數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)性能.ppt

1、光纖通信與數(shù)字傳輸,南京郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院,2,本章內(nèi)容簡(jiǎn)介,為了滿(mǎn)足全程全網(wǎng)各種通信的要求，需要對(duì)通信網(wǎng)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)相權(quán)衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，首要考慮的因素是系統(tǒng)的傳輸性能。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的各種傳輸性能指標(biāo)（如誤碼、抖動(dòng)、漂移和延時(shí)等）必須滿(mǎn)足系統(tǒng)傳輸性能的要求。 本章主要講解系統(tǒng)的傳輸性能指標(biāo)要求以及相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法。,3,第八章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)性能,8.1 數(shù)字傳輸模型 8.2 誤碼特性 8.3 抖動(dòng)特性 8.4 漂移特性 8.5 延時(shí)特性 8.6 光纖通信系統(tǒng)的可用性 8.7 光纜線路系統(tǒng)設(shè)計(jì),4,8.1 數(shù)字傳輸模型,目的 方法

2、分類(lèi),5,8.1.1 假設(shè)參考連接（HRX）,一個(gè)通信連接是通信網(wǎng)中從用戶(hù)至用戶(hù)，包括參與交換和傳輸?shù)母鱾€(gè)部分(如用戶(hù)線，終端設(shè)備，交換機(jī)，傳輸系統(tǒng)等)的傳輸全程。 通信連接是根據(jù)用戶(hù)需要建立的各種機(jī)線設(shè)備的臨時(shí)組合。這些實(shí)際的連接有長(zhǎng)有短，結(jié)構(gòu)上有簡(jiǎn)單有復(fù)雜，傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)可能也不相同。,6,思考,確定傳輸系統(tǒng)性能的模型應(yīng)該按照什么原則設(shè)定？ 是按照系統(tǒng)性能最佳的組合，還是按照可能出現(xiàn)的最壞情況進(jìn)行設(shè)計(jì)？,7,圖8-1 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字假設(shè)參考連接,HRX是按照最長(zhǎng)距離和最壞情況下考慮的全程64kb/s連接,國(guó)際部分4段,國(guó)內(nèi)部分5段,HRX 實(shí)際上是極端情況下的系統(tǒng)模型，按HRX 設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能滿(mǎn)足實(shí)際

3、中的性能要求,8,圖8-2 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字假設(shè)參考連接（中等長(zhǎng)度）,國(guó)際部分只有1段,國(guó)內(nèi)部分3段,實(shí)際連接一般都比最長(zhǎng)HRX短，因此引入了標(biāo)準(zhǔn)中等長(zhǎng)度HRX,9,圖8-3 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字假設(shè)參考連接（用戶(hù)接近ISC）,注意與前2種模型的區(qū)別,10,8.1.2 假設(shè)參考數(shù)字鏈路（HRDL）,為了便于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)傳輸劣化的研究（如誤碼率、抖動(dòng)、漂移、時(shí)延等），保證全程通信質(zhì)量，必須規(guī)定由各種不同形式的傳輸組成部分（如傳輸系統(tǒng)，復(fù)接和分接設(shè)備等）所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)模型，即HRDL。 HRDL是HRX的一個(gè)組成部分，2500 km的長(zhǎng)度被認(rèn)為是一個(gè)合適的距離。通常HRDL的長(zhǎng)度并非是唯一考慮的。ITU-T并沒(méi)有提出具

4、體的構(gòu)成，由各國(guó)自行研究解決。,11,8.1.3 假設(shè)參考數(shù)字段（HRDS）,為適應(yīng)傳輸系統(tǒng)性能規(guī)范，保證全線質(zhì)量和管理維護(hù)方便引入了HRDS。 HRDS是HRDL的一個(gè)組成部分。圖中X bit/s表示G.702建議中所規(guī)定的各種數(shù)字系統(tǒng)系列比特率之一。長(zhǎng)度Y的選擇是以在實(shí)際運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)中可能遇到的數(shù)字段為代表的。,12,圖8-4 假設(shè)參考數(shù)字段,13,HRDS 的長(zhǎng)度,ITU-T建議假設(shè)參考數(shù)字段的長(zhǎng)度為280km(對(duì)于長(zhǎng)途傳輸)和50km(對(duì)于市話中繼)。我國(guó)根據(jù)具體情況提出假設(shè)參考數(shù)字段的長(zhǎng)度為280km或420km(對(duì)于長(zhǎng)途傳輸)和50km(對(duì)于市話中繼)。 數(shù)字網(wǎng)的性能指標(biāo)往往被分配到

