光纖通信知識(shí)char5

1、 第第 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 兩種傳輸體制兩種傳輸體制 5.2 系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)的性能指標(biāo) 5.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 返回主目錄第第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(TDM)技術(shù)， 復(fù)用又分為若干等級(jí)，因而先后有兩種傳輸體制：準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)和同步數(shù)字系列(SDH)。 PDH早在1976年就實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，目前還大量使用。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。 在技術(shù)迅速發(fā)展的推動(dòng)下，美國(guó)提出了同步光纖網(wǎng)(SONET)。1988年，ITUT(原CCITT)參

2、照SONET的概念，提出了被稱(chēng)為同步數(shù)字系列(SDH)的規(guī)范建議。 SDH解決了PDH存在的問(wèn)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。 5.1.1準(zhǔn)同步數(shù)字系列準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH 準(zhǔn)同步數(shù)字系列有兩種基礎(chǔ)速率：一種是以1.544 Mb/s為第一級(jí)(一次群，或稱(chēng)基群)基礎(chǔ)速率，采用的國(guó)家有北美各國(guó)和日本；另一種是以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)。表5.1是世界各國(guó)商用數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的PDH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。對(duì)于以2.048 Mb/s為基礎(chǔ)

3、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，這是因?yàn)閺?fù)接時(shí)插入了一些相關(guān)的比特。 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(lái)很雜亂。 PDH各次群比特率相對(duì)于其標(biāo)準(zhǔn)值有一個(gè)規(guī)定的容差，而且是異源的，通常采用正碼速調(diào)整方法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同步復(fù)用。1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。 PDH主要適用于中、低速率點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸。隨著技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)對(duì)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，迫切需要建立在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)。 在這種形勢(shì)

4、下，現(xiàn)有PDH的許多缺點(diǎn)也逐漸暴露出來(lái)，主要有： (1) 北美、西歐和亞洲所采用的三種數(shù)字系列互不兼容， 沒(méi)有世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口，使得國(guó)際電信網(wǎng)的建立及網(wǎng)絡(luò)的營(yíng)運(yùn)、 管理和維護(hù)變得十分復(fù)雜和困難。 (2) 各種復(fù)用系列都有其相應(yīng)的幀結(jié)構(gòu)，沒(méi)有足夠的開(kāi)銷(xiāo)比特，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)缺乏靈活性，不能適應(yīng)電信網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大、 技術(shù)不斷更新的要求。 (3) 由于低速率信號(hào)插入到高速率信號(hào)，或從高速率信號(hào)分出，都必須逐級(jí)進(jìn)行，不能直接分插，因而復(fù)接/分接設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上下話路價(jià)格昂貴。 5.1.2同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列SDH 1. SDH傳輸網(wǎng)傳輸網(wǎng) 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

5、.1示出SDH傳輸網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它由SDH終接設(shè)備(或稱(chēng)SDH終端復(fù)用器TM)、分插復(fù)用設(shè)備ADM、數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC等網(wǎng)絡(luò)單元以及連接它們的(光纖)物理鏈路構(gòu)成。SDH終端的主要功能是復(fù)接/分接和提供業(yè)務(wù)適配，例如將多路E1信號(hào)復(fù)接成STM1信號(hào)及完成其逆過(guò)程，或者實(shí)現(xiàn)與非SDH網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的適配。ADM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：一部分直接轉(zhuǎn)發(fā)，另一部分卸下給本地用戶。然后信息又通過(guò)復(fù)接功能將轉(zhuǎn)發(fā)部分和本地上送的部分合成輸出。DXC類(lèi)似于交換機(jī)，它一般有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出，通過(guò)適當(dāng)配置可提供不同的端到端連接。圖 5.1 SDH傳輸網(wǎng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)TM

6、ADMSTM-nDXCSTM-NADMTMTMSTM-NTMADMSTM-nDXCADMTMSTM-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)(n N) 上述TM、ADM和DXC的功能框圖分別如圖5.2(a)#, (b)#, (c)所示。通過(guò)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)所示，相應(yīng)的分層結(jié)構(gòu)如圖5.3(b)所示。每個(gè)通道(Path)由一個(gè)或多個(gè)復(fù)接段(Line)構(gòu)成，而每一復(fù)接段又由若干個(gè)再生段(Section)串接而成。 與PDH相比， SDH具有下列特點(diǎn)： (

