第5章数字光纤通信系统 (2)精选文档.ppt

第5章数字光纤通信系统本讲稿第一页，共九十一页 5.1 两种传输体制两种传输体制 光纤大容量数字传输目前都采用同同步步时时分分复复用用(TDM)技技术术。复用又分为若干等级，先后有两种传输体制：准同步数字系列准同步数字系列(PDH)同步数字系列同步数字系列(SDH)随着光纤通信技术和网络的发展，PDH遇到了许多困难。美国提出了同步光纤网同步光纤网(SONET)。1988年，ITU-T(原CCITT)提出了被称为同同步步数数字字系系列列(SDH)的规范建议。SDH解决了PDH存在的问题，是一种比较完善的传输体制，现已得到大量应用。这种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。本讲稿第二页，共九十一页 5.1.1 准同步数字系列准同步数字系列PDH 准同步数字系列有两种基础速率：准同步数字系列有两种基础速率：以1.544 Mb/s为第一级(一一次次群群，或称基基群群)基础速率，采用的国家有北美各国和日本；以2.048 Mb/s为第一级(一次群)基础速率，采用的国家有西欧各国和中国。本讲稿第三页，共九十一页六次群六次群/（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）国家或地区国家或地区表表5.1 世界各国商用光纤通信制式世界各国商用光纤通信制式本讲稿第四页，共九十一页 对于以2.048 Mb/s为基础速率的制式，各次群的话路数按4倍递增，速率的关系略大于4倍。对于以1.544 Mb/s为基础速率的制式，在3次群以上，日本和北美各国又不相同，看起来很杂乱。PDH各次群比特率相对于其标准值有一个规定的容差，而且是异源的，通常采用正码速调整码速调整方法实现准同步复用实现准同步复用。1次群至4次群接口比特率早在1976年就实现了标准化，并得到各国广泛采用。PDH主要适用于中、低速率点对点的传输。主要适用于中、低速率点对点的传输。本讲稿第五页，共九十一页 在在这这种种形形势势下下，现现有有PDH的的许许多多缺缺点点也也逐逐渐渐暴暴露露出出来来，主主要要有有：(1)北美、西欧和亚洲所采用的三种数字系列互不兼容。(2)各种复用系列都有其相应的帧结构，没有足够的开销比特，使网络设计缺乏灵活性。(3)复接/分接设备结构复杂，上下话路价格昂贵。本讲稿第六页，共九十一页 5.1.2 同步数字系列同步数字系列SDH 1.SDH1.SDH传输网传输网传输网传输网 SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输。图5.1示出SDH传输网的拓扑结构。传输网的拓扑结构。SDH传传输输网网由SDH终终接接设设备备(或称SDH终终端端复复用用器器TM)、分分插插复复用用设设备备ADM、数数字字交交叉叉连连接接设设备备DXC等网络单元以及连接它们的(光纤)物理链路构成。本讲稿第七页，共九十一页图图 5.1 SDH传输网的典型拓扑结构传输网的典型拓扑结构TMADMDXCADMTMTMTMADMSTM-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)本讲稿第八页，共九十一页SDH终端终端的主要功能是：复接复接复接复接/分接和提供业务适配分接和提供业务适配分接和提供业务适配分接和提供业务适配 SDH终端的复接复接复接复接/分接分接分接分接功能主要由TM设备完成。MUXE1E1STM-N同步复接DMXE1E1STM-N同步分接图5.2 SDH传输网络单元 (a)终端复用器TM；本讲稿第九页，共九十一页 ADM是一种特殊的复用器 它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分：所承载的信息分成两部分：一部分直接转发 一部分卸下给本地用户然后信息又通过复接功能将转 发部分和本地上送的部分合成输出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本地本地图图5.2(b)SDH传输网络单元分插复用设备传输网络单元分插复用设备ADM(Add/DropMultiplexer)本讲稿第十页，共九十一页 DXC类似于交换机类似于交换机，它一般有多个输入和多个输出，通过适当配置可提供不同的端到端连接。