5、數(shù)字段。我國(guó)有關(guān)數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的一系列標(biāo)準(zhǔn)都是在這個(gè)模型的基礎(chǔ)上制定的。,14,8.1.4 光纜數(shù)字通信系統(tǒng)框圖,圖8-5以一個(gè)PDH四次群光纖數(shù)字通信系統(tǒng)為例，給出了其在一個(gè)傳輸方向上的構(gòu)成及接口位置。,15,第八章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)性能,8.1 數(shù)字傳輸模型 8.2 誤碼特性 8.3 抖動(dòng)特性 8.4 漂移特性 8.5 延時(shí)特性 8.6 光纖通信系統(tǒng)的可用性 8.7 光纜線路系統(tǒng)設(shè)計(jì),16,誤碼（Error）也稱(chēng)為差錯(cuò)，對(duì)于一個(gè)數(shù)字傳輸系統(tǒng)而言，出現(xiàn)誤碼也就意味著發(fā)送和接收的數(shù)字序列出現(xiàn)了不一致。 誤碼對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)出現(xiàn)了接收信號(hào)的信噪比降低或者數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率下降。 對(duì)于誤碼指標(biāo)的表征可以有

6、誤碼計(jì)數(shù)、誤碼概率和誤碼率等。,8.2 誤碼特性,17,8.2.1 誤碼和誤碼率,數(shù)字傳輸系統(tǒng)的誤碼性能通常用誤碼率衡量。誤碼率是指在特定的一段時(shí)間內(nèi)所接收到的數(shù)字碼元誤差數(shù)目與在同一時(shí)間內(nèi)所收到的數(shù)字碼元總數(shù)之比，可用下式表示： (8-1),18,比特誤碼率,誤碼率的數(shù)值通?？捎胣10-P的形式表示，其中P為一整數(shù)。對(duì)于數(shù)字系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，實(shí)際上指的是比特誤碼率(BER)，它是指每個(gè)碼元為1比特時(shí)的誤碼率，其表達(dá)式為： (8-2),19,考察誤碼率的重要意義,誤碼率是衡量數(shù)字系統(tǒng)傳輸質(zhì)量好壞的一個(gè)主要指標(biāo)。對(duì)于不同的通信業(yè)務(wù)，誤碼的影響后果也不同。 對(duì)誤碼發(fā)生的形態(tài)和原因、誤碼的評(píng)定方法以及誤碼全

7、程指標(biāo)的確定和在網(wǎng)絡(luò)各組成部分的合理分配等問(wèn)題的研究都是十分重要的，是提供光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。,20,8.2.2 誤碼發(fā)生形態(tài)和原因,絕大多數(shù)的誤碼發(fā)生形態(tài)可歸為兩類(lèi)：一類(lèi)是誤碼顯示出隨機(jī)發(fā)生形態(tài)，即誤碼往往是單個(gè)隨機(jī)發(fā)生的，具有偶然性。另一類(lèi)誤碼常常是突發(fā)的，成群發(fā)生的，這種誤碼在某個(gè)瞬間可能集中發(fā)生，而在其它大部分時(shí)間可能處于幾乎沒(méi)有誤碼的狀態(tài)。 誤碼發(fā)生的原因是多方面的。理想的光纖傳輸系統(tǒng)是十分穩(wěn)定的傳輸通道，基本上不受外界電磁干擾的影響，造成誤碼的主要內(nèi)部機(jī)理有下列幾類(lèi)：各種噪聲源、色散引起的碼間干擾、定位抖動(dòng)產(chǎn)生的誤碼及復(fù)用器、交叉連接設(shè)備和交換機(jī)的誤碼等。,21,8.2

