光纖通信劉增基課件第5章

1、 第第 5 5 章章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)數(shù)字光纖通信系統(tǒng) 5.1 5.1 兩種傳輸體制兩種傳輸體制 5.2 5.2 系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)的性能指標(biāo) 5.3 5.3 系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計 返回主目錄第第5 5章章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)數(shù)字光纖通信系統(tǒng)5.15.1兩種傳輸體制兩種傳輸體制 光纖大容量數(shù)字傳輸系統(tǒng)的兩種傳輸體制：光纖大容量數(shù)字傳輸系統(tǒng)的兩種傳輸體制：（1 1）準(zhǔn)同步數(shù)字系列）準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)(PDH)（2 2）同步數(shù)字系列）同步數(shù)字系列(SDH)(SDH)。 19761976年年P(guān)DHPDH實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。19841984年美國提出了同步光纖網(wǎng)年美國提出了同步光纖網(wǎng)(SO

2、NET)(SONET)。19881988年，年，ITUT(ITUT(原原CCITT)CCITT)參照參照SONETSONET的概念，提出了被稱為同的概念，提出了被稱為同步數(shù)字系列步數(shù)字系列(SDH)(SDH)的規(guī)范建議。的規(guī)范建議。SDHSDH是一種比較完善的傳輸體制，這種傳輸體制不僅適用于是一種比較完善的傳輸體制，這種傳輸體制不僅適用于光光纖信道纖信道，也適用于，也適用于微波和衛(wèi)星干線傳輸微波和衛(wèi)星干線傳輸。5.1.15.1.1準(zhǔn)同步數(shù)字系列準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDHPDH準(zhǔn)同步數(shù)字系列有兩種基礎(chǔ)速率：準(zhǔn)同步數(shù)字系列有兩種基礎(chǔ)速率：（1 1）一種是以）一種是以1.544 Mb/s1.544 Mb/

3、s為第一級為第一級( (一次群，或稱基群一次群，或稱基群) )基礎(chǔ)基礎(chǔ)速率，采用的國家有北美各國和日本；速率，采用的國家有北美各國和日本；（2 2）另一種是以）另一種是以2.048 Mb/s2.048 Mb/s為第一級為第一級( (一次群一次群) )基礎(chǔ)速率，基礎(chǔ)速率， 采用的國家有西歐各國和中國。采用的國家有西歐各國和中國。表表5.15.1是世界各國商用數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的是世界各國商用數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的PDHPDH傳輸體制，表中示出兩種傳輸體制，表中示出兩種基礎(chǔ)速率各次群的速率、話路數(shù)及其關(guān)系?；A(chǔ)速率各次群的速率、話路數(shù)及其關(guān)系。對于以對于以2.048 Mb/s2.048 Mb/s為基礎(chǔ)速

4、率的制式，各次群的話路數(shù)按為基礎(chǔ)速率的制式，各次群的話路數(shù)按4 4倍遞增。倍遞增。對于以對于以1.544 Mb/s1.544 Mb/s為基礎(chǔ)速率的制式，在為基礎(chǔ)速率的制式，在3 3次群以上，日本和北美各國次群以上，日本和北美各國又不相同，看起來很雜亂。又不相同，看起來很雜亂。PDHPDH主要適主要適用于中、低速率點對點的傳輸用于中、低速率點對點的傳輸。隨著技術(shù)的進(jìn)步和。隨著技術(shù)的進(jìn)步和社會對信息的需求，數(shù)字系統(tǒng)傳輸容量不斷提高，社會對信息的需求，數(shù)字系統(tǒng)傳輸容量不斷提高， 網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理和控制的要求日益重要，寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)迅和控制的要求日益重要，寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

5、迅速發(fā)展，現(xiàn)有速發(fā)展，現(xiàn)有PDHPDH的的許多許多缺點缺點也逐漸暴露出來，主要有：也逐漸暴露出來，主要有： (2) (2) 沒有足夠的開銷比特，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計缺乏靈活性。沒有足夠的開銷比特，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計缺乏靈活性。(3) (3) 上下話路不方便。上下話路不方便。 (1) (1) 沒有世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口。沒有世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口。光/電光 信 號分 接分 接分 接140/34 Mb/s34/8 Mb/s8/2 Mb/s復(fù) 接復(fù) 接復(fù) 接電/光光 信 號2/8 Mb/s8/34 Mb/s34/140 Mb/s2 Mb/s (電信號)SDHADM155 Mb/s光接口155 Mb/s光接口2 Mb/s

6、(電信號)PDH5.1.25.1.2同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列SDHSDH1. SDH1. SDH傳輸網(wǎng)傳輸網(wǎng) SDHSDH不僅適合于點對點傳輸，而且適合于多點之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸。不僅適合于點對點傳輸，而且適合于多點之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸。SDHSDH終端復(fù)用器終端復(fù)用器TMTM、分插復(fù)用設(shè)備、分插復(fù)用設(shè)備ADMADM、數(shù)字交叉連接設(shè)備、數(shù)字交叉連接設(shè)備DXCDXC等網(wǎng)絡(luò)單元以及連接它們的等網(wǎng)絡(luò)單元以及連接它們的( (光纖光纖) )物理鏈路構(gòu)成。物理鏈路構(gòu)成。SDHSDH終端的終端的主要功能是復(fù)接主要功能是復(fù)接/ /分接和提供業(yè)務(wù)適配。分接和提供業(yè)務(wù)適配。ADMADM是一種特殊的復(fù)是一種特殊的復(fù)用器，可以它

7、轉(zhuǎn)發(fā)、分接、復(fù)接信號所承載的信息。用器，可以它轉(zhuǎn)發(fā)、分接、復(fù)接信號所承載的信息。DXCDXC類似類似于交換機(jī)，它一般有多個輸入和多個輸出，通過適當(dāng)配置可于交換機(jī)，它一般有多個輸入和多個輸出，通過適當(dāng)配置可提供不同的端到端連接。提供不同的端到端連接。TMADMSTM-nDXCSTM-NADMTMTMSTM-NTMADMSTM-nDXCADMTMSTM-NSTM-NSTM-nSTM-NSTM-NSTM-NSTM-n低速信號低速信號低速信號低速信號(n N) 圖5.2SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)單元(a) 終端復(fù)用器TM； (b) 分插復(fù)用設(shè)備ADM(Add/Drop Multiplexer); (c) 數(shù)字交叉

8、連接設(shè)備DXC MUXE1E1STM- N同步復(fù)接DMXE1E1STM-N同步分接(a)DMXMUX中繼線STM- N中繼線STM- NDropSTM- nAddSTM- n分接復(fù)接本地(b)1: m1: mm:1m:1復(fù)接交叉連接矩陣分接1n1n(c)配置管理 圖 5.3傳輸通道的結(jié)構(gòu) (a) 傳輸通道連接模型； (b) 分層結(jié)構(gòu) 通道終接設(shè)備線路終接設(shè)備TMADM/DXC再生段Section再生段再生段線路終接設(shè)備通道終接設(shè)備E1E3E1E3ADM/DXCTM復(fù)接段(Line)傳輸通道(Path)(a)PathLineSectionPhotonicSectionPhotonicPathLi

