第05章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)

1、2022/5/211第五章第五章 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)數(shù)字光纖通信系統(tǒng)趙繼軍河北工程大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)2022-5-212本章內(nèi)容本章內(nèi)容n5.1 5.1 兩種傳輸體制兩種傳輸體制n5.2 5.2 系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)的性能指標(biāo)n5.3 5.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2022-5-213本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容n5.1兩種傳輸體制5.1.1 準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH5.1.2 同步數(shù)字系列2022-5-2145.1 5.1 兩種傳輸體制兩種傳輸體制 光纖大容量數(shù)字傳輸目前都采用同步時(shí)分復(fù)用同步時(shí)分復(fù)用(TDM)技術(shù)技術(shù)。 復(fù)用又分為若干等級(jí)，先后有兩種傳輸體制：準(zhǔn)同步數(shù)字系列準(zhǔn)同步數(shù)

2、字系列(PDH)同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列(SDH) 隨著光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，PDH遇到了許多困難。美國(guó)提出了同步光纖網(wǎng)同步光纖網(wǎng)(SONET)。 1988年，ITU-T(原CCITT) 提出了被稱為同步數(shù)字系列同步數(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(yīng)用。這種傳輸體制不僅適用于光纖信道，也適用于微波和衛(wèi)星干線傳輸。2022-5-2155.1.1 5.1.1 準(zhǔn)同步數(shù)字系列準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH-PDH-基礎(chǔ)速率基礎(chǔ)速率n 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)速率以1.544 Mb/s為第一級(jí)(一次群一次群，或稱

3、基群基群)基礎(chǔ)速率，采用的國(guó)家有北美各國(guó)和日本；以2.048 Mb/s為第一級(jí)(一次群)基礎(chǔ)速率， 采用的國(guó)家有西歐各國(guó)和中國(guó)。2022-5-2165.1.1 5.1.1 準(zhǔn)同步數(shù)字系列準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH-PDH-光纖通信制式（光纖通信制式（1/21/2）2022-5-2175.1.1 5.1.1 準(zhǔn)同步數(shù)字系列準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH-PDH-光纖通信制式（光纖通信制式（2/22/2）n對(duì)于以2.048 Mb/s為基礎(chǔ)速率的制式，各次群的話路數(shù)按4倍遞增，速率的關(guān)系略大于4倍。n對(duì)于以1.544 Mb/s為基礎(chǔ)速率的制式，在3次群以上，日本和北美各國(guó)又不相同， 看起來很雜亂。 nPDH各次群比

4、特率相對(duì)于其標(biāo)準(zhǔn)值有一個(gè)規(guī)定的容差，而且是異源的，通常采用碼速調(diào)整碼速調(diào)整方法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同步復(fù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同步復(fù)用用。n1次群至4次群接口比特率早在1976年就實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，并得到各國(guó)廣泛采用。 nPDHPDH主要適用于中、低速率點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸。主要適用于中、低速率點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸。2022-5-2185.1.1 5.1.1 準(zhǔn)同步數(shù)字系列準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH-PDH-PDHPDH存在的問題存在的問題nPDH存在的主要問題存在的主要問題 北美、西歐和亞洲所采用的三種數(shù)字系列互不兼容，造成國(guó)際互通困難。沒有世界性的標(biāo)準(zhǔn)光接口規(guī)范，導(dǎo)致了各個(gè)廠家自行開發(fā)的專用光接口大量滋生，限制了聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的靈活性，增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)

5、雜性和運(yùn)營(yíng)成本。信號(hào)復(fù)用/解復(fù)用需要逐級(jí)進(jìn)行，復(fù)接/分接設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上下話路價(jià)格昂貴。 各種復(fù)用系列都有其相應(yīng)的幀結(jié)構(gòu)，沒有足夠的OAM開銷比特，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)缺乏靈活性，無法適應(yīng)不斷演變的電信網(wǎng)要求。由于建立在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸基礎(chǔ)上的復(fù)用結(jié)構(gòu)缺乏靈活性，使得數(shù)字通道設(shè)備的利用率很低，非最短的通道路由占了業(yè)務(wù)量的大部分。2022-5-2195.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH傳輸網(wǎng)（傳輸網(wǎng)（1/91/9）n SDH不僅適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，而且適合于多點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸。圖5.1示出SDHSDH傳輸網(wǎng)的拓?fù)鋫鬏斁W(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。nSDHSDH傳輸網(wǎng)傳輸網(wǎng)由S

6、DHSDH終接設(shè)備終接設(shè)備(或稱SDHSDH終端復(fù)終端復(fù)用器用器TMTM)、分插復(fù)用設(shè)備分插復(fù)用設(shè)備ADMADM、數(shù)字交叉連接數(shù)字交叉連接設(shè)備設(shè)備DXCDXC等網(wǎng)絡(luò)單元以及連接它們的(光纖)物理鏈路構(gòu)成。2022-5-21105.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH傳輸網(wǎng)（傳輸網(wǎng)（2/92/9）圖圖 5.1 SDH傳輸網(wǎng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸網(wǎng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)TMADMDXCADMTMTMTMADMSTM-nSTM-nDXCADMTMSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-nSTM-n低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)(

7、nN)圖圖 5.1 SDH傳輸網(wǎng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸網(wǎng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)TMADMDXCADMTMTMTMADMSTM-nSTM-nSTM-nSTM-nSTM-nSTM-nDXCADMTMSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-nSTM-nSTM-nSTM-nSTM-n低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)低速信號(hào)(nN)(nN)(nN)2022-5-21115.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)

8、字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH傳輸網(wǎng)（傳輸網(wǎng)（3/93/9）n終端復(fù)用器（終端復(fù)用器（TM）SDHSDH終端終端的主要功能是SDH終端的功能主要由TM設(shè)備完成。MUXE1E1STM-N同步復(fù)接DMXE1E1STM-N同步分接圖5.2 SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)單元(a) 終端復(fù)用器TM；MUXE1E1STM-N同步復(fù)接DMXE1E1STM-N同步分接MUXE1E1STM-N同步復(fù)接DMXE1E1STM-N同步分接圖5.2 SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)單元(a) 終端復(fù)用器TM；2022-5-21125.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH傳輸網(wǎng)（傳輸網(wǎng)（4/94/9）