8、.3 誤碼特性的評(píng)定方法,1. 長(zhǎng)期平均比特誤碼率 平均誤碼率是指測(cè)量期間內(nèi)收到的錯(cuò)誤比特?cái)?shù)與同一時(shí)期傳送的全部比特?cái)?shù)之比。用長(zhǎng)期平均比特誤碼率的方法來(lái)評(píng)定誤碼，即是在較長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)，考查其平均比特誤碼率不超過(guò)某一定值來(lái)衡量誤碼率的水平。 長(zhǎng)期平均誤碼率適用于誤碼是單個(gè)隨機(jī)發(fā)生的情況。,Why？,22,長(zhǎng)期平均誤碼率的缺點(diǎn),對(duì)于突發(fā)的群誤碼的情況，長(zhǎng)期平均誤碼率不能正確地進(jìn)行評(píng)定。 因?yàn)榭赡茉谀骋幌薅〞r(shí)間內(nèi)，由于突發(fā)群誤碼而導(dǎo)致誤碼率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)可以接收的水平，而在其它時(shí)間內(nèi)誤碼率非常小，結(jié)果二者的長(zhǎng)期平均誤碼率仍保持合格，這樣高誤碼率發(fā)生時(shí)期對(duì)通信業(yè)務(wù)質(zhì)量影響并未反映出來(lái)，或者說(shuō)沒(méi)有表示出誤碼

9、隨時(shí)間的分布特性，因此采用這種評(píng)定方法有很大的局限性。,23,為了能正確地反映誤碼的分布信息，ITU-T G.821建議采用時(shí)間率的概念來(lái)代替平均誤碼率的評(píng)定方法。所謂誤碼時(shí)間率是以比特誤碼率超過(guò)規(guī)定閾值(BERT)的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示的。這是在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間TL內(nèi)觀察誤碼，記錄每次平均取樣觀測(cè)時(shí)間T0內(nèi)的誤碼個(gè)數(shù)或誤碼率超過(guò)某一定值m的時(shí)間百分?jǐn)?shù)。,2. 誤碼的時(shí)間百分?jǐn)?shù),24,圖8-6 誤碼率隨時(shí)間的變化,只要T0和TL選擇恰當(dāng)，就可以用來(lái)評(píng)價(jià)各種數(shù)字信息在單位時(shí)間內(nèi)誤碼的程度以及誤碼超過(guò)某一規(guī)定值的時(shí)間占總測(cè)量時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。因此，是比較適用和便于測(cè)量的評(píng)定方法。,T0為取定的適合于評(píng)定各種業(yè)務(wù)

10、的單位時(shí)間，TL為測(cè)量誤碼率總時(shí)間。,25,1. N64Kbit/s數(shù)字連接的誤碼性能 ITU-T建議G.821定義了2個(gè)參數(shù)來(lái)度量N64Kbit/s(N31)通路27500km全程端到端連接的誤碼性能。 誤碼秒(ES)表示至少有一個(gè)誤碼的秒。 嚴(yán)重誤碼秒(SES)表示BER1103的秒。,8.2.4 誤碼性能的規(guī)范,26,誤碼性能要求,ITU-T建議G.821對(duì)于N64Kbit/s(N31)全程27500km端到端連接誤碼性能要求如表8-1所示。 表8-1 N64Kbit/s數(shù)字連接誤碼性能要求,27,圖8-7 N64Kbit/s連接全程誤碼指標(biāo)的分配,28,2. 高比特率數(shù)字通道的性能,誤