9、neSectionPhotonic再生中繼器(b)再生中繼器與與PDHPDH相比，相比， SDHSDH具有下列特點具有下列特點：(1) SDH(1) SDH采用世界上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率等級。最低的等級也就是最基本采用世界上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率等級。最低的等級也就是最基本的模塊稱為的模塊稱為STM-1STM-1，傳輸速率為，傳輸速率為155.520Mb/s155.520Mb/s； 4 4個個STM1 STM1 同步復(fù)接組成同步復(fù)接組成STM-4STM-4，傳輸速率為，傳輸速率為4 4155.52 Mb/s=622.080 Mb/s155.52 Mb/s=622.080 Mb/s。(2) SDH(2

10、) SDH各網(wǎng)絡(luò)單元的光接口有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。因此，各網(wǎng)絡(luò)單元的光接口有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。因此， 光接口成為開放光接口成為開放型接口，任何網(wǎng)絡(luò)單元在光纖線路上可以互連，型接口，任何網(wǎng)絡(luò)單元在光纖線路上可以互連， 不同廠家的產(chǎn)品可以互不同廠家的產(chǎn)品可以互通，通， (3) (3) 在在SDHSDH幀結(jié)構(gòu)中，豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的運行、幀結(jié)構(gòu)中，豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的運行、 維護(hù)和管理，維護(hù)和管理，便于實現(xiàn)性能監(jiān)測、故障檢測和定位、故障報告等管理功能。便于實現(xiàn)性能監(jiān)測、故障檢測和定位、故障報告等管理功能。 (4) (4) 采用數(shù)字同步復(fù)用技術(shù)，其最小的復(fù)用單位為字節(jié)，不必進(jìn)行碼速采用數(shù)字同步復(fù)用技

11、術(shù)，其最小的復(fù)用單位為字節(jié)，不必進(jìn)行碼速調(diào)整，簡化了復(fù)接分接的實現(xiàn)設(shè)備，由低速信號復(fù)接成高速信號，或從高調(diào)整，簡化了復(fù)接分接的實現(xiàn)設(shè)備，由低速信號復(fù)接成高速信號，或從高速信號分出低速信號，不必逐級進(jìn)行。速信號分出低速信號，不必逐級進(jìn)行。(5) SDH(5) SDH采用了采用了DXCDXC后，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性及對各種業(yè)務(wù)量變化的適后，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性及對各種業(yè)務(wù)量變化的適應(yīng)能力。應(yīng)能力。2. SDH2. SDH幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) SDHSDH幀結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)數(shù)字同幀結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)數(shù)字同步時分復(fù)用、保證網(wǎng)絡(luò)可靠步時分復(fù)用、保證網(wǎng)絡(luò)可靠有效運行的關(guān)鍵。圖有效運行的關(guān)鍵。圖 5.5 5.5 給給出出SD

12、HSDH幀一個幀一個STMNSTMN幀有幀有9 9行，行，每行由每行由270270N N個字節(jié)組成。個字節(jié)組成。這樣每幀共有這樣每幀共有9 9270270N N個字個字節(jié)，每字節(jié)為節(jié)，每字節(jié)為8 bit8 bit。幀周期。幀周期為為125s125s，即每秒傳輸，即每秒傳輸80008000幀。對于幀。對于STM1 STM1 而言，傳輸速而言，傳輸速率為率為9 92702708 88000=155.520 8000=155.520 Mb/sMb/s。字節(jié)發(fā)送順序為：由。字節(jié)發(fā)送順序為：由上往下逐行發(fā)送，每行先左上往下逐行發(fā)送，每行先左后右。后右。圖 5.5 SDH幀的一般結(jié)構(gòu) SOH12AU-PT

13、R345SOH9STM-N載荷(含POH)9N261N270N發(fā)送順序SDHSDH幀大體可分為三個部分：幀大體可分為三個部分： (1) (1) 段開銷段開銷(SOH)(SOH)。 段開銷是在段開銷是在SDHSDH幀中為保證信息正常幀中為保證信息正常傳輸所必需的附加字節(jié)傳輸所必需的附加字節(jié)( (每字節(jié)含每字節(jié)含64 kb/s64 kb/s的容量的容量) )，主要用于，主要用于運行、運行、 維護(hù)和管理，如幀定位、維護(hù)和管理，如幀定位、 誤碼檢測、誤碼檢測、 公務(wù)通信、自公務(wù)通信、自動保護(hù)倒換以及網(wǎng)管信息傳輸。動保護(hù)倒換以及網(wǎng)管信息傳輸。對于對于STM-1 STM-1 而言，而言，SOHSOH共使用

14、共使用9 98(8(第第4 4行除外行除外)=72 Byte)=72 Byte相應(yīng)相應(yīng)于于576bit576bit。由于每秒傳輸。由于每秒傳輸80008000幀，所以幀，所以SOHSOH的容量為的容量為5765768000=4.608 Mb/s8000=4.608 Mb/s。 根據(jù)圖根據(jù)圖5.3(a)5.3(a)的傳輸通道連接模型，段開銷又細(xì)分為再生的傳輸通道連接模型，段開銷又細(xì)分為再生段開銷段開銷(SOH)(SOH)和復(fù)接段開銷和復(fù)接段開銷(LOH)(LOH)。前者占前。前者占前3 3行，后者占行，后者占5 59 9行。行。 (2) (2) 信息載荷信息載荷(Payload)(Payload

15、)。信息載荷域是信息載荷域是SDHSDH幀內(nèi)用于承載各幀內(nèi)用于承載各種業(yè)務(wù)信息的部分。對于種業(yè)務(wù)信息的部分。對于STM1STM1而言，而言，PayloadPayload有有9 9261=2349 261=2349 Byte, Byte, 相應(yīng)于相應(yīng)于234923498 88000=150.336 Mb/s8000=150.336 Mb/s的容量。的容量。 在在PayloadPayload中包含少量字節(jié)用于通道的運行、維護(hù)和管理，中包含少量字節(jié)用于通道的運行、維護(hù)和管理， 這些字節(jié)稱為通道開銷這些字節(jié)稱為通道開銷(POH)(POH)。(3) (3) 管理單元指針管理單元指針(AU-PTR)(AU

16、-PTR)。管理單元指針是一種指示符，。管理單元指針是一種指示符， 主要用于指示主要用于指示PayloadPayload第一個字節(jié)在幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置第一個字節(jié)在幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置( (相對于相對于指針位置的偏移量指針位置的偏移量) )。對于。對于STM-1STM-1而言，而言，AU-PTRAU-PTR有有9 9個字節(jié)個字節(jié)( (第第4 4行行) )， 相應(yīng)于相應(yīng)于9 98 88000=0.576 Mb/s8000=0.576 Mb/s。 采用指針技術(shù)是采用指針技術(shù)是SDHSDH的創(chuàng)新，結(jié)合虛容器的創(chuàng)新，結(jié)合虛容器(VC)(VC)的概念，的概念， 解決了低速信號復(fù)接成高速信號時，由于小的頻率誤差所造解

