較大，所以，，將長(zhǎng)度模型中HRDL定為100km，由兩個(gè)50km的HRDS組成，一般城市可按50km的HRDS考慮即可。(100km)(50km)HRDL：假設(shè)參考數(shù)字鏈路HRDS：假設(shè)參考數(shù)字段2、系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)(1)誤碼率誤碼率是衡量一個(gè)系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，它反映了數(shù)字信息在傳輸過程中受到損害的程度。定義：在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間間隔內(nèi)，傳輸碼流中出現(xiàn)誤差的概率。如BER=10-9,則每傳輸10億個(gè)碼元才會(huì)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤碼元誤碼率對(duì)話音影響程度誤碼率受話者的感覺10-6感覺不到干擾10-5個(gè)別“喀喀”聲，在低話音電平時(shí)則可察覺到干擾10-4個(gè)別“喀喀”聲，在低話音電平時(shí)則可察覺到有些干擾10-3在各種話音電平時(shí)，都感到干擾10-2受到強(qiáng)烈干擾，顯著降低可懂度5×10-2幾乎聽不懂在有中繼器的系統(tǒng)中，總系統(tǒng)的誤碼與每個(gè)中繼段的誤碼率有關(guān)，如果每個(gè)中繼段的誤碼率為BERi,當(dāng)總系統(tǒng)有n個(gè)中繼段，則總誤碼率為：

BER=BER1+BER2+……+BERn假設(shè)每段誤碼率為10-12，n=50，則總誤碼率為50×10-12若其中有一段為10-7，則BER≈10-7故一個(gè)中繼器的光纜系統(tǒng)中，其誤碼率性能主要由最差的一段的誤碼率決定。誤碼特性的評(píng)定方法①長(zhǎng)期平均誤碼率(BERav)指?jìng)鬏敶a流中出現(xiàn)誤差的概率。該評(píng)定方法便于測(cè)量，對(duì)于隨機(jī)誤碼是偶然產(chǎn)生的、不成群的長(zhǎng)途系統(tǒng)是可行的。但對(duì)于一個(gè)易受外界環(huán)境影響的系統(tǒng)僅用它是不充分的，因?yàn)橛锌赡艹霈F(xiàn)在某一限定時(shí)間內(nèi)誤碼率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過可以接受的水平，而其它時(shí)間里誤碼率很好，結(jié)果長(zhǎng)期平均誤碼率仍能合格，造成用戶在高誤碼率時(shí)期內(nèi)對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量不滿意。誤碼特性的評(píng)定方法②誤碼的時(shí)間百分?jǐn)?shù)在一段較長(zhǎng)的時(shí)間TL內(nèi)觀察誤碼，T0為一個(gè)抽樣觀察時(shí)間，記錄下每次T0內(nèi)的平均誤碼率，然后，統(tǒng)計(jì)在TL時(shí)間內(nèi)平均誤碼率超過某一門限值m的T0次數(shù)占總時(shí)間百分?jǐn)?shù)。如圖中畫斜線部分(即誤碼率在10-6以下部分)是超過門限值的T0數(shù)，其累計(jì)的T0時(shí)間數(shù)與測(cè)量誤碼率的總時(shí)間TL的比值，這就是所求的誤碼率超過某一門限值的誤碼率的時(shí)間百分?jǐn)?shù)。該方法對(duì)短時(shí)間內(nèi)可能出現(xiàn)大量誤碼的光纖通信系統(tǒng)來說是比較適用的。誤碼率隨時(shí)間的變化誤碼特性的評(píng)定方法③誤碼秒百分?jǐn)?shù)對(duì)于數(shù)字通信業(yè)務(wù)來說，往往更關(guān)心的是在傳輸成組數(shù)字信號(hào)時(shí)間內(nèi)有沒有誤秒，通常是每一秒時(shí)間里有無誤秒。定義：在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間TL內(nèi)觀測(cè)誤碼，取1s為一個(gè)抽樣觀測(cè)時(shí)間。在這1s內(nèi)，若出現(xiàn)誤碼(無論數(shù)量多少)，則算作一個(gè)誤碼秒(ES)，否則算作一個(gè)無誤碼秒(EFS)，然后統(tǒng)計(jì)在TL時(shí)間內(nèi)，累計(jì)的誤碼秒所占地時(shí)間百分?jǐn)?shù)。