光通信原理與技術第6章1

1、光通信原理與技術光纖通信系統(tǒng) 基本結構 實際為雙向系統(tǒng) 光通信系統(tǒng)組成： 網(wǎng)元+光纜光纖通信系統(tǒng)概述 比較詳細的點到點的光纖傳輸系統(tǒng)圖數(shù)字傳輸體制構成 光纖大容量數(shù)字傳輸目前都采用同步時分復用（TDM）技術 兩種傳輸體制： 準同步數(shù)字系列（PDH） 同步數(shù)字系列（SDH） 兩種傳輸體制的演變 1976年PDH標準化 發(fā)展中PDH遇到了許多困難，美國提出了同步光纖網(wǎng)（SONET） 1988年，ITU-T(原CCITT)參照SONET的概念，提出了被稱為同步數(shù)字系列（SDH）的規(guī)范建議 SDH解決了PDH存在的問題，是一種比較完善的傳輸體制，現(xiàn)已得到大量應用。這種傳輸體制不僅適用于光纖信道，也適用

2、于微波和衛(wèi)星干線傳輸準同步數(shù)字系列PDHPDH存在的主要問題兩大體系，三種地區(qū)性標準，是國際間的互通存在困難。北美和日本采用以1.544Mbit/s為基群速率的PCM24路系列，但略有不同，中國采用以2.048Mbit/s為基群速率的PCM30/32路系列。無統(tǒng)一的光接口，無法實現(xiàn)橫向兼容準同步復用方式，上下電路不便網(wǎng)絡管理能力弱，建立集中式電信管理網(wǎng)困難網(wǎng)絡結構缺乏靈活性1. 面向語音業(yè)務 以2.048MB/s為基礎速率的制式，每次群的話路數(shù)按4倍遞增，速率的關系略大于4倍，這是因為復接時插入了一些相關的比特 對于以1.544MB/s為基礎速率的制式，在3次群以上，日本和北美各國又不相同，看

3、起來很雜亂同步數(shù)字系列SDH SDH的產(chǎn)生 1984年美國貝爾提出一種新的傳輸體制光同步傳送網(wǎng)（SYNTRAM） 1985年ANSI通過此標準，形成了國家的正式標準，并更名為同步光網(wǎng)絡（SONET） 1986年這一體系成為美國數(shù)字體系的新標準。同時，引起了ITU-T的關注 1988年ITU-T接受了SONET的概念，并進行了適當?shù)男薷?，重新命名為同步?shù)字系列（SDH）使之成為不僅適用于光纖，也適于微波和衛(wèi)星傳輸 1989年， ITU-T在其藍皮書上發(fā)表了G.707、 G.708和G.709三個標準，從而揭開了現(xiàn)代信息傳輸暫新的一頁 SDH克服了PDH的弱點，具有通信容量大、傳輸性能好、接口標準

4、、組網(wǎng)靈活方便、管理功能強大等優(yōu)點 其國際標準一出現(xiàn)，就受到各國的高度重視，一些通信大公司投以巨額資金進行設備和系統(tǒng)的開發(fā)，使之很快的進入實用化階段，現(xiàn)在國內外已得到廣泛應用，成為信息高速公路的重要支柱之一速率等級 同步傳輸模塊STM-N（Synchronous Transport Module Level N）的標準速率為： STM-1 155.520Mbit/s STM-4 622.080Mbit/s STM-16 2488.32Mbit/s STM-64 9953.28Mbit/sSDH的特點1、兼容 SDH采用世界上統(tǒng)一的標準傳輸速率等級： STM-N，N=1，4，16，64 SDH具

5、有統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口 可以承載現(xiàn)有的PDH（如E1、E3）和各種新的數(shù)字信號（如100Mb/s以太網(wǎng)信號、ATM信元等），有利于不同通信系統(tǒng)的互聯(lián)2、統(tǒng)一 SDH各網(wǎng)絡單元的光接口有嚴格的標準規(guī)范 光接口成為開放型接口 任何網(wǎng)絡單元在光纖線路上可以互聯(lián) 不同廠家的產(chǎn)品可以互通 有利于建立世界統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡3、強大的網(wǎng)管能力 在SDH幀結構中，豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡的運行、維護和管理，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4、同步復用 采用數(shù)字同步復用技術，其最小的復用單位為字節(jié)，不必進行碼速調整，簡化了復接分接的實現(xiàn)設備，由低速信號復接成高速信號，或從高速信號分出低速信號，不必逐

6、級進行SDH的特點總結新型的復用映射方式：同步復用方式和靈活的映射結構接口標準統(tǒng)一：全世界統(tǒng)一的NNT，體現(xiàn)了橫向兼容性網(wǎng)絡管理能力強：幀結構中豐富的開銷比特組網(wǎng)與自愈能力強：采用先進的ADM、DXC等組網(wǎng)兼容性好：具有完全的前向兼容性和后向兼容性先進的指針調整技術：可實現(xiàn)準同步環(huán)境下的良好工作獨立的虛容器設計：具有很好的信息透明性系列標準規(guī)范：便于國內、國際互聯(lián)互通1. SDH最為核心的三個特點是同步復用、強大的網(wǎng)絡管理能力和統(tǒng)一的光接口及復用標準SDH體系 SDH幀結構塊狀結構 一個STM-N幀有9行（同步傳輸模塊） 每行由270N個字節(jié)組成 每幀共有9270N個字節(jié) 每字節(jié)為8bit 幀