9、n分插復(fù)用器（分插復(fù)用器（ADM） ADMADM是一種特殊的復(fù)用器，它利用分接功能將輸入信號(hào)所承載的信息分成兩部分：所承載的信息分成兩部分：一部分直接轉(zhuǎn)發(fā)一部分卸下給本地用戶然后信息又通過復(fù)接功能將轉(zhuǎn)發(fā)部分和本地上送的部分合成輸出DMXMUX中繼線中繼線STM-N中繼線中繼線STM-NAddSTM-n分接分接復(fù)接復(fù)接DropSTM- n本地本地圖圖5.2(b) SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)單元分插復(fù)用設(shè)備傳輸網(wǎng)絡(luò)單元分插復(fù)用設(shè)備ADM(Add/DropMultiplexer)DMXMUX中繼線中繼線STM-N中繼線中繼線STM-N中繼線中繼線STM-N中繼線中繼線STM-NAddSTM-nAddSTM-n分

10、接分接復(fù)接復(fù)接DropSTM- n本地本地DropSTM- n本地本地圖圖5.2(b) SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)單元分插復(fù)用設(shè)備傳輸網(wǎng)絡(luò)單元分插復(fù)用設(shè)備ADM(Add/DropMultiplexer)2022-5-21135.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH傳輸網(wǎng)（傳輸網(wǎng)（5/95/9）n數(shù)字交叉設(shè)備（數(shù)字交叉設(shè)備（DXC）DXCDXC類似于交換機(jī)類似于交換機(jī)，它一般有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出，通過適當(dāng)配置可提供不同的端到端連接。1: m1: mm:1m :1復(fù)接復(fù)接交叉連接矩陣交叉連接矩陣分接分接1n1n配置管理配置管理圖圖5.2 (c) SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)單元傳

11、輸網(wǎng)絡(luò)單元數(shù)字交叉連接設(shè)備數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC 1: m1: mm:1m :1復(fù)接復(fù)接交叉連接矩陣交叉連接矩陣分接分接1n1n1n1n配置管理配置管理圖圖5.2 (c) SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)單元傳輸網(wǎng)絡(luò)單元數(shù)字交叉連接設(shè)備數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC 2022-5-21145.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH傳輸網(wǎng)（傳輸網(wǎng)（6/96/9）nSDH傳輸網(wǎng)的連接模型傳輸網(wǎng)的連接模型n通過DXC的交叉連接作用，在SDH傳輸網(wǎng)內(nèi)可提供許多條傳輸通道，每條通道都有相似的結(jié)構(gòu)，其連接模型如圖5.3(a)。n每個(gè)通道通道(Path)(Path)由一個(gè)或多個(gè)復(fù)接段復(fù)接段(

12、Line)(Line)構(gòu)成，而每一復(fù)接段又由若干個(gè)再生再生段段(Section)(Section)串接而成。圖圖 5.3 (a) 傳輸通道的結(jié)構(gòu)傳輸通道的結(jié)構(gòu)傳輸通道連接模型傳輸通道連接模型通道通道終接設(shè)備終接設(shè)備線路線路終接設(shè)備終接設(shè)備TMADM/DXC再生段再生段Section再生段再生段再生段再生段線路線路終接設(shè)備終接設(shè)備通道通道終接設(shè)備終接設(shè)備E1E3E1E3ADM/DXCTM復(fù)接段復(fù)接段(Line)傳輸通道傳輸通道(Path)再生中繼器再生中繼器圖圖 5.3 (a) 傳輸通道的結(jié)構(gòu)傳輸通道的結(jié)構(gòu)傳輸通道連接模型傳輸通道連接模型通道通道終接設(shè)備終接設(shè)備線路線路終接設(shè)備終接設(shè)備TMADM

13、/DXC再生段再生段再生段再生段Section再生段再生段Section再生段再生段再生段再生段再生段再生段線路線路終接設(shè)備終接設(shè)備通道通道終接設(shè)備終接設(shè)備E1E3E1E3E1E3E1E3ADM/DXCTM復(fù)接段復(fù)接段(Line)復(fù)接段復(fù)接段(Line)傳輸通道傳輸通道(Path)傳輸通道傳輸通道(Path)再生中繼器再生中繼器2022-5-21155.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH傳輸網(wǎng)（傳輸網(wǎng)（7/97/9）PathPathLineLineSectionSectionSectionPhotonicPhotonicPhotonic再生中繼器再

14、生中繼器圖圖 5.3 (b) 傳輸通道的結(jié)構(gòu)傳輸通道的結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)PathPathPathPathLineLineLineLineSectionSectionSectionSectionSectionSectionPhotonicPhotonicPhotonicPhotonicPhotonicPhotonic再生中繼器再生中繼器圖圖 5.3 (b) 傳輸通道的結(jié)構(gòu)傳輸通道的結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)2022-5-2116SONETSONET中設(shè)備和層的關(guān)系中設(shè)備和層的關(guān)系2022-5-21172022-5-21185.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDH

15、SDH傳輸網(wǎng)（傳輸網(wǎng)（8/98/9）n與與PDH相比，相比，SDH具有下列特點(diǎn)具有下列特點(diǎn)SDH采用世界上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率等級(jí)。 最低的等級(jí)也就是最基本的模塊稱為STM-1，傳輸速率為155.520 Mb/s； 4個(gè)STM-1 同步復(fù)接組成STM-4，傳輸速率為622.080 Mb/s； 16個(gè)STM-1 組成STM-16, 傳輸速率為2488.320 Mb/s，以此類推。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， 光接口成為開放型接口，這有利于建立世界統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)。 標(biāo)準(zhǔn)的光接口綜合進(jìn)各種不同的網(wǎng)絡(luò)單元， 簡(jiǎn)化了硬件，降低了網(wǎng)絡(luò)成本。在SDH幀結(jié)構(gòu)中，豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、

