第6章数字光纤通信系统

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1、第六章第六章 数字光纤通信系统数字光纤通信系统Digital Optical Transmission Systems 第第6章章 数字光纤通信系统数字光纤通信系统6.1 6.1 两种传输体制两种传输体制6.2 6.2 系统的性能指标系统的性能指标6.3 6.3 系统的设计系统的设计 6.1 两种传输体制两种传输体制数字光纤通信传输系统结构框图 6.1 两种传输体制两种传输体制电端机的数据复接PDH和SDH体制电端机光端机光端机电端机电接口电接口光接口数字光纤通信的传输容量与所采用的数字复接体系有关。数字复接数字复接就是将若干个低速数字信号合并成一个高速数字信号，然后再通过高速信道传输的专门技

2、术。6.1 两种传输体制两种传输体制 光纤大容量数字传输；多采用时分复用时分复用(TDM：Time-Division Multiplexing)复用分为若干等级，先后有两种传输体制：准同步数字系列准同步数字系列(PDH：Plesiochronous Digital Hierarchy)同步数字系列同步数字系列(SDH:Synchronous Digital Hierarchy)-参照美国同步光纤网同步光纤网(SONET：Synchoronous Optical NETwork)概念而由概念而由ITU-T建议而来。建议而来。SDH传输体制不仅适用于光纤信道、也适用于微波和卫星干线传输。传输体制不

3、仅适用于光纤信道、也适用于微波和卫星干线传输。6.1 6.1 两种传输体制两种传输体制6.1.1 复用原理介绍复用原理介绍6.1.2 准同步数字系列准同步数字系列PDH6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDH6.1.1 6.1.1 复复用原理介绍用原理介绍6.1 两种传输体制两种传输体制1、什么是复用(Multiplexing)？多种信号共用同一个传输介质，则传输介质需要给每路信号分给带宽的一部分。FDM:Frequency Division MultiplexingTDM:Time Division MultiplexingWDM:Wavelength Division Multiplex

4、ingCDM:Code Division Multiplexing主要的复用技术有：CDMA:Code Division Multiple Access6.1 两种传输体制两种传输体制2、复用示意图Multiplexor(MUX)Demultiplexor(DEMUX，or DMX)Sometimes just called a MUX6.1.1 6.1.1 复复用原理介绍用原理介绍6.1 两种传输体制两种传输体制3、时分复用原理时分复用TDM是采用交错排列多路低速模拟或数字信道到一个高速信道上传输的技术。复用器由：定时、码速调整和复接单元组成解复用器解复用器由：同步、定时、分接和恢复单元组成

5、支路 定 时复接码速调整时钟合路支路 定 时合路恢复分接同步复用器6.1.1 6.1.1 复复用原理介绍用原理介绍6.1 两种传输体制两种传输体制信道光纤帧和开销比特开销信道取样同步取样同步取样同步信道1信道2信道N定时发送端发送端帧同步控制信道1信道2信道N解同步解同步解同步开销信道定时恢复接收端接收端输入缓存输入缓存输入缓存输出缓存输出缓存输出缓存TDM系统要求收发两端旋转开关完全同步，即在时间上具有严格的同步关系，包括起点相同、顺序相同、速度相同。6.1.1 6.1.1 复复用原理介绍用原理介绍 6.1 6.1 两种传输体制两种传输体制6.1.1 复用原理介绍复用原理介绍6.1.2 准同

6、步数字系列准同步数字系列PDH6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDH1 1、准同步数字系列两种基础速率、准同步数字系列两种基础速率6.1.2 6.1.2 准同步数字系列准同步数字系列PDHPDH 北美，日本采用PDH-T系列：T1=1.544 Mb/s 西欧，中国采用PDH-E系列：E1=2.048 Mb/s 6.1 两种传输体制两种传输体制PDH-T系列：一次群速率（基群速率）系列：一次群速率（基群速率）T1PDH-E系列：一次群速率（基群速率）系列：一次群速率（基群速率）E1Digital transmission hierarchy（USA）2 2、复接结构、复接结构6.1.2 6.

7、1.2 准同步数字系列准同步数字系列PDHPDH6.1 两种传输体制两种传输体制六次群六次群/（MbS-1）五次群五次群/（MbS-1）四次群四次群/（MbS-1）三次群三次群/（MbS-1）二次群二次群/（MbS-1）北美北美日本日本中国中国西欧西欧基群基群/（MbS-1）国家国家或地区或地区ch30048.2ch120448.84ch480368.344ch1920264.1394ch7680992.5644chch307204.241536013.12ch24544.1ch96312.64ch480064.325ch1440728.973ch576020.3974ch230405888.