11、碼性能參數(shù) G.826性能參數(shù)是以“塊”為基礎(chǔ)的一組參數(shù)。所謂“塊”指一系列與通道有關(guān)的連續(xù)比特，當(dāng)同一塊內(nèi)的任意比特發(fā)生差錯(cuò)時(shí)，就稱(chēng)該塊是差錯(cuò)塊。 ITU-T所規(guī)定的3個(gè)高比特通道誤碼性能參數(shù)如下： 誤塊秒比(ESR) 嚴(yán)重誤塊秒比(SESR) 背景誤塊比(BBER),29,誤碼性能要求,ITU-T建議G.826對(duì)高比特率通道全程27500km端到端通道誤碼性能要求見(jiàn)表8-2所示。 表8-2 高比特率通道端到端誤碼性能要求,30,誤碼指標(biāo)的分配,為了將27500km的指標(biāo)分配給各組成部分，G.826建議采用了按區(qū)段分配的基礎(chǔ)上再結(jié)合按距離分配的方法。這種分配方法技術(shù)上更加合理，且能照顧到大國(guó)

12、及小國(guó)的利益。,31,圖8-8 高比特率通道全程誤碼指標(biāo)分配,32,第八章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)性能,8.1 數(shù)字傳輸模型 8.2 誤碼特性 8.3 抖動(dòng)特性 8.4 漂移特性 8.5 延時(shí)特性 8.6 光纖通信系統(tǒng)的可用性 8.7 光纜線路系統(tǒng)設(shè)計(jì),33,8.3 抖動(dòng)特性,抖動(dòng)是數(shù)字信號(hào)傳輸過(guò)程中的一種瞬時(shí)不穩(wěn)定現(xiàn)象。抖動(dòng)的定義是：數(shù)字信號(hào)的各有效瞬間對(duì)其理想時(shí)間位置的短時(shí)偏移。 在系統(tǒng)中有效瞬間可以是一個(gè)明顯的可辨的數(shù)字信號(hào)上任何一個(gè)固定點(diǎn)。在數(shù)字傳輸中，隨著傳輸速率的提高，脈沖的寬度和間隔越窄，抖動(dòng)的影響就越顯著。因?yàn)槎秳?dòng)使接收端脈沖移位，從而可能把有脈沖判為無(wú)脈沖，或反之，把無(wú)脈沖判為有脈

13、沖，從而導(dǎo)致誤碼。,34,t1,t2,t3,t4,發(fā)送信號(hào),接收信號(hào),抖動(dòng)示意圖,35,8.3.1 抖動(dòng)的概念,抖動(dòng)的大小或幅度通?？捎脮r(shí)間、相位度數(shù)或數(shù)字周期來(lái)表示。根據(jù)ITU-T建議，普遍采用數(shù)字周期來(lái)度量，即用“單位間隔”或稱(chēng)時(shí)隙(UI)來(lái)表示。1 UI相當(dāng)于1比特信息所占有的時(shí)間間隔，它在數(shù)值上等于傳輸比特率的倒數(shù)。 抖動(dòng)可以分為相位抖動(dòng)和定時(shí)抖動(dòng)。所謂相位抖動(dòng)是指?jìng)鬏斶^(guò)程中所形成的周期性的相位變化。所謂定時(shí)抖動(dòng)是指脈碼傳輸系統(tǒng)中的同步誤差。,36,表8-3 2.048Mbit/s系列對(duì)應(yīng)的UI值,37,8.3.2 抖動(dòng)的來(lái)源,在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，抖動(dòng)的來(lái)源有以下幾個(gè)方面： 線路系統(tǒng)的抖

14、動(dòng) 復(fù)用器的抖動(dòng),38,1線路系統(tǒng)的抖動(dòng),隨機(jī)性抖動(dòng)源 各種噪聲源 定時(shí)濾波器失諧 時(shí)鐘相位噪聲 系統(tǒng)抖動(dòng)源 碼間干擾 限幅器的門(mén)限偏移 激光器的圖案效應(yīng),39,2復(fù)用器的抖動(dòng),（1）PDH復(fù)用器的抖動(dòng) PDH體制采用插入比特的正碼速調(diào)整方法，在接收解復(fù)用側(cè)，需要把這些附加的插入比特全部扣除，從而形成了帶空隙的脈沖序列，由這樣的非均勻脈沖序列所恢復(fù)的時(shí)鐘就會(huì)帶有相位抖動(dòng)。 （2）SDH復(fù)用器的抖動(dòng) 在SDH復(fù)用器中采用指針調(diào)整機(jī)制。指針調(diào)整將產(chǎn)生相位躍變。由于指針調(diào)整是按字節(jié)為單位進(jìn)行的，一個(gè)字節(jié)含8 bit，因而一次字節(jié)調(diào)整將產(chǎn)生8 UI的相位躍變。,40,8.3.3 抖動(dòng)性能的規(guī)范,PDH