16、 維護(hù)和管理，便于實(shí)現(xiàn)性能監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)和定位、故障報(bào)告等管理功能。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)行碼速調(diào)整，簡(jiǎn)化了復(fù)接分接的實(shí)現(xiàn)設(shè)備，由低速信號(hào)復(fù)接成高速信號(hào)，或從高速信號(hào)分出低速信號(hào)，不必逐級(jí)進(jìn)行。采用數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC可以對(duì)各種端口速率進(jìn)行可控的連接配置，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自動(dòng)化的調(diào)度和管理，既提高了資源利用率，又增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性和可靠性。 SDH采用了DXC后，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性及對(duì)各種業(yè)務(wù)量變化的適應(yīng)能力，使現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)提高到一個(gè)嶄新的水平。2022-5-21195.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH傳輸網(wǎng)（

17、傳輸網(wǎng)（9/99/9）圖圖 5.4 分插信號(hào)流程的比較分插信號(hào)流程的比較光/電光信號(hào)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(hào)2/8 Mb/s8/34 Mb/s34/140 Mb/s2 Mb/s(電信號(hào))SDHADM155 Mb/s光接口155 Mb/s光接口2 Mb/s(電信號(hào))PDH圖圖 5.4 分插信號(hào)流程的比較分插信號(hào)流程的比較光/電光信號(hào)光信號(hào)分接分接分接140/34 Mb/s140/34 Mb/s34/8 Mb/s34/8 Mb/s8/2 Mb/s8/2 Mb/s復(fù)接復(fù)接復(fù)接電/光光信號(hào)光信號(hào)2/8 Mb/s2/8 Mb/s8/34

18、 Mb/s8/34 Mb/s34/140 Mb/s34/140 Mb/s2 Mb/s(電信號(hào))2 Mb/s(電信號(hào))SDHADM155 Mb/s光接口155 Mb/s光接口155 Mb/s光接口155 Mb/s光接口155 Mb/s光接口2 Mb/s(電信號(hào))2 Mb/s(電信號(hào))PDH2022-5-21205.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH幀結(jié)構(gòu)（幀結(jié)構(gòu)（1/21/2）n圖 5.5 給出SDH幀一個(gè)STM-N幀有9行，每行由270N個(gè)字節(jié)組成。n這樣每幀共有9270N個(gè)字節(jié)，每字節(jié)為8 bit。n幀周期為125s， 即每秒傳輸8000幀。n對(duì)

19、于STM-1而言，傳輸速率為927088000=155.520 Mb/s。n字節(jié)發(fā)送順序?yàn)椋河缮贤轮鹦邪l(fā)送，每行先左后右。圖圖 5.5 SDH幀的一般結(jié)構(gòu)幀的一般結(jié)構(gòu)SOH12AU-PTR345SOH9STM-N載荷(含POH)9N261N270N發(fā)送順序圖圖 5.5 SDH幀的一般結(jié)構(gòu)幀的一般結(jié)構(gòu)SOH12AU-PTR345SOH9STM-N載荷(含POH)9N261N270N發(fā)送順序2022-5-21215.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH幀結(jié)構(gòu)（幀結(jié)構(gòu)（2/22/2）nSDH幀的主要結(jié)構(gòu)幀的主要結(jié)構(gòu)段開銷段開銷(SOH)(SOH)。 段開

20、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64 kb/s的容量)，主要用于運(yùn)行、 維護(hù)和管理，如幀定位、 誤碼檢測(cè)、 公務(wù)通信、自動(dòng)保護(hù)倒換以及網(wǎng)管信息傳輸。信息載荷信息載荷(Payload)(Payload)。信息載荷域是SDH幀內(nèi)用于承載各種業(yè)務(wù)信息的部分。通道開銷（通道開銷（POHPOH） 。在Payload中包含少量字節(jié)用于通道的運(yùn)行、 維護(hù)和管理， 這些字節(jié)稱為通道開銷通道開銷(POH)(POH)。管理單元指針（管理單元指針（AU PTRAU PTR）。管理單元指針是一種指示符，主要用于指示Payload第一個(gè)字節(jié)在幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置（相對(duì)于指針位置的偏移量）。n根據(jù)圖

21、5.3(a)的傳輸通道連接模型，段開銷又細(xì)分為再生段開銷再生段開銷(SOH)(SOH)和復(fù)接段開銷復(fù)接段開銷(LOH)(LOH)。前者占前3行，后者占59行。n采用指針技術(shù)是SDH的創(chuàng)新，結(jié)合虛容器虛容器(VC)(VC)的概念， 解決了低速信號(hào)復(fù)接成高速信號(hào)時(shí)，由于小的頻率誤差所造成的載荷相對(duì)位置漂移的問題。2022-5-21225.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-復(fù)用原理（復(fù)用原理（1/61/6） 將低速支路信號(hào)復(fù)接為高速信號(hào)，通常有兩種傳統(tǒng)方法： 正碼速調(diào)整法正碼速調(diào)整法和固定位置映射法固定位置映射法。n正碼速調(diào)整法正碼速調(diào)整法（正比特塞入法）是利用位于

22、固定位置的比特塞入指示，來顯示塞入的比特究竟載有真實(shí)數(shù)據(jù)還是偽數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：容許被復(fù)接的支路信號(hào)有較大的頻率誤差；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：復(fù)接與分接相當(dāng)困難。n固定位置映射法固定位置映射法是讓低速支路信號(hào)在高速信號(hào)幀中占用固定的位置。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：復(fù)接和分接容易實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：但由于低速信號(hào)可能是屬于PDH的或由于SDH網(wǎng)絡(luò)的故障，低速信號(hào)與高速信號(hào)的相對(duì)相位不可能對(duì)準(zhǔn)，并會(huì)隨時(shí)間而變化。2022-5-21235.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-復(fù)用原理（復(fù)用原理（2/62/6）nSDH采用載荷指針技術(shù)采用載荷指針技術(shù)結(jié)合了正碼速調(diào)整法正碼速調(diào)整法和固定位置映射法固定位置