8、14ch24544.1ch96312.64ch672736.447chchch604843298064992.564124032176.2746chsGbsGb32256/4.2416128/13.12世界各国商用光纤通信制式世界各国商用光纤通信制式注：并非严格的N倍，复接时插入了相关的比特PDH的的T系列和系列和E系列各等级复用关系图系列各等级复用关系图T1T2T3T4E1E2E3E4E53 3、基群帧结构、基群帧结构6.1 两种传输体制两种传输体制帧(Frame)指一组相邻接的数字时隙(time slot)，其中各数字时隙的位置可以根据帧定位信号来加以区别。有时出于需要，由几个帧构成一个复

9、帧(Multiframe).PDH-T系列帧结构PDH-E系列帧结构基群帧=24个时隙（每个时隙含8 bit）+1 bit帧同步=193 bit基群帧=32个时隙（每个时隙含8 bit）=256 bit6.1.2 6.1.2 准同步数字系列准同步数字系列PDHPDH6.1 两种传输体制两种传输体制帧长125us24帧开销 1 2 324帧开销 1 2 324帧开销 1 2 324帧开销 1 2 3时间1帧信道数时隙tTs1帧1帧第第3 3信道信道1 1个字节个字节1BitPDH-TPDH-T基群帧结构基群帧结构帧周期帧周期Ts=125Ts=125m ms s，帧频率，帧频率=1/Ts=8kHz

10、=1/Ts=8kHz帧长度帧长度=24=24个时隙个时隙(每个时隙含每个时隙含8bit)+1bit8bit)+1bit帧同步帧同步=193bit=193bit时隙时隙=8bit=8bit=前前7bit(7bit(信息信息)+)+末位末位1bit(1bit(信令信令)一次群一次群(基群基群)速率速率T T1 1=193bit/125 s=1.544Mb/s=193bit/125 s=1.544Mb/s6.1.2 6.1.2 准同步数字系列准同步数字系列PDHPDH6.1 两种传输体制两种传输体制帧定位时隙帧定位时隙PDH-EPDH-E基群帧结构基群帧结构6.1.2 6.1.2 准同步数字系列准同

11、步数字系列PDHPDH帧周期帧周期Ts=125Ts=125m ms s，帧频率，帧频率=1/Ts=8kHz=1/Ts=8kHz帧长度帧长度=30=30个信道时隙个信道时隙+1+1帧同步时隙帧同步时隙+1+1信令时隙信令时隙=32=328=256bit256bit时隙时隙=8bit=8bit一次群一次群(基群基群)速率速率E E1 1=256bit/125 s=2.048Mb/s=256bit/125 s=2.048Mb/s6.1 两种传输体制两种传输体制PDH-EPDH-E高次群帧结构高次群帧结构6.1.2 6.1.2 准同步数字系列准同步数字系列PDHPDH基群复帧二次群帧三次群帧6.1 两

12、种传输体制两种传输体制PDHPDH帧结构的特点帧结构的特点1）基群帧频基群帧频(8kHz)与装载话路的采样频率(8 kHz)一致，而 高次群帧频则不同。2）基群复帧基群复帧中不需要码速调整字节(因各个支路信号进入基群设备复用时使用同一个时钟)，称为同步复用同步复用；而高次群帧中有码速调整比特，称为准同步复用。6.1.2 6.1.2 准同步数字系列准同步数字系列PDHPDH4 4、PDHPDH体制电接口和光接口的主要参数体制电接口和光接口的主要参数6.1 两种传输体制两种传输体制对基群2.048Mb/s输入码字 编码结果 0 01 1 00/11交替CMI编码Coded Mark Inversi

13、on编码传号反转码 E1E2E3E46.1.2 6.1.2 准同步数字系列准同步数字系列PDHPDH (1)T和E两大系列的帧结构和线路码特性不同，难以兼容难以兼容。(2)没有足够的开销比特，使网络设计缺乏灵活性缺乏灵活性。(3)复接/分接设备结构复杂结构复杂，上下话路价格昂贵。(4)最高速率不超过四次群速率，不能用于现代高速率通信5 5、PDHPDH的缺点的缺点6.1 两种传输体制两种传输体制SDH正好能够弥补以上不足 6.1.2 6.1.2 准同步数字系列准同步数字系列PDHPDH6.1 6.1 练习题（练习题（1 1）1.何谓PDH？2.PDH-E系列基群的帧结构如何？3.PDH-E系列

14、各次群帧结构都是准同步复用吗？4.PDH-E系列基群的码速为多少？6.1 6.1 两种传输体制两种传输体制6.1.1 复用原理介绍复用原理介绍6.1.2 准同步数字系列准同步数字系列PDH6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDH1 1、基本概念、基本概念6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制 同步数字系列同步数字系列SDH(Synchronous Digital Hirarchy)SDH(Synchronous Digital Hirarchy)是是在美国同步光网络在美国同步光网络(Synchronous Optical Network(

15、Synchronous Optical Network，SONET)SONET)基础上修改建立的传输体制。基础上修改建立的传输体制。SDH SDH的基本速率等级为的基本速率等级为STM-1STM-1（155.520Mb/s155.520Mb/s）其它高速率等级为其它高速率等级为STM-4STM-4（4 4155.520Mb/s155.520Mb/s）STM-16STM-16（1616155.520Mb/s155.520Mb/s）STM-64 STM-64（6464155.520Mb/s155.520Mb/s）STM-256 STM-256（256256155.520Mb/s155.520Mb/