17、決了低速信號復(fù)接成高速信號時，由于小的頻率誤差所造成的載荷相對位置漂移的問題。成的載荷相對位置漂移的問題。 3. 3. 復(fù)用原理復(fù)用原理 將低速支路信號復(fù)接為高速信號的方法有兩種：將低速支路信號復(fù)接為高速信號的方法有兩種： （1 1）正碼速調(diào)整法正碼速調(diào)整法 優(yōu)點是容許被復(fù)接的支路信號有較大的頻優(yōu)點是容許被復(fù)接的支路信號有較大的頻率誤差；缺點是復(fù)接與分接相當(dāng)困難。率誤差；缺點是復(fù)接與分接相當(dāng)困難。（2 2）固定位置映射法固定位置映射法 是讓低速支路信號在高速信號幀中占用是讓低速支路信號在高速信號幀中占用固定的位置。這種方法的優(yōu)點是復(fù)接和分接容易實現(xiàn)，但由于固定的位置。這種方法的優(yōu)點是復(fù)接和分接

18、容易實現(xiàn)，但由于低速信號可能是屬于低速信號可能是屬于PDHPDH的或由于的或由于SDHSDH網(wǎng)絡(luò)的故障，低速信號與網(wǎng)絡(luò)的故障，低速信號與高速信號的相對相位不可能對準(zhǔn)，并會隨時間而變化。高速信號的相對相位不可能對準(zhǔn)，并會隨時間而變化。SDHSDH采用載荷指針技術(shù)，結(jié)合了上述兩種方法的優(yōu)點采用載荷指針技術(shù)，結(jié)合了上述兩種方法的優(yōu)點，付出的，付出的代價是要對指針進(jìn)行處理。超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，為實現(xiàn)代價是要對指針進(jìn)行處理。超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，為實現(xiàn)指針技術(shù)創(chuàng)造了條件。指針技術(shù)創(chuàng)造了條件。圖 5.6 載荷包絡(luò)與SDH幀的一般關(guān)系SDH 幀1(125 s)SDH 幀2(125 s)261字節(jié)9字節(jié)

19、開銷9行載荷包絡(luò)AU PTRITUTITUT規(guī)定了規(guī)定了SDHSDH的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)。的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)。所謂映射結(jié)構(gòu)所謂映射結(jié)構(gòu)，是指把支路信號適配裝入虛容器的過程，其，是指把支路信號適配裝入虛容器的過程，其實質(zhì)是使支路信號與傳送的載荷同步。實質(zhì)是使支路信號與傳送的載荷同步。 這種結(jié)構(gòu)可以把目前這種結(jié)構(gòu)可以把目前PDHPDH的絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)速率信號裝入的絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)速率信號裝入SDHSDH幀。圖幀。圖5.75.7示出示出SDHSDH一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，圖中一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，圖中CnCn是標(biāo)準(zhǔn)容器，是標(biāo)準(zhǔn)容器， 用來裝載現(xiàn)有用來裝載現(xiàn)有PDHPDH的各支路信號，的各支路信號， 即即C C1111

20、#, C#, C1212#, C#, C2 2#, C#, C3 3和和C C4 4 分別裝載分別裝載1.5 Mb/s#, 2Mb/s#, 6 Mb/s#, 34 Mb/s#, 45 1.5 Mb/s#, 2Mb/s#, 6 Mb/s#, 34 Mb/s#, 45 Mb/sMb/s和和140Mb/s140Mb/s的支路信號，并完成速率適配處理的功能。的支路信號，并完成速率適配處理的功能。 在標(biāo)準(zhǔn)容器的基礎(chǔ)上，加入少量通道開銷在標(biāo)準(zhǔn)容器的基礎(chǔ)上，加入少量通道開銷(POH)(POH)字節(jié)，即字節(jié)，即組成相應(yīng)的虛容器組成相應(yīng)的虛容器VCVC。VCVC的包絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)同步，但其內(nèi)部則可的包絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)同步，但

21、其內(nèi)部則可裝載各種不同容量和不同格式的支路信號。所以引入虛容器裝載各種不同容量和不同格式的支路信號。所以引入虛容器的概念，使得不必了解支路信號的內(nèi)容，便可以對裝載不同的概念，使得不必了解支路信號的內(nèi)容，便可以對裝載不同支路信號的支路信號的VCVC進(jìn)行同步復(fù)用、交叉連接和交換處理，實現(xiàn)大進(jìn)行同步復(fù)用、交叉連接和交換處理，實現(xiàn)大容量傳輸。容量傳輸。圖 5.7 SDH的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu) STM-NAUGAU-4VC -4TU-2VC -2C-2TU-12VC -12C-12TU-11VC -11C-11TUG -2134C-3VC -3TU-3VC -3TUG -31773C-4139264 kb/

22、s44736 kb/s34368 kb/s6312 kb/s2048 kb/s1544 kb/sAU-3 N13指針處理復(fù)用定位校準(zhǔn)映射 由于在傳輸過程中，不能絕對保證所有虛容器的起始相由于在傳輸過程中，不能絕對保證所有虛容器的起始相位始終都能同步，所以要在位始終都能同步，所以要在VC VC 的前面加上管理單元指針的前面加上管理單元指針(AU (AU PTR)PTR)， 以進(jìn)行定位校準(zhǔn)。加入指針后組成的信息單元結(jié)構(gòu)分以進(jìn)行定位校準(zhǔn)。加入指針后組成的信息單元結(jié)構(gòu)分為管理單元為管理單元(AU)(AU)和支路單元和支路單元(TU)(TU)。AUAU由高階由高階VC(VC(如如VC-4)VC-4)加加

23、AUAU指針組成，指針組成， TUTU由低階由低階VCVC加加TUTU指針組成。指針組成。TUTU經(jīng)均勻字節(jié)間插后，經(jīng)均勻字節(jié)間插后， 組成支路單元組組成支路單元組(TUG)(TUG)，然后組成，然后組成AU-3AU-3或或AU-4AU-4。3 3個個AU-3AU-3或或1 1個個AU-4AU-4組成管理單元組組成管理單元組(AUG)(AUG)，加上段開銷，加上段開銷SOHSOH，便組成，便組成STM-1 STM-1 同步傳輸信號；同步傳輸信號；N N個個STM-1 STM-1 信號按字節(jié)同步復(fù)接，信號按字節(jié)同步復(fù)接， 便組成便組成STM-NSTM-N。 最簡單的例子是，由最簡單的例子是，由P

24、DHPDH的的4 4次群信號到次群信號到SDHSDH的的STM-1 STM-1 的復(fù)的復(fù)接過程。把接過程。把139.264 Mb/s139.264 Mb/s的信號裝入容器的信號裝入容器C-4C-4，經(jīng)速率適配處，經(jīng)速率適配處理后，輸出信號速率為理后，輸出信號速率為149.760 Mb/s; 149.760 Mb/s; 在虛容器在虛容器VC-4 VC-4 內(nèi)加上內(nèi)加上通道開銷通道開銷POH(POH(每幀每幀9 Byte, 9 Byte, 相應(yīng)于相應(yīng)于0.576 Mb/s)0.576 Mb/s)后，輸出信號后，輸出信號速率為速率為150.336 Mb/s150.336 Mb/s；在管理單元；在管理