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配置管理配置管理图图5.2(c)SDH传输网络单元数字交叉连接设备传输网络单元数字交叉连接设备DXC 本讲稿第十一页，共九十一页 图图 5.3(a)传输通道的结构传输通道连接模型传输通道的结构传输通道连接模型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SDHSDH传输网的连接模型传输网的连接模型传输网的连接模型传输网的连接模型 通过DXC的交叉连接作用，在SDH传输网内可提供许多条传输通道，每条通道都有相似的结构，其连接模型如图5.3(a)。每个通道通道(Path)由一个或多个复接段复接段(Line)构成，而每一复接段又由若干个再生段再生段(Section)串接而成。本讲稿第十二页，共九十一页PathPathLineLineSectionSectionSectionPhotonicPhotonicPhotonic再生中继器再生中继器图图 5.3(b)传输通道的结构分层结构传输通道的结构分层结构 SDHSDH传输网的分层结构传输网的分层结构传输网的分层结构传输网的分层结构本讲稿第十三页，共九十一页与与PDH相比，相比，SDH具有下列特点：具有下列特点：(1)SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。最低的等级也就是最基本的模块称为STM-1，传输速率为155.520 Mb/s；4个STM-1 同步复接组成STM-4，传输速率为622.080 Mb/s；16个STM-1 组成STM-16,传输速率为2488.320 Mb/s，以此类推。(2)SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。因此，光接口成为开放型接口，这有利于建立世界统一的通信网络。标准的光接口综合进各种不同的网络单元，简化了硬件，降低了网络成本。(3)在SDH帧结构中，丰富的开销比特用于网络的运行、维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。本讲稿第十四页，共九十一页 (4)采用数字同步复用技术，其最小的复用单位为字节，不必进行码速调整，简化了复接分接的实现设备，由低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行。(5)采用数字交叉连接设备DXC可以对各种端口速率进行可控的连接配置，对网络资源进行自动化的调度和管理，既提高了资源利用率，又增强了网络的抗毁性和可靠性。SDH采用了DXC后，大大提高了网络的灵活性及对各种业务量变化的适应能力，使现代通信网络提高到一个崭新的水平。本讲稿第十五页，共九十一页 图图 5.4 分插信号流程的比较分插信号流程的比较光/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)SDHADM155 Mb/s光接口155 Mb/s光接口2 Mb/s(电信号)PDHPDHPDH和和和和SDHSDH分插信号流程的比较分插信号流程的比较分插信号流程的比较分插信号流程的比较 采用SDH分分插插复复用用器器(ADM)，可以利用软件一次直接分出和插入 2 Mb/s支路信号，十分简便。本讲稿第十六页，共九十一页 2.SDH 2.SDH帧结构帧结构帧结构帧结构 SDHSDH帧帧帧帧结结结结构构构构是是是是实实实实现现现现数数数数字字字字同同同同步步步步时时时时分分分分复复复复用用用用、保保保保证证证证网网网网络络络络可可可可靠靠靠靠有有有有效效效效运运运运行行行行的关键。