16、s）2 2、SDHSDH的帧结构的帧结构6.1 两种传输体制两种传输体制帧周期帧周期=125=125m ms s，帧频率，帧频率=8kHz=8kHz，帧长度，帧长度=9=92702708 8N N（bitbit）每字节8 bit帧周期为125s帧频率8kHzRSOH12AU-PTR345MSOH9STM-N载荷(含POH)9N发送顺序261N270NSTM-1帧：速率为9 270 8/125ms=155.52 Mb/s 9行270列字节6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制复用段开销复用段开销(Multiplexing-SOH)也称也称LO

17、H(Line OverHead)(1)段 开 销段 开 销(S O H：Section OverHead)RSOH12AU-PTR345MSOH9STM-N载荷(含POH)9N发送顺序261N270N再生段开销再生段开销(Regenerating-SOH)供再生段维护管理使用供复用段维护管理使用6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制(2)信息载荷信息载荷(Payload)在Payload中包含少量字节用于通道的运行、维护和管理，这些字节称为通道开销通道开销(POH:Path OverHead)。用于承载各种业务信息的部分RSOH12AU-P

18、TR345MSOH9STM-N载荷(含POH)9N发送顺序261N270N6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器虚容器(VC:Virtual Container)的概念，解决了低速信号复接成高速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。(3)管理单元指针管理单元指针(AU PTR)一种指示符，主要用于指示Payload第一个字节在帧内的准确位置RSOH12AU-PTR345MSOH9STM-N载荷(含POH)9N发送顺序261N270N6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDH

19、SDHSDH高速率等级有：STM-4，STM-16，STM-64，STM-256相应速率为STM-1的4，16，64，256倍。3 3、SDHSDH复用结构复用结构6.1 两种传输体制两种传输体制 各速率等级(STM-n)由一个或多个管理单元组(AUG,Administration unit group)复用并加上相应的开销字节而构成。6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH基群6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制同步数字系列SDH各等级复用关系图SDH复用复用是同步复用同步复用 Synchronous Transpo

20、rt Module-level 14 4、SDHSDH承载承载PDHPDH的方式的方式-映射结构映射结构6.1 两种传输体制两种传输体制将低速支路信号复接为高速信号，传统方法有：正码速调整法：正码速调整法：容许被复接的支路信号有较大的频率误差固定位置映射法：固定位置映射法：低速支路信号在高速信号帧中占用固定位置SDH结合了正码速调整法和固定位置映射法的优点，采用固定位置映射固定位置映射和浮动位置处理浮动位置处理的复用方法。6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制SDH帧1(125 ms)SDH帧2(125 ms)261字节9字节开销9行载荷包

21、络AU PTR载荷包络与SDH帧的一般关系固定位置映射：固定位置映射：让低速支路信号适配装入在高速率虚容器(VC)帧中固定位置；浮动位置处理：浮动位置处理：让虚容器(VC)帧信号在支路单元(TU)或管理单元(AU)帧内占用浮动位置。6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制PDH的的4次群信号到次群信号到SDH的的STM-1的复接过程的复接过程C-4AU-4AUGVC-4STM-1139.264Mb/s容器Carrier虚容器Virtual Carrier管理单元Administration Unit管理单元组Administration Un

22、it Group同步传输模块STM-1速率适配处理149.760Mb/s150.336Mb/s150.912Mb/s155.520Mb/s加通道开销POH加管理单元指针AU PTR加段开销SOH6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH(具有一定格式的帧结构)6.1 两种传输体制两种传输体制SDH的一般复用映射结构的一般复用映射结构 6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDHTU(Tributary Unit)支路单元6.1 两种传输体制两种传输体制我国采用我国采用SDH复用及映射的基本结构复用及映射的基本结构6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列

23、SDHSDH将将E1装载到装载到STM-1帧内帧内-9步完成步完成将将E3装载到装载到STM-1帧内帧内-8步完成步完成将将E4装载到装载到STM-1帧内帧内-5步完成步完成仅使用仅使用C12，C3，C4来接收来接收PDH的速率的速率5 5、SDHSDH的特点（与的特点（与PDHPDH比较）比较）6.1 两种传输体制两种传输体制(1)SDH采用统一的标准传输速率等级(2)基级：STM-1，传输速率：155.520 Mb/s(3)复接级：(4)STM-4：4个STM-1 组成，传输速率622.080 Mb/s(5)STM-16：16个STM-1 组成,传输速率2488.320 Mb/s(6)ST

24、M-64：64个STM-1 组成,传输速率9953.28 Mb/s6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDHSONET/SDH Designations and bandwidths SONET Optical Carrier LevelSONET Frame FormatSDH level and Frame FormatLine Rate(Mbps)OC-1STS-1STM-051.840OC-3STS-3STM-1155.520OC-12STS-12STM-4622.080OC-24STS-241,244.160OC-48STS-48STM-162,488.320OC-