25、單元AU-4 AU-4 內(nèi)，加上管理單元指內(nèi)，加上管理單元指針針AU -PTR(AU -PTR(每幀每幀9 Byte, 9 Byte, 相應(yīng)于相應(yīng)于0.576 Mb/s)0.576 Mb/s)，輸出信號速率，輸出信號速率為為150.912 Mb/s; 150.912 Mb/s; 由由 1 1個個AUGAUG加上段開銷加上段開銷SOH(SOH(每幀每幀72 Byte, 72 Byte, 相應(yīng)于相應(yīng)于4.608 Mb/s), 4.608 Mb/s), 輸出信號速率為輸出信號速率為155.520 Mb/s, 155.520 Mb/s, 即為即為STM-1STM-1。4. 4. 數(shù)字交叉連接設(shè)備數(shù)字交

26、叉連接設(shè)備 數(shù)字交叉連接設(shè)備數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC)(DXC)相當(dāng)于一種自動的數(shù)字電路配線相當(dāng)于一種自動的數(shù)字電路配線架。圖架。圖5.2 5.2 表示的是表示的是SDHSDH的的DXC(DXC(也適合于也適合于PDH)PDH)，其核心部分是，其核心部分是可控的交叉連接開關(guān)可控的交叉連接開關(guān)( (空分或時分空分或時分) )矩陣。參與交叉連接的基矩陣。參與交叉連接的基本電路速率可以等于或低于端口速率，它取決于信道容量分本電路速率可以等于或低于端口速率，它取決于信道容量分配的基本單位。一般每個輸入信號被分接為配的基本單位。一般每個輸入信號被分接為m m個并行支路信號，個并行支路信號，然后通過時分然

27、后通過時分( (或空分或空分) )交換網(wǎng)絡(luò)，按照預(yù)先存放的交叉連接交換網(wǎng)絡(luò)，按照預(yù)先存放的交叉連接圖或動態(tài)計算的交叉連接圖對這些電路進(jìn)行重新編排，最后圖或動態(tài)計算的交叉連接圖對這些電路進(jìn)行重新編排，最后將重新編排后的信號復(fù)接成高速信號輸出。將重新編排后的信號復(fù)接成高速信號輸出。 1:m1: mm:1m:1復(fù)接交叉連接矩陣分接1n1n配置管理DXCDXC的標(biāo)示：的標(biāo)示： 通常用通常用DXCX/YDXCX/Y來表示一個來表示一個DXCDXC的配置類型，其中第一個數(shù)的配置類型，其中第一個數(shù)字字X X表示輸入端口速率的最高等級，第二個數(shù)字表示輸入端口速率的最高等級，第二個數(shù)字Y Y表示參與交表示參與交

28、叉連接的最低速率等級。數(shù)字叉連接的最低速率等級。數(shù)字0 0表示表示64 kb/s64 kb/s電路速率；數(shù)字電路速率；數(shù)字1 1、2 2、3 3、4 4 分別表示分別表示PDHPDH的的1 1至至 4 4 次群的速率，次群的速率， 其中其中 4 4 也代表也代表SDH SDH 的的STM1 STM1 等級；等級； 數(shù)字?jǐn)?shù)字 5 5 和和 6 6 分別代表分別代表SDHSDH的的STM4 STM4 和和STMSTM等級。等級。 例如，例如，DXC 1/0 DXC 1/0 表示輸入端口的最高速率為一次群信號表示輸入端口的最高速率為一次群信號的速率的速率(E(E1 1: 2.048 Mb/s), :

29、 2.048 Mb/s), 而交叉連接的基本速率為而交叉連接的基本速率為64 kb/s; 64 kb/s; DXC 4/1 DXC 4/1 表示輸入端口的最高速率為表示輸入端口的最高速率為155.52 Mb/s(155.52 Mb/s(對于對于SDH)SDH)或或140 Mb/s(140 Mb/s(對于對于PDH)PDH)，而交叉連接的基本速率為，而交叉連接的基本速率為2.048 Mb/s2.048 Mb/s。目前應(yīng)用最廣泛的是目前應(yīng)用最廣泛的是DXC 1/0DXC 1/0、DXC 4/1DXC 4/1和和DXC 4/4DXC 4/4。 交叉連接設(shè)備與交換機(jī)的區(qū)別有：交叉連接設(shè)備與交換機(jī)的區(qū)別

30、有：(1) DXC (1) DXC 的輸入輸出不是單個用戶話路，的輸入輸出不是單個用戶話路， 而是由許多話路組而是由許多話路組成的群路；成的群路；(2) (2) 兩者都能提供動態(tài)的通道連接，但連接變動的時間尺度是兩者都能提供動態(tài)的通道連接，但連接變動的時間尺度是不同的。前者按大量用戶的集合業(yè)務(wù)量的變化及網(wǎng)絡(luò)的故障狀不同的。前者按大量用戶的集合業(yè)務(wù)量的變化及網(wǎng)絡(luò)的故障狀況來改變連接，由網(wǎng)管系統(tǒng)配置；后者按照用戶的呼叫請求來況來改變連接，由網(wǎng)管系統(tǒng)配置；后者按照用戶的呼叫請求來建立或改變連接，由信令系統(tǒng)實現(xiàn)呼叫連接控制。建立或改變連接，由信令系統(tǒng)實現(xiàn)呼叫連接控制。 DXCDXC在干線傳輸網(wǎng)中的主要

31、用途是實現(xiàn)自動化的網(wǎng)絡(luò)配置在干線傳輸網(wǎng)中的主要用途是實現(xiàn)自動化的網(wǎng)絡(luò)配置管理。管理。 5. SDH5. SDH的應(yīng)用的應(yīng)用 SDH可用于點對點傳輸(圖5.8)、 鏈形網(wǎng)(圖5.9)和環(huán)形網(wǎng)(圖5.10)。 SDH環(huán)形網(wǎng)的一個突出優(yōu)點是具有“自愈”能力。SDHTMSDHTM支路信號支路信號再生中繼器STM-N圖 5.8 SDH用于點對點傳輸 圖 5.9 SDH鏈形網(wǎng) SDHTMSDHTM支路信號支路信號SDHADMSTM- NSTM- NSTM- nSTM- n(n N) 圖 5.10 SDH環(huán)形網(wǎng)(雙環(huán)) SDHADMSDHADMSDHADMSDHADM支路信號支路信號支路信號支路信號5.2