7、周期為125s，即每秒傳輸8000幀 STM-1傳輸速率為：927088000=155.520Mb/s 字節(jié)發(fā)送順序為：由上往下逐行發(fā)送，每行先左后右 字節(jié)由上往下逐行發(fā)送，每行先左后右 段開銷（SOH） 段開銷是在SDH幀中為保證信息正常傳輸所必需的附加字節(jié)（每字節(jié)含64kb/s的容量）主要用于運行維護和管理，如幀定位、誤碼檢測、公務通信、自動保護倒換以及網(wǎng)管信息傳輸 對于STM-1而言，SOH共使用98（第4行除外）=72Byte，相當于576bit。由于每秒傳輸8000幀，所以SOH的容量為5768000=4.608Mb/s 段開銷又細分為再生段開銷（SOH）和復接段開銷（LOH）。前者

8、占前3行，后者占59行1、定幀字節(jié)：A1和A2 A1和A2字節(jié)的作用是識別一幀的起始位置，以區(qū)分各幀，即實現(xiàn)幀同步功能。A1和A2的十六進制碼分別為：F6和28 對于STM-N幀，定幀字節(jié)由3N個A1字節(jié)和3N個A2字節(jié)組成。在接收端若連續(xù)3ms檢測不到定幀字節(jié)A1和A2，則產(chǎn)生幀丟失（LOF）告警 A1和A2不經(jīng)擾碼，全透明傳送。當收信正常時，再生器直接轉發(fā)該字節(jié)；當收信故障時，再生器產(chǎn)生該字節(jié)2、再生段跟蹤跡字節(jié)： J0 該字節(jié)用于確定再生段是否正確連接。該字節(jié)被用來重復發(fā)送“段接入點識別符”，以便使段接收機能夠據(jù)此確認其與指定的發(fā)送端是否處于持續(xù)的連接狀態(tài)。若收到的值與所期望的值不一致，

9、則產(chǎn)生再生段蹤跡標識失配（RS-TIM）告警3、數(shù)據(jù)通信通路（DCC）：D1D12 DCC用來構成SMN的傳送鏈路，在網(wǎng)元之間傳送OAM信息。 D1D3字節(jié)稱為再生段DCC，用于再生段終端間傳送OAM信息，速率為192kbit/s（364kbit/s） D4D12字節(jié)稱為復用段DCC，用于復用段終端間傳送OAM信息，速率為576kbit/s（964kbit/s）4、公務聯(lián)絡字節(jié)：E1和E2 這兩個字節(jié)用于提供公務聯(lián)絡的語聲通路，速率為64kbit/s E1屬于RSOH，用于再生段之間的本地公務聯(lián)絡，可在所有終端接入 E2屬于MSOH，用于復用段之間的直達公務聯(lián)絡，可在復用段終端接入5、使用者通

10、路字節(jié)：F1 該字節(jié)是留給使用者（通常為網(wǎng)絡提供者）專用的，主要為特殊維護目的而提供臨時的數(shù)據(jù)/語聲通路連接，其速率為64kbit/s6、比特間插奇偶校驗8位碼（BIP-8）：B1 再不中斷業(yè)務的前提下，提供誤碼性能監(jiān)測，采用BIP- n的方法。 B1字節(jié)用于再生段在線誤碼監(jiān)測，使用偶校驗的比特間插奇偶校驗碼 BIP-8誤碼監(jiān)測的原理如下：發(fā)送端對上一STM-N幀除SOH的第一行以外的所有比特擾碼后按8比特為一組分成若干碼組。將每一碼組內的第1個比特組合起來進行偶校驗，如校驗后“1”的個數(shù)為奇數(shù)，則本幀B1字節(jié)的第一個比特置為“1”，如校驗后“1”的個數(shù)為偶數(shù)，則本幀B1字節(jié)的第一個比特置為“

11、0。以此類推，組成本幀擾碼前的B1（b1-b8）字節(jié)數(shù)值。收端進行校驗。 當B1誤碼過量，誤塊數(shù)超過規(guī)定值時，系統(tǒng)產(chǎn)生再生段誤碼率越線（RS-EXC）告警7、比特間插奇偶校驗N24位碼（BIPN24 ）：B2 B2字節(jié)用作復用段在線誤碼監(jiān)測，其誤碼監(jiān)測的原理與BIP-8（B1）類似，只不過計算的范圍是對前一個STM-N幀中除了RSOH（SOH的第一至第三行）以外的所有比特進行BIP- N24 計算，并將計算結果置于本幀擾碼前的B2字節(jié)位置上 誤碼檢測在接收設備進行，檢測過程與BIP- 8類似，將監(jiān)測結果用M1字節(jié)中的復用段遠端差錯指示（MS-REI）將誤塊的情況回送發(fā)送端。 若B2誤碼過量，檢