25、192STS-192STM-649,953.280OC-768STS-768STM-25639,813.120OC-3072STS-3072STM-1024159,252.480STS-n:Synchronous Transport Signal-level nSTM-n:Synchronous Transport Module-level n6.1 两种传输体制两种传输体制(2)SDH各网络单元有标准规范的光接口,任何网络单元在光纤线路上可以互连。应用局内短距离局间长距离局间波长（nm）131015501310155013101550光纤类型G.652G.652G.652G.652G.652

26、G.653传输距离（km）21515408080STM-1I-1S-1.1S-1.2L-1.1L-1.2L-1.3STM-4I-4S-4.1S-4.2L-4.1L-4.2L-4.3STM-16I-16S-16.1S-16.2L-16.1L-16.2L-16.3光接口分类：局内通信I，短距离局间通信S，长距离通信L，超长距离通信E 字母后第1位数字表示SDH等级：1，4，16，第2位数字表示波长和光纤：1(1.31,G.652),2(1.55,G.652),3(1.55,G.653)分类代码6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制(3)SDH帧

27、结构有丰富的开销比特，用于网络的运行、维护和管理；RSOH12AU-PTR345MSOH9STM-N载荷(含POH)9N发送顺序261N270N6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制(4)SDH采用数字同步复用技术，简化了分/复接设备；2Mb/s支路信号的分插支路信号的分插流程的比较流程的比较光/电光信号分接分接分接140/34 Mb/s34/8 Mb/s8/2 Mb/s复接复接复接电/光光信号2/8 Mb/s8/34 Mb/s34/140 Mb/s2 Mb/s(电信号)PDHSDHADM155 Mb/s光接口155 Mb/s光接口2 Mb

28、/s(电信号)6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDHSDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输。6 6、SDHSDH构建传输网构建传输网6.1 两种传输体制两种传输体制终端复用器终端复用器TM(Terminal Multiplexer)分插复用设备分插复用设备ADM(Add-Drop Multiplexer)数字交叉连接设备数字交叉连接设备DXC(Digital Cross Connect equipment)1）SDH传输网构成组件及其功能传输网构成组件及其功能组组件件6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDHMUXE1E1STM-N同步

29、复接DMXE1E1STM-N同步分接6.1 两种传输体制两种传输体制各组件功能：各组件功能：终端复用器终端复用器TM：信道的分接和复接6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制分插复用设备分插复用设备ADM：卸下信息给本地用户,插入信息给合成输出DMXMUX中继线中继线STM-N中继线中继线STM-NAddSTM-n分接分接复接复接DropSTM-n本地本地直接转发插入卸下6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制类似于交换机，通过适当配置可提供不同的端到端连接，核心部分是可控的交叉连接开关交叉

30、连接开关(空分或时分)矩阵矩阵1:m1:mm:1m:1复接复接交叉连接矩阵交叉连接矩阵分接分接1n1n配置管理配置管理数字交叉连接设备数字交叉连接设备DXC：6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制DXC相当于一种自动的数字电路配线架，每个输入信号被分接为m个并行支路信号,然后通过时分(或空分)交换网络,按预先存放的交叉连接图对这些电路进行重新编排,最后将重新编排后的信号复接成高速信号输出。6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH1:m1:mm:1m:1复接复接交叉连接矩阵交叉连接矩阵分接分接1n1n配置管理配置管理6.1

31、 两种传输体制两种传输体制 0 64kb/s14 PDH 14次群速率46 SDH STM-1，4，16 通常用DXC X/Y数字X表示输入端口速率的最高等级 Y表示参与交叉连接的最低速率等级目前应用广泛的是DXC 1/0，DXC4/1，DXC4/46.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制 DXC在干线传输网中的主要用途是：在干线传输网中的主要用途是：实现自动化的网络配置管理。主要功能有：主要功能有：（1）分离本地交换业务和非本地交换业务 （2）为临时性重要事件迅速提供通信电路；当网络发生故障(如某些干线中断)时，能迅速提供网络的重新配置；（

32、3）根据业务流量的季节变化使网络配置最佳化；当网络中混合使用PDH和SDH时，可作为PDH与SDH的网关。6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制2）SDH传输网一个传输通道传输网一个传输通道(path)的结构的结构通道通道终接设备终接设备线路线路终接设备终接设备TMADM/DXC再生段再生段Section再生段再生段再生段再生段线路线路终接设备终接设备通道通道终接设备终接设备E1E3E1E3ADM/DXCTM复接段复接段(Line)传输通道传输通道(Path)再生中继器再生中继器每个通道通道(Path)(Path)由一个或多个复接段复接段(