15、網(wǎng)的抖動(dòng)性能規(guī)范 網(wǎng)絡(luò)接口的最大允許抖動(dòng) 設(shè)備輸入口的抖動(dòng)和漂移容限 設(shè)備抖動(dòng)傳遞特性 SDH網(wǎng)的抖動(dòng)性能規(guī)范 網(wǎng)絡(luò)接口的最大允許抖動(dòng) 設(shè)備輸入口的抖動(dòng)和漂移容限,41,表8-4 PDH網(wǎng)絡(luò)接口的最大允許抖動(dòng),42,表8-6 SDH網(wǎng)絡(luò)接口的最大允許抖動(dòng),43,第八章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)性能,8.1 數(shù)字傳輸模型 8.2 誤碼特性 8.3 抖動(dòng)特性 8.4 漂移特性 8.5 延時(shí)特性 8.6 光纖通信系統(tǒng)的可用性 8.7 光纜線路系統(tǒng)設(shè)計(jì),44,8.4 漂移特性,8.4.1 漂移的概念 漂移的定義為數(shù)字信號(hào)的特定時(shí)刻(例如最佳抽樣時(shí)刻)相對(duì)其理想時(shí)間位置的長(zhǎng)時(shí)間漂移。 引起漂移的一個(gè)最普通的原因

16、是環(huán)境溫度變化，它會(huì)導(dǎo)致光纜傳輸特性發(fā)生變化，從而引起傳輸信號(hào)延時(shí)的緩慢變化。因此漂移可以簡(jiǎn)單地理解為信號(hào)傳輸延時(shí)的慢變化。,45,漂移的影響,漂移引起傳輸信號(hào)比特偏離時(shí)間上的理想位置，結(jié)果使輸入信號(hào)比特在判決電路中不能正確地識(shí)別，產(chǎn)生誤碼。 減小這類(lèi)誤碼的一種方法是靠傳輸線與終端設(shè)備之間接口中的緩存器來(lái)重新對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步。 方法是利用從接收信號(hào)中提取的時(shí)鐘將數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩存器，然后用一個(gè)同樣的基準(zhǔn)時(shí)鐘對(duì)緩存器進(jìn)行讀操作，使不同相位的各路數(shù)據(jù)流強(qiáng)制同步。,46,8.4.2 漂移的產(chǎn)生,數(shù)字網(wǎng)內(nèi)有多種漂移源。首先基準(zhǔn)主時(shí)鐘系統(tǒng)中的數(shù)字鎖相環(huán)受溫度變化影響，將引入不小的漂移。同理，從時(shí)鐘也會(huì)引入漂移。

17、其次，傳輸系統(tǒng)中的傳輸媒質(zhì)和再生器中的激光器產(chǎn)生的延時(shí)受溫度變化影響將引進(jìn)可觀的漂移。最后SDH網(wǎng)元中由于指針調(diào)整和網(wǎng)同步的結(jié)合也會(huì)產(chǎn)生很低頻率的抖動(dòng)和漂移。 因此，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的漂移主要是由各級(jí)時(shí)鐘和傳輸系統(tǒng)引起的，特別是傳輸系統(tǒng)。隨著傳輸距離的增加，漂移將無(wú)限制的積累。,47,8.4.3 漂移性能的規(guī)范,數(shù)字網(wǎng)中產(chǎn)生漂移的主要原因是時(shí)鐘電路的老化和傳輸媒質(zhì)的傳輸特性。ITU-T建議 G.811暫時(shí)規(guī)定基準(zhǔn)主時(shí)鐘的最大長(zhǎng)期絕對(duì)漂移為3 s，建議G.812規(guī)定用于轉(zhuǎn)接局和端局的從時(shí)鐘的最大相對(duì)長(zhǎng)期漂移為1 s，建議G.813對(duì)適用于SDH網(wǎng)元的從時(shí)鐘尚未有明確一致的規(guī)定。對(duì)于傳輸媒質(zhì)沒(méi)有單獨(dú)規(guī)定，