這種方法對(duì)于碼組傳輸時(shí)要求不出現(xiàn)誤碼的業(yè)務(wù)來說是比較適用的。64kbit/s業(yè)務(wù)的誤碼性能參數(shù)傳輸一路PCM編碼電話的速率為64kbit/s.根據(jù)研究和分析，衡量64kbit/s業(yè)務(wù)(主要是電話)的誤碼性能參數(shù)有三種，即劣化分(DM)、嚴(yán)重誤碼秒(SES)和誤碼秒(ES)。在長(zhǎng)度為27500km傳輸線路上，其總誤碼時(shí)間率如表所示。27500km的誤碼時(shí)間率性能分類定義門限值指標(biāo)T0TL劣化分(DM)誤碼率劣于門限值的分鐘1×10-6平均時(shí)間百分?jǐn)?shù)少于10%1分鐘1個(gè)月嚴(yán)重誤碼秒(SES)誤碼率劣于門限值的秒1×10-3時(shí)間百分?jǐn)?shù)少于0.2%1s1個(gè)月誤碼秒(ES)出現(xiàn)誤碼的秒無誤碼的秒(EFS)0ES的時(shí)間百分?jǐn)?shù)少于0.8%，對(duì)應(yīng)的EFS時(shí)間百分?jǐn)?shù)不少于92%1s1個(gè)月

例：某三次群光纜通信系統(tǒng)全長(zhǎng)為280km，當(dāng)采用在三次群接口對(duì)端環(huán)回、本端測(cè)量的方法觀測(cè)全程誤碼時(shí)，利用誤碼儀每一秒鐘統(tǒng)計(jì)一次誤碼，其結(jié)果如下表所示，求：①系統(tǒng)平均誤碼率；②系統(tǒng)三次群的誤碼性能指標(biāo)(誤碼秒ES、嚴(yán)重誤碼秒SES);誤碼性能測(cè)試記錄如下：時(shí)間誤碼個(gè)數(shù)時(shí)間誤碼個(gè)數(shù)時(shí)間誤碼個(gè)數(shù)00:00:00008:00:0460014:00:02100::08:00:0545014:00:03008:00:0130008:00:060::08:00:02450:：23:59:59008:00:0370014:00:010解：(2)抖動(dòng)抖動(dòng)是數(shù)字信號(hào)傳輸過程中的一種瞬時(shí)不穩(wěn)定現(xiàn)象。定義：數(shù)字信號(hào)的各有效瞬間對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間位置的偏差。偏差的時(shí)間范圍稱為抖動(dòng)幅度，偏差的時(shí)間間隔對(duì)時(shí)間的變化率稱抖動(dòng)頻率抖動(dòng)的單位為UI，表示單位時(shí)隙，當(dāng)信號(hào)脈沖為NRZ碼時(shí)，1UI就是1bit傳輸信息所占用的時(shí)間，它在數(shù)值上等于傳輸速率的倒數(shù)。抖動(dòng)包括兩個(gè)方面：輸入信號(hào)脈沖在某一平均位置上的左右變化提取的時(shí)鐘信號(hào)在中心位置上的左右變化

抖動(dòng)這種抖動(dòng)現(xiàn)象相當(dāng)于進(jìn)行了數(shù)字信號(hào)的相位調(diào)制。如果用示波器觀察該信號(hào)，則在穩(wěn)定的脈沖圖樣的前沿和后沿上出現(xiàn)某低頻干擾調(diào)制，其頻率一般為1～2kHz。當(dāng)抖動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，造成接收機(jī)由于脈沖移位而把脈沖(傳號(hào))誤認(rèn)為無脈沖(空號(hào))，或?qū)⒖仗?hào)判為傳號(hào)，出現(xiàn)誤碼和嚴(yán)重的信號(hào)失真，系統(tǒng)的傳輸速率越高，抖動(dòng)的影響越大產(chǎn)生抖動(dòng)的原因很多，在一個(gè)中繼段中產(chǎn)生抖動(dòng)，除了與定時(shí)提取電路的性能有關(guān)外，還與輸入信號(hào)的狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)輸入碼流中出現(xiàn)長(zhǎng)連“0”碼時(shí)，定時(shí)提取困難，同時(shí)也產(chǎn)生定時(shí)抖動(dòng)。在多中繼系統(tǒng)中，每個(gè)中繼器產(chǎn)生的抖動(dòng)還會(huì)出現(xiàn)積累，使性能更加惡化。