12、測的誤塊個數(shù)超過規(guī)定值時，本端產(chǎn)生復用段誤碼率過線（MS-EXC）告警8、自動保護倒換（APS）通路字節(jié)：k1和k2（b1b5） 這兩個字節(jié)用作MS-APS指令，實現(xiàn)復用段的保護倒換，響應時間較快，一般小于50ms。 若系統(tǒng)發(fā)生復用段的保護倒換，則產(chǎn)生保護倒換（PS）告警9、復用段遠端缺陷指示（MS-RDI）字節(jié)：k2(b6b8) MS-RDI用來向發(fā)送端回送指示信號，表示接收端已經(jīng)檢測到上游段缺陷（即輸入失效）或正在接收復用段告警指示信號（MS-AIS） MS-RDI產(chǎn)生是在擾碼前將k2字節(jié)的（b6b8）插入”110“碼10、復用段遠端差錯指示（MS-REI）字節(jié)：M1 該字節(jié)用作收端向發(fā)端

13、回傳由BIP-N24（B2）所檢出的差錯塊（誤塊）個數(shù)（0225），用M1的（b2b8）表示11、同步狀態(tài)字節(jié)：S1（b5b8） S1（b5b8）表示同步狀態(tài)消息，4個比特可以表示16種不同的同步質量等級。 其中”0000“表示同步質量不知道；”1111“表示不應用作同步；”0010“表示G.811時鐘信號；”0100“表示G.812轉接局時鐘信號； ”1000“表示G.812本地局時鐘信號；”1011“表示同步設備定時源（SETS）信號；其他編碼保留未用 若在優(yōu)先級表中配置了外部源，當外部源失效后，產(chǎn)生EXC-SYN-LOS告警，表示外同步時鐘源丟失12、備用字節(jié) 表示國內使用的保留字節(jié)；表

14、示與傳輸媒質有關的特征字節(jié)；未標記的用作將來國際標準確定信息凈負荷（Payload） 信息載荷（凈負荷）域是SDH幀內用于承載各種業(yè)務信息的部分 對于STM-1而言， Payload有9261=2349Byte，相應于234988000=150.33Mb/s的容量 在Payload中包含少量字節(jié)用于通道的運行、維護和管理，這些字節(jié)稱為通道開銷（POH）管理單元指針（AU PTR） 管理單元指針是一種指示符，主要用于指示Payload第一個字節(jié)在幀內的準確位置（相對于指針位置的偏移量）。對于STM-1而言， AU PTR有9個字節(jié)（第4行），相應于988000=0.576Mb/s 采用指針技術是

15、SDH的創(chuàng)新，結合虛容器（VC）的概念，解決了低速信號復接成高速信號時，由于小的頻率誤差所造成的載荷相對位置漂移的問題SDH復用原理 將低速支路信號復接為高速信號，通常有兩種傳統(tǒng)方法：正碼速調整法和固定位置映射法 正碼速調整法的優(yōu)點是容許被復接的支路信號有較大的頻率誤差，缺點是復接與分接相當困難 固定位置映射法是讓低速支路信號在高速信號幀中占有固定的位置。這種方法的優(yōu)點是復接和分接容易實現(xiàn)，但由于低速信號可能是屬于PDH的或由于SDH網(wǎng)絡的故障，低速信號與高速信號的相對相位不可能對準，并會隨時間而變化 SDH采用載荷指針技術，結合了上述兩種方法的優(yōu)點，付出的代價是要對指針進行處理。超大規(guī)模集成

16、電路的發(fā)展，為實現(xiàn)指針技術創(chuàng)造了條件SDH的復用映射結構 ITU-T規(guī)定了SDH的一般復用映射結構： 把支路信號適配裝入虛容器的過程 使支路信號與傳送的載荷同步 這種結構可以把目前PDH的絕大多數(shù)標準速率信號裝入SDH幀 將各種信號裝入SDH幀結構凈負荷區(qū)，需要經(jīng)過映射、定位校準和復用3個步驟 C-n是標準容器，用來裝載現(xiàn)有的PDH的各支路信號： 完成速率適配處理的功能 加入少量通道開銷（POH）字節(jié)，即組成相應的虛容器VC 容器（C） 容器是一種用來裝載各種速率業(yè)務信號的信息結構，其基本功能是完成PDH信號與VC之間的適配（即碼速調整）。 ITU-T規(guī)定了5種標準容器，C-11、 C-12、

17、 C-2、 C-3和 C-4，每一種容器分別對應于一種標稱的輸入速率，即1.544Mbit/s、 2.048Mbit/s、 6.312Mbit/s、 34.368Mbit/s和139.264Mbit/s 我國的SDH復用映射結構僅涉及C-12、 C-3和 C-4虛容器VC VC的包絡與網(wǎng)絡同步，但其內部則可裝載各種不同容量和不同格式的支路信號。所以引入虛容器的概念，使得不必了解支路信號的內容，便可以對裝載不同支路信號的VC進行同步復用、交叉連接和交換處理，實現(xiàn)大容量傳輸 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VC前面加上管理單元指針（AU PTR），以進行定位