23、映射法的優(yōu)點(diǎn)，付出的代價(jià)是要對(duì)指針進(jìn)行處理。圖 5.6 示出載荷包絡(luò)與STM-1幀的一段關(guān)系與指針?biāo)鸬淖饔?。通過指針的值，接收端就可以確定載荷的起始位置。ITU-T規(guī)定了SDH的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)復(fù)用映射結(jié)構(gòu)。所謂映射結(jié)構(gòu)映射結(jié)構(gòu)， 是指把支路信號(hào)適配裝入虛容器的過程，其實(shí)質(zhì)是使支路信號(hào)與傳送的載荷同步。圖圖 5.6 載荷包絡(luò)與載荷包絡(luò)與SDH幀的一般關(guān)系幀的一般關(guān)系SDH幀1(125 s)SDH幀2(125 s)261字節(jié)9字節(jié)開銷9行載荷包絡(luò)AU PTR圖圖 5.6 載荷包絡(luò)與載荷包絡(luò)與SDH幀的一般關(guān)系幀的一般關(guān)系SDH幀1(125 s)SDH幀2(125 s)261字節(jié)9字節(jié)開銷9行載

24、荷包絡(luò)AU PTR2022-5-21245.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-復(fù)用原理（復(fù)用原理（3/63/6） 這種結(jié)構(gòu)可以把目前PDH的絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)速率信號(hào)裝入SDH幀。 圖5.7示出SDH一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，圖中C-n是標(biāo)準(zhǔn)容器標(biāo)準(zhǔn)容器， 用來裝載現(xiàn)有PDH的各支路信號(hào)， 并完成速率適配處理的功能。 在標(biāo)準(zhǔn)容器的基礎(chǔ)上，加入少量通道開銷通道開銷(POH)字節(jié)，即組成相應(yīng)的虛容器虛容器VC。VC的包絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)同步，但其內(nèi)部則可裝載各種不同容量和不同格式的支路信號(hào)。引入虛容器的概念，使得不必了解支路信號(hào)的內(nèi)容，便可以對(duì)裝載不同支路信號(hào)的VC進(jìn)行同步復(fù)用、交叉連接

25、和交換處理，實(shí)現(xiàn)大容量傳輸。2022-5-21255.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-復(fù)用原理（復(fù)用原理（4/64/6）圖圖 5.7 SDH的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)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/s44736 kb/s34368 kb/s6312 kb/s2048 kb/s1544 kb/sAU-3N13指 針 處 理復(fù) 用定 位 校 準(zhǔn)映 射圖圖 5.7 SDH的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

26、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/s44736 kb/s34368 kb/s6312 kb/s2048 kb/s1544 kb/sAU-3N13指 針 處 理復(fù) 用定 位 校 準(zhǔn)映 射2022-5-21265.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-復(fù)用原理（復(fù)用原理（5/65/6） 由于在傳輸過程中，不能絕對(duì)保證所有虛容器的起始相位始終都能同步，所以要在VC 的前面加上管理單元指針單

27、元指針(AU 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)分為管理單元管理單元(AU)和支路支路單元單元(TU)。 AU由高階VC(如VC-4)加AU指針組成，TU由低階VC加TU指針組成。 TU經(jīng)均勻字節(jié)間插后，組成支路單元組支路單元組(TUG)，然后組成AU-3或AU-4。 3個(gè)AU-3或1個(gè)AU-4組成管理單元組管理單元組(AUG)，加上段開銷SOH，便組成STM-1同步傳輸信號(hào)；N個(gè)STM-1 信號(hào)按字節(jié)同步復(fù)接， 便組成STM-N。 2022-5-21275.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-復(fù)用原理（復(fù)用原理（6/66/6）舉例：由舉

28、例：由PDH的的4次群信號(hào)到次群信號(hào)到SDH的的STM-1的復(fù)接過程的復(fù)接過程n把139.264 Mb/s的信號(hào)裝入容器C-4，經(jīng)速率適配處理后，輸出信號(hào)速率為149.760 Mb/s; n在虛容器VC-4內(nèi)加上通道開銷通道開銷POH(每幀9 Byte, 相應(yīng)于0.576 Mb/s)后，輸出信號(hào)速率為150.336 Mb/s；n在管理單元AU-4內(nèi)，加上管理單元指針AU PTR(每幀9 Byte, 相應(yīng)于0.576 Mb/s)，輸出信號(hào)速率為150.912 Mb/s; n由 1個(gè)AUG加上段開銷SOH(每幀72 Byte, 相應(yīng)于4.608 Mb/s), 輸出信號(hào)速率為155.520 Mb/s

29、, 即為STM-1。2022-5-21285.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-數(shù)字交叉連接設(shè)備（數(shù)字交叉連接設(shè)備（1/51/5） 數(shù)字交叉連接設(shè)備數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC)相當(dāng)于一種自動(dòng)的數(shù)字電路配線架。 圖5.2 表示的是SDH的DXC(也適合于PDH)，其核心部分是可控的交叉連接開關(guān)交叉連接開關(guān)(空分或時(shí)分)矩陣矩陣。 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(gè)輸入信號(hào)被分接為m個(gè)并行支路信號(hào)，然后通過時(shí)分(或空分)交換網(wǎng)絡(luò)，按照預(yù)先存放的交叉連接圖或動(dòng)態(tài)計(jì)算的交叉連接圖對(duì)這些電路進(jìn)行重新編排，最后將重新

30、編排后的信號(hào)復(fù)接成高速信號(hào)輸出。2022-5-2129同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-數(shù)字交叉連接設(shè)備（數(shù)字交叉連接設(shè)備（2/52/5）2022-5-21302022-5-21315.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-數(shù)字交叉連接設(shè)備（數(shù)字交叉連接設(shè)備（3/53/5）n 通常用DXC X/Y來表示一個(gè)DXC的配置類型，其中第一個(gè)數(shù)字X表示輸入端口速率的最高等級(jí)，第二個(gè)數(shù)字Y表示參與交叉連接的最低速率等級(jí)。 數(shù)字0表示64 kb/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(jí)；

31、數(shù)字 5 和 6 分別代表SDH的STM-4 和STM-16等級(jí)。如：如：DXC1/0表示輸入端口的最高速率為一次群信號(hào)的速率（表示輸入端口的最高速率為一次群信號(hào)的速率（E1：2.048Mb/s）,而交叉鏈接的基本速率為而交叉鏈接的基本速率為64kb/s. 2022-5-21325.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-數(shù)字交叉連接設(shè)備（數(shù)字交叉連接設(shè)備（4/54/5）n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)別有DXC 的輸入輸出不是單個(gè)用戶話路， 而是由許多話路組成的群路；兩者都能提供動(dòng)態(tài)的通道連接，但連接變動(dòng)的時(shí)間尺度是不同的。前者按大量用戶的集