抖動(dòng)的抑制方法和性能參數(shù)控制和抑制抖動(dòng)的方法：對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行擾碼/解碼或采用合適的線路碼型，從而破壞長(zhǎng)連“0”或連“1”碼，防止抖動(dòng)的產(chǎn)生和減小系統(tǒng)抖動(dòng)的累積；采用“緩沖存儲(chǔ)器”和再定時(shí)技術(shù)，由于抖動(dòng)譜線總是分布在時(shí)鐘頻譜左右的某子區(qū)域內(nèi)，利用跟蹤濾波器或模擬鎖相環(huán)路的功能，因此能抑制傳輸信號(hào)的抖動(dòng)。抖動(dòng)的性能參數(shù)主要有以下三種：輸入抖動(dòng)容限——系統(tǒng)容許輸入信號(hào)的最大抖動(dòng)范圍；無輸入抖動(dòng)時(shí)的輸出抖動(dòng)——系統(tǒng)輸出口的信號(hào)抖動(dòng)特性；抖動(dòng)轉(zhuǎn)移特性——在不同的測(cè)試頻率下系統(tǒng)輸入信號(hào)的抖動(dòng)值和輸出信號(hào)的抖動(dòng)值之比(增益)的分布特性抖動(dòng)示意圖對(duì)表1、2的圖解說明表1：各次群輸入口對(duì)抖動(dòng)的要求Jp-p表示抖動(dòng)的峰－峰值，單位為UI表2：全程和數(shù)字段各次群輸出口對(duì)抖動(dòng)的要求括號(hào)內(nèi)的要求指對(duì)每個(gè)數(shù)字段而言。每個(gè)420km或280km數(shù)字段抖動(dòng)的轉(zhuǎn)移特性的最大增益不應(yīng)超過1dB，抖動(dòng)測(cè)試的最低頻率應(yīng)測(cè)到10Hz。(3)可靠性和可用性可靠性R的定義是：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。常用故障率(λ)來表征，R=e-λt,λ表示產(chǎn)品工作到時(shí)間t的條件下，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的效率。常用10-9/h作為基準(zhǔn)單位，稱為一菲特(fit)。即在109小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)一次故障的可能性?？捎眯訟的定義是：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和時(shí)間內(nèi)處于良好工作狀態(tài)的概率?？煽啃院涂捎眯砸笙到y(tǒng)的可靠性與可用性指標(biāo)，主要取決于系統(tǒng)各組成部分的性能參數(shù)，由于目前光電器件的可靠性不如電子器件，規(guī)定長(zhǎng)途光纜通信系統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器(LD)的壽命要大于105h，光電檢測(cè)器PIN的壽命要大于5×105h，APD壽命要大于2×105h。系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)為：容許5000km長(zhǎng)途光纜通信系統(tǒng)雙向全程每年四次全阻故障，A=99.73%而對(duì)市內(nèi)光纜系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)100km雙向全程一年可允許四次故障，即50km數(shù)字段單向每年一次故障，A=99.99%四、光纜通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括四個(gè)方面：了解我國(guó)長(zhǎng)途、市內(nèi)電信網(wǎng)的構(gòu)成，使長(zhǎng)途光纜干線和市內(nèi)光纜線路符合其要求；對(duì)長(zhǎng)途、市內(nèi)光纜數(shù)字通信系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。按照ITU-T建議和“國(guó)標(biāo)”對(duì)系統(tǒng)組成和傳輸方式提出總體要求提出長(zhǎng)途、市內(nèi)光纜系統(tǒng)的性能指標(biāo)，包括對(duì)傳輸線路、誤碼率、抖動(dòng)和可靠性的指標(biāo)提出具體要求，作為設(shè)計(jì)依據(jù)對(duì)一個(gè)光中繼器段內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致分析和周密的設(shè)計(jì)，包括各種設(shè)備和器件性能參數(shù)的選取，提出設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)算，以驗(yàn)證系統(tǒng)能否正常工作。