32、5.2 系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)的性能指標(biāo)5.2.15.2.1參考模型參考模型 為進(jìn)行系統(tǒng)性能研究，為進(jìn)行系統(tǒng)性能研究，ITUT(ITUT(原原CCITT)CCITT)建議中提出了一個建議中提出了一個數(shù)字傳輸參考模型，稱為假設(shè)參考連接數(shù)字傳輸參考模型，稱為假設(shè)參考連接(HRX)(HRX)。假設(shè)在兩個用。假設(shè)在兩個用戶之間的通信可能要經(jīng)過全部線路和各種串聯(lián)設(shè)備組成的數(shù)字戶之間的通信可能要經(jīng)過全部線路和各種串聯(lián)設(shè)備組成的數(shù)字網(wǎng)，而且任何參數(shù)的總性能逐級分配后應(yīng)符合用戶的要求。網(wǎng)，而且任何參數(shù)的總性能逐級分配后應(yīng)符合用戶的要求。LEPCSCTCISCISCISCISCISCTCSCPCLE本 地國 內(nèi)國

33、際本 地國 內(nèi)27500 kmT 參考點T 參考點LE本 地 交 換PC一 級 中 心SC二 級 中 心TC三 級 中 心ISC國 際 交 換 中 心數(shù) 字 鏈 路數(shù) 字 交 換圖 5.11 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字假設(shè)參考連接HRX 假設(shè)參考數(shù)字連接（假設(shè)參考數(shù)字連接（HRXHRX）由各級交換中心和許多假設(shè)參）由各級交換中心和許多假設(shè)參考數(shù)字鏈路考數(shù)字鏈路(HRDL)(HRDL)組成。組成。 假設(shè)參考數(shù)字鏈路（假設(shè)參考數(shù)字鏈路（HRDLHRDL）由許多假設(shè)參考數(shù)字段）由許多假設(shè)參考數(shù)字段(HRDS)(HRDS)組成。組成。 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字HRXHRX的總性能指標(biāo)按比例分配給的總性能指標(biāo)按比例分配給HRDL

34、HRDL，HRDLHRDL的性的性能指標(biāo)再進(jìn)一步分配給假設(shè)參考數(shù)字段能指標(biāo)再進(jìn)一步分配給假設(shè)參考數(shù)字段HRDSHRDS，并再度分配給，并再度分配給線路和設(shè)備。這樣在系統(tǒng)設(shè)計時進(jìn)行性能預(yù)算就變得大大簡線路和設(shè)備。這樣在系統(tǒng)設(shè)計時進(jìn)行性能預(yù)算就變得大大簡化?；?。圖 5.12 假設(shè)參考數(shù)字段HRDS X b/s終端設(shè)備終端設(shè)備X b/sY km*“Y”的合適值取決于網(wǎng)的應(yīng)用。 目 前50 km 和280 km 被認(rèn)定是必需的。5.2.25.2.2系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 1. 1. 誤碼率誤碼率(BER)(BER) 誤碼率是衡量數(shù)字光纖通信系統(tǒng)傳輸質(zhì)量優(yōu)劣的非常重誤碼率是衡量數(shù)字光纖通信

35、系統(tǒng)傳輸質(zhì)量優(yōu)劣的非常重要的指標(biāo)，它反映了在數(shù)字傳輸過程中信息受到損害的程度。要的指標(biāo)，它反映了在數(shù)字傳輸過程中信息受到損害的程度。 BERBER是在一個較長時間內(nèi)的傳輸碼流中出現(xiàn)誤碼的概率是在一個較長時間內(nèi)的傳輸碼流中出現(xiàn)誤碼的概率，它對，它對話音影響的程度取決于編碼方法。對于話音影響的程度取決于編碼方法。對于PCMPCM而言，誤碼率對話而言，誤碼率對話音的影響程度如表音的影響程度如表 5.2 5.2 所示。所示。 由于誤碼率隨時間變化，用長時間內(nèi)的平均誤碼率來衡量系統(tǒng)性由于誤碼率隨時間變化，用長時間內(nèi)的平均誤碼率來衡量系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，顯然不夠準(zhǔn)確。在實際監(jiān)測和評定中，能的優(yōu)劣，顯然不夠準(zhǔn)確

36、。在實際監(jiān)測和評定中， 規(guī)定一個較長的規(guī)定一個較長的監(jiān)測時間監(jiān)測時間T TL L，例如幾天或一個月，并把這個時間分為，例如幾天或一個月，并把這個時間分為“可用時間可用時間”和和“不可用時間不可用時間”。在連續(xù)在連續(xù)10 s10 s時間內(nèi)，時間內(nèi)，BERBER劣于劣于1 11010-3-3，為，為“不可用時間不可用時間”，或稱系統(tǒng)，或稱系統(tǒng)處于故障狀態(tài)；處于故障狀態(tài)； 在連續(xù)在連續(xù)10 s10 s時間內(nèi)，時間內(nèi)，BERBER優(yōu)于優(yōu)于1 11010-3-3，為，為“可用時間可用時間”。 規(guī)定一個較短的取樣時間規(guī)定一個較短的取樣時間T T0 0和誤碼率門限值和誤碼率門限值BERBERthth，統(tǒng)計，

37、統(tǒng)計BERBER劣于劣于BERBERthth的時間，并用劣化時間占可用時間的百分?jǐn)?shù)來衡量系統(tǒng)誤碼率的時間，并用劣化時間占可用時間的百分?jǐn)?shù)來衡量系統(tǒng)誤碼率性能的指標(biāo)。性能的指標(biāo)。圖 5.13 誤碼率隨時間的變化 TLT010-310-610-710-810-10三種誤碼率參數(shù)和指標(biāo)說明：三種誤碼率參數(shù)和指標(biāo)說明：（1 1）劣化分劣化分(DM)(DM) ：誤碼率為：誤碼率為1 11010-6-6時，感覺不到干擾的影時，感覺不到干擾的影響，選為響，選為BERBERthth。選擇取樣時間。選擇取樣時間T T0 0為為 1 min1 min。選擇。選擇T TL L為為1 1個月。個月。定義誤碼率劣于定義

38、誤碼率劣于 1 11010-6-6的分鐘數(shù)為劣化分的分鐘數(shù)為劣化分(DM)(DM)。HRXHRX指標(biāo)要指標(biāo)要求劣化分占可用分求劣化分占可用分( (可用時間減去嚴(yán)重誤碼秒累積的分鐘數(shù)可用時間減去嚴(yán)重誤碼秒累積的分鐘數(shù)) )的的百分?jǐn)?shù)小于百分?jǐn)?shù)小于10%10%。（2 2）嚴(yán)重誤碼秒嚴(yán)重誤碼秒(SES)(SES) ：由于某些系統(tǒng)會出現(xiàn)短時間內(nèi)大誤：由于某些系統(tǒng)會出現(xiàn)短時間內(nèi)大誤碼率的情況，嚴(yán)重影響通話質(zhì)量，因此引入嚴(yán)重誤碼秒這個參碼率的情況，嚴(yán)重影響通話質(zhì)量，因此引入嚴(yán)重誤碼秒這個參數(shù)。選擇監(jiān)測時間數(shù)。選擇監(jiān)測時間T TL L為為1 1個月，取樣時間個月，取樣時間T T0 0為為1s1s。定義誤碼率