的关键。的关键。的关键。图 5.5 给出SDH帧一个STM-N帧有9行，每行由270N个字节组成。这样每帧共有9270N个字节，每字节为8 bit。帧周期为125s，即每秒传输8000帧。对于STM-1而言，传输速率为927088000=155.520 Mb/s。字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。本讲稿第十七页，共九十一页图图 5.5 SDH帧的一般结构帧的一般结构 本讲稿第十八页，共九十一页SDH帧的三个部分：帧的三个部分：(1)段段开开销销(SOH)。段开销是在SDH帧中为保证信息正常传输所必需的附加字节(每字节含64 kb/s的容量)，主要用于运行、维护和管理，如帧定位、误码检测、公务通信、自动保护倒换以及网管信息传输。(2)信信息息载载荷荷(Payload)。信息载荷域是SDH帧内用于承载各种业务信息的部分。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)。根据图5.3(a)的传输通道连接模型，段开销又细分为再再生生段段开开销销(SOH)和复接段开销复接段开销(LOH)。前者占前3行，后者占59行。本讲稿第十九页，共九十一页 (3)管管理理单单元元指指针针(AU PTR)。管管理理单单元元指指针针是一种指示符，主要用于指示Payload第一个字节在帧内的准确位置(相对于指针位置的偏移量)。采用指针技术是SDH的创新，结合虚虚容容器器(VC)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。本讲稿第二十页，共九十一页 3.3.复用原理复用原理复用原理复用原理 将低速支路信号复接为高速信号，通常有两种传统方法：正正码码速速调调整法整法和固定位置映射法固定位置映射法。正正码码速速调调整整法法的优优点点：容许被复接的支路信号有较大的频率误差；缺点缺点：复接与分接相当困难。固固定定位位置置映映射射法法是让低速支路信号在高速信号帧中占用固定的位置。这种方法的优优点点：复接和分接容易实现，但由于低速信号可能是属于PDH的或由于SDH网络的故障，低速信号与高速信号的相对相位不可能对准，并会随时间而变化。本讲稿第二十一页，共九十一页 SDHSDH采用载荷指针技术采用载荷指针技术采用载荷指针技术采用载荷指针技术 结合了正正码码速速调调整整法法和固固定定位位置置映映射射法法的优点，付出的代价是要对指针进行处理。图 5.6 示出载荷包络与STM-1帧的一段关系与指针所起的作用。通过指针的值，接收端就可以确定载荷的起始位置。ITUT规定了SDH的一般复用映射结构复用映射结构。所谓映映射射结结构构，是是指指把把支支路路信信号号适适配配装装入入虚虚容容器器的的过过程程，其其实实质质是使支路信号与传送的载荷同步。是使支路信号与传送的载荷同步。本讲稿第二十二页，共九十一页图图 5.6 载荷包络与载荷包络与SDH帧的一般关系帧的一般关系本讲稿第二十三页，共九十一页 这种结构可以把目前PDH的绝大多数标准速率信号装入SDH帧。图5.7示出SDH一般复用映射结构，图中C-n是标标准准容容器器，用来装载现有PDH的各支路信号，并完成速率适配处理的功能。在标准容器的基础上，加入少量通通道道开开销销(POH)字节，即组成相应的虚容器虚容器VC。VC的包络与网络同步，但其内部则可装载各种不同容量和不同格式的支路信号。引入虚容器的概念，使得不必了解支路信号的内容，便可以对装载不同支路信号的VC进行同步复用、交叉连接和交换处理，实现大容量传输。本讲稿第二十四页，共九十一页图图 5.7 SDH的一般复用映射结构的一般复用映射结构 本讲稿第二十五页，共九十一页 由由于于在在传传输输过过程程中中，不不能能绝绝对对保保证证所所有有虚虚容容器器的的起起始始相相位位始始终终都都能能同同步步，所所以以要要在在VC 的的前前面面加加上上管管理理单单元元指指针针(AU PTR)，以以进进行行定位校准。