32、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(qǐng)求來建立或改變連接，由信令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)呼叫連接控制。 2022-5-21335.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-數(shù)字交叉連接設(shè)備（數(shù)字交叉連接設(shè)備（5/55/5）n DXC在干線傳輸網(wǎng)中的主要用途在干線傳輸網(wǎng)中的主要用途 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)配置管理。n主要功能有主要功能有分離本地交換業(yè)務(wù)和非本地交換業(yè)務(wù)， 為非本地交換業(yè)務(wù)迅速提供可用路由；為臨時(shí)性重要事件(如運(yùn)動(dòng)會(huì)、發(fā)生地震等)迅速提供通信電路；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障(如某些干線中斷)時(shí)，能迅速提供網(wǎng)絡(luò)的重新配置；根據(jù)業(yè)務(wù)流量的季節(jié)變化使網(wǎng)絡(luò)配

33、置最佳化；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中混合使用PDH和SDH時(shí)，可作為PDH與SDH的網(wǎng)關(guān)。 2022-5-21345.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH的應(yīng)用（的應(yīng)用（1/41/4） SDH可用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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)環(huán)形網(wǎng)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是具有“自愈自愈”能力。 當(dāng)某節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障或光纜中斷時(shí)，仍能維持一定的通信能力。 當(dāng)然， SDH通過ADM和DXC等網(wǎng)絡(luò)單元可以構(gòu)成更為復(fù)雜的網(wǎng)形網(wǎng)網(wǎng)形網(wǎng)(如圖 5.1 所示)。 網(wǎng)形網(wǎng)形SDH網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)是： 端到端之間存在一條以上的路徑，可同時(shí)構(gòu)成一條

34、以上的傳輸通道，通過DXC的靈活配置，使網(wǎng)絡(luò)具有更好的抗毀性和更高的可靠性。 2022-5-21355.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH的應(yīng)用（的應(yīng)用（2/42/4）圖圖 5.8 SDH用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸SDHTMSDHTM支路支路信號(hào)信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)STM- N再生中繼器再生中繼器圖圖 5.8 SDH用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸SDHTMSDHTM支路支路信號(hào)信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)STM- N再生中繼器再生中繼器再生中繼器再生中繼器2022-5-21365.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字

35、傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH的應(yīng)用（的應(yīng)用（3/43/4）圖圖 5.9 SDH鏈形網(wǎng)鏈形網(wǎng)SDHTMSDHTM支路支路信號(hào)信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)SDHADMSTM-n(n N)STM- NSTM-NSTM-n圖圖 5.9 SDH鏈形網(wǎng)鏈形網(wǎng)SDHTMSDHTM支路支路信號(hào)信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)SDHADMSTM-nSTM-n(n N)STM- NSTM- NSTM-NSTM-NSTM-nSTM-n2022-5-21375.1.2 5.1.2 同步數(shù)字傳輸系列同步數(shù)字傳輸系列SDH-SDH-SDHSDH的應(yīng)用（的應(yīng)用（4/44/4）圖圖 5.10 SDH環(huán)形網(wǎng)

36、環(huán)形網(wǎng)(雙環(huán)雙環(huán))SDHADMSDHADMSDHADMSDHADM支路支路信號(hào)信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)圖圖 5.10 SDH環(huán)形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)(雙環(huán)雙環(huán))SDHADMSDHADMSDHADMSDHADM支路支路信號(hào)信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)支路支路信號(hào)信號(hào)2022-5-2138本章內(nèi)容本章內(nèi)容n5.1 5.1 兩種傳輸體制兩種傳輸體制n5.2 5.2 系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)的性能指標(biāo)n5.3 5.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2022-5-2139本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容n5.2 系統(tǒng)的性能指標(biāo)5.2.1 參考模型5

37、.2.2 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)5.2.3 可靠性2022-5-21405.2.1 5.2.1 參考模型參考模型-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（1/21/2）n為進(jìn)行系統(tǒng)性能研究，ITU-T(原CCITT)建議中提出了一個(gè)數(shù)字傳輸參考模型，稱為，見圖5.11。 最長(zhǎng)的是根據(jù)的性能要求和64 kb/s信號(hào)的全數(shù)字連接來考慮的。假設(shè)在兩個(gè)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)字網(wǎng)，而且任何參數(shù)的總性能逐級(jí)分配后應(yīng)符合用戶的要求。如圖 5.11 所示， 最長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字HRX為27 500 km, 它由各級(jí)交換中心和許多組成。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字HRX 的總性能指標(biāo)按比例分配給HRDL，

38、使系統(tǒng)設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化。圖圖 5.11 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HRXLEPCSCTCISCISCISCISCISCTCSCPCLE本 地國(guó) 內(nèi)國(guó) 際本 地國(guó) 內(nèi)27500 kmT 參考點(diǎn)T 參考點(diǎn)LE本 地 交 換PC一 級(jí) 中 心SC二 級(jí) 中 心TC三 級(jí) 中 心ISC國(guó) 際 交 換 中 心數(shù) 字 鏈 路數(shù) 字 交 換圖圖 5.11 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HRXLEPCSCTCISCISCISCISCISCTCSCPCLE本 地國(guó) 內(nèi)國(guó) 際本 地國(guó) 內(nèi)27500 kmT 參考點(diǎn)T 參考點(diǎn)LE本 地 交 換PC一 級(jí) 中 心SC二 級(jí) 中 心TC三 級(jí) 中 心

39、ISC國(guó) 際 交 換 中 心數(shù) 字 鏈 路數(shù) 字 交 換2022-5-21415.2.1 5.2.1 參考模型參考模型-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（2/22/2）n建議的HRDL長(zhǎng)度為2500 km, 但由于各國(guó)國(guó)土面積不同， 采用的HRDL長(zhǎng)度也不同。nH R D L 由 許 多組成(見圖5-12所示)，在建議中：用于長(zhǎng)途傳輸?shù)腍RDS長(zhǎng)度為280 km, 用于市話中繼的HRDS長(zhǎng)度為50 km。n我國(guó)用于長(zhǎng)途傳輸?shù)腍RDS長(zhǎng)度為420 km(一級(jí)干線)和280 km(二級(jí)干線)兩種。的性能指標(biāo)從假設(shè)參考數(shù)字鏈路的指標(biāo)分配中得到，并再度分配給線路和設(shè)備。圖圖 5.12 假設(shè)參