39、。定義誤碼率劣于劣于 1 11010-3-3的秒鐘數(shù)為嚴(yán)重誤碼秒的秒鐘數(shù)為嚴(yán)重誤碼秒(SES)(SES)。HRXHRX指標(biāo)要求嚴(yán)重指標(biāo)要求嚴(yán)重誤碼秒占可用秒的百分?jǐn)?shù)小于誤碼秒占可用秒的百分?jǐn)?shù)小于0.2%0.2%。 （3 3）誤碼秒誤碼秒(ES)(ES) ：選擇監(jiān)測時間：選擇監(jiān)測時間T TL L為為1 1個月，取樣時間個月，取樣時間T T0 0為為1s1s， 誤碼率門限值誤碼率門限值BERBERthth=0=0。定義凡是出現(xiàn)誤碼。定義凡是出現(xiàn)誤碼( (即使只有即使只有1bit)1bit)的秒數(shù)稱為誤碼秒的秒數(shù)稱為誤碼秒(ES)(ES)。HRXHRX指標(biāo)要求誤碼秒占可用秒的指標(biāo)要求誤碼秒占可用秒的

40、百分?jǐn)?shù)小于百分?jǐn)?shù)小于8%8%。相應(yīng)地，不出現(xiàn)任何誤碼的秒數(shù)稱為無誤碼秒。相應(yīng)地，不出現(xiàn)任何誤碼的秒數(shù)稱為無誤碼秒(EFS)(EFS)， 指標(biāo)要求無誤碼秒占可用秒的百分?jǐn)?shù)大于指標(biāo)要求無誤碼秒占可用秒的百分?jǐn)?shù)大于92%92%。 對于目前的電話業(yè)務(wù)，傳輸一路對于目前的電話業(yè)務(wù)，傳輸一路PCMPCM電話的速率為電話的速率為 64 64 kb/skb/s。研究分析表明，合適的誤碼率參數(shù)和假設(shè)參考連接。研究分析表明，合適的誤碼率參數(shù)和假設(shè)參考連接HRXHRX的誤碼率指標(biāo)如表的誤碼率指標(biāo)如表 5.3 5.3 所示。所示。 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字假設(shè)參考連接標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字假設(shè)參考連接HRX(27500 km)HRX(27500

41、km)的誤碼率總指標(biāo)必的誤碼率總指標(biāo)必須按不同等級的電路質(zhì)量分配到各部分。圖須按不同等級的電路質(zhì)量分配到各部分。圖5.145.14示出最長示出最長HRXHRX的電路質(zhì)量等級劃分，圖中高級和中級之間沒有明顯的界限。的電路質(zhì)量等級劃分，圖中高級和中級之間沒有明顯的界限。本地交換本地交換中級本地級中級本地級1250 km25000 km1250 km27500 kmT參考點T參考點高級圖 5.14 最長HRX的電路質(zhì)量等級劃分 我國長途一級干線和長途二級干線都應(yīng)視為高級電路，長我國長途一級干線和長途二級干線都應(yīng)視為高級電路，長途二級以下和本地級合并考慮。表途二級以下和本地級合并考慮。表 5.4 5.

42、4 示出示出HRXHRX誤碼率總指標(biāo)誤碼率總指標(biāo)按等級的分配。按等級的分配。 表表5.55.5的誤碼率三項指標(biāo)監(jiān)測時間為的誤碼率三項指標(biāo)監(jiān)測時間為1 1個月，個月， 在工程驗收在工程驗收時執(zhí)行存在一定困難，通常采用長期平均誤碼率來衡量，監(jiān)測時執(zhí)行存在一定困難，通常采用長期平均誤碼率來衡量，監(jiān)測時間為時間為24 h24 h。 假設(shè)誤碼為泊松分布，誤碼率三項指標(biāo)都可以假設(shè)誤碼為泊松分布，誤碼率三項指標(biāo)都可以換算為長期平均誤碼率。換算為長期平均誤碼率。根據(jù)原根據(jù)原CCITTCCITT的建議，對于的建議，對于25 000 km25 000 km高級電路長期平均誤碼率高級電路長期平均誤碼率BERBERa

43、vav至少為至少為1 11010-7-7，按長度比例進(jìn)，按長度比例進(jìn)行線性折算，得到每公里行線性折算，得到每公里BERBERavav=4=41010-12-12/km/km。所以。所以280 km280 km和和420 420 kmkm數(shù)字段的數(shù)字段的BERBERavav分別為分別為1.121.121010-9-9和和1.681.681010-9-9，因此取，因此取 1 11010-9-9作為標(biāo)準(zhǔn)。作為標(biāo)準(zhǔn)。 我國長途光纜通信系統(tǒng)進(jìn)網(wǎng)要求中規(guī)定：長度短于我國長途光纜通信系統(tǒng)進(jìn)網(wǎng)要求中規(guī)定：長度短于420 420 kmkm時，按時，按 1 11010-9-9計算；長度長于計算；長度長于420 k

44、m420 km時，先按長度比例時，先按長度比例進(jìn)行折算，再按長度累計附加進(jìn)去。進(jìn)行折算，再按長度累計附加進(jìn)去。 設(shè)計值應(yīng)比實際要求高設(shè)計值應(yīng)比實際要求高 1 1 個數(shù)量級。個數(shù)量級。短于短于420 km420 km數(shù)字段按數(shù)字段按BERBERavav=1=11010-10-10設(shè)計；設(shè)計；50 km50 km中繼段按中繼段按BERBERavav=1=11010-11-11設(shè)計。設(shè)計。 圖 5.15 抖動示意圖 輸入信號提取時鐘2. 2. 抖動抖動抖動的定義是：抖動的定義是：數(shù)字信號在各有效瞬時對標(biāo)準(zhǔn)時間位數(shù)字信號在各有效瞬時對標(biāo)準(zhǔn)時間位置的偏差。置的偏差。 偏差時間范圍稱為抖動幅度偏差時間范圍

45、稱為抖動幅度(JPP)(JPP)，偏差，偏差時間間隔對時間的變化率稱為抖動頻率時間間隔對時間的變化率稱為抖動頻率(F)(F)。（1 1）輸入脈沖信號在某一平均位置左右變化；）輸入脈沖信號在某一平均位置左右變化；（2 2）提取時鐘信號在中心位置左右變化。）提取時鐘信號在中心位置左右變化。 抖動現(xiàn)象相當(dāng)于對數(shù)字信號進(jìn)行相位調(diào)制，表現(xiàn)為在穩(wěn)抖動現(xiàn)象相當(dāng)于對數(shù)字信號進(jìn)行相位調(diào)制，表現(xiàn)為在穩(wěn)定的脈沖圖樣中，前沿和后沿出現(xiàn)某些低頻干擾，其頻率一定的脈沖圖樣中，前沿和后沿出現(xiàn)某些低頻干擾，其頻率一般為般為0 02 kHz2 kHz。 抖動單位為抖動單位為UIUI。當(dāng)脈沖信號為二電平當(dāng)脈沖信號為二電平NRZN