四、光纜通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)－11、光纜系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)成傳輸系統(tǒng)局站設(shè)置路由選擇系統(tǒng)容量選擇系統(tǒng)工作波長(zhǎng)區(qū)選擇光纖類型選擇傳輸碼型選擇四、光纜通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-22、光中繼段的系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)最后歸結(jié)到中繼段內(nèi)的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)包括兩個(gè)步驟：①設(shè)計(jì)方案根據(jù)ITU-T和國(guó)標(biāo)及系統(tǒng)組成情況，對(duì)各部分進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，提出設(shè)計(jì)方案，包括系統(tǒng)由哪些部分組成，各部分應(yīng)具備的性能指標(biāo)是多少，以便研制和購買設(shè)備及產(chǎn)品②系統(tǒng)預(yù)算根據(jù)得到設(shè)備及產(chǎn)品的實(shí)際性能參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)算，包括損耗預(yù)算和色散預(yù)算兩部分，以確定所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是否能正常工作。數(shù)字光纖線路系統(tǒng)（a）無中繼器（b）一個(gè)中繼器四、光纜通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-3設(shè)計(jì)采用最壞情況設(shè)計(jì)法，是考慮了系統(tǒng)參數(shù)在最壞情況下的保證值，而不管其分布如何，所以它是以犧牲中繼段長(zhǎng)度為代價(jià)換取系統(tǒng)性能要求。(1)設(shè)計(jì)方案TXRXMeMcTT·SROFNNOFC1C2L長(zhǎng)途光中繼段內(nèi)系統(tǒng)示意圖光纜通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-3T、T’：符合ITU-T建議的光端機(jī)和數(shù)字復(fù)接設(shè)備接口TX:光端機(jī)或光中繼器的發(fā)射機(jī)RX:光端機(jī)或光中繼器的接收機(jī)S：緊靠在TX上光連接器C1后面的光纖點(diǎn)R：緊靠在RX上光連接器C2前面的光纖點(diǎn)OF：光纜線路C1、C2:光連接器N：光纖固定接頭L：中繼距離Me：設(shè)備富余度Mc：光纜線路富余度四、光纜通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-4<1>傳輸功率損耗的考慮由傳輸功率損耗確定的最大中繼段長(zhǎng)度為PT－發(fā)送光功率(dBm)，對(duì)應(yīng)于C1前面；PR－接收機(jī)靈敏度(dBm)，對(duì)應(yīng)于C2后面；PS－入纖光功率(dBm)，對(duì)應(yīng)于C1后面S點(diǎn)，PS=PT-AC；Pr－接收機(jī)靈敏度(dBm)，對(duì)應(yīng)于C2前面R點(diǎn),Pr=PR+AC；Ac—連接器損耗(dB/個(gè))，一般0.3～0.4dB/個(gè)Ad—光纜配線架連接器損耗(dB/個(gè))，一般位于S、R點(diǎn)之間Me—系統(tǒng)的設(shè)備富余度(dB)，一般為3dBAf—光纖衰減常數(shù)(dB/km)As—平均每km光纖接頭衰減(dB/km)，即平均每個(gè)接頭衰減/敷設(shè)長(zhǎng)度Mc—光纜線路富余度(dB/km)，一般0.05～0.15dB/km，最大5dBP0—光通道功率代價(jià)，一般不超過1dB,四次群以下系統(tǒng)可忽略S與R點(diǎn)之間允許的總衰減與最大色散

(總帶寬)值(BER≤10-10)數(shù)字速率(Mbit/s)標(biāo)稱波長(zhǎng)(nm)光源類型長(zhǎng)途單模光纖系統(tǒng)市內(nèi)系統(tǒng)總衰減(dB)最大色散(ps/nm)多模系統(tǒng)單模系統(tǒng)