定位校准。加加入入指指针针后后组组成成的的信信息息单单元元结结构构分分为为管管理理单单元元(AU)和和支支路路单单元元(TU)。AU由由高高阶阶VC(如如VC-4)加加AU指指针针组组成成，TU由由低低阶阶VC加加TU指指针针组组成。成。TU经经均均匀匀字字节节间间插插后后，组组成成支支路路单单元元组组(TUG)，然然后后组组成成AU-3或或AU-4。3个个AU-3或或1个个AU-4组组成成管管理理单单元元组组(AUG)，加加上上段段开开销销SOH，便便组组成成STM-1同同步步传传输输信信号号；N个个STM-1 信信号号按按字字节节同同步步复复接接，便便组组成成STM-N。本讲稿第二十六页，共九十一页举例：由举例：由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 把把139.264 Mb/s的的信信号号装装入入容容器器C-4，经经速速率率适适配配处处理理后后，输输出出信信号号速速率率为为149.760 Mb/s;在在虚虚容容器器VC-4内内加加上上通通道道开开销销POH(每每帧帧9 Byte,相应于相应于0.576 Mb/s)后，输出信号速率为后，输出信号速率为150.336 Mb/s；在在管管理理单单元元AU-4内内，加加上上管管理理单单元元指指针针AU PTR(每每帧帧9 Byte,相相应应于于0.576 Mb/s)，输输出出信信号号速速率率为为150.912 Mb/s;由由 1个个AUG加加上上段段开开销销SOH(每每帧帧72 Byte,相相应应于于4.608 Mb/s),输输出出信信号号速速率率为为155.520 Mb/s,即为即为STM-1。本讲稿第二十七页，共九十一页 4.4.数字交叉连接设备数字交叉连接设备数字交叉连接设备数字交叉连接设备 数字交叉连接设备数字交叉连接设备(DXC)相当于一种自动的数字电路配线架。相当于一种自动的数字电路配线架。图图5.2 表表示示的的是是SDH的的DXC(也也适适合合于于PDH)，其其核核心心部部分分是是可可控的控的交叉连接开关交叉连接开关(空分或时分空分或时分)矩阵矩阵。参参与与交交叉叉连连接接的的基基本本电电路路速速率率可可以以等等于于或或低低于于端端口口速速率率，它它取取决决于于信道容量分配的基本单位。信道容量分配的基本单位。一一般般每每个个输输入入信信号号被被分分接接为为m个个并并行行支支路路信信号号，然然后后通通过过时时分分(或或空空分分)交交换换网网络络，按按照照预预先先存存放放的的交交叉叉连连接接图图或或动动态态计计算算的的交交叉叉连连接接图图对对这这些些电电路路进进行行重重新新编编排排，最最后后将将重重新新编编排排后后的的信信号号复复接成高速信号输出。接成高速信号输出。本讲稿第二十八页，共九十一页 DXCDXC的表示的表示的表示的表示 通通常常用用DXC X/Y来来表表示示一一个个DXC的的配配置置类类型型，其其中中第第一一个个数数字字X表表示示输输入入端端口口速速率率的的最最高高等等级级，第第二二个个数数字字Y表表示示参参与与交叉连接的最低速率等级。交叉连接的最低速率等级。数数字字0表表示示64 kb/s电电路路速速率率；数数字字1、2、3、4 分分别别表表示示PDH的的1至至 4 次次群群的的速速率率，其其中中 4 也也代代表表SDH 的的STM-1 等等级级；数字数字 5 和和 6 分别代表分别代表SDH的的STM-4 和和STM-16等级。等级。本讲稿第二十九页，共九十一页交叉连接设备与交换机的区别有：交叉连接设备与交换机的区别有：(1)DXC 的的输输入入输输出出不不是是单单个个用用户户话话路路，而而是是由由许许多多话路组成的群路；话路组成的群路；(2)两两者者都都能能提提供供动动态态的的通通道道连连接接，但但连连接接变变动动的的时时间间尺尺度度是是不不同同的的。