33、Line)(Line)构成，而每一复接段又由若干个再生段再生段(Section)(Section)串接而成。在SDH传输网内可提供多条传输通道，每个通道结构相似6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制3）SDH传输网的分层结构传输网的分层结构PathPathLineLineSectionSectionSectionPhotonicPhotonicPhotonic再生中继器再生中继器6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH4）SDH传输网的典型拓扑传输网的典型拓扑(Topology)结构结构TMADMDXCADMTMTMTM

34、ADMSTM-nSTM-nDXCADMTMSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-nSTM-n低速信号低速信号低速信号低速信号(nN)6.1 两种传输体制两种传输体制6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 两种传输体制两种传输体制SDH可用于点对点传输,链形网和环形网.5）SDH传输网类型传输网类型6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDHSDHTMSDHTM支路支路信号信号支路支路信号信号STM-N再生中继器再生中继器点对点传输6.1 两种传输体制两种传输体制SDHSDH链形网链形网 6.1.3 6.1.3

35、同步数字系列同步数字系列SDHSDHSDHTMSDHTM支路支路信号信号支路支路信号信号SDHADMSTM-n(n N)STM-NSTM-NSTM-n6.1 两种传输体制两种传输体制SDHSDH环形网环形网(双环双环)SDHADMSDHADMSDHADMSDHADM支路支路信号信号支路信号支路信号支路信号支路信号支路支路信号信号SDH环形网环形网的一个突出优点优点是具有“自愈自愈”能力6.1.3 6.1.3 同步数字系列同步数字系列SDHSDH6.1 6.1 练习题（练习题（2 2）1.1.何谓何谓SDHSDH？2.SDH2.SDH有哪些速率等级？其中基本速率是哪个？速率有哪些速率等级？其中基

36、本速率是哪个？速率是多少？是多少？3.3.何谓何谓STM-1STM-1？其帧结构如何？其帧结构如何？4.SDH4.SDH帧中帧中AUPTRAUPTR表示什么？有何作用？表示什么？有何作用？5.SDH5.SDH承载承载PDHPDH信号采用什么复用方式？信号采用什么复用方式？6.SDH6.SDH传输网的构成组件有哪些？其功能分别是什么？传输网的构成组件有哪些？其功能分别是什么？第第6章章 数字光纤通信系统数字光纤通信系统6.1 6.1 两种传输体制两种传输体制6.2 6.2 系统的性能指标系统的性能指标6.3 6.3 系统的设计系统的设计 6.2 6.2 系统的性能指标系统的性能指标6.2.1 参

37、考模型参考模型6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 1、误码率、误码率 2、抖动、抖动 3、可靠性、可靠性6.2.1 6.2.1 参考模型参考模型6.2 系统的性能指标系统的性能指标HRX是ITU-T建议的、基于64kb/s数字信号在长度27500km线路上传输系统的连接模型，由各级交换中心交换中心和许多假设假设参考数字链路参考数字链路组成。假设参考连接假设参考连接(HRX：Hypothetical Reference Connection)LEPCSCTCISCISCISCISCISCTCSCPCLE27500km国际A国内B国内本地本地假设参考数字链路(HRDL)交换中心交换中

38、心(HRDL:Hypothetical Reference Digital Link)6.2.1 6.2.1 参考模型参考模型6.2 系统的性能指标系统的性能指标LEPCSCTCISCISCISCISCISCTCSCPCLE27500km国际A国内B国内本地本地LE:本地交换(Local Exchange)PC:一级中心(Primary Centre)SC:二级中心(Secondary Centre)TC:三级中心(Tertiary Centre)ISC:国际交换中心(International Switching Centre)交换中心6.2.1 6.2.1 参考模型参考模型6.2 系统的性

39、能指标系统的性能指标LEPCSCTCISCISCISCISCISCTCSCPCLE27500km国际A国内B国内本地本地 最长的标准假设参考连接HRX：长度27500km 假设参考数字链路HRDL：长度2500km 实际采用的HRDL：长度5000km（中国）长度6400km（美国）长度6400km（加拿大）长度2500km（日本）假设参考数字链路(HRDL)6.2.1 6.2.1 参考模型参考模型6.2 系统的性能指标系统的性能指标LEPCSCTCISCISCISCISCISCTCSCPCLE27500km国际A国内B国内本地本地HRDL由许多假设参考数字段假设参考数字段(HRDS:Hypo

40、thetical Reference Digital Section)组成终端设备终端设备Y km用于长途传输的HRDS：长度280km 长度420km（中国，一级干线）长度280km（中国，二级干线）用于市话传输的HRDS：长度50km6.2 6.2 系统的性能指标系统的性能指标6.2.1 参考模型参考模型6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 1、误码率、误码率 2、抖动、抖动 3、可靠性、可靠性6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标1 1、误码率、误码率(BER：Bit Error Rate)BER是在一个较长时间内的