40、考數(shù)字段假設(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。圖圖 5.12 假設(shè)參考數(shù)字段假設(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。2022-5-21425.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-誤碼率（誤碼率（1/81/8）n誤碼率誤碼率(BER) 誤碼率誤碼率是衡量數(shù)字光纖通信系統(tǒng)傳輸質(zhì)量?jī)?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。 BER是在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)

41、間內(nèi)的傳輸碼流中出現(xiàn)誤碼的概率，是在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的傳輸碼流中出現(xiàn)誤碼的概率，它對(duì)話音影響的程度取決于編碼方法。它對(duì)話音影響的程度取決于編碼方法。對(duì)于PCM而言，誤碼率對(duì)話音的影響程度如表 5.2 所示。 由于誤碼率隨時(shí)間變化，用長(zhǎng)時(shí)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(shí)際監(jiān)測(cè)和評(píng)定中，在實(shí)際監(jiān)測(cè)和評(píng)定中， 應(yīng)采應(yīng)采用誤碼時(shí)間百分?jǐn)?shù)和誤碼秒百分?jǐn)?shù)的方法。用誤碼時(shí)間百分?jǐn)?shù)和誤碼秒百分?jǐn)?shù)的方法。 2022-5-21435.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-誤碼率（誤碼率（2/82/8）2022-5-21445.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-誤碼率（誤碼

42、率（3/83/8）2022-5-21455.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-誤碼率（誤碼率（4/84/8）n對(duì)于目前的電話業(yè)務(wù)，傳輸一路PCM電話的速率為 64 kb/s。研究分析表明，合適的誤碼率參數(shù)和假設(shè)參考連接HRX的誤碼率指標(biāo)如表 5.3 所示。2022-5-21465.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-誤碼率（誤碼率（5/85/8）n 對(duì)三種誤碼率參數(shù)和指標(biāo)說明如下對(duì)三種誤碼率參數(shù)和指標(biāo)說明如下劣化分劣化分(DM)(DM) 誤碼率為110-6時(shí)，感覺不到干擾的影響，選為BERth。每次通話時(shí)間平均35 min, 選擇取樣時(shí)間T0為 1 min。監(jiān)測(cè)時(shí)間以較長(zhǎng)

43、為好，選擇TL為1個(gè)月。定義誤碼率劣于 110-6的分鐘數(shù)為。HRXHRX指標(biāo)要求劣化分占可用分指標(biāo)要求劣化分占可用分( (可用時(shí)間減去嚴(yán)重誤碼秒累積的可用時(shí)間減去嚴(yán)重誤碼秒累積的分鐘數(shù)分鐘數(shù)) )的百分?jǐn)?shù)小于的百分?jǐn)?shù)小于10%10%。嚴(yán)重誤碼秒嚴(yán)重誤碼秒(SES)(SES) 由于某些系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)短時(shí)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(gè)參數(shù)。選擇監(jiān)測(cè)時(shí)間TL為1個(gè)月，取樣時(shí)間T0為1s。定義誤碼率劣于 110-3的秒鐘數(shù)為。HRXHRX指標(biāo)要求嚴(yán)重誤碼秒占可用秒的百分?jǐn)?shù)小于指標(biāo)要求嚴(yán)重誤碼秒占可用秒的百分?jǐn)?shù)小于0.2%0.2%。誤碼秒誤碼秒(ES)(ES) 選擇監(jiān)測(cè)時(shí)間T

44、L為1個(gè)月，取樣時(shí)間T0為1s，誤碼率門限值BERth=0。定義凡是出現(xiàn)誤碼(即使只有1 bit)的秒數(shù)稱為誤碼秒誤碼秒(ES)(ES)。HRXHRX指標(biāo)要求誤碼秒占可用秒的百分?jǐn)?shù)小于指標(biāo)要求誤碼秒占可用秒的百分?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%。2022-5-21475.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-誤碼率（誤碼率（6/86/8）n圖5.14示出最長(zhǎng)HRXHRX的電路質(zhì)量等級(jí)劃分的電路質(zhì)量等級(jí)劃分，圖中高級(jí)和中級(jí)之間沒有明顯的界限。我國(guó)長(zhǎng)途一

45、級(jí)干線和長(zhǎng)途二級(jí)干線都應(yīng)視為高級(jí)電路，長(zhǎng)途二級(jí)以下和本地級(jí)合并考慮。本地交換本地交換中級(jí)本地級(jí)中級(jí)本地級(jí)1250 km25000 km1250 km27500 kmT參考點(diǎn)T參考點(diǎn)高級(jí)圖圖 5.14 最長(zhǎng)最長(zhǎng)HRX的電路質(zhì)量等級(jí)劃分的電路質(zhì)量等級(jí)劃分本地交換本地交換中級(jí)本地級(jí)中級(jí)本地級(jí)1250 km25000 km1250 km27500 kmT參考點(diǎn)T參考點(diǎn)高級(jí)圖圖 5.14 最長(zhǎng)最長(zhǎng)HRX的電路質(zhì)量等級(jí)劃分的電路質(zhì)量等級(jí)劃分2022-5-21485.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-誤碼率（誤碼率（7/87/8）2022-5-21495.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能