前前者者按按大大量量用用户户的的集集合合业业务务量量的的变变化化及及网网络络的的故故障障状状况况来来改改变变连连接接，由由网网管管系系统统配配置置；后后者者按按照照用用户户的的呼呼叫叫请请求求来来建建立立或或改改变变连连接接，由由信信令令系系统统实实现现呼呼叫叫连连接接控控制制。本讲稿第三十页，共九十一页 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。实现自动化的网络配置管理。主要功能有：主要功能有：（1）分分离离本本地地交交换换业业务务和和非非本本地地交交换换业业务务，为为非非本本地地交交换换业业务务迅迅速提供可用路由；速提供可用路由；（2）为为临临时时性性重重要要事事件件(如如运运动动会会、发发生生地地震震等等)迅迅速速提提供供通通信信电电路路；当当网网络络发发生生故故障障(如如某某些些干干线线中中断断)时时，能能迅迅速速提提供供网网络络的的重重新新配置；配置；（3）根根据据业业务务流流量量的的季季节节变变化化使使网网络络配配置置最最佳佳化化；当当网网络络中中混混合使用合使用PDH和和SDH时，可作为时，可作为PDH与与SDH的网关。的网关。本讲稿第三十一页，共九十一页 5.SDH 5.SDH的应用的应用的应用的应用 SDH可可用用于于点点对对点点传传输输(图图5.8)、链链形形网网(图图5.9)和和环环形形网网(图图5.10)。SDH环形网环形网的一个突出的一个突出优点优点是具有是具有“自愈自愈”能力。能力。当某节点发生故障或光缆中断时，仍能维持一定的通信能力。当某节点发生故障或光缆中断时，仍能维持一定的通信能力。当当然然，SDH通通过过ADM和和DXC等等网网络络单单元元可可以以构构成成更更为为复复杂杂的的网网形形网网(如图如图 5.1 所示所示)。网形网形SDH网络网络的的主要特点主要特点是：是：端端到到端端之之间间存存在在一一条条以以上上的的路路径径，可可同同时时构构成成一一条条以以上上的的传传输输通通道道，通通过过DXC的的灵灵活活配配置置，使使网网络络具具有有更更好好的的抗抗毁毁性性和和更更高高的的可可靠靠性性。本讲稿第三十二页，共九十一页图图 5.8 SDH用于点对点传输用于点对点传输SDHTMSDHTM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本讲稿第三十三页，共九十一页 图图 5.9 SDH链形网链形网 SDHTMSDHTM支路支路信号信号支路支路信号信号SDHADMSTM-n(nN)STM-NSTM-NSTM-n本讲稿第三十四页，共九十一页 图图 5.10 SDH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本讲稿第三十五页，共九十一页5.2 系统的性能指标系统的性能指标 5.2.1 参考模型参考模型 为为进进行行系系统统性性能能研研究究，ITUT(原原CCITT)建建议议中中提提出出了了一一个个数数字字传传输输参考模型，称为参考模型，称为假设参考连接假设参考连接假设参考连接假设参考连接(HRX)(HRX)，见图，见图5.11。最最长长的的HRXHRX是是根根据据综综合合业业务务数数字字网网(ISDN)的的性性能能要要求求和和64 kb/s信号的全数字连接来考虑的。信号的全数字连接来考虑的。假假设设在在两两个个用用户户之之间间的的通通信信可可能能要要经经过过全全部部线线路路和和各各种种串串联联设设备备组组成成的的数数字字网网，而而且且任任何何参参数数的的总总性性能能逐逐级级分分配配后后应应符符合合用用户户的的要求。要求。本讲稿第三十六页，共九十一页图图 5.11 标准数字假设参考连接标准数字假设参考连接HRX 如如图图 5.11 所所示示，最最长长的的标标准准数数字字HRX为为27 500 km,它它由由各各级级交交换换中中心心和和许许多多假假设设参参考考数数字字链链路路(HRDL)组组成成。标标准准数数字字HRX 的的总总性性能指标按比例分配给能指标按比例分配给HRDL，使系统设计大大简化。