41、传输码流中出现误码的概率.传统上常用平均误比特率BER来衡量系统的误码性能，即在某一规定的观测时间内发生差错的比特数和传输比特总数之比，如110-10。1 1）误码率）误码率概念概念6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标几乎听不懂 510-2强烈干扰，听懂程度明显下降10-2在各种话音电平范围内都察觉到有干扰10-3在低话音电平范围内有个别“喀喀”干扰10-4在低话音电平范围内刚察觉到有干扰10-5感觉不到干扰10-6受话者的感受误码率误码率对话音影响程度误码率对话音影响程度6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标

42、 6.2 系统的性能指标系统的性能指标BERth-设定门限TL-观测时间T0时间单元误码率随时间的变化误码率随时间的变化 TL T0 BERth BER10-310-410-610-810-1010-910-710-56.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标误码率随时间的变化误码率随时间的变化 TL T0 BERth BER10-310-410-610-810-1010-910-710-5“可用时间可用时间TA”和“不可用时间不可用时间TU”在连续10s时间内，BER劣于110-3，为“不可用时间不可用时间”；故障排除后,在连续10s时

43、间内，BER优于110-3，为“可用时间可用时间”。TA:Available timeTU:Unavailable time6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标(i)误码秒(ES,Error second)和误码秒比率(ESR)误码秒误码秒：在：在1 1秒内有误码发秒内有误码发生，称为生，称为1 1个误码秒。个误码秒。误码秒比率误码秒比率：在观测时间：在观测时间T TL L内误码内误码秒数与秒数与T TA A之比。之比。误码率随时间的变化误码率随时间的变化 TL T0 BERth BER10-310-410-610-810-1010

44、-910-710-52 2）常用误码性能参数）常用误码性能参数6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标（ii）严重误码秒（SES:Severely Errored Seconds）和严重误码秒比率（SESR）严重误码秒严重误码秒：在：在1 1秒内秒内BERBER劣劣于于1010-3-3,则该秒称为则该秒称为1 1个严重个严重误码秒。误码秒。严重误码秒比率严重误码秒比率：在观测时间：在观测时间T TL L内严重内严重误码秒数与误码秒数与T TA A之比。之比。误码率随时间的变化误码率随时间的变化 TL T0 BERth BER10-310

45、-410-610-810-1010-910-710-56.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标1.3 10-6ESR8%BER 0的秒数的秒数误码秒误码秒(ES)3 10-6SESR0.2%BER劣于劣于10-3的分数的分数严重误码秒严重误码秒(SES)长期平均误码率长期平均误码率指标指标定义定义误码率参数误码率参数64kb/s速率数字信号速率数字信号在假设参考连接在假设参考连接HRX(27500km)的误码率总指标（的误码率总指标（TL=30天）天）6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系

46、统的性能指标最长HRX的电路质量等级划分的电路质量等级划分为高级、中级和本地级本地交换本地交换中级本地级中级本地级1250 km25000 km1250 km27500 kmT参考点T参考点高级64kb/s 速率通道HRX误码率总指标按等级分配2x1.2%3.2%ESR 8%2x0.015%2x0.015%0.04%SESR0.1%2x1.5%2x1.5%4%DMR10%本地级电路中级电路高级电路误码率指标2x1.2%6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标3 3）基群及其以上速率通道的误码特性）基群及其以上速率通道的误码特性以码块（即

47、一组与通道有关的连续比特）为误码统计对象（1）误块EB(Errored Block)若码块中有一个或多个比特发生差错，则称此码块为误块（2）误块秒ES(Errored Seconds)和误块秒比率ESR（3）严重误块秒SES(Severely ES)和严重误块秒比率(SESR)6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标2 2、抖动、抖动 (Jitter)抖动是数字传输中的一种不稳定现象，即数字信号在传输过程中，脉冲在时间间隔上不再是等间隔的，而是随时间变化，对标准时间位置的偏差。发射信号接收信号产生抖动的示意图抖动现象相当于对数字信号进行

48、相位调制抖动现象相当于对数字信号进行相位调制6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标发射信号接收信号抖动变化的最大时间范围单位时间内抖动变化的快慢抖动幅度抖动幅度(JP-P)=max|t-t0|抖动频率抖动频率(F)单位(UI:Unit Interval)表示单位时隙,1UI等于1bit信息所占时间TB=1/B最大容许输入抖动量输入抖动容限输入抖动容限反映线路适应抖动的能力的强弱6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标3500kHZ800kHZ400kHZ100kHZF410kH

49、Z10kHZ3kHZ18kHZF3500HZ1kHZ400HZ2.4kHZF2200HZ100HZ20HZ20HZF10.0750.150.20.2A21.51.51.51.5A1F0A0223-1139264223-134368215-11.2 10-5HZ1528448215-11.5 10-5HZ36.92048伪随机测试伪随机测试信号序列信号序列调制数字信号的正弦信号频率调制数字信号的正弦信号频率JP.P/UI 参数参数 速率速率（kb s-1）光纤通信系统各次群输入口对抖动容限的要求：6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标J