18、但已納入到對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口最大時(shí)間間隔誤差（MTIE）的要求之中。,48,基準(zhǔn) 主時(shí)鐘,(絕對(duì)時(shí)延3s),A,B,C,(相對(duì)時(shí)延6s),(相對(duì)時(shí)延6s),(相對(duì)時(shí)延1s),(相對(duì)時(shí)延1s),(絕對(duì)時(shí)延10 s),D,(相對(duì)時(shí)延4s),(A0),圖8-14 簡(jiǎn)單漂移參考模型,49,第八章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)性能,8.1 數(shù)字傳輸模型 8.2 誤碼特性 8.3 抖動(dòng)特性 8.4 漂移特性 8.5 延時(shí)特性 8.6 光纖通信系統(tǒng)的可用性 8.7 光纜線路系統(tǒng)設(shè)計(jì),50,8.5 延時(shí)特性,8.5.1 延遲的概念 信號(hào)從一個(gè)地方傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地方總是需要一定時(shí)間的，所需的時(shí)間就是信號(hào)傳輸延時(shí)。嚴(yán)格說(shuō)，延時(shí)是指

19、數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)娜貉訒r(shí)，即數(shù)字信號(hào)以群速通過(guò)一個(gè)數(shù)字連接所經(jīng)歷的時(shí)間，又稱(chēng)包絡(luò)延時(shí)。當(dāng)延時(shí)過(guò)大時(shí)會(huì)使通路發(fā)生困難，因此必須加以控制。,51,8.5.2 延遲的產(chǎn)生,在整個(gè)端到端通信連接中，可能產(chǎn)生延時(shí)的環(huán)節(jié)很多，主要由下面幾方面： 傳輸系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和其它數(shù)字設(shè)備產(chǎn)生的延時(shí) SDH引入的延時(shí),52,8.5.3 延遲性能的規(guī)范,1. 網(wǎng)絡(luò)性能的規(guī)范 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在回波源并采用了適當(dāng)?shù)幕夭刂圃O(shè)備(和回波抑制器和回波消除器)時(shí)， ITU-T規(guī)定兩戶(hù)之間的單向平均傳輸時(shí)間的限值如下： 0150ms時(shí)可接收 對(duì)于不超過(guò)50ms的延時(shí)，可使用短延時(shí)回波抑制器。 150400ms時(shí)可接收 當(dāng)連接的單向平均傳輸

20、時(shí)間超過(guò)300ms時(shí)，可使用為長(zhǎng)延時(shí)電路設(shè)計(jì)的回波控制設(shè)備。 高于400ms時(shí)不能接收 除非在極端例外的情況下，一般不應(yīng)使用這么大延時(shí)的連接。,53,2. 電路性能的規(guī)范,國(guó)際電路和國(guó)內(nèi)主干線通常都采用高速傳輸線路。從國(guó)際中心至國(guó)內(nèi)網(wǎng)離它最遠(yuǎn)的用戶(hù)之間的傳輸時(shí)間t在全數(shù)字網(wǎng)條件時(shí)可以用下式計(jì)算： t（3+tmL）ms （8-4） 式中3ms常數(shù)項(xiàng)是為一對(duì)PCM編解碼和5個(gè)數(shù)字交換機(jī)所留的延時(shí)值；tm表示不同的傳輸系統(tǒng)引入的平均延時(shí)值，如表8-8所示。通常光纜系統(tǒng)為tm為0.005；L表示國(guó)際中心至國(guó)內(nèi)網(wǎng)離它最遠(yuǎn)的用戶(hù)之間的距離。,54,表8-8 各類(lèi)傳輸系統(tǒng)的延時(shí),55,第八章 數(shù)字光纖通信系

21、統(tǒng)性能,8.1 數(shù)字傳輸模型 8.2 誤碼特性 8.3 抖動(dòng)特性 8.4 漂移特性 8.5 延時(shí)特性 8.6 光纖通信系統(tǒng)的可用性 8.7 光纜線路系統(tǒng)設(shè)計(jì),56,8.6 光纖通信系統(tǒng)的可用性,對(duì)光纖通信的要求是迅速、準(zhǔn)確和連接不間斷地工作。因此對(duì)系統(tǒng)的可靠性提出了較高的要求。,57,8.6.1 可靠性和可用性表示方法,通常用來(lái)表示系統(tǒng)可靠性的參數(shù)有兩個(gè)： 一個(gè)是平均故障間隔時(shí)間(MTBF)，單位為小時(shí)； 另一個(gè)是故障率()，單位為1/小時(shí)。 1/MTBF。 當(dāng)采用10-9/小時(shí)作為計(jì)量單位時(shí)， 稱(chēng)為 Fit，即1Fit10-9/小時(shí)。,58,可用性,系統(tǒng)的可用性是指在給定的時(shí)間間隔內(nèi)處于良好

22、工作狀態(tài)的能力。系統(tǒng)的可用性(A)用系統(tǒng)的可用時(shí)間與規(guī)定的總工作時(shí)間的比值來(lái)表示，即： 式中：A為可用性 可用時(shí)間即為系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間MTBF 總的工作時(shí)間包括：平均故障間隔時(shí)間(MTBF)和平均故障修理時(shí)間(MTTR)所以 (8-5),59,不可用性,當(dāng)用失效率(不可用性)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，表達(dá)式為： 式中F為失效率 不可用時(shí)間即平均故障修理時(shí)間(MTTR)，所以 (8-6) 由于MTTR值較小，故式(8.6)可近似為 (8-7) 因此 (8-8),60,8.6.2 光纖通信系統(tǒng)可用性計(jì)算,光纖通信系統(tǒng)主要包括PCM復(fù)用設(shè)備、光端機(jī)、中繼機(jī)、光纜、供電設(shè)備、備用轉(zhuǎn)換設(shè)備等。光纖通信多采用熱備

23、用系統(tǒng)和自動(dòng)保護(hù)倒換設(shè)備來(lái)提高系統(tǒng)的可用性。 設(shè)主用系統(tǒng)為n個(gè)，備用系統(tǒng)為m個(gè)，主、備用系統(tǒng)比為n：m。若單個(gè)系統(tǒng)失效率為F0，在（n+m）個(gè)系統(tǒng)中，只要有任意（m+1）個(gè)以上系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就不能確保n個(gè)主用系統(tǒng)均正常工作。,61,可用性計(jì)算分析（1）,（m+1）個(gè)系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)故障的概率為(F0)m+1，所以在（n+m）個(gè)系統(tǒng)中，任意（m+1）個(gè)系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)的故障概率為Cn+mm+1(F0)m+1，同理，在（n+m）個(gè)系統(tǒng)中，任意（m+2）個(gè)系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)故障概率為Cn+mm+2(F0)m+2。因此，n個(gè)主用系統(tǒng)發(fā)生故障的失效率為： (8-9),62,可用性計(jì)算分析（2）,一般情況下，在（n+m

24、）個(gè)系統(tǒng)中，任意（m+2）個(gè)以上系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)故障的概率相對(duì)很小，因此式(8-9)中，僅取第一項(xiàng)就能滿(mǎn)足精度要求，所以，式(8-9)可近似為 (8-10) 假設(shè)各個(gè)主用系統(tǒng)失效率相同，則每個(gè)主用系統(tǒng)發(fā)生故障的失效率為 (8-11) 若系統(tǒng)中無(wú)備用系統(tǒng)即m0，則：F1F0。,63,注意,F0單個(gè)系統(tǒng)的失效率 F1每個(gè)主系統(tǒng)的失效率 F n個(gè)主系統(tǒng)的失效率 三者關(guān)系： A=1-F 1/MTBF。,64,例題,有一個(gè)140Mbit/s的光纖傳輸系統(tǒng)，光纜線路全長(zhǎng)250km，共設(shè)3個(gè)中繼站，采用不間斷供電系統(tǒng)，已知參數(shù)如下： 主用系統(tǒng)1個(gè)(n1) 光纜參數(shù)：=150Fit/km，MTTR12小時(shí)，總長(zhǎng)2