，使系统设计大大简化。本讲稿第三十七页，共九十一页 建建议议的的HRDL长长度度为为2500 km,但但由由于于各各国国国国土土面面积积不不同同，采采用的用的HRDL长度也不同。长度也不同。HRDL由由许许多多假假假假设设设设参参参参考考考考数数数数字字字字段段段段(HRDS)(HRDS)组组成成(见见图图5-12所所示示)，在在建建议议中中用用于于长长途途传传输输的的HRDS长长度度为为280 km,用用于于市市话话中中继继的的HRDS长度为长度为50 km。我我国国用用于于长长途途传传输输的的HRDS长长度度为为420 km(一一级级干干线线)和和280 km(二级干线二级干线)两种。两种。假假假假设设设设参参参参考考考考数数数数字字字字段段段段的的性性能能指指标标从从假假设设参参考考数数字字链链路路的的指指标标分分配配中中得到，并再度分配给线路和设备。得到，并再度分配给线路和设备。本讲稿第三十八页，共九十一页图图 5.12 假设参考数字段假设参考数字段HRDS 本讲稿第三十九页，共九十一页 5.2.2 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(BER)误误码码率率是是衡衡量量数数字字光光纤纤通通信信系系统统传传输输质质量量优优劣劣的的非非常常重重要要的的指指标标，它反映了在数字传输过程中信息受到损害的程度。它反映了在数字传输过程中信息受到损害的程度。BER是是在在一一个个较较长长时时间间内内的的传传输输码码流流中中出出现现误误码码的的概概率率，它它对对话话音音影影响响的的程程度度取取决决于于编编码码方方法法。对对于于PCM而而言言，误误码码率率对对话话音音的的影影响响程程度度如如表表 5.2 所示。所示。由由于于误误码码率率随随时时间间变变化化，用用长长时时间间内内的的平平均均误误码码率率来来衡衡量量系系统统性性能能的的优优劣劣，显显然然不不够够准准确确。在在实实际际监监测测和和评评定定中中，应应采采用用误误码时间百分数和误码秒百分数的方法。码时间百分数和误码秒百分数的方法。本讲稿第四十页，共九十一页几乎听不懂 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表表5.2 误码率对话音影响程度误码率对话音影响程度本讲稿第四十一页，共九十一页图图 5.13 误码率随时间的变化误码率随时间的变化 如图 5.13 所示，规定一个较长的监测时间TL，例如几天或一个月，并把这个时间分为“可用时间可用时间”和“不可用时间不可用时间”。本讲稿第四十二页，共九十一页 在在连连续续10 s时时间间内内，BER劣劣于于110-3，为为“不不可可用用时时间间”，或或称称系系统统处处于于故故障障状状态态；故故障障排排除除后后,在在连连续续10 s时时间间内，内，BER优于优于110-3，为，为“可用时间可用时间”。对对于于64 kb/s的的数数字字信信号号，BER=110-3，相相应应于于每每秒秒有有64个个误误码码。同同时时，规规定定一一个个较较短短的的取取样样时时间间T0和和误误码码率率门门限限值值BERth，统统计计BER劣劣于于BERth的的时时间间，并并用用劣劣化化时时间间占占可可用用时时间间的的百百分分数数来来衡衡量量系系统统误误码码率率性性能能的的指指标标。本讲稿第四十三页，共九十一页1.3 10-68%BER 的秒数的秒数误码秒（误码秒（ES）3 10-60.2%BER劣于劣于10-3的分数的分数严重误码秒严重误码秒（SES）6.2 10-710%BER劣于劣于10-6的分数的分数裂化分（裂化分（DM）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表表5.3 误码率参数和误码率参数和HRX的误码率指标的误码率指标 对于目前的电话业务，传输一路对于目前的电话业务，传输一路PCM电话的速率为电话的速率为 64 kb/s。研究。