50、pp/UIA0A1A20F0F1F2F3F420dB/10倍频程下降f抖动频率越低，容许的抖动越大最大抖动容限曲线6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标3 3、可靠性（、可靠性（Reliability)Reliability)可靠性一般采用故障统计分析法，即根据现场实际调查结果，统计足够长时间内的故障次数，确定每两次故障的时间间隔和每次故障的修复时间。对光纤通信系统而言，对光纤通信系统而言，可靠性包括光端机、中继器、可靠性包括光端机、中继器、光缆线路、辅助设备和备用系统的可靠性。光缆线路、辅助设备和备用系统的可靠性。可靠性是指在规定的

51、条件和时间内系统无故障工作的概率，它反映系统完成规定功能的能力。6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标1 1）可靠性表示方法）可靠性表示方法)exp(tR可靠性可靠性R R通常用故障率表示，两者的关系为 故障率表示在单位时间内发生故障(功能失效)的概率,单位为10-9/h,称为菲特(fit),1 fit等于在109 h内发生一次故障的概率 如果通信系统由n个部件组成,且故障率是统计无关的,则系统的可靠性Rs可表示为：nsRRRR.216.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标其他

52、相关概念平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failure)平均故障修复时间MTTR(Mean Time To Repair)MTTRMTTRMTBFtime6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标MTBF1%100%100MTTRMTBFMTBFA总工作时间可用时间故障率:平均故障间隔时间MTBF的倒数可用率A：在规定时间内系统处于良好工作状态的概率MTTRMTTRMTBFtime6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标失效率PF：在规定时间内系统处于

53、故障状态的概率%100%100MTTRMTBFMTTRPF总工作时间不可用时间MTTRMTTRMTBFtime6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标2）可靠性指标可靠性指标99.98599.97799.83699.726A/%0.0150.0230.1640.274F/%1.3442.01614.424MTTR/h2557038358373970456620/fit391072607036502190MTBF/h0.2240.3362.44双向全程故障次数双向全程故障次数28042030005000链路长度链路长度/km数字光缆通信系

54、统可靠性指标数字光缆通信系统可靠性指标 以5000 km为基准，按长度平均分配给各种数字段长度，相应的全年指标如表5.8所示，假设平均故障修复时间MTTR=6 h。6.2.2 6.2.2 系统的主要性能指标系统的主要性能指标 6.2 系统的性能指标系统的性能指标5707(一端一端)20四次群设备四次群设备28539(一端一端)4中继器中继器28539(一端一端)4光端机光端机200(每每km)1.35（420km）光纤（双向）光纤（双向）/fitMTBF/年年可靠性可靠性某些国产设备的可靠性指标某些国产设备的可靠性指标6.2 6.2 练习题练习题1.1.何谓何谓假设参考连接假设参考连接HRX？

55、假设参考数字链路？假设参考数字链路HRDL？假设参考数字段假设参考数字段HRDS？2.何谓可用时间何谓可用时间TA和不可用时间和不可用时间TU？3.何谓误码秒何谓误码秒ES和严重误码秒和严重误码秒SES？4.何谓抖动？抖动的特性参量有哪些？何谓抖动？抖动的特性参量有哪些？5.何谓可靠性？平均故障间隔时间何谓可靠性？平均故障间隔时间MTBF与故障率与故障率 之之间的关系如何？间的关系如何？6.6.数字光纤传输系统的性能指标有哪些？数字光纤传输系统的性能指标有哪些？第第6章章 数字光纤通信系统数字光纤通信系统6.1 6.1 两种传输体制两种传输体制6.2 6.2 系统的性能指标系统的性能指标6.3

56、 6.3 系统的设计系统的设计 6.3 6.3 系统的设计系统的设计6.3.1 系统设计的一般步骤系统设计的一般步骤6.3.2 中继距离估算中继距离估算6.3.3 误码率估算误码率估算 6.3.1 6.3.1 系统设计的一般步骤系统设计的一般步骤6.3 系统的设计系统的设计 系统设计的主要任务是:根据用户对传输距离和传输容量及其分布的要求，按照相关技术标准,选择路由和局站设置,传输体制和传输速率以及光纤光缆和光端机的基本参数和性能指标。一般步骤一般步骤1）选定传输速率和传输制式）选定传输速率和传输制式 2）选定工作波长）选定工作波长 3）选定光源和光检测器件）选定光源和光检测器件 4）选定光纤

57、光缆类型）选定光纤光缆类型 5）选定路由、）选定路由、估算中继距离估算中继距离 6）估算误码率估算误码率 6.3 6.3 系统的设计系统的设计6.3.1 系统设计的一般步骤系统设计的一般步骤6.3.2 中继距离估算中继距离估算6.3.3 误码率估算误码率估算 6.3.2 6.3.2 中继距离估算中继距离估算6.3 系统的设计系统的设计1 1、损耗限制的估算、损耗限制的估算(功率预算功率预算power budget)power budget)rttotPPL10log10设发送机发出的最大平均功率为Pt,而光接收机的接收灵敏度为Pr,则最大传输距离为：tot(dB/km)为光纤损耗,包括对接损耗