18、校準 虛容器是用來支持SDH通道層連接的信息結構，由信息凈負荷（容器的輸出）和通道開銷（POH）組成，即 VC-n=C-n+VC-nPOH VC可分成低階VC和高階VC兩類 TU前的VC為低階VC，有VC-11、 VC-12、 VC-2和VC-3（我國有VC-12和VC-3） AU前的VC為高階VC，有VC-4和VC-3（我國有VC-4） 用于維護和管理這些VC的開銷稱為通道開銷（POH） 管理低階VC的通道開銷稱為低階通道開銷（LPOH） 管理高階VC的通道開銷稱為高階通道開銷（HPOH）管理單元（AU）和支路單元（TU） STM-N（N=4，16，64）的間插 字節(jié)間插SDH系統(tǒng)構成 SD

19、H的發(fā)展 20世紀70年代末進入實用化，成為電信傳送網(wǎng)的主要傳輸手段 光纖通信中的各種新技術、新系統(tǒng)日新月異地迅速發(fā)展 強度調制-直接檢測（IM-DD）光纖通信系統(tǒng)是最常用、最主要的方式 系統(tǒng)構成 傳輸設備（網(wǎng)元） 終端設備（TM-LTE） 再生器設備（REG） ADM設備（分插復用器） DXC設備 傳輸線路：光纜SDH數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的組成設備構成 分類: （TM-LTE）終端設備 （REG）再生器設備 ADM設備（分插復用器） DXC設備 復用設備：按照時分復用的方式把多路信號復接、合群，從而輸出高比特率的數(shù)字信號發(fā)射端機，或相反處理 2500SDH設備外框架 高速框和低速框分別有12和1

20、5個板位SDH設備組成結構TM設備中繼設備（REG） 光脈沖信號從光發(fā)射機輸出經(jīng)光纖傳輸若干距離以后，由于光纖損耗和色散的影響，將使光脈沖信號的幅度受到衰減，波形出現(xiàn)失真，這樣，就限制了光脈沖信號在光纖中做長距離的傳輸。為此就需在光波信號經(jīng)過一定距離傳輸后，要加一個光中繼器，以放大衰減的信號，恢復失真的波形，使光脈沖得到再生。因此，每隔一定距離（50-70km）就要設置一個光中繼器 光中繼器的種類： O-E-O型 光纖放大器型 實際上使用的中繼器應有兩套收、發(fā)設備，一套是去，一套是來決定最大中繼距離的因素 1、發(fā)送光功率Pt，在其它條件不變時，發(fā)送光功率越大，傳輸距離越長 2、光接收機靈敏度P

21、min，在其它條件不變時，光接收機靈敏度越高（ Pmin 小），傳輸距離越長 3、光纖的每公里損耗， 大，則光源損失在光纖上的功率越大，顯然，光信號能夠在光纖中傳輸?shù)木嚯x越短 4、光纖的色散，光纖色散越大，傳輸距離越長，波形失真越嚴重。光中繼器（光纖放大器） 自20世紀80年代末摻餌光纖放大器（EDFA）問世并很快實用化，光放大器已經(jīng)開始代替O-E-O式中繼器。但目前的光放大器尚沒有整形和再生的功能，在采用多級光放大器級聯(lián)的長途光通信系統(tǒng)中，需要考慮色散補償和放大的自發(fā)輻射噪聲積累的問題中繼器的構成 由一個沒有碼型變換的光接收機和沒有碼型變換的光發(fā)射機相接而成。一個幅度受到衰減、波形發(fā)生畸變的

22、信號，經(jīng)過中繼器的放大、再生后就可以恢復為原來的狀態(tài) 作為一個實用的光中繼器，為了維護的需要，還應具有公務通信、監(jiān)控、告警的功能，有的中繼器還有區(qū)間通信的功能。另外，實際使用的中繼器應有兩套收、發(fā)設備，一套是輸出，一套是輸入。ADM設備DXC設備數(shù)字交叉連接設備（DXC） 相當于一種自動的數(shù)字電路配線架。圖示是SDH的DXC（也適合于PDH）其核心部分是可控的交叉連接開關（空分或時分）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配的基本單位。一般每個輸入信號被分接為m個并行支路信號，然后通過時分（或空分）交換網(wǎng)絡，按照預先存放的交叉連接圖或動態(tài)計算的交叉連接圖對這

23、些電路進行重新編排，最后將重新編排后的信號復接成高速信號輸出 通常用DXC/Y來表示一個DXC的配置類型，其中第一個數(shù)字X表示輸入端口速率的最高等級，第二個數(shù)字Y表示參與交叉連接的最低速率等級。數(shù)字0表示64kb/s電路速率；數(shù)字1、2、3、4分別表示PDH的1至4次群的速率，其中4也代表SDH的STM-1等級；數(shù)字5和6分別代表SDH的STM-4和STM-16等級 例如：DXC1/0表示輸入端口的最高速率為一次群信號的速率（E1：2.048Mb/s），而交叉連接的基本速率為64kb/s； DXC4/1表示輸入端口的最高速率為155.52Mb/s（對于SDH）或140Mb/s（對于PDH），而