7、1) 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(chēng)為STM1，傳輸速率為155.520 Mb/s； 4個(gè)STM1 同步復(fù)接組成STM4，傳輸速率為4155.52 Mb/s=622.080 Mb/s； 16個(gè)STM1 組成STM16, 傳輸速率為2488.320 Mb/s，以此類(lèi)推。 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-

8、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)PathLineSectionPhotonicSectionPhotonicPathLineSectionPhotonic再生中繼器(b)再生中繼器 (2) 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(kāi)放型接口，任何網(wǎng)絡(luò)單元在光纖

9、線路上可以互連， 不同廠家的產(chǎn)品可以互通，這有利于建立世界統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)。 另一方面，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。有關(guān)光接口標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)參看本書(shū)附錄A。 (3) 在SDH幀結(jié)構(gòu)中，豐富的開(kāi)銷(xiāo)比特用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、 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。 (在后續(xù)章節(jié)將進(jìn)行介紹。) (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。 圖 5.4 示出PDH和SDH分插信號(hào)流程的比較。在PDH中， 為了從140 Mb/s碼流

10、中分出一個(gè)2 Mb/s的支路信號(hào)，必須經(jīng)過(guò)140/34 Mb/s, 34/8 Mb/s和8/2 Mb/s三次分接。 而若采用SDH分插復(fù)用器(ADM)，可以利用軟件一次直接分出和插入 2 Mb/s支路信號(hào)，十分簡(jiǎn)便。 (5) 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。圖 5.4 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)

11、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 2. SDH幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) SDH幀結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字同步時(shí)分復(fù)用、保證網(wǎng)絡(luò)可靠有效運(yùn)行的關(guān)鍵。圖 5.5 給出SDH幀一個(gè)STMN幀有9行，每行由270N個(gè)字節(jié)組成。 這樣每幀共有9270N個(gè)字節(jié)， 每字節(jié)為8 bit。 幀周期為125 s， 即每秒傳輸8000幀。對(duì)于STM1 而言，傳輸速率為927088000=155.520 Mb/s。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。 SDH幀大體可分為三個(gè)部分：

12、(1) 段開(kāi)銷(xiāo)(SOH)。 段開(kāi)銷(xiāo)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。 圖 5.5 SDH幀的一般結(jié)構(gòu) SOH12AU-PTR345SOH9STM-N載荷(含POH)9N261N270N發(fā)送順序 對(duì)于STM1 而言， SOH共使用98(第4行除外)=72 Byte相應(yīng)于576 bit。由于每秒傳輸8000幀， 所以SOH的容量為5768000=4.608 Mb/s。 根據(jù)圖5.3(a)的傳輸通道連接模型，段開(kāi)銷(xiāo)又細(xì)分為再生段開(kāi)銷(xiāo)(SOH)和復(fù)接段開(kāi)銷(xiāo)(LOH

13、)。前者占前3行，后者占59行。 (2) 信息載荷(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。對(duì)于STM1而言，Payload有9261=2349 Byte, 相應(yīng)于234988000=150.336 Mb/s的容量。 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(chēng)為通道開(kāi)銷(xiāo)(POH)。 (3) 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(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)。對(duì)于STM1 而言，AU PTR有9個(gè)字節(jié)(第4行)， 相應(yīng)于988000=0.576 Mb/s。 采用指針技術(shù)

14、是SDH的創(chuàng)新，結(jié)合虛容器(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(wèn)題。 3. 復(fù)用原理復(fù)用原理 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)整法和固定位置映射法。正碼速調(diào)整法的優(yōu)點(diǎn)是容許被復(fù)接的支路信號(hào)有較大的頻率誤差；缺點(diǎn)是復(fù)接與分接相當(dāng)困難。 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。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是復(fù)接和分接容易實(shí)現(xiàn)，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。SDH采用載荷指針技術(shù)，結(jié)合了上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，付出的代價(jià)是要對(duì)指針進(jìn)

15、行處理。 超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)指針技術(shù)創(chuàng)造了條件。 圖 5.6 示出載荷包絡(luò)與STM1 幀的一段關(guān)系與指針?biāo)鸬淖饔?。通過(guò)指針的值，接收端就可以確定載荷的起始位置。 ITUT規(guī)定了SDH的一般復(fù)用映射結(jié)構(gòu)。所謂映射結(jié)構(gòu)， 是指把支路信號(hào)適配裝入虛容器的過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是使支路信號(hào)與傳送的載荷同步。 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)開(kāi)銷(xiāo)9行載荷包絡(luò)AU PTR 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Cn是標(biāo)準(zhǔn)容器， 用來(lái)裝載現(xiàn)有PDH的各支路信號(hào)， 即C11