58、和活动连接损耗.6.3.2 6.3.2 中继距离估算中继距离估算6.3 系统的设计系统的设计rttotPPL10log10tot(dB/km)为光纤损耗.rttotPPLPt，Pr用dBm表示：dB/km km,in inLtot考虑到接头和活动连接器损耗以及线路损耗余量，有：ecrtmsfMPPL)(光纤损耗系数光纤损耗系数光纤平均接头损耗光纤平均接头损耗光纤线路损耗余量光纤线路损耗余量连接器损耗连接器损耗系统余量系统余量练习练习6.3 系统的设计系统的设计rtsfPPL)(设光纤通信系统的光纤损耗为设光纤通信系统的光纤损耗为0.1dB/km，有，有5个接头，个接头，每个接头的损耗为每个接头

59、的损耗为0.2dB，光源的入纤功率为，光源的入纤功率为-3dBm，接收，接收机灵敏度为机灵敏度为-46dBm，求最大中继距离。，求最大中继距离。2.054631.0）（）（L)420 kmL（srtfPPLL)(6.3.2 6.3.2 中继距离估算中继距离估算6.3 系统的设计系统的设计2 2、色散限制的估算、色散限制的估算Lffintra(1)intra(L)Lffinter(1)inter(L)光纤带宽与长度关系多模光纤单模光纤 考虑码间干扰，取系统的最佳带宽为线路比特率B的0.75倍，即有多模光纤单模光纤Lfintra(1)75B.0Lfinter(1)75B.06.3.2 6.3.2

60、中继距离估算中继距离估算6.3 系统的设计系统的设计多模光纤单模光纤Lfintra(1)75B.0Lfinter(1)75B.0由此得出色散（带宽）限制的中继距离为：75B.0intra(1)fL/1inter(1)75B.0fL单模光纤多模光纤6.3.2 6.3.2 中继距离估算中继距离估算6.3 系统的设计系统的设计75B.0intra(1)fL对单模光纤)kmMHz(10D4414413intra(1)intra(1)f310D44175B.01)km(LDB100.5886其中 B in Mb/s,D in ps/(km.nm),in nm6.3.2 6.3.2 中继距离估算中继距离估

61、算6.3 系统的设计系统的设计对单模光纤DB100.588)km(6L原CCITT建议：实际取多纵模激光(MLM-LD)单纵模激光(SLM-LD)DB100.115)km(6LDB100.306)km(6L1、设光纤通信系统的光纤损耗为设光纤通信系统的光纤损耗为0.1dB/km，有，有5个接个接 头，每个接头的损耗为头，每个接头的损耗为0.2dB；光连接器损耗为；光连接器损耗为1dB（发送和接收各（发送和接收各1个），光纤损耗余量为个），光纤损耗余量为0.1dB/km，系统余量为系统余量为5.5dB.光源的入纤功率为光源的入纤功率为-3dBm，接收机，接收机灵敏度为灵敏度为-46dBm，求最大

62、中继距离。，求最大中继距离。ecrtmsfMPPL)(2.055.512463)1.01.0(）（）（L)5.721kmL（secrtmfLMPPL)(6.3 6.3 练习题练习题2、设单模、设单模光纤通信系统采用谱宽为光纤通信系统采用谱宽为2nm的的GaAs多纵模多纵模激光器，光纤色散为激光器，光纤色散为15ps/(km.nm)，估算传输数据速，估算传输数据速率为率为100Mb/s时的最大传输距离。时的最大传输距离。6.3 6.3 练习题练习题多纵模激光(MLM-LD)DB100.115)km(6L215100100.1156)km(3.386.3 6.3 系统的设计系统的设计6.3.1 系

63、统设计的一般步骤系统设计的一般步骤6.3.2 中继距离估算中继距离估算6.3.3 误码率估算误码率估算 6.3.3 6.3.3 误码率估算误码率估算6.3 系统的设计系统的设计1 1、误码性能指标与误码率的关系、误码性能指标与误码率的关系e63e0()1 e!mnPmnPm2 2、误码率与线路长度的关系、误码率与线路长度的关系e(HRDL)e(HRX)HRXHRDLPP高级线路指标占长度高级线路长度实际分配总指标的比例误码秒比率误码秒比率ESR=SE/SA=1-Pm=0=1-e-nPe严重误码秒比率严重误码秒比率SESR=S64/SA=1）数字链路（HRDL）上的误码率上限值为6.3.3 6.

64、3.3 误码率估算误码率估算6.3 系统的设计系统的设计2）数字段（）数字段（HRDS）上的误码率上限值为）上的误码率上限值为e(HRDS)e(HRDL)HRDSHRDLPP长度长度3）中继段（）中继段（RS）上的误码率上限值为）上的误码率上限值为 e(RS)e(HRDS)CHRDSPPRS长度修正系数长度0C1谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH