《光纖通信》第五章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)

第五章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)如何理解數(shù)字光纖通信系統(tǒng)？光纖：數(shù)字：以光纖為傳輸信道①只有有限個離散值，可通過取樣、判決而再生②這種信號對信道的非線性失真不敏感③這種信號對光源特性的線性要求和對接收機信噪比的要求都不高總之能充分發(fā)揮光纖的優(yōu)勢，適合長距離大容量和高質(zhì)量的信息傳輸1第五章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)主要內(nèi)容：傳輸體制系統(tǒng)的性能指標系統(tǒng)的設計方法PDHSDH25.1兩種傳輸體制光纖傳輸所用技術：同步時分復用（TDM）技術PDH：準同步數(shù)字系列SDH：同步數(shù)字系列（1976年實現(xiàn)標準化）（1988年提出了）35.1.1準同步數(shù)字系列PDH1、世界各國商用數(shù)字光纖通信制式45.1.1準同步數(shù)字系列PDH從圖中可獲得如下信息：（1）有兩種基礎速率1.544Mb/s2.048Mb/s提問？這兩個基礎速率值如何得到的？24ch30ch55.1.1準同步數(shù)字系列PDH從圖中可獲得如下信息：（2）由2.048Mb/s基礎速率得到的各次群的特點話路數(shù)按4倍遞增速率以大于4倍的關系遞增（3）由1.544Mb/s基礎速率得到的各次群的特點各次群的話路遞增倍數(shù)和速率遞增倍數(shù)不一致（4）世界各國用的制式不一樣65.1.1準同步數(shù)字系列PDH2、PDH存在的不足（1）接口方面a、電接口由此可見：沒有世界統(tǒng)一的標準接口；有三種系列，每種的速率等級、信號幀結(jié)構及復用方式都不同。75.1.1準同步數(shù)字系列PDH2、PDH存在的不足（1）接口方面b、光接口（沒有世界性標準的光接口規(guī)范）電路光路線路編碼在PDH中一般采用冗余碼，而不要擾碼缺點：①同一速率等級上的光接口信號大于電接口的標準信號速率，增加了發(fā)光器的光功率代價②不同廠家線路編碼不同，加入的冗余碼也不同，導致不同廠家同一速率等級的光接口碼型和速率也不同，致使不同廠家的設備無法實現(xiàn)橫向兼容，給網(wǎng)管和網(wǎng)絡互通帶來困難。85.1.1準同步數(shù)字系列PDH2、PDH存在的不足（2）復用方式（準同步）低速信號復用到高速信號中沒有規(guī)律性和固定性不能確定低速信號的位置從高速信號中不能直接分/插出低速信號，只能一級一級進行，導致信號在復用和解復用時受到損傷，不適于大容量傳輸。準同步：其實就是異步缺點：對異步的理解：95.1.1準同步數(shù)字系列PDH2、PDH存在的不足（3）運行維護方面（OAM）僅在線路編碼時通過冗余碼來完成性能監(jiān)控功能（4）沒有統(tǒng)一的網(wǎng)管接口沒有統(tǒng)一的網(wǎng)管接口容易造成網(wǎng)絡七國八制的局面不利于形成統(tǒng)一的電信管理網(wǎng)。105.1.2同步數(shù)字系列SDH1、認識SDH（1）SDH是另一種傳輸體制（2）規(guī)范了數(shù)字信號的幀結(jié)構、復用方式、傳輸速率等級、接口碼型等特性（3）SDH是構成綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN，特別是寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）的重要組成部分（4）按SDH組建的網(wǎng)絡是一個高度統(tǒng)一的、標準化的、智能化的網(wǎng)路115.1.2同步數(shù)字系列SDH2、SDH相比于PDH其優(yōu)勢體現(xiàn)（1）接口方面

SDH對網(wǎng)絡節(jié)點接口（NNI）作了統(tǒng)一規(guī)范，讓SDH設備容易實現(xiàn)多廠家互連，能橫向兼容。電接口速率等級、復接方法、線路接口、監(jiān)控管理信息模塊速率基本模塊STM-1155Mb/s高等級模塊STM-4STM-16……622Mb/s2.5Gb/s……復接個數(shù)4倍遞增速率也是4倍遞增125.1.2同步數(shù)字系列SDH2、SDH相比于PDH其優(yōu)勢體現(xiàn)（1）接口方面

SDH的光路信號速率與SDH電口標準信號速率是一致的光接口因為SDH的線路編碼采用的碼型式擾碼

擾碼的標準是世界統(tǒng)一的，所以SDH的光接口在全世界范圍內(nèi)都可以互連。

擾碼還有一個優(yōu)勢在于，其在線路編碼時沒有引入冗余碼，這樣不會增加激光器的光功率代價。135.1.2同步數(shù)字系列SDH2、SDH相比于PDH其優(yōu)勢體現(xiàn)（2）復用方式

同步指：低速信號（低速SDH和PDH）在高速SDH信號中的位置是固定的、有規(guī)律的。SDH是同步復用字節(jié)間插復用方式有多種正碼速調(diào)整法固定位置映射法低速SDH復用為高速SDH低速PDH復用為SDH145.1.2同步數(shù)字系列SDH2、SDH相比于PDH其優(yōu)勢體現(xiàn)（2）復用方式小知識什么是字節(jié)間插復用方式？有三個信號A、B、C，其幀結(jié)構為每個幀3個字節(jié)以字節(jié)間插復用方式復用成D，則D的結(jié)構如何？155.1.2同步數(shù)字系列SDH2、SDH相比于PDH其優(yōu)勢體現(xiàn)（2）復用方式被復用信號的類型低速光路信號（SDH）低速支路信號（PDH）如果復接成STM-16，則STM-1和STM-4相對于STM-16都是低速SDH信號包括：2Mb/s,34Mb/s,140Mb/s165.1.2同步數(shù)字系列SDH2、SDH相比于PDH其優(yōu)勢體現(xiàn)（3）運行維護方面（OAM功能）用于運行維護的字節(jié)處于SDH信號的幀結(jié)構中，而不是象PDH那樣在線路編碼時以冗余碼方式來維護。（2Mb/s,34Mb/s,140Mb/s）（4）兼容性SDH的基本性能模塊STM-1可以容納PDHATMDDIDQDB前向兼容后向兼容175.1.2同步數(shù)字系列SDH3、SDH的缺點（1）頻帶利用率低

SDH的幀結(jié)構中有1/20的信息用于運行維護，凈載荷的比特位占的比例相對小。（2）指針調(diào)整機理復雜

SDH系統(tǒng)中之所以能直接復接/分插信號，是因為系統(tǒng)有指針，該指針能時刻指示低速信號的位置。（3）軟件的大量使用對系統(tǒng)安全性造成影響這與SDH中有相當一部分字節(jié)用于OAM有關185.2SDH信號幀結(jié)構和復用原理195.2.1SDH的幀結(jié)構STM-N的幀結(jié)構205.2.1SDH的幀結(jié)構1、對SDH幀結(jié)構的總體認識（1）以字節(jié)為單位的矩形塊狀幀結(jié)構（2）塊的總字節(jié)數(shù)為：（3）塊狀幀結(jié)構的字節(jié)發(fā)送順序為：（4）由SOH、AU-PTR、STM-N凈載荷組成（5）基本模塊STM-1的速率是155.520Mb/s由上往下、先左后右9行×（270×N）列215.2.1SDH的幀結(jié)構1、對SDH幀結(jié)構的總體認識為什么基本模塊STM-1的速率是155.520Mb/s？STM-1的幀頻是：8000幀/s1幀=（9行×（270×N）列）字節(jié)1字節(jié)=8bitSTM-1的速率是155.520Mb/sSTM-N的幀頻都是：8000幀/s注意225.2.1SDH的幀結(jié)構2、幀結(jié)構的各個組成部分介紹段開銷管理單元指針信息凈載荷再生段開銷服用段開銷（RSOH）（MSOH）（AU-PTR）（TU-PTR）（payload）三部分組成235.2.1SDH的幀結(jié)構2、幀結(jié)構的各個組成部分介紹（1）信息凈載荷信息塊通道開銷（POH）合在一起為一個STM-N通道開銷（POH）的功能：對低速信號進行通道性能監(jiān)視、管理和控制。通道？理解為傳輸一路低速信號的道路245.2.1SDH的幀結(jié)構2、幀結(jié)構的各個組成部分介紹（2）段開銷（SOH）段：多條低速率信道合在一起即為段再生段復用段開銷（RSOH：1~3行，1~9列）（MSOH：5~9行，1~9列）兩種段指的是什么？一個STM-N段開銷占的比特率是多少？16個STM-1復用成一個STM-16復用段再生段開銷(8×9×N)×8bit/幀×8000幀/s255.2.1SDH的幀結(jié)構2、幀結(jié)構的各個組成部分介紹小知識怎么理解RSOH、MSOH、POH提供了對SDH信號的層層細化的監(jiān)控功能？以2.5G系統(tǒng)為例：RSOHMSOHPOH：監(jiān)控整個STM-16：監(jiān)控STM-16中的每個STM-1：監(jiān)控復用成STM-1的各路低速信號265.2.1SDH的幀結(jié)構2、幀結(jié)構的各個組成部分介紹（3）管理單元指針（PTR）PTR的功能？分兩種指針指針占的比特率用來指示信息凈載荷的第一個字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準確位置高價指針：AU-PTR低價指針：TU-PTR(1×9×N)×8bit/幀×8000幀/s（光路單元指針）（支路單元指針）275.2.2SDH的復用原理復用的兩種情況和其對應的復用方法：情況一低階SDH信號復用成高階SDH信號情況二低速支路信號復用成SDH的STM-N信號4個STM-1復用成一個STM-416個STM-1復用成一個STM-1663個2M復用成一個STM-1舉例舉例（字節(jié)間插）正碼速調(diào)整法（比特塞入法）固定位置映射法285.2.2SDH的復用原理正碼速調(diào)整法利用在固定位置塞入比特位的方式來復用固定位置映射法利用低速率信號在高速信號中的相對固定的位置來攜帶低速同步信號優(yōu)點：缺點：容許被復用的凈負荷有較大的頻率差異（異步復用）存在比特塞入和去塞入過程（碼速調(diào)整），幀頻不一致，不能直接對低速率信號進行分插/復用。優(yōu)點：缺點：幀頻一致，可直接從高速信號中上/下低速信號高速和低速信號間出現(xiàn)頻差和相差（不同步）時，要用125微秒

緩存器來進行頻率校正和相位對準，導致信號較大延時和滑動損傷。295.2.2SDH的復用原理SDH獨特的復用步驟

SDH網(wǎng)的兼容性要求SDH的復用方式既能滿足異步復用（如：將PDH信號復用進STM-N），又能滿足同步復用（如：STM-1復用成STM-4）。既能直接從高速信號中分插出低速信號同時不造成較大的信號時延和滑動損傷。三步：映射定位復用信號打包指針調(diào)整字節(jié)間插復用305.2.2SDH的復用原理SDH獨特的復用結(jié)構315.2.2SDH的復用原理SDH獨特的復用結(jié)構（我國的）325.2.2SDH的復用原理1、140Mb/s復用進STM-N信號將140Mb/s的PDH信號進行碼速調(diào)整，適配進C4126019C4139.264Mb/s149.76Mb/s信息塊裝載140Mb/sPDH信號的標準容器335.2.2SDH的復用原理1、140Mb/s復用進STM-N信號給C4加上一列通道開銷POH，此時信號成為VC4信息結(jié)構126119C4150.336Mb/s149.76Mb/s信息凈負荷（信息塊+通道開銷）高階通道開銷VC4-POHPOH2VC4345.2.2SDH的復用原理1、140Mb/s復用進STM-N信號在VC4前加一個管理單元指針（AU-PTR），變成AU-4幀1027019C4150.336Mb/s150.336Mb/s+576b/s信息凈負荷+管理單元指針占用1行9列，用來解決信息塊位置浮動問題POHVC4419AU-PTR355.2.2SDH的復用原理1、140Mb/s復用進STM-N信號一個AU-4組成AUG管理單元組1027019C4150.336Mb/s+576b/s+576*8b/s信息凈負荷+通道開銷+段開銷POHVC4419AU-PTRAUG加上段開銷SOH，合成為一個STM-1信號AU-PTRAU-PTRSOHSOH150.336Mb/s+576b/sN個STM-1信號通過字節(jié)間插復用成一個STM-N信號365.2.2SDH的復用原理2、34Mb/s復用進STM-N信號×3將34Mb/s信號經(jīng)過碼速調(diào)整放入標準容器C3中標準容器加上通道開銷將C3打包成VC3VC3加上3個字節(jié)單元的指針TU-PTR得到TU-3TU-3加上部分偽隨機碼R得到TUG-33個TUG-3通過字節(jié)間插方式復合成C4信號結(jié)構接下來就是C4復用的過程，和140Mb/s復用一樣375.3SDH網(wǎng)絡的常見網(wǎng)元類型終端復用器（TM）分插復用器（ADM）再生中繼器（REG）數(shù)字交叉連接設備（DXC）功能復接/分接功能業(yè)務適配網(wǎng)絡故障自愈385.3SDH網(wǎng)絡的常見網(wǎng)元1、終端復用器（TM）模型140Mb/s2Mb/s34Mb/sSTM-MSTM-NW特點①用在網(wǎng)路的終端站點上②是雙端口器件（支路和光路）TM395.3SDH網(wǎng)絡的常見網(wǎng)元1、終端復用器（TM）功能①低速支路信號②提供支路到光路的交叉功能高速線路信號STM-N復用分插支路信號STM-M光路信號STM-N例如：支路上的一個2M信號可以復用到一個STM-1中63個VC12的任何一個位置上。例如：支路中的一個STM-1信號復用進光路上的STM-16信號1-16的任何位置上。405.3SDH網(wǎng)絡的常見網(wǎng)元2、分插/復用器（ADM）模型140Mb/s2Mb/s34Mb/sSTM-MSTM-NE特點①用在網(wǎng)路的轉(zhuǎn)接點處②是三端口器件（一個支路和兩個光路）ADMSTM-NW415.3SDH網(wǎng)絡的常見網(wǎng)元功能①低速支路信號②提供支路到光路的交叉功能高速線路信號STM-N復用分插支路信號STM-M光路信號STM-N③提供光路到光路的交叉功能例如：西向STM-16中的3號STM-1與東向STM-16中的15號STM-1連接。2、分插/復用器（ADM）425.3SDH網(wǎng)絡的常見網(wǎng)元3、再生中繼器（REG）模型STM-NE特點純光再生中繼器是雙端口器件（兩個光路）REGSTM-NW類型及其功能電再生中繼器功能：光功率放大以延長光傳輸距離功能：光/電變換、電信號抽樣、判決、再生整形、電/光變換435.3SDH網(wǎng)絡的常見網(wǎng)元4、數(shù)字交叉連接設備（DXC）模型特點多端口器件，相當于一個交叉矩陣，完成各個信號間的交叉連接。DXCnm445.3SDH網(wǎng)絡的常見網(wǎng)元4、數(shù)字交叉連接設備（DXC）小知識nm交叉矩陣①m表示可接入DXC的最高速率等級②n表示在交叉矩陣中能進行交叉連接的最低速率等級③m越大DXC的承載容量越大④n越小DXC的交叉靈活性越大m、n數(shù)值與速率的對應表m/n0123456速率64kb/s2Mb/s8Mb/s34Mb/s140Mb/s622Mb/s2.5Gb/s455.3SDH網(wǎng)絡的常見網(wǎng)元4、數(shù)字交叉連接設備（DXC）DXC與交換機的區(qū)別a)輸入輸出信號不同DXC：群路交換機：單個話路b)兩者都提供動態(tài)的通道連接，但連接變動的時間尺度不同DXC：由業(yè)務量的變化及網(wǎng)絡的故障狀態(tài)來改變連接由網(wǎng)管系統(tǒng)配置交換機：按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465.3SDH網(wǎng)絡的常見網(wǎng)元4、數(shù)字交叉連接設備（DXC）DXC的功能a)分離本地交換業(yè)務和非本地交換業(yè)務，為非本地交換業(yè)務迅速提供可用路由b)為臨時性重要文件迅速提供通信電路c)網(wǎng)絡發(fā)生故障時，能迅速提供網(wǎng)絡的重新配置d)根據(jù)業(yè)務流量的變換使網(wǎng)絡配置最佳化e)當網(wǎng)絡中混合使用PDH和SDH時，DXC可以作為PDH和SDH的網(wǎng)關475.4SDH網(wǎng)絡拓撲結(jié)構1、鏈形TMADMADMTM用于專網(wǎng)，如鐵路網(wǎng)2、星形TMTMTMTMTMDXC/ADM用于本地網(wǎng)（接入網(wǎng)和用戶網(wǎng)）485.4SDH網(wǎng)絡拓撲結(jié)構3、樹形TMTMTMADMDXC/ADM用于本地網(wǎng)（接入網(wǎng)和用戶網(wǎng)）、局間中繼網(wǎng)ADM4、環(huán)形ADMADMADMADM495.4SDH網(wǎng)絡拓撲結(jié)構5、網(wǎng)孔形DXC/ADM用于長途網(wǎng)DXC/ADMDXC/ADMDXC/ADM505.5系統(tǒng)的性能指標515.5.1數(shù)字傳輸模型

由于數(shù)字信號在傳輸過程中會受到各種損害，因此，在進行傳輸系統(tǒng)設計時，需要規(guī)定各部分設備性能，以保證把它們構成一個完整的傳輸系統(tǒng)時，能滿足總的傳輸性能要求。為此，需要確定一個合適的傳輸模型，以便對數(shù)字網(wǎng)的主要傳輸損傷的來源進行研究，確定系統(tǒng)全程性能指標，并根據(jù)傳輸模型對這些指標進行合理分配，從而為系統(tǒng)傳輸設計提供依據(jù)。

ITU-T提出了各種數(shù)字傳輸模型的建議。模型分為：假設參考連接(HRX)，假設參考數(shù)字鏈路(HRDL)和假設參考數(shù)字段(HRDS)。525.5.1數(shù)字傳輸模型假設參考連接(HRX)一個通信連接是通信網(wǎng)中從用戶至用戶，包括參與交換和傳輸?shù)母鱾€部分(如用戶線，終端設備，交換機，傳輸系統(tǒng)等)的傳輸全程。它是根據(jù)用戶需要建立的各種機線設備的臨時組合。這些實際的連接有長有短，結(jié)構上有簡單、復雜，傳輸?shù)臉I(yè)務可能也不相同，難以進行傳輸質(zhì)量的核算。

通常找出通信距離最長、結(jié)構最復雜、傳輸質(zhì)量預計最差的連接作為傳輸質(zhì)量的核算對象。只要這種典型連接的傳輸質(zhì)量能滿足要求，那么通信距離較短，結(jié)構較簡單的通信連接肯定能保證傳輸質(zhì)量，因而引入了假設參考連接的概念。535.5.1數(shù)字傳輸模型假設參考連接(HRX)假設參考連接(HRX)是以對總的性能進行研究的一個模型，從而便于形成各種標準和指標。它是兩個用戶網(wǎng)絡接口參考點T之間的全數(shù)字64Kbit/s連接。它是標準最長的HRX，全長定為27500km。545.5.1數(shù)字傳輸模型假設參考連接(HRX)HRX是按照最長距離和最壞情況下考慮的全程64kb/s連接國際部分4段國內(nèi)部分5段標準數(shù)字假設參考連接555.5.1數(shù)字傳輸模型假設參考連接(HRX)標準數(shù)字假設參考連接（中等長度）國內(nèi)部分3段國際部分只有1段實際上經(jīng)常實現(xiàn)的連接都比標準最長HRX短，引入了標準中等長度HRX模型。實際連接一般都比最長HRX短，因此引入了標準中等長度HRX565.5.1數(shù)字傳輸模型假設參考連接(HRX)標準數(shù)字假設參考連接（用戶接近ISC）當用戶靠近國際交換中心(ISC)時，引入了如下圖的HRX模型。注意與前2種模型的區(qū)別575.5.1數(shù)字傳輸模型假設參考數(shù)字鏈路(HRDL)

為了便于進行數(shù)字信號傳輸劣化的研究（如誤碼率、抖動、漂移、時延等），保證全程通信質(zhì)量，必須規(guī)定由各種不同形式的傳輸組成部分（如傳輸系統(tǒng)，復、分接設備等）所構成的網(wǎng)絡模型，即假設參考數(shù)字鏈路（HRDL）。

HRDL是HRX的一個組成部分，2500Km的長度被認為是一個合適的距離。通常HRDL的長度并非是唯一考慮的。ITU-T并沒有提出具體的構成，由各國自行研究解決。終端設備終端設備Xkbit/sXkbit/sYkm585.5.1數(shù)字傳輸模型假設參考數(shù)字段(HRDS)

HRDS是HRDL的一個組成部分。上圖中Xbit/s表示G.702建議中所規(guī)定的各種數(shù)字系統(tǒng)系列比特率之一。長度Y的選擇是以在實際運行網(wǎng)絡中可能遇到的數(shù)字段為代表。

ITU-T建議假設參考數(shù)字段的長度為280km(對于長途傳輸)和50km(對于市話中繼)。我國根據(jù)具體情況提出假設參考數(shù)字段的長度為280km或420km(對于長途傳輸)和50km(對于市話中繼)。數(shù)字網(wǎng)的性能指標往往被分配到數(shù)字段。我國有關數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的一系列標準都是在這個模型的基礎上制定的。595.5.2系統(tǒng)的主要性能指標誤碼率（BER）

考察誤碼率的重要意義誤碼率是衡量數(shù)字系統(tǒng)傳輸質(zhì)量好壞的一個主要指標。對于不同的通信業(yè)務，誤碼的影響后果也不同。對于語音通信（電話）的影響是產(chǎn)生噪聲。在PCM通信方式中，當誤碼率較小時，這種噪聲表現(xiàn)為“喀嚦”聲，當誤碼率較大時，使可懂度顯著降低。對圖像通信的影響是造成圖像失真。對數(shù)據(jù)通信的影響表現(xiàn)為信息的丟失和錯亂。

605.5.2系統(tǒng)的主要性能指標誤碼率（BER）造成誤碼的主要內(nèi)部機理有下列幾類：各種噪聲源使接收信噪比降低，最終產(chǎn)生誤碼

；色散引起傳輸光脈沖展寬，產(chǎn)生碼間干擾，造成誤碼；定位抖動發(fā)生的誤碼。即帶有抖動的數(shù)字流與恢復的定時信號之間存在動態(tài)的相位差，造成接收機有效判決點偏離眼圖中心；復位器，交叉連接設備和交換機在某些外部干擾下產(chǎn)生突發(fā)性誤碼。當輸入抖動量過大時也會使設備產(chǎn)生誤碼；外部突發(fā)因素造成誤碼。615.5.2系統(tǒng)的主要性能指標誤碼率（BER）誤碼率指在特定的一段時間內(nèi)所接收到的數(shù)字碼元誤差與在同一時間內(nèi)所收到的數(shù)字碼元總數(shù)之比，用下式表示誤碼率的數(shù)值通?？捎胣×10-P的形式表示，其中P為一整數(shù)。對于數(shù)字通信系統(tǒng)，實際上指的是比特誤碼率(BER-biterrorrate)，即每個碼元為1比特時的誤碼率，其表達式為625.5.2系統(tǒng)的主要性能指標誤碼率（BER）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，顯然不夠準確。在實際監(jiān)測和評定中，應采用誤碼時間百分數(shù)和誤碼秒百分數(shù)的方法，即比特誤碼率超過規(guī)定閾值的百分數(shù)來表示的。在一個較長的時間TL內(nèi)觀察誤碼，記錄每次平均取樣觀測時間T0內(nèi)的誤碼個數(shù)或誤碼率超過某一定值m的時間百分數(shù)。在ITU-TG.821建議中，把誤碼劣化狀態(tài)劃分為三個領域：(1)可正常通信，即可接受的領域，其閾值為1×10-6。(2)可通信但質(zhì)量有所劣化，即劣化領域，其閾值為

1×10-6～1×10-3。(3)不能通信，即不可接受的領域，其閾值為1×10-3。635.5.2系統(tǒng)的主要性能指標誤碼率（BER）

T0為取定的適合于評定各種業(yè)務的單位時間，TL為測量誤碼率總時間。則誤碼時間率可以用不可接受時間占全部測量時間的百分數(shù)，劣化時間占全部測量時間的百分數(shù)來表征。只要T0和TL選擇恰當，就可以用來評價各種數(shù)字信息在單位時間內(nèi)誤碼的程度以及誤碼超過某一規(guī)定值的時間占總測量時間的百分數(shù)。645.5.2系統(tǒng)的主要性能指標抖動

抖動是電信號傳輸過程中的一種瞬時不穩(wěn)定現(xiàn)象。抖動的定義是：數(shù)字信號的各有效瞬間對其理想時間位置的短時偏移。

?t1?t2?t3?t4發(fā)送信號接收信號抖動示意圖655.6系統(tǒng)的設計對數(shù)字光纖通信系統(tǒng)而言，系統(tǒng)設計的主要任務是:

(1)根據(jù)用戶對傳輸距離和傳輸容量(話路數(shù)或比特率)及其分布的要求;

(2)按照國家相關的技術標準和當前設備的技術水平.

(3)經(jīng)過綜合考慮和反復計算，選擇最佳路由和局站設置、傳輸體制和傳輸速率以及光纖光纜和光端機的基本參數(shù)和性能指標，以使系統(tǒng)的實施達到最佳的性能價格比。

在技術上，系統(tǒng)設計的主要問題是確定中繼距離，尤其對長途光纖通信系統(tǒng)，中繼距離設計是否合理，對系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟效益影響很大。665.6系統(tǒng)的設計中繼距離的設計有三種方法：最壞情況法(參數(shù)完全已知)這里我們采用最壞情況設計法，用這種方法得到的結(jié)果，設計的可靠性為100%，但要犧牲可能達到的最大長度。統(tǒng)計法(所有參數(shù)都是統(tǒng)計定義)半統(tǒng)計法(只有某些參數(shù)是統(tǒng)計定義)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)的技術水平。

675.6系統(tǒng)的設計

T′,T:光端機和數(shù)字復接分接設備的接口Tx:光發(fā)射機或中繼器發(fā)射端；Rx:光接收機或中繼器接收端C1,C2:光纖連接器；S-R:光纖線路，包括接頭S:靠近Tx的連接器C1的接收端；R:靠近Rx的連接器C2的發(fā)射端數(shù)字光纖線路系統(tǒng)(a)無中繼器；(b)一個中繼器685.6.1中繼距離受損耗的限制如果系統(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兩點之間光纖線路總損耗必須不超過系統(tǒng)的總功率衰減，即

L(af＋as＋am)≤Pt－Pr－2ac－Me

或

式中，Pt為平均發(fā)射光功率(dBm)，Pr為接收靈敏度(dBm)，ac為連接器損耗(dB/對)，Me為系統(tǒng)余量(dB)，af為光纖損耗系數(shù)(dB/km),a

s為每千米光纖平均接頭損耗(dB/km),a

m為每千米光纖線路損耗余量(dB/km),L

為中繼距離(km)。695.6.1中繼距離受損耗的限制如果系統(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兩點之間光纖線路總損耗必須不超過系統(tǒng)的總功率衰減，即

L(af＋as＋am)≤Pt－Pr－2ac－Me

或

式中，Pt為平均發(fā)射光功率(dBm)，Pr為接收靈敏度(dBm)，ac為連接器損耗(dB/對)，Me為系統(tǒng)余量(dB)，af為光纖損耗系數(shù)(dB/km),a

s為每千米光纖平均接頭損耗(dB/km),a

m為每千米光纖線路損耗余量(dB/km),L

為中繼距離(km)。705.6.1中繼距離受損耗的限制平均發(fā)射光功率Pt：取決于所用光源對單模光纖通信系統(tǒng)LD的平均發(fā)射光功率一般為－3～－9dBmLED平均發(fā)射光功率一般為－20～－25dBm。光接收機靈敏度Pr：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。715.6.1中繼距離受損耗的限制表標出長途光纖通信系統(tǒng)BERav≤1×10－10時的接收靈敏度Pr725.6.1中繼距離受損耗的限制連接器損耗ac一般為0.3～1dB/對設備余量Me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，以及設備內(nèi)光纖連接器性能劣化，Me一般不小于3dB735.6.1中繼距離受損耗的限制光纖損耗系數(shù)af取決于光纖類型和工作波長，例如單模光纖在1310nm,af為0.4～0.45dB/km;在1550nm,af為0.22～0.25dB/km。光纖損耗余量am一般為0.1～0.2dB/km,但一個中繼段總余量不超過5dB。平均接頭損耗a

s可取0.05dB/個，每千米光纖平均接頭損耗as可根據(jù)光纜生產(chǎn)長度計算得到。745.6.2中繼距離受色散(帶寬)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。為使光接收機靈敏度不受損傷，保證系統(tǒng)正常工作，必須對光纖線路總色散(總帶寬)進行規(guī)范。我們要討論的問題是，對于一個傳輸速率已知的數(shù)字光纖線路系統(tǒng)，允許的線路總色散是多少，并據(jù)此計算中繼距離。

對于數(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。嚴重時甚至無法通過均衡來補償，使

系統(tǒng)失去設計的性能。755.6.2中繼距離受色散(帶寬)的限制輸入：半占空歸零(RZ)碼，傳輸速率為fb=1/T輸出：高斯脈沖波形，傳輸速率Fb與線路碼型有關765.6.2中繼距離受色散(帶寬)的限制高斯波形表達式為：式中σ為均方根(rms)脈沖寬度。把σ/T=a定義為相對rms脈沖寬度，δ為碼間干擾。a和δ的數(shù)值關系如下表：a和δ的表達式關系：775.6.2中繼距離受色散(帶寬)的限制當a=0.25時，碼間干擾δ只有峰值的0.034%，完全可以忽略不計。當a=0.5時，δ增加到13.5%，此時功率代價為7～8dB，難以通過均衡進行補償。一般系統(tǒng)設計選取a=0.25～0.35，功率代價不超過2dB。785.6.2中繼距離受色散(帶寬)的限制為確定中繼距離和光纖線路色散(帶寬)的關系，把輸出脈沖用半峰值全寬度(FWHM)τ表示：σ=aT,a為相對rms脈沖寬度;T=1/fb，fb為系統(tǒng)的比特傳輸速率;Δτf為光纖線路引起的脈沖展寬(FWHM)，取決于所用光纖類型和色散特性。光纖線路引起的脈沖展寬795.6.2中繼距離受色散(帶寬)的限制多模光纖對于多模光纖系統(tǒng)，色散特性通常用3dB帶寬表示，即：B為長度等于L的光纖線路總帶寬，B1為1km光纖的帶寬，通常由測試確定。γ稱為串接因子γ=0.5～1,取決于系統(tǒng)工作波長，光纖類型和線路長度。把這些關系代入下式并取a=0.25～0.35，得到光纖線路總帶寬B和速率fb的關系為805.6.2中繼距離受色散(帶寬)的限制多模光纖以fb為參數(shù)，B1與L的關系用下圖表示,圖中取σ/T=0.3，γ=0.75。由此可見，中繼距離L與傳輸速率fb的乘積取決于1km光纖的帶寬(色散)，這個乘積反映了光纖通信系統(tǒng)的技術水平。815.6.