16、#, C12#, C2#, C3和C4 分別裝載1.5 Mb/s#, 2Mb/s#, 6 Mb/s#, 34 Mb/s#, 45 Mb/s和140Mb/s的支路信號(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(kāi)銷(xiāo)(POH)字節(jié)，即組成相應(yīng)的虛容器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)。所以引入虛容器的概念，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、交叉連接和交換處理，實(shí)現(xiàn)大容量傳輸。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-1

17、1VC-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 由于在傳輸過(guò)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(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(AU)和支路單元(TU)。AU由高階VC(如VC4)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(TUG)，然后組成AU3或AU4。3

18、個(gè)AU3或1個(gè)AU4組成管理單元組(AUG)，加上段開(kāi)銷(xiāo)SOH，便組成STM1 同步傳輸信號(hào)；N個(gè)STM1 信號(hào)按字節(jié)同步復(fù)接， 便組成STMN。 最簡(jiǎn)單的例子是，由PDH的4次群信號(hào)到SDH的STM1 的復(fù)接過(guò)程。把139.264 Mb/s的信號(hào)裝入容器C4，經(jīng)速率適配處理后，輸出信號(hào)速率為149.760 Mb/s; 在虛容器VC4 內(nèi)加上通道開(kāi)銷(xiāo)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；在管理單元AU4 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; 由

19、1個(gè)AUG加上段開(kāi)銷(xiāo)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, 即為STM1。 4. 數(shù)字交叉連接設(shè)備數(shù)字交叉連接設(shè)備 數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC)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(kāi)關(guān)(空分或時(shí)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(gè)輸入信號(hào)被分接為m個(gè)并行支路信號(hào)，然后通過(guò)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，最后將重新編排后的信號(hào)復(fù)接成高速信

20、號(hào)輸出。 通常用DXCX/Y來(lái)表示一個(gè)DXC的配置類(lèi)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STM1 等級(jí)； 數(shù)字 5 和 6 分別代表SDH的STM4 和STM等級(jí)。 例如，DXC 1/0 表示輸入端口的最高速率為一次群信號(hào)的速率(E1: 2.048 Mb/s), 而交叉連接的基本速率為64 kb/s; DXC 4/1 表示輸入端口的最高速率為155.52 Mb/s(對(duì)于SDH)或140 Mb/s(對(duì)于PDH)，而交叉連

21、接的基本速率為2.048 Mb/s。目前應(yīng)用最廣泛的是DXC 1/0、DXC 4/1和DXC 4/4。 交叉連接設(shè)備與交換機(jī)的區(qū)別有： (1) 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； (2) 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合業(yè)務(wù)量的變化及網(wǎng)絡(luò)的故障狀況來(lái)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(lái)建立或改變連接，由信令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)呼叫連接控制。 DXC在干線傳輸網(wǎng)中的主要用途是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)配置管理。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

22、)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)。 5. SDH的應(yīng)用的應(yīng)用 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)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是具有“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。 所以， SDH環(huán)網(wǎng)目前得到廣泛的應(yīng)用。 當(dāng)然， SDH通過(guò)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)(如圖 5.1 所示)。這種SDH網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)是端到端之間存在一條以上的路徑，可同時(shí)構(gòu)成一條以

23、上的傳輸通道，通過(guò)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。 圖 5.8 SDH用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸SDHTMSDHTM支路信號(hào)支路信號(hào)再生中繼器STM-N 圖 5.9 SDH鏈形網(wǎng) SDHTMSDHTM支路信號(hào)支路信號(hào)SDHADMSTM-NSTM-NSTM-nSTM-n(n N) 圖 5.10 SDH環(huán)形網(wǎng)(雙環(huán)) SDHADMSDHADMSDHADMSDHADM支路信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)支路信號(hào)5.2 系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)的性能指標(biāo) 5.2.1參考模型參考模型 為進(jìn)行系統(tǒng)性能研究，ITUT(原CCITT)建議中提出了一個(gè)數(shù)字傳輸參考模型，稱(chēng)為假設(shè)參考連接(HRX)，見(jiàn)圖5.11。 最長(zhǎng)

24、的HRX是根據(jù)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)的性能要求和64 kb/s信號(hào)的全數(shù)字連接來(lái)考慮的。假設(shè)在兩個(gè)用戶之間的通信可能要經(jīng)過(guò)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)交換中心和許多假設(shè)參考數(shù)字鏈路(HRDL)組成。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字HRX 的總性能指標(biāo)按比例分配給HRDL，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化。圖 5.11 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

25、TC三級(jí)中心ISC國(guó)際交換中心數(shù)字鏈路數(shù)字交換 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。例如我國(guó)采用5000 km，美國(guó)和加拿大采用6400 km， 而日本采用2500 km。HRDL由許多假設(shè)參考數(shù)字段(HRDS)組成(見(jiàn)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。 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。假設(shè)參考數(shù)字段的性能指標(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 5.12 假設(shè)參考數(shù)字段HRDS X

26、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。 5.2.2系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 1. 誤碼率誤碼率(BER) 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(guò)程中信息受到損害的程度。 BER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。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(lái)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， 應(yīng)采用誤碼時(shí)間百分?jǐn)?shù)和誤碼秒百分?jǐn)?shù)的方法。如圖 5

27、.13 所示， 規(guī)定一個(gè)較長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)時(shí)間TL，例如幾天或一個(gè)月，并把這個(gè)時(shí)間分為“可用時(shí)間”和“不可用時(shí)間”。 圖 5.13 誤碼率隨時(shí)間的變化 在連續(xù)10 s時(shí)間內(nèi)，BER劣于110-3，為“不可用時(shí)間”，或稱(chēng)系統(tǒng)處于故障狀態(tài)；故障排除后， 在連續(xù)10 s時(shí)間內(nèi)，BER優(yōu)于110-3，為“可用時(shí)間”。 對(duì)于64 kb/s 的數(shù)字信號(hào)， BER=110-3，相應(yīng)于每秒有64個(gè)誤碼。同時(shí)，規(guī)定一個(gè)較短的取樣時(shí)間T0和誤碼率門(mén)限值BERth，統(tǒng)計(jì)BER劣于BERth的時(shí)間，并用劣化時(shí)間占可用時(shí)間的百分?jǐn)?shù)來(lái)衡量系統(tǒng)誤碼率性能的指標(biāo)。 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

28、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。 對(duì)三種誤碼率參數(shù)和指標(biāo)說(shuō)明如下： 劣化分(DM) 誤碼率為110-6時(shí)，感覺(jué)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是合適的。 監(jiān)測(cè)時(shí)間以較長(zhǎng)為好，選擇TL為1個(gè)月。定義誤碼率劣于 110-6的分鐘數(shù)為劣化分(DM)。HRX指標(biāo)要求劣化分占可用分(可用時(shí)間減去嚴(yán)重誤碼秒累積的分鐘數(shù))的百分?jǐn)?shù)小于10%。嚴(yán)重誤碼秒(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1 s。定

29、義誤碼率劣于 110-3的秒鐘數(shù)為嚴(yán)重誤碼秒(SES)。HRX指標(biāo)要求嚴(yán)重誤碼秒占可用秒的百分?jǐn)?shù)小于0.2%。 誤碼秒(ES) 選擇監(jiān)測(cè)時(shí)間TL為1個(gè)月，取樣時(shí)間T0為1s， 誤碼率門(mén)限值BERth=0。定義凡是出現(xiàn)誤碼(即使只有1 bit)的秒數(shù)稱(chēng)為誤碼秒(ES)。HRX指標(biāo)要求誤碼秒占可用秒的百分?jǐn)?shù)小于8%。相應(yīng)地，不出現(xiàn)任何誤碼的秒數(shù)稱(chēng)為無(wú)誤碼秒(EFS)， 指標(biāo)要求無(wú)誤碼秒占可用秒的百分?jǐn)?shù)大于92%。 表5.3列出的是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字假設(shè)參考連接HRX(27 500 km)的誤碼率總指標(biāo)。為了設(shè)計(jì)需要，必須把總指標(biāo)按不同等級(jí)的電路質(zhì)量分配到各部分。 圖5.14示出最長(zhǎng)HRX的電路質(zhì)量等級(jí)劃分，

30、圖中高級(jí)和中級(jí)之間沒(méi)有明顯的界限。我國(guó)長(zhǎng)途一級(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。表 5.4 示出HRX誤碼率總指標(biāo)按等級(jí)的分配。 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(lái)衡量，監(jiān)測(cè)時(shí)間為24 h。 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)期平均誤碼率。根據(jù)原CCITT的建議，對(duì)于25 000 km高級(jí)電路長(zhǎng)期平均誤碼率BERav至少為110-7，按長(zhǎng)度比例進(jìn)行線性折算，得到每公里BERav=410-12/km。所以280 km和420 km數(shù)字段的BERav分別為1.1210-9和1.6810-9

31、，因此取 110-9作為標(biāo)準(zhǔn)。 圖 5.14 最長(zhǎng)HRX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) 我國(guó)長(zhǎng)途光纜通信系統(tǒng)進(jìn)網(wǎng)要求中規(guī)定：長(zhǎng)度短于420 km時(shí)，按 110-9計(jì)算；長(zhǎng)度長(zhǎng)于420 km時(shí)，先按長(zhǎng)度比例進(jìn)行折算，再按長(zhǎng)度累計(jì)附加進(jìn)去。設(shè)計(jì)值應(yīng)比實(shí)際要求高 1 個(gè)數(shù)量級(jí)，即短于420 km數(shù)字段按BERav=110-10設(shè)計(jì)，50 km中繼段按BERav=110-11設(shè)計(jì)。 2. 抖動(dòng)抖動(dòng) 抖動(dòng)是數(shù)字信號(hào)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的一種瞬時(shí)不穩(wěn)定現(xiàn)象。 抖動(dòng)的定義是：數(shù)字信號(hào)在各有效瞬時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間位置

32、的偏差。 偏差時(shí)間范圍稱(chēng)為抖動(dòng)幅度(JPP)，偏差時(shí)間間隔對(duì)時(shí)間的變化率稱(chēng)為抖動(dòng)頻率(F)。這種偏差包括輸入脈沖信號(hào)在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(jiàn)圖5.15所示。 圖 5.15 抖動(dòng)示意圖 輸入信號(hào)提取時(shí)鐘 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)，1UI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、 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

33、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，全程各次群輸出口對(duì)抖動(dòng)容限的要求如表5.7所示， 表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值是對(duì)數(shù)字段的要求。表 5.6 和表5.7各符號(hào)的意義如圖 5.16 所示。 圖 5.16 表5.6和表5.7的圖解說(shuō)明 Jpp/UIA0A1A20F0F1F2F3F420dB/10倍頻程下降f 5.2.3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， 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。 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)

34、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。 1. 可靠性表示方法可靠性表示方法 (1) 可靠性R和故障率?？煽啃允侵冈谝?guī)定的條件和時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)無(wú)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 R=exp(- t) (5.1) 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(chēng)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(wú)關(guān)的， 則系統(tǒng)的可靠性Rs可表示為 Rs=R1R2Rn=exp(-s t) (5.2) niin1 式中, R

35、i和i分別為系統(tǒng)第i個(gè)部件的可靠性和故障率。 (2) 故障率和平均故障間隔時(shí)間MTBF。兩者的關(guān)系為MTBFn1 (3) 可用率A和失效率PF?？捎寐蔄是在規(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%100%100MTTRMTBFMTBFA總工作時(shí)間可用時(shí)間 式中MTTR為平均故障修復(fù)時(shí)間(不可用時(shí)間)。 失效率PF可以表示為%100%100MTTRMTBFMTBFPF總工作時(shí)間不可用時(shí)間可用時(shí)間由式(5.4)和式(5.5)得到 PF=(1-A)100% (5.6)在有備用系統(tǒng)的情況下， 失效率為PF= (5.7)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。 )

36、1()!1 ( !)!(npnmnm 2. 可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo) 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 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(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, 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(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

37、表5.8所示，假設(shè)平均故障修復(fù)時(shí)間MTTR=6 h。某些國(guó)產(chǎn)設(shè)備的可靠性指標(biāo)列于表5.9。5.3系系 統(tǒng)統(tǒng) 的的 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 對(duì)數(shù)字光纖通信系統(tǒng)而言，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是， 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)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)前設(shè)備的技術(shù)水平，經(jīng)過(guò)綜合考慮和反復(fù)計(jì)算，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。 在技術(shù)上，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要問(wèn)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。 中繼距離的設(shè)計(jì)有三種方法：最壞情況法(參數(shù)完全已