46、RZ時，時，1UI1UI等于等于1bit1bit信息所占時間，數(shù)值上等于傳輸速率信息所占時間，數(shù)值上等于傳輸速率f fb b的倒數(shù)。的倒數(shù)。 抖動嚴(yán)重時，使得信號失真、抖動嚴(yán)重時，使得信號失真、 誤碼率增大。完全消除誤碼率增大。完全消除抖動是困難的，因此在實際工程中，需要提出容許最大抖動抖動是困難的，因此在實際工程中，需要提出容許最大抖動的指標(biāo)。的指標(biāo)。 光纖通信系統(tǒng)各次群輸入口對抖動容限的要求如表光纖通信系統(tǒng)各次群輸入口對抖動容限的要求如表 5.65.6所示所示全程各次群輸出口對抖動容限的要求如表全程各次群輸出口對抖動容限的要求如表5.75.7所示，表中括所示，表中括號內(nèi)的數(shù)值是對數(shù)字段的要

47、求。號內(nèi)的數(shù)值是對數(shù)字段的要求。 圖 5.16 表5.6和表5.7的圖解說明 Jp p/UIA0A1A20F0F1F2F3F420dB/10倍 頻 程下 降f表 5.6 和表5.7各符號的意義如圖 5.16 所示。 5.2.35.2.3可靠性可靠性 衡量通信系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣除上述性能指標(biāo)外，可靠性也是衡量通信系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣除上述性能指標(biāo)外，可靠性也是一個重要指標(biāo)，它直接影響通信系統(tǒng)的使用、維護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益。一個重要指標(biāo)，它直接影響通信系統(tǒng)的使用、維護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益。對光纖通信系統(tǒng)而言，可靠性包括光端機(jī)、中繼器、光纜線路、對光纖通信系統(tǒng)而言，可靠性包括光端機(jī)、中繼器、光纜線路、輔助設(shè)備和備用系統(tǒng)的可靠性

48、。輔助設(shè)備和備用系統(tǒng)的可靠性。 確定可靠性一般采用故障統(tǒng)計分析法確定可靠性一般采用故障統(tǒng)計分析法，即根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)，即根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)查結(jié)果，統(tǒng)計足夠長時間內(nèi)的故障次數(shù)，確定每兩次故障的時查結(jié)果，統(tǒng)計足夠長時間內(nèi)的故障次數(shù)，確定每兩次故障的時間間隔和每次故障的修復(fù)時間。間間隔和每次故障的修復(fù)時間。 1. 1. 可靠性表示方法可靠性表示方法 (1) (1) 可靠性可靠性R R和故障率和故障率?？煽啃裕嚎煽啃裕菏侵冈谝?guī)定的條件和時間內(nèi)系統(tǒng)無故障工作的概率，是指在規(guī)定的條件和時間內(nèi)系統(tǒng)無故障工作的概率，它反映系統(tǒng)完成規(guī)定功能的能力。它反映系統(tǒng)完成規(guī)定功能的能力。 故障率故障率：是系統(tǒng)工作到時間是系統(tǒng)工

49、作到時間t t，在單位時間內(nèi)發(fā)生故障，在單位時間內(nèi)發(fā)生故障( (功功能失效能失效) )的概率。的概率。的單位為的單位為1010-9-9/h, /h, 稱為菲特稱為菲特(fit), 1fit(fit), 1fit等等于在于在10109 9 h h內(nèi)發(fā)生一次故障的概率。內(nèi)發(fā)生一次故障的概率?？煽啃钥煽啃訰 R通常用故障率通常用故障率表示，兩者的關(guān)系為表示，兩者的關(guān)系為 R=exp(-t) (5.1)R=exp(-t) (5.1) 如果通信系統(tǒng)由如果通信系統(tǒng)由n n個部件組成，且故障率是統(tǒng)計無關(guān)的，個部件組成，且故障率是統(tǒng)計無關(guān)的， 則系統(tǒng)的可靠性則系統(tǒng)的可靠性R Rs s可表示為可表示為 R Rs

50、 s=R=R1 1R R2 2R Rn n=exp(-=exp(-s s t) (5.2) t) (5.2) niin1 式中式中, R, Ri i和和i i分別為系統(tǒng)第分別為系統(tǒng)第i i個部件的可靠性和故障率。個部件的可靠性和故障率。 (2) (2) 故障率故障率和平均故障間隔時間和平均故障間隔時間MTBFMTBF。兩者的關(guān)系為。兩者的關(guān)系為MTBFn1 (3) (3) 可用率可用率A A和失效率和失效率P PF F。可用率?？捎寐蔄 A是在規(guī)定時間內(nèi)，系是在規(guī)定時間內(nèi)，系統(tǒng)處于良好工作狀態(tài)的概率，它可以表示為統(tǒng)處于良好工作狀態(tài)的概率，它可以表示為%100%100MTTRMTBFMTBFA總

51、工作時間可用時間 式中式中MTTRMTTR為平均故障修復(fù)時間為平均故障修復(fù)時間( (不可用時間不可用時間) )。 失效率失效率PFPF可以表示為可以表示為%100%100MTTRMTBFMTBFPF總工作時間不可用時間可用時間由式由式(5.4)(5.4)和式和式(5.5)(5.5)得到得到 P PF F=(1-A)=(1-A)100% (5.6)100% (5.6)在有備用系統(tǒng)的情況下，在有備用系統(tǒng)的情況下， 失效率為失效率為 P PF F= (5.7)= (5.7)式中式中m m和和n n分別為主用系統(tǒng)數(shù)和備用系統(tǒng)數(shù)，分別為主用系統(tǒng)數(shù)和備用系統(tǒng)數(shù)，P=MTTR/MTBFP=MTTR/MTBF

52、。 ) 1()!1 ( !)!(npnmnm2. 2. 可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo) 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，具有主備用系統(tǒng)自動倒換功能的數(shù)字光纜通信系統(tǒng)，容許5000 km雙向全程每年4次全阻故障，對應(yīng)于420 km和280 km數(shù)字段雙向全程分別約為每3年1次和每5年1次全阻故障。市內(nèi)數(shù)字光纜通信系統(tǒng)的假設(shè)參考數(shù)字鏈路長為100 km, 容許雙向全程每年4次全阻故障，對應(yīng)于50 km數(shù)字段雙向全程每半年1次全阻故障。此外，要求LD光源壽命大于10104 h, PINFET壽命大于50104 h, APD壽命大于50104 h。 根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，以5000 km為基準(zhǔn)，按長度平均分配給各種數(shù)字段長度，相應(yīng)

53、的全年指標(biāo)如表5.8所示，假設(shè)平均故障修復(fù)時間MTTR=6 h。某些國產(chǎn)設(shè)備的可靠性指標(biāo)列于表5.9。5.35.3系系 統(tǒng)統(tǒng) 的的 設(shè)設(shè) 計計對數(shù)字光纖通信系統(tǒng)而言，系統(tǒng)設(shè)計的主要任務(wù)是：對數(shù)字光纖通信系統(tǒng)而言，系統(tǒng)設(shè)計的主要任務(wù)是：（1 1）選擇最佳路由和局站設(shè)置）選擇最佳路由和局站設(shè)置（2 2）選擇傳輸體制和傳輸速率）選擇傳輸體制和傳輸速率（3 3）選擇光纖光纜和光端機(jī)的基本參數(shù)和性能指標(biāo)）選擇光纖光纜和光端機(jī)的基本參數(shù)和性能指標(biāo) 使系統(tǒng)的實施達(dá)到最佳的性能價格比。使系統(tǒng)的實施達(dá)到最佳的性能價格比。 在技術(shù)上，系統(tǒng)設(shè)計的主要問題是確定中繼距離，尤其對在技術(shù)上，系統(tǒng)設(shè)計的主要問題是確定中繼距