24、交叉連接的基本速率為2.048Mb/s。目前應用最廣泛的是DXC1/0、 DXC4/1和DXC4/4 網(wǎng)元總結 從外部看 TM：一對線路光口 ADM：兩對線路光口 （S）DXC：三對以上線路光口 REG：兩對線路光口，無支路口 網(wǎng)元的結構網(wǎng)絡構成 點到點 線形 環(huán)形 星形 網(wǎng)孔形點到點線形（鏈形）環(huán)形星形/網(wǎng)孔形備用系統(tǒng) 由于通信系統(tǒng)的可靠性要求很高，光器件的可靠性比電子器件差，為了保證通信系統(tǒng)的暢通，光路（包括光端機、光纖和光中繼器）應設置備用系統(tǒng)。當主要系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可人工或自動到轉到備用系統(tǒng)上工作?？梢詭讉€主用系統(tǒng)共用一個備用系統(tǒng) 備用系統(tǒng)有兩種形式： 1+1， m：n 當只有一個主用

25、系統(tǒng)時，可采用1+1的備用方式1+1保護 1+1保護方式是指系統(tǒng)中同時存在一個主用信道和一個備用信道，而且信息是同時在主用和備用信道中傳輸，正常情況下，接收端是提取主用信道信號作為接收信號，只有主用信道出現(xiàn)故障時，才啟動倒換設備，這樣接收端便從備用信道中提取接收信號。由于是采用了主備信道同時傳輸有效信息的雙重保險方式，因此其可靠程度要高于1：1保護方式，但其使用效率卻略低一些 實際系統(tǒng)中，主要采用m：n的主備比方式，個別場合采用1+1的保護方式 m：n的主備用方式中，以1：1為最大備用比方式，所采用的設備利用率低，投資過大，但從可靠性的角度來觀察，該方式可高程度相當高，為了進一步地提高設備的利

26、用率，往往采用多主一備，即N：1的保護方式輔助系統(tǒng) 輔助系統(tǒng)包括 監(jiān)控管理系統(tǒng) 公務通信系統(tǒng) 自動倒換系統(tǒng) 告警處理系統(tǒng) 電源供給系統(tǒng)等監(jiān)控管理系統(tǒng) 光纖通信的監(jiān)測、控制、管理系統(tǒng)是保證系統(tǒng)正常運行，實現(xiàn)通信網(wǎng)絡的智能化所不可缺少的重要組成部分 它以嵌入式計算機技術為主體，與光纖通信技術本身密切結合，實現(xiàn)智能化、多功能的監(jiān)測、遙控和網(wǎng)絡管理，提高了操作、維護、管理人員的工作效率，保證了通信系統(tǒng)的正常運行 光纖通信系統(tǒng)的監(jiān)控管理系統(tǒng)應是整個電信管理網(wǎng)（TMN）的一部分，將來應能納入TMN中去。根據(jù)TMN的管理功能要求，應能對光纖通信設備（網(wǎng)元）進行： 故障管理 性能管理 配置管理 安全管理 故障

27、管理的主要內容 故障管理層次的規(guī)定（權限設定）。包括： 哪些網(wǎng)元被配置成管理者，哪些被置配成被管理者 隊事件進行分類（分成硬件和軟件，硬件事件又分為可告警的、屬性改變等不同類型） 告警級別的劃分（分為緊急告警、主要告警、次要告警和提示告警）故障管理 告警監(jiān)視。包括 對發(fā)生在網(wǎng)絡中的有關事件和條件的檢測和報告 對現(xiàn)行告警顯示、列表和處理 對歷史告警進行記錄等 故障定位。應能提供線路環(huán)回（分段）和誤碼注入功能以便故障的定位性能管理 完成系統(tǒng)各項性能數(shù)據(jù)的收集、傳送、報告、存儲和不同時標的歷史記載 門限值的設置和越限報告、顯示、分析等，以便預測故障和對終端用戶服務質量列化程度進行測定配置管理 進行系

28、統(tǒng)配置 對網(wǎng)絡進行物理配置，例如對網(wǎng)絡拓撲的配置，實施網(wǎng)絡單元的控制、識別和數(shù)據(jù)交換。 業(yè)務的配置。對終端機（TM）、分插復用（ADM）設備的接入業(yè)務進行必要的配置。例如輸入、輸出端口的配置，交叉連接方式的配置等。 保護配置。例如當實現(xiàn)倒換時，有關節(jié)點及其狀態(tài)指配、倒換機制配置等安全管理 安全管理 注冊 日志管理 口令 安全等級 防止未經(jīng)許可而接入到特定內容，保障網(wǎng)絡的安全運行監(jiān)控管理系統(tǒng) 監(jiān)控管理系統(tǒng)是光纖系統(tǒng)重要的、不可缺少的組成部分，隨著人類向信息社會的邁進和計算機的介入，使整個監(jiān)控管理系統(tǒng)日趨網(wǎng)絡化、智能化，大大提高了整個通信系統(tǒng)的可靠性、控制的靈活性、數(shù)據(jù)處理的科學性和維護的方便性