25、50km 光端機(jī)參數(shù)：7610Fit/端，MTTR0.5小時(shí)，數(shù)量：2端 中繼機(jī)參數(shù)：1900Fit/端，MTTR2小時(shí)，數(shù)量：3部 自動(dòng)倒換設(shè)備參數(shù)：200Fit/部，MTTR0.5小時(shí)，數(shù)量：2部(收發(fā)端各1部) 求：(1)無(wú)備用(m0)時(shí)系統(tǒng)的可用性 (2)采用n ：m1：1時(shí)系統(tǒng)的可用性,65,解(1)無(wú)備用(m0),系統(tǒng)的總失效率(F1)光纜線路失效率(F01)+光端機(jī)失效率(F02)+中繼機(jī)失效率(F03) 光纜線路失效率 F011215025010-94.510-4 光端機(jī)失效率 F020.57610210-90.076110-4 中繼機(jī)失效率 F0321900310-90.11

26、410-4 系統(tǒng)可用性A1F199.9531,66,解(2)采用n：m1：1,采用1個(gè)備用系統(tǒng)m1 采用備用系統(tǒng)后，此時(shí)系統(tǒng)的總失效率(F)主用系統(tǒng)失效率(F1)+自動(dòng)倒換設(shè)備失效率 (F04) 主用系統(tǒng)失效率 (F0)2(4.69104)2 F040.5200210-9210-7 F(4.6910-4)2210-74.210-7 系統(tǒng)可用性A1F99.999958 可見(jiàn)，采用備用系統(tǒng)后，將提高系統(tǒng)可用性。,67,8.6.3 光纖通信系統(tǒng)可用性指標(biāo)要求,對(duì)光纖通信系統(tǒng)可用性的要求是：希望系統(tǒng)和設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)間應(yīng)盡可能長(zhǎng)，維護(hù)工作盡可能少。 我國(guó)在“光纜通信進(jìn)網(wǎng)要求”中提出5000km光纜通信系

27、統(tǒng)雙向全程容許每年4次全阻故障。當(dāng)取平均故障修復(fù)時(shí)間為6小時(shí)時(shí)，系統(tǒng)雙向全程的可用性可達(dá)到99.73，折算到 280km數(shù)字段的可用性為99.985，420km數(shù)字段的可用性為99.9。對(duì)于市內(nèi)光纜通信系統(tǒng)，若取平均故障修復(fù)時(shí)間為0.5小時(shí)，則50km市內(nèi)光纜通信系統(tǒng)可用性可達(dá)99.99。 可用性長(zhǎng)度換算見(jiàn)式8-12。,68,第八章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)性能,8.1 數(shù)字傳輸模型 8.2 誤碼特性 8.3 抖動(dòng)特性 8.4 漂移特性 8.5 延時(shí)特性 8.6 光纖通信系統(tǒng)的可用性 8.7 光纜線路系統(tǒng)設(shè)計(jì),69,8.7 光纜線路系統(tǒng)設(shè)計(jì),光纜線路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要求最大限度地利用光纖的頻帶資源，達(dá)到最大的容量。本節(jié)主要討論光纖傳輸媒質(zhì)對(duì)光纖通信系統(tǒng)通信能力的影響。 光纖損耗和色散特性是影響光波系統(tǒng)通信容量的重要因素。而損耗和色散又都隨工作波長(zhǎng)的變化，因此工作波長(zhǎng)的選擇和光纖特性參數(shù)對(duì)通信容量的影響程度是光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)主要問(wèn)題。光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是中繼距離的選擇確定。,70,8.7.1 衰減限制系統(tǒng)