54、離，尤其對長途光纖通信系統(tǒng)，中繼距離設(shè)計是否合理，對系統(tǒng)的性能和長途光纖通信系統(tǒng)，中繼距離設(shè)計是否合理，對系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)效益影響很大。經(jīng)濟(jì)效益影響很大。 中繼距離的設(shè)計有三種方法：中繼距離的設(shè)計有三種方法：（1 1）最壞情況法）最壞情況法( (參數(shù)完全已知參數(shù)完全已知) ) （2 2）統(tǒng)計法）統(tǒng)計法( (所有參數(shù)都是統(tǒng)計定義所有參數(shù)都是統(tǒng)計定義) )（3 3）半統(tǒng)計法）半統(tǒng)計法( (只有某些參數(shù)是統(tǒng)計定義只有某些參數(shù)是統(tǒng)計定義) ) 這里我們采用最壞情況設(shè)計法這里我們采用最壞情況設(shè)計法，用這種方法得到的結(jié)果，設(shè)，用這種方法得到的結(jié)果，設(shè)計的可靠性為計的可靠性為100%100%，但要犧牲可能達(dá)

55、到的最大長度。中繼距離，但要犧牲可能達(dá)到的最大長度。中繼距離受光纖線路受光纖線路損耗損耗和和色散色散( (帶寬帶寬) )的限制，明顯隨傳輸速率的增加的限制，明顯隨傳輸速率的增加而減小。中繼距離和傳輸速率反映著光纖通信系統(tǒng)的技術(shù)水平。而減小。中繼距離和傳輸速率反映著光纖通信系統(tǒng)的技術(shù)水平。5.3.15.3.1中繼距離受損耗的限制中繼距離受損耗的限制 圖圖5.175.17示出了無中繼器和中間有一個中繼器的數(shù)字光纖線示出了無中繼器和中間有一個中繼器的數(shù)字光纖線路系統(tǒng)的示意圖。路系統(tǒng)的示意圖。圖中符號：圖中符號： T,T: T,T: 光端機(jī)和數(shù)字復(fù)接分接設(shè)備的接口；光端機(jī)和數(shù)字復(fù)接分接設(shè)備的接口； T

56、x: Tx: 光發(fā)射機(jī)或中繼器發(fā)射端；光發(fā)射機(jī)或中繼器發(fā)射端； Rx: Rx: 光接收機(jī)或中繼器接收端；光接收機(jī)或中繼器接收端； C C1 1, C, C2 2: : 光纖連接器；光纖連接器； S: S: 靠近靠近T Tx x的連接器的連接器C C1 1的接收端；的接收端； R: R: 靠近靠近R Rx x的連接器的連接器C C2 2的發(fā)射端；的發(fā)射端； S S、R: R: 光纖線路，包括接頭光纖線路，包括接頭TxRxC1SR(a)TTTxRxC1SR(b)TTRC2中繼器C1SC2C2 圖圖5.17數(shù)字光纖線路系統(tǒng)數(shù)字光纖線路系統(tǒng) (a)無中繼器；無中繼器； (b) 一個中繼器一個中繼器 如

57、果系統(tǒng)傳輸速率較低，光纖損耗系數(shù)較大，中繼距離主如果系統(tǒng)傳輸速率較低，光纖損耗系數(shù)較大，中繼距離主要受光纖線路損耗的限制要受光纖線路損耗的限制。在這種情況下，要求。在這種情況下，要求S S和和R R兩點之兩點之間光纖線路總損耗必須不超過系統(tǒng)的總功率衰減，即間光纖線路總損耗必須不超過系統(tǒng)的總功率衰減，即 L(L(f f+s s+m m)P)Pt t-P-Pr r-2-2c c-M-Me e 或 L msfccrtaaaMapp2式中，式中，P Pt t 為平均發(fā)射光功率為平均發(fā)射光功率(dBm)(dBm)，P Pr r為接收靈敏度為接收靈敏度(dBm)(dBm)，c c 為連接器損耗為連接器損耗

58、(dB/(dB/對對) )， M Me e 為系統(tǒng)余量為系統(tǒng)余量(dB)(dB)，f f為光纖為光纖損耗系數(shù)損耗系數(shù)(dB/km), (dB/km), s s為每為每kmkm光纖平均接頭損耗光纖平均接頭損耗(dB/km), (dB/km), m m為每為每kmkm光纖線路損耗余量光纖線路損耗余量(dB/km), L (dB/km), L 為中繼距離為中繼距離(km)(km)。 式式(5.8)(5.8)的計算是簡單的，式中參數(shù)的取值應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品技的計算是簡單的，式中參數(shù)的取值應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)水平和系統(tǒng)設(shè)計需要來確定。術(shù)水平和系統(tǒng)設(shè)計需要來確定。（1 1）平均發(fā)射光功率）平均發(fā)射光功率P Pt t取決

59、于所用光源，對單模光纖通信系取決于所用光源，對單模光纖通信系統(tǒng)，統(tǒng)，LDLD的平均發(fā)射光功率一般為的平均發(fā)射光功率一般為-3-3-9dBm(0.130.5mw), -9dBm(0.130.5mw), LEDLED平均發(fā)射光功率一般為平均發(fā)射光功率一般為-20-20-25 dBm(0.0030.01mw)-25 dBm(0.0030.01mw)。（2 2）光接收機(jī)靈敏度）光接收機(jī)靈敏度P Pr r取決于光檢測器和前置放大器的類型，取決于光檢測器和前置放大器的類型， 并受誤碼率的限制，隨傳輸速率而變化。表并受誤碼率的限制，隨傳輸速率而變化。表5.105.10示出長途光纖示出長途光纖通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)

60、BERBERavav111010-10-10時的接收靈敏度時的接收靈敏度P Pr r。 （3 3）連接器損耗一般為）連接器損耗一般為0.30.31 dB/1 dB/對。對。（4 4）設(shè)備余量）設(shè)備余量M Me e包括由于時間和環(huán)境的變化而引起的發(fā)射光功包括由于時間和環(huán)境的變化而引起的發(fā)射光功率和接收靈敏度下降，以及設(shè)備內(nèi)光纖連接器性能劣化，率和接收靈敏度下降，以及設(shè)備內(nèi)光纖連接器性能劣化，M Me e一一般不小于般不小于3 dB3 dB。（5 5）光纖損耗系數(shù)）光纖損耗系數(shù)f f取決于光纖類型和工作波長，例如單模取決于光纖類型和工作波長，例如單模光纖在光纖在1310 nm, 1310 nm,