29、對監(jiān)控管理系統(tǒng)的要求： 監(jiān)測數(shù)據(jù)準確 分析、分類、統(tǒng)計、存檔功能齊全 監(jiān)控容量足夠大，不留死角 操作方便 有良好的橫向與豎向的兼容性，橫向兼容是指各種數(shù)字傳輸手段的監(jiān)控系統(tǒng)、不同廠家的產(chǎn)品之間應能互相兼容，豎向兼容性是指隨著我國電信管理網(wǎng)（TMN）的建設與發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)應能為與它的兼容和結合打下基礎 監(jiān)控管理系統(tǒng)的工作方式 目前監(jiān)控管理系統(tǒng)的工作方式主要是“集中監(jiān)控”。例如，在一個數(shù)字段內，將一個終端站設為主控站，另一終端站設為副控站，利用各占之間的管理信息通道，借助于裝在各中繼站內的監(jiān)控設備（SV）和系統(tǒng)的監(jiān)控信號，可以在主控站對沿途各個中繼站進行集中監(jiān)控。此外，還可以進行多方向（多系統(tǒng)）的

30、集中監(jiān)控以及跨越數(shù)字段的監(jiān)控系統(tǒng)公務通信系統(tǒng) 公務通信在這里指公務電話，是專為值班維護人員聯(lián)絡使用的 公務通信可分別按兩路來設置傳輸信道： 一路是數(shù)字段間的公務通信，供段間終端站、轉接站之間的公務聯(lián)絡 一路是數(shù)字段內的公務通信，供段內終端站、轉接站和中繼站之間的公務聯(lián)絡 隨著通信網(wǎng)建設速度的加快，公務電話的功能也越來越強。很多公務電話可以實現(xiàn)點對點的選擇呼叫、會議電話方式的同線呼叫、在一個維護段內的分組呼叫以及插入呼叫，即在業(yè)務需要時，第三方可以強行加入甲、乙兩方正在進行的通話自動到換系統(tǒng) 自動到換系統(tǒng)負責在主用系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動到換到備用系統(tǒng)上工作，倒換命令發(fā)出的條件是： 主用系統(tǒng)無光、或

31、收失步、或超過10-3誤碼，而備用系統(tǒng)正常 主用系統(tǒng)收AIS，而備用系統(tǒng)收非AIS，這時到換系統(tǒng)發(fā)出倒換控制指令，啟用備用系統(tǒng)替代主用系統(tǒng)告警處理系統(tǒng) 當監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)某些設備有故障時，除發(fā)出控制指令外，還應有告警指示，以便使維護人員有效地識別有故障的設備，組織力量進行檢修，恢復業(yè)務 告警信號除了在計算機上顯示與存儲外，還通過可見的（如指示燈）、可聞的（如鈴聲、蜂鳴器、喇叭聲等）的方式顯示 告警內容一般分為兩大類： 一類為即時維護告警，即緊急告警。當發(fā)出即時維護告警時，維護人員必須立即開始維護工作 一類是延時維護告警指示，這是非緊急告警，并不要求維護人員立即動作，但提醒維護人員，設備的性能已有劣

32、化，須考慮采取相應措施，以防性能進一步劣化以至嚴重影響業(yè)務 對于不同性質的告警，可用不同的顯示方法主要的監(jiān)測內容和告警指示 故障監(jiān)視 1、機內電源異常 2、發(fā)無光 3、收無光 4、PCM輸入信號中斷 5、幀失步 6、公務通信故障 7、上游發(fā)AIS信號15為即時告警，67為延時告警 性能監(jiān)測： 1、誤碼性能：長期平均誤碼率（BER），誤碼秒（ES），嚴重誤碼秒（SES） 2、LD偏置電流I0 3、接收機AGC電壓 4、供電電源電壓 當BER10-3，即時告警 當BER10-6或I0高于初始值的1.5倍時，延時告警電源供給系統(tǒng) 光端機各部分電路都需要相應的直流電源，通信機房的供電電源一般為-24V

33、或-48V或-60V 電源供給系統(tǒng)一般是指機房中的直流-直流電源變換器及它們的自動保護電路 對供電系統(tǒng)的主要要求有： 允許輸入電源電壓的變化范圍寬。允許輸入電壓在標稱值的10% 15%的范圍內變化 輸出電壓穩(wěn)定，主要電源穩(wěn)定度不劣于1% 變換效率高，紋波干擾小 具有自動保護功能，如輸入欠壓、過亞保護，輸出短路、過流保護等 電源供給系統(tǒng)的內容還包括無人值守的中繼站的遠供電系統(tǒng)，或者這些站利用太陽能、風力發(fā)電等本地能源的供電系統(tǒng)系統(tǒng)性能及其測試 目前，ITUT-T已經(jīng)對光纖通信的各個速率、各個光接口和電接口的各種性能給出具體的建議，系統(tǒng)的性能參數(shù)也有很多，這里介紹系統(tǒng)最主要的兩大性能參數(shù)： 誤碼性

34、能 抖動性能誤碼性能 系統(tǒng)的誤碼性能是衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的一個非常重要的指標，它反映數(shù)字信息在傳輸過程中受到損傷的程度，通常用長期平均誤碼率、誤碼的時間百分數(shù)和誤碼秒百分數(shù)來表示 長期平均誤碼率簡稱誤碼率（BER：Bit Error Rate），它表示傳送的碼元被錯誤判決的概率，在實際測量中，常以長時間測量中誤碼數(shù)目與傳送的總碼元數(shù)之比來表示BER BER對話音的干擾 對于一路64kbit/s的數(shù)字電話： 若BER10-6，則話音十分清晰，感覺不到噪聲和干擾 若BER達到10-5，則在低聲講話時就會感覺到干擾存在，個別的喀喀生存在； 若BER達到10-3，則不僅感到嚴重的干擾，而且可懂度也會受到影響

35、 嚴重誤碼秒百分數(shù)（SES） BER表示系統(tǒng)長期統(tǒng)計平均的結果，他不能反映系統(tǒng)是否有突發(fā)性、成群的誤碼存在，為了有效地反映系統(tǒng)實際的誤碼特性，還需引入誤碼的時間百分數(shù)和誤碼秒百分數(shù) 在較長時間內觀察誤碼，設T（1分鐘或1秒鐘）為一個抽樣觀察時間，設定BER的某一門限值為M。記錄下每一個T內的BER，其中BER超過門限M的T次數(shù)與總觀察時間內的可用時間的比，稱為誤碼的時間百分比，常用的有劣化百分數(shù)（DM）和嚴重誤碼秒百分數(shù)（SES） DM，SES，ES的定義及64kbit/s業(yè)務在全程全網(wǎng)上需滿足的指標抖動性能 數(shù)字信號（包括時鐘信號）的各個有效瞬間對于標準時間位置的偏差，稱為抖動（或漂動）。這

36、種信號邊緣相位的向前向后變化給時鐘恢復電路和先進先出（FIFO）緩存器的工作帶來一系列的問題，是使信號判決偏離最佳判決時間、影響系統(tǒng)性能的重要因素。在光纖通信中，在10Hz以下的長期相位變化稱為漂移，而10Hz以上的則稱為抖動 抖動在本質上相當于低頻振蕩的相位調制加載到傳輸?shù)臄?shù)字信號上 產(chǎn)生抖動的主要原因是： 隨機噪聲 時鐘提取回路中調諧電路的諧振頻率偏移 接收機的碼間干擾 振幅相位換算等 抖動的特性 在多中繼長途光纖通信中，抖動具有積累性 抖動在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中最終表現(xiàn)為數(shù)字端機解調后的噪聲，使信噪比劣化、靈敏度降低 抖動的單位是UI，它表示單位時隙 當傳輸信號為NRZ碼時，1UIj就是1比特

37、信息所占用的時間，它在數(shù)值上等于傳輸速率的倒數(shù) 抖動的性能參數(shù) 輸入抖動容限 輸出抖動 抖動轉移特性 輸入抖動容限 光纖通信系統(tǒng)的各次群的輸入接口必須容許輸入信號含有一定的抖動，系統(tǒng)容許的輸入信號的最大抖動范圍稱為輸入抖動容限 按照ITU-T建議和國標規(guī)定，PDH各次群輸入接口的輸入抖動容限必須在圖示曲線上 輸出抖動 當系統(tǒng)無輸入抖動時，系統(tǒng)輸出口的信號抖動特性，稱為輸出抖動 抖動轉移 抖動轉移也稱為抖動傳遞，定義為系統(tǒng)輸出信號的抖動與輸入信號中具有對應頻率的抖動之比。 對于SDH光纖通信系統(tǒng)，抖動性能參數(shù)還有輸出口的映射抖動和組合抖動。這兩個性能參數(shù)分別限制映射復用過程中由于比特塞入調整引起

38、的或者是指針調整過程中引起的數(shù)字信號的抖動系統(tǒng)性能指標的測試測試儀表和測試方法測試儀表和測試方法 常用儀表 光功率計 可變光衰減器 專用儀表 誤碼測試儀 誤碼分析儀 數(shù)字傳輸分析儀 SDH分析儀等 誤碼測試儀簡要原理 發(fā)碼發(fā)生器可以產(chǎn)生測試所需要的各種速率和各種碼型，根據(jù)國標規(guī)定，誤碼率等性能的測試采用223-1偽隨機序列（對三次群和三次群以上系統(tǒng)）來進行測試 誤碼檢測器包括本地碼發(fā)生器，同步電路及誤碼檢測器，本地碼發(fā)生器的構成與發(fā)碼發(fā)生器相同，可以產(chǎn)生與發(fā)碼完全相同的碼序列，并通過同步設備與接收到的碼序列同步。誤碼檢測電路將本地碼與接收碼進行比較，檢出誤碼信息，送給指示器，從而顯示誤碼的測量