38、知)、 統(tǒng)計(jì)法(所有參數(shù)都是統(tǒng)計(jì)定義)和半統(tǒng)計(jì)法(只有某些參數(shù)是統(tǒng)計(jì)定義)。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。 中繼距離受光纖線路損耗和色散(帶寬)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。 5.3.1中繼距離受損耗的限制中繼距離受損耗的限制 圖5.17示出了無(wú)中繼器和中間有一個(gè)中繼器的數(shù)字光纖線路系統(tǒng)的示意圖，圖中符號(hào)： T, T: 光端機(jī)和數(shù)字復(fù)接分接設(shè)備的接口； Tx: 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； C1, C2: 光纖連接器； S: 靠近Tx的連

39、接器C1的接收端； R: 靠近Rx的連接器C2的發(fā)射端； SR: 光纖線路，包括接頭。 圖5.17數(shù)字光纖線路系統(tǒng) (a)無(wú)中繼器； (b) 一個(gè)中繼器 TxRxC1SR(a)TTTxRxC1SR(b)TTRC2中繼器C1SC2C2 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。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(guò)系統(tǒng)的總功率衰減，即 L(f+s+m)Pt-Pr-2c-Me 或 L msfccrtaaaMapp2式中，Pt 為平均發(fā)射光功率(dBm)，Pr為接收靈敏度(dBm)，c 為連接器損耗(dB/對(duì))， Me 為系統(tǒng)余量(dB)，f為光纖損

40、耗系數(shù)(dB/km), s為每km光纖平均接頭損耗(dB/km), m為每km光纖線路損耗余量(dB/km), L 為中繼距離(km)。 式(5.8)的計(jì)算是簡(jiǎn)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(jì)需要來(lái)確定。平均發(fā)射光功率Pt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Pr取決于光檢測(cè)器和前置放大器的類(lèi)型， 并受誤碼率的限制，隨傳輸速率而變化。表5.10示出長(zhǎng)途光纖通信系統(tǒng)BERav110-10時(shí)的接收靈敏度Pr。 連接器損耗一般為0.31 dB/對(duì)。設(shè)備余量Me包括由于時(shí)間和環(huán)境的變

41、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。 光纖損耗系數(shù)f取決于光纖類(lèi)型和工作波長(zhǎng)，例如單模光纖在1310 nm, f為0.40.45 dB/km; 在1550 nm, f為0.220.25 dB/km。光纖損耗余量m一般為0.10.2 dB/km, 但一個(gè)中繼段總余量不超過(guò)5 dB。 平均接頭損耗可取0.05 dB/個(gè)，每千米光纖平均接頭損耗s可根據(jù)光纜生產(chǎn)長(zhǎng)度計(jì)算得到。 根據(jù)ITUT(原CCITT)G.955建議，用LD作光源的常規(guī)單模光纖(G.652)系統(tǒng)，在S和R之間數(shù)字光纖線路的容限如表5.11 所示。 5.3.2中繼距離受色散中繼

42、距離受色散(帶寬帶寬)的限制的限制 如果系統(tǒng)的傳輸速率較高，光纖線路色散較大， 中繼距離主要受色散(帶寬)的限制。為使光接收機(jī)靈敏度不受損傷， 保證系統(tǒng)正常工作，必須對(duì)光纖線路總色散(總帶寬)進(jìn)行規(guī)范。 我們要討論的問(wèn)題是，對(duì)于一個(gè)傳輸速率已知的數(shù)字光纖線路系統(tǒng)，允許的線路總色散是多少， 并據(jù)此計(jì)算中繼距離。 對(duì)于數(shù)字光纖線路系統(tǒng)而言，色散增大，意味著數(shù)字脈沖展寬增加，因而在接收端要發(fā)生碼間干擾，使接收靈敏度降低， 或誤碼率增大。嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法通過(guò)均衡來(lái)補(bǔ)償，使系統(tǒng)失去設(shè)計(jì)的性能。 設(shè)傳輸速率為fb=1/T，發(fā)射脈沖為半占空歸零(RZ)碼， 輸出脈沖為高斯波形，如圖5.18 所示。高斯波形可以

43、表示為 g(t)=exp (5.9) 式中為均方根(rms)脈沖寬度。把/T=a定義為相對(duì)rms脈沖寬度，碼間干擾的定義如圖5.18所示。由式(5.9)和圖5.18得到 )2(22t)/1ln(21(Ta由式(5.10)得到a和的數(shù)值關(guān)系， 并列于表5.12。 圖 5.18 高斯波形的碼間干擾 美國(guó)Bell實(shí)驗(yàn)室S.D.Personick的早期研究中，曾建議采用下列標(biāo)準(zhǔn)來(lái)考查光纖線路色散對(duì)系統(tǒng)傳輸性能的限制。 當(dāng)a=0.25時(shí)，碼間干擾只有峰值的0.034%， 完全可以忽略不計(jì)。當(dāng)a=0.5時(shí)，增加到13.5%，此時(shí)功率代價(jià)為78dB，難以通過(guò)均衡進(jìn)行補(bǔ)償。一般系統(tǒng)設(shè)計(jì)選取a=0.250.35

44、，功率代價(jià)不超過(guò)2 dB。 為確定中繼距離和光纖線路色散(帶寬)的關(guān)系， 把輸出脈沖用半高全寬度(FWHM)表示，即22)()2(f 式中, =/0.4247, =aT, a為相對(duì)rms脈沖寬度，T=1/fb，fb為系統(tǒng)的比特傳輸速率。f為光纖線路(FWHM)脈沖展寬，取決于所用光纖類(lèi)型和色散特性。 對(duì)于多模光纖系統(tǒng)，色散特性通常用3dB帶寬表示，如式(2.47b)所示。因此，f=0.44/B, B為長(zhǎng)度等于L的光纖線路總帶寬，它與單位長(zhǎng)度光纖帶寬的關(guān)系為B=B1/L。B1為1 km光纖的帶寬，通常由測(cè)試確定。=0.51, 稱(chēng)為串接因子， 取決于系統(tǒng)工作波長(zhǎng)，光纖類(lèi)型和線路長(zhǎng)度。把這些關(guān)系代入

45、式(5.11)，并取a=0.250.35，得到光纖線路總帶寬B和速率fb的關(guān)系為 B=(0.830.56)fb (5.12) 中繼距離L與1km光纖帶寬B1的關(guān)系為B1=BL, 所以L=（1.211.78）1/fb1/ (5.13)或?qū)懗?Lfb=(1.211.78)B1 (5.14) 以fb為參數(shù)，B1與L的關(guān)系示于圖5.19, 圖中取/T=0.3， =0.75。由此可見(jiàn)，中繼距離L與傳輸速率fb的乘積取決于1 km光纖的帶寬(色散)，這個(gè)乘積反映了光纖通信系統(tǒng)的技術(shù)水平。圖5.19 1km光纖帶寬B1與中繼距離L的關(guān)系 24681020406080100200400600800100020

46、0012468102040L / kmB1 / (MHzkm)139.26434.3658.4482.048fb(Mb / s) 對(duì)于單模光纖系統(tǒng)，f=2.355f, f為光纖線路rms脈沖展寬。由式(2.55b)取一級(jí)近似，得到f=|C0|L, C0=C(0)為在光源中心波長(zhǎng)0光纖的色散(ps/(nmkm)，為光源譜線寬度(nm)，L為光纖線路長(zhǎng)度(km)。把這些關(guān)系式代入式(5.11)，同樣得到一個(gè)簡(jiǎn)明的公式。設(shè)取a=/T=0.25， 得到中繼距離L= 0610226. 0cfb 在這個(gè)基礎(chǔ)上，根據(jù)原CCITT建議，對(duì)于實(shí)際的單模光纖通信系統(tǒng)，受色散限制的中繼距離L可以表示為0610cfLb 式中, Fb是線路碼速率(Mb/s)，與系統(tǒng)比特速率不同，它要隨線路碼型的不同而有所變化。C0是光纖的色散系數(shù)(ps/(nmkm)，它取決于工作波長(zhǎng)附近的光纖色散特性。為光源譜線寬度(nm)，對(duì)多縱模激光器(MLMLD)，為rms寬度，對(duì)單縱模激光器(SLMLD), 為峰值下降20 dB的寬度。 是與功率代價(jià)和光源特性有關(guān)的參數(shù)，對(duì)于MLMLD, =0.115