研究分析表明，合适的误码率参数和假设参考连接分析表明，合适的误码率参数和假设参考连接HRX的误码率指标如表的误码率指标如表 5.3 所示。所示。本讲稿第四十四页，共九十一页 对三种误码率参数和指标说明如下：对三种误码率参数和指标说明如下：劣劣化化分分(DM)误误码码率率为为110-6时时，感感觉觉不不到到干干扰扰的的影影响响，选选为为BERth。每每次次通通话话时时间间平平均均35 min,选选择择取取样样时时间间T0为为 1 min是是合合适的。适的。监监测测时时间间以以较较长长为为好好，选选择择TL为为1个个月月。定定义义误误码码率率劣劣于于 110-6的的分分钟钟数数为为劣劣化化分分(DM)。HRX指指标标要要求求劣劣化化分分占占可可用用分分(可可用用时时间间减去严重误码秒累积的分钟数减去严重误码秒累积的分钟数)的百分数小于的百分数小于10%。严严重重误误码码秒秒(SES)由由于于某某些些系系统统会会出出现现短短时时间间内内大大误误码码率率的情况，严重影响通话质量，因此引入严重误码秒这个参数。的情况，严重影响通话质量，因此引入严重误码秒这个参数。本讲稿第四十五页，共九十一页 选选择择监监测测时时间间TL为为1个个月月，取取样样时时间间T0为为1 s。定定义义误误码码率率劣劣于于 110-3的的秒秒钟钟数数为为严严重重误误码码秒秒(SES)。HRX指指标标要要求求严严重重误误码码秒秒占占可可用用秒的百分数小于秒的百分数小于0.2%。误误码码秒秒(ES)选选择择监监测测时时间间TL为为1个个月月，取取样样时时间间T0为为1s，误误码码率率门门限限值值BERth=0。定定义义凡凡是是出出现现误误码码(即即使使只只有有1 bit)的的秒秒数数称称为为误误码码秒秒(ES)。HRX指指标标要要求求误误码码秒秒占占可可用用秒秒的的百百分分数数小小于于8%。相相应应地地，不不出出现现任任何何误误码码的的秒秒数数称称为为无无误误码码秒秒(EFS)，指指标标要要求求无无误误码码秒秒占占可可用用秒秒的百分数大于的百分数大于92%。表表5.3列列出出的的是是标标准准数数字字假假设设参参考考连连接接HRX(27500 km)的的误误码码率率总总指指标标。为为了了设设计计需需要要，必必须须把把总总指指标标按按不不同同等等级级的的电电路路质质量量分分配配到到各部分。各部分。本讲稿第四十六页，共九十一页 图图5.14示示出出最最长长HRX的的电电路路质质量量等等级级划划分分，图图中中高高级级和和中中级级之之间间没没有有明明显显的的界界限限。我我国国长长途途一一级级干干线线和和长长途途二二级级干干线线都都应应视视为为高高级级电电路，长途二级以下和本地级合并考虑。路，长途二级以下和本地级合并考虑。图图 5.14 最长最长HRX的电路质量等级划分的电路质量等级划分 本讲稿第四十七页，共九十一页表表 5.4 HRX误码率总指标按等级分配误码率总指标按等级分配2 1.2%3.2%ES 8%2 0.015%2 0.015%0.04%SES 0.1%2 1.5%2 1.5%4%DM10%本地级电路本地级电路中级电路中级电路高级电路高级电路误码率指标误码率指标2 1.2%本讲稿第四十八页，共九十一页3.6 10-2%5.4 10-2%1.28 10-4%ES4.5 10-4%6.7 10-4%1.6 10-6%SES4.5 10-2%6.7 10-2%1.6 10-4%DM420km280km1km误码率误码率表表5.5 HRDS高级电路误码率指标高级电路误码率指标 表5.5的误码率三项指标监测时间为1个月，在工程验收时执行存在一定困难，通常采用长期平均误码率来衡量，监测时间为24 h。假设误码为泊松分布，误码率三项指标都可以换算为长长期期平平均均误误码率码率。本讲稿第四十九页，共九十一页 根根据据原原CCITT的的建建议议，对对于于25000 km高高级级电电路路长长期期平平均均误误码码率率BERav至至 少少 为为110-7，按按 长长 度度 比比 例例 进进 行行 线线 性性 折折 算算，得得 到到 每每 公公 里里BERav=410-12/km。