39、結果 誤碼分析儀 誤碼分析儀的基本結構同誤碼測試儀，不同之點是誤碼分析儀內都有CPU，對測試結果進行誤碼分析，不僅給出BER。而且給出ES，SE5和DM等參數(shù) 數(shù)字傳輸分析儀 數(shù)字傳輸分析儀除了具有誤碼分析儀的全部功能外，還包括抖動發(fā)生器，能產(chǎn)生測試所需要的各種幅度可調的低頻信號，并將其調制到發(fā)碼上，產(chǎn)生帶有抖動的數(shù)字序列；數(shù)字傳輸分析儀的接收部分，除具有誤碼檢測設備外，還能測試抖動量，因此，該設備能測試全部誤碼性能和抖動性能 SDH分析儀 SDH分析儀不僅能測試SDH設備的誤碼性能和抖動性能，而且能分析和檢測SDH設備的幀結構和映射復用結構 SDH分析儀也能對PDH支路口的性能進行測試誤碼率

40、和靈敏度的測試 光接收機靈敏度的定義是在保證一定的誤碼率下所需要接收的最低平均光功率，因此，誤碼率和靈敏度是聯(lián)系在一起的，它們的測試方法也是相同的。 誤碼率測試方法 1、按圖接好測試系統(tǒng)，誤碼儀的發(fā)送部分按規(guī)定送出2231或2151偽隨機碼，用來調制光發(fā)射機 2、增大光衰減器的衰減量，同時監(jiān)測誤碼，直到誤碼儀指示的誤碼率為某一要求值（如10-10） 3、斷開光纖連接器，用光功率計測量此時的接收光功率，即為要求誤碼率下的接收靈敏度（如BER= 10-10時的靈敏度值）。靈敏度的表示方法一般采用dBm表示，即： Pr=10lg（Pmin/1mW）(dBm)動態(tài)范圍的測試 先測量光接收機的靈敏度，即

41、測Pmin 逐漸減小光衰減器的衰減量，直至誤碼儀指示的誤碼率為某一要求值，此時接收的光功率為最大輸入功率Pmax，動態(tài)范圍可表示為 D=10lg（Pmax/Pmin）(dB)抖動性能的測試 輸入抖動容限測試系統(tǒng) 輸入抖動容限的測試步驟 1、如圖所示接好測試系統(tǒng)，但先不將低頻信號發(fā)生器連接到發(fā)送器上，開關K1置1，K2置2，由誤碼儀發(fā)送2231或2151偽隨機碼。監(jiān)視光端機的誤碼率，調整可變光衰減器的衰減量，使光接收機接收的光功率恰好在無誤碼的基礎上增加1dB 2、將低頻信號發(fā)生器發(fā)出的測試低頻信號加于誤碼儀的發(fā)送端，調制偽隨機碼，造成光端機輸入信號的抖動，逐漸加大低頻信號幅度，直至發(fā)生誤碼為止

42、 3、將開關K1置3，測出此時的抖動值，即為此頻率下的輸入抖動容限 4、改變低頻測試信號的頻率，重復上述過程，逐頻點測量，最后畫出輸入抖動與頻率的對應關系 目前，很多數(shù)字傳輸分析儀和SDH分析儀將ITU-T建議的輸入抖動容限的有關曲線輸入機內CPU，只要啟動自動測量功能，便能方便的測出系統(tǒng)的輸入抖動容限值 輸出抖動和抖動轉移特性測量 輸出抖動測量 將圖中低頻信號發(fā)生器的輸出幅度設為零，使光端機輸入端無抖動輸入，斷開K2，將2端和3端相連，抖動檢測儀選擇適當?shù)臑V波器帶寬，此時抖動檢測儀讀出的數(shù)值即為輸出抖動 抖動轉移特性測量 在某頻率下將輸入抖動調整在適當?shù)臄?shù)值，接收端測出輸出抖動數(shù)值，輸出抖動與輸入抖動之比，即為抖動轉移特性光通信系統(tǒng)設計概要1、了解和分析用戶的需求2、根據(jù)設計規(guī)范 ，用戶需求總結，對各廠家各種設備進行了解，吸收以前的設計經(jīng)驗3、提出總體方案4、給出詳細設計說明，技術指標計算和設備選型5、總結方案的特點和達到的功能和指標6、施工方案和測試驗收方案 設計要點 三個步驟： 1、選擇系統(tǒng)工作波長 2、選擇系統(tǒng)元件 3、進行系統(tǒng)功率估算和帶寬估算 長距離、大容量系統(tǒng)一般選擇較長的工作波長（1310、1550nm） 根據(jù)要求的系統(tǒng)容量和傳輸性能選擇系統(tǒng)元件： 短距離、小容量系統(tǒng)LED-多模光纖-PIN組合 長距離、大容量（數(shù)百公里傳輸距離，碼率大于1G