46、指標(biāo)-誤碼率（誤碼率（8/88/8）n表5.5的誤碼率三項(xiàng)指標(biāo)監(jiān)測(cè)時(shí)間為1個(gè)月，在工程驗(yàn)收時(shí)執(zhí)行存在一定困難，通常采用長(zhǎng)期平均誤碼率來衡量，監(jiān)測(cè)時(shí)間為24 h。n假設(shè)誤碼為泊松分布，誤碼率三項(xiàng)指標(biāo)都可以換算為長(zhǎng)期平均誤碼長(zhǎng)期平均誤碼率率。2022-5-21505.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-抖動(dòng)（抖動(dòng)（1/51/5）n抖動(dòng)抖動(dòng)是數(shù)字信號(hào)傳輸過程中產(chǎn)生的一種瞬時(shí)不穩(wěn)定現(xiàn)象。 抖動(dòng)抖動(dòng)的定義是：數(shù)字信號(hào)在各有效瞬時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間位置的偏差。n偏差時(shí)間范圍稱為抖動(dòng)幅度抖動(dòng)幅度(J(JPPPP) )，偏差時(shí)間間隔對(duì)時(shí)間的變化率稱為抖抖動(dòng)頻率動(dòng)頻率(F)(F)。n這種偏差包括輸入脈沖信號(hào)在

47、某一平均位置左右變化，和提取時(shí)鐘信號(hào)在中心位置左右變化， 見圖5.15所示。 圖圖 5.15 抖動(dòng)示意圖抖動(dòng)示意圖輸入信號(hào)提取時(shí)鐘圖圖 5.15 抖動(dòng)示意圖抖動(dòng)示意圖輸入信號(hào)提取時(shí)鐘2022-5-21515.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-抖動(dòng)（抖動(dòng)（2/52/5） 抖動(dòng)現(xiàn)象相當(dāng)于對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，抖動(dòng)現(xiàn)象相當(dāng)于對(duì)數(shù)字信號(hào)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，其頻率一般為02 kHz。抖動(dòng)單位為UI，表示單位時(shí)隙。當(dāng)脈沖信號(hào)為二電平NRZ時(shí)，1 UI等于1bit信息所占時(shí)間， 數(shù)值上等于傳輸速率fb的倒數(shù)。 抖動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，使得信號(hào)失真、抖動(dòng)嚴(yán)重時(shí)

48、，使得信號(hào)失真、 誤碼率增大。誤碼率增大。完全消除抖動(dòng)是困難的，因此在實(shí)際工程中，需要提出容許最大抖動(dòng)的指標(biāo)。光纖通信系統(tǒng)各次群輸入口對(duì)抖動(dòng)容限的要求如表 5.6所示。2022-5-21525.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-抖動(dòng)（抖動(dòng)（3/53/5）2022-5-21535.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-抖動(dòng)（抖動(dòng)（4/54/5）2022-5-21545.2.2 5.2.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)-抖動(dòng)（抖動(dòng)（5/55/5）圖圖 5.16 表表5.6和表和表5.7的圖解說明的圖解說明Jpp/UIA0A1A20F0F1F2F3F420dB/10倍 頻 程下 降f

49、圖圖 5.16 表表5.6和表和表5.7的圖解說明的圖解說明Jpp/UIA0A1A20F0F1F2F3F420dB/10倍 頻 程下 降f2022-5-21555.2.3 5.2.3 可靠性可靠性n可靠性是一個(gè)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(duì)光纖通信系統(tǒng)而言，對(duì)光纖通信系統(tǒng)而言， 可靠性包括光端機(jī)、中繼器、可靠性包括光端機(jī)、中繼器、 光纜線路、輔助光纜線路、輔助設(shè)備和備用系統(tǒng)的可靠性。設(shè)備和備用系統(tǒng)的可靠性。n確定可靠性一般采用故障統(tǒng)計(jì)分析法，即根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查結(jié)果，統(tǒng)計(jì)足夠長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的故障次數(shù)，確定每?jī)纱喂收系臅r(shí)間間隔和每次故障的修復(fù)時(shí)間。2022-5-21565.2.3

50、 5.2.3 可靠性可靠性-可靠性的表示方法（可靠性的表示方法（1/31/3）n（1）可靠性）可靠性R和故障率和故障率可靠性是指在規(guī)定的條件和時(shí)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。可靠性R通常用故障率表示，兩者的關(guān)系為：故障率故障率是系統(tǒng)工作到時(shí)間t，在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障(功能失效)的概率。的單位為10-9/h, 稱為菲特(fit), 1 fit等于在109 h內(nèi)發(fā)生一次故障的概率。如果通信系統(tǒng)由n個(gè)部件組成，且故障率是統(tǒng)計(jì)無關(guān)的， 則系統(tǒng)的可靠性Rs可表示為： 式中, Ri和i分別為系統(tǒng)第i個(gè)部件的可靠性和故障率。(5.1)exp(tR (5.2) t(expR.RRRn

51、21ssniis12022-5-21575.2.3 5.2.3 可靠性可靠性-可靠性的表示方法（可靠性的表示方法（2/32/3）n (3) 可用率可用率A和失效率和失效率PF?？捎寐??？捎寐蔄是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)處于良好工作狀態(tài)的概率，它可以表示為：處于良好工作狀態(tài)的概率，它可以表示為：MTBF1（5.3）%100%100MTTRMTBFMTBFA總工作時(shí)間可用時(shí)間(5.4) 式中MTTR為平均故障修復(fù)時(shí)間(不可用時(shí)間)。n (2) 故障率故障率和平均故障間隔時(shí)間和平均故障間隔時(shí)間MTBF。兩者的關(guān)系為。兩者的關(guān)系為2022-5-21585.2.3 5.2.3 可靠性可靠性

52、-可靠性的表示方法（可靠性的表示方法（3/33/3） 失效率PF可以表示為：式中m和n分別為主用系統(tǒng)數(shù)和備用系統(tǒng)數(shù)，P=MTTR/MTBF。%100%100MTTRMTBFMTTRPF總工作時(shí)間不可用時(shí)間（5.5）由式(5.4)和式(5.5)得到 (5.6)在有備用系統(tǒng)的情況下， 失效率為：) 1()!1 ( !)!(PFnPnmnm（5.7）%100)A1 (PF（5.6）2022-5-21595.2.3 5.2.3 可靠性可靠性-可靠性指標(biāo)（可靠性指標(biāo)（1/31/3）n根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，具有主備用系統(tǒng)自動(dòng)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(duì)應(yīng)于420

53、 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。n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(zhǎng)為100 km, 容許雙向全程每年4次全阻故障，對(duì)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, PIN-FET壽命大于50104 h, APD壽命大于50104 h。2022-5-21605.2.3 5.2.3 可靠性可靠性-可靠性指標(biāo)（可靠性指標(biāo)（2/32/3）n根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，以5000 km為基準(zhǔn)，按長(zhǎng)度平均分配給各種數(shù)字段長(zhǎng)度，相應(yīng)的全年指標(biāo)如表5.8所示，假設(shè)平均故障修復(fù)時(shí)間MTTR=6 h。2022-5-21615.2.3

54、5.2.3 可靠性可靠性-可靠性指標(biāo)（可靠性指標(biāo)（3/33/3）2022-5-2162本章內(nèi)容本章內(nèi)容n5.1 5.1 兩種傳輸體制兩種傳輸體制n5.2 5.2 系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)的性能指標(biāo)n5.3 5.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2022-5-2163本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容n5.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.3.1 中繼距離受損耗的限制5.3.2 中繼距離受色散（帶寬）的限制5.3.3 中繼距離和傳輸速率2022-5-21645.3 5.3 系統(tǒng)和設(shè)計(jì)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)-系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)n系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 根據(jù)用戶對(duì)傳輸距離和傳輸容量(話路數(shù)或比特率)及其分布的要求，按照國(guó)家相關(guān)的

55、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)前設(shè)備的技術(shù)水平，經(jīng)過綜合考慮和反復(fù)計(jì)算。 選擇最佳路由和局站設(shè)置、選擇最佳路由和局站設(shè)置、 傳輸體制和傳輸速率以及光纖傳輸體制和傳輸速率以及光纖光纜和光端機(jī)的基本參數(shù)和性能指標(biāo)，以使系統(tǒng)的實(shí)施達(dá)到最佳光纜和光端機(jī)的基本參數(shù)和性能指標(biāo)，以使系統(tǒng)的實(shí)施達(dá)到最佳的性能價(jià)格比。的性能價(jià)格比。 在技術(shù)上，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要問題是確定中繼距離，尤其對(duì)長(zhǎng)途光纖通信系統(tǒng)，中繼距離設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)效益影響很大。 2022-5-21655.3 5.3 系統(tǒng)和設(shè)計(jì)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)-中繼距離設(shè)計(jì)方法中繼距離設(shè)計(jì)方法n中繼距離設(shè)計(jì)方法中繼距離設(shè)計(jì)方法最壞情況法(參數(shù)完全已知)統(tǒng)計(jì)法(所有參數(shù)都是統(tǒng)計(jì)

56、定義) 統(tǒng)計(jì)法(只有某些參數(shù)是統(tǒng)計(jì)定義)n這里我們采用最壞情況設(shè)計(jì)法，用這種方法得到的結(jié)果，設(shè)計(jì)的可靠性為100%，但要犧牲可能達(dá)到的最大長(zhǎng)度。n中繼距離受光纖線路損耗和色散中繼距離受光纖線路損耗和色散( (帶寬帶寬) )的限制，明顯隨傳輸速率的的限制，明顯隨傳輸速率的增加而減小。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。2022-5-21665.3.1 5.3.1 中繼距離受損耗的限制中繼距離受損耗的限制(1/6)(1/6)n圖5.17示出了無中繼器和中間有一個(gè)中繼器數(shù)字光纖線路系統(tǒng)的示意圖，圖中符號(hào)：T, T:T, T: 光端機(jī)和數(shù)字復(fù)接分接設(shè)備接口；T Tx x: :

57、光發(fā)射機(jī)或中繼器發(fā)射端；Rx: 光接收機(jī)或中繼器接收端； C C1 1, C, C2 2: : 光纖連接器；S:S: 靠近Tx的連接器C1的接收端； R:R: 靠近Rx的連接器C2的發(fā)射端；S-R:S-R: 光纖線路，包括接頭。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(gè)中繼器一個(gè)中繼器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(gè)中繼器一個(gè)中繼器TxRxC1SR(a)TTTxRxC1SR(b)TTRC2中繼器C1SC2C22022

58、-5-21675.3.1 5.3.1 中繼距離受損耗的限制中繼距離受損耗的限制(2/6)(2/6) 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。纖線路損耗的限制。在這種情況下，要求S和R兩點(diǎn)之間光纖線路總損耗必須不超過系統(tǒng)的總功率衰減，即 式中，Pt 為平均發(fā)射光功率平均發(fā)射光功率(dBm)，Pr為接收靈敏度接收靈敏度(dBm)，c 為連接器損耗連接器損耗(dB/對(duì)對(duì))， Me 為系統(tǒng)余量系統(tǒng)余量(dB)，f為光纖損耗系數(shù)光纖損耗系數(shù)(dB/km), s為每每km光纖平均接頭損耗光纖平均接頭損耗(dB/km)

59、, m為每每km光纖線路損耗余量光纖線路損耗余量(dB/km), L 為中繼距離為中繼距離(km)。ecrtmsfMppL2或(5.8)msfecrtMppL22022-5-21685.3.1 5.3.1 中繼距離受損耗的限制中繼距離受損耗的限制(3/6)(3/6) 平均發(fā)射光功率平均發(fā)射光功率Pt取決于所用光源取決于所用光源，對(duì)單模光纖通信系統(tǒng)，LD的平均發(fā)射光功率一般為-3-9dBm, LED平均發(fā)射光功率一般為-20-25 dBm。 光接收機(jī)靈敏度光接收機(jī)靈敏度Pr取決于光檢測(cè)器和前置放大器的類型取決于光檢測(cè)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5.10示出長(zhǎng)途

60、光纖通信系統(tǒng)BERav110-10時(shí)的接收靈敏度Pr。2022-5-21695.3.1 5.3.1 中繼距離受損耗的限制中繼距離受損耗的限制(4/6)(4/6)2022-5-21705.3.1 5.3.1 中繼距離受損耗的限制中繼距離受損耗的限制(5/6)(5/6)n連接器損耗一般為連接器損耗一般為0.31 dB/對(duì)。對(duì)。包括由于時(shí)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，Me一般不小于3 dB。n光纖損耗系數(shù)光纖損耗系數(shù)f取決于光纖類型和工作波長(zhǎng)，取決于光纖類型和工作波長(zhǎng)，例如：?jiǎn)文９饫w在1310 nm, f為0.40.45 dB/km; 在1550