所所以以280 km和和420 km数数字字段段的的BERav分分别别为为1.1210-9和和1.6810-9，因此取，因此取 110-9作为标准。作为标准。我我国国长长途途光光缆缆通通信信系系统统进进网网要要求求中中规规定定：长长度度短短于于420 km时时，按按 110-9计计算算；长长度度长长于于420 km时时，先先按按长长度度比比例例进进行行折折算算，再再按按长长度累计附加进去。度累计附加进去。设设计计值值应应比比实实际际要要求求高高 1 个个数数量量级级，即即短短于于420 km数数字字段段按按BERav=110-10设计，设计，50 km中继段按中继段按BERav=110-11设计。设计。本讲稿第五十页，共九十一页2.抖动抖动 抖抖动动是是数数字字信信号号传传输输过过程程中中产产生生的的一一种种瞬瞬时时不不稳稳定定现现象象。抖抖动动的定义是：的定义是：数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的偏差数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的偏差。抖动幅度抖动幅度(JPP):偏差时间范围。偏差时间范围。抖动频率抖动频率(F)：偏差时间间隔对时间的变化率。偏差时间间隔对时间的变化率。抖动产生的原因：随机噪声、时钟恢复电路的振荡器件老抖动产生的原因：随机噪声、时钟恢复电路的振荡器件老 化、调谐不准、接收机码间干扰、电缆老化化、调谐不准、接收机码间干扰、电缆老化 这这种种偏偏差差包包括括输输入入脉脉冲冲信信号号在在某某一一平平均均位位置置左左右右变变化化，和和提提取取时钟信号在中心位置左右变化，时钟信号在中心位置左右变化，见图见图5.15所示。所示。本讲稿第五十一页，共九十一页图图 5.15 抖动示意图抖动示意图 本讲稿第五十二页，共九十一页 抖抖动动现现象象相相当当于于对对数数字字信信号号进进行行相相位位调调制制，表现为在稳定的脉冲图样中，前沿和后沿出现某些低频干扰，其频率一般为02 kHz。抖动单位为UI，表示单位时隙。当脉冲信号为二电平NRZ时，1 UI等于1bit信息所占时间，数值上等于传输速率fb的倒数。抖抖动动严严重重时时，使使得得信信号号失失真真、误误码码率率增增大大。完全消除抖动是困难的，因此在实际工程中，需要提出容许最大抖动的指标。本讲稿第五十三页，共九十一页表表5.6 各次群入口对抖动的要求各次群入口对抖动的要求3500kHZ800kHZ400kHZ100kHZF410kHZ10kHZ3kHZ18kHZF3500HZ1kHZ400HZ2.4kHZF2200HZ100HZ20HZ20HZF10.0750.150.20.2A21.51.51.51.5A1F0A0223-1139264223-134368215-11.2 10-5HZ1528448215-11.5 10-5HZ36.92048伪随机测伪随机测试信号序试信号序列列调制数字信号的正弦调制数字信号的正弦信号频率信号频率JP.P/UI 参数参数 速率速率（kb s-1）1）输入抖动容限：）输入抖动容限：光纤通信系统各次群输入口对抖动容限的要求如表光纤通信系统各次群输入口对抖动容限的要求如表 5.6所所示示本讲稿第五十四页，共九十一页0.075（0.075）0.15（0.15）0.2（0.2）0.2（0.2）A23500kHZ800kHZ400kHZ100kHZF410kHZ10kHZ3kHZ18kHZF2F1A1200HZ1.5（0.75）139264100HZ1.5（0.75）3436820HZ1.5（0.75）844820HZ1.5（0.75）2048测量带通滤波器带宽：低频截止频率为测量带通滤波器带宽：低频截止频率为F1或或F2，高频截止频率为，高频截止频率为F4输出口最大抖动容限值输出口最大抖动容限值JP.P/UI 参数参数 速率速率（kb s-1）表表5.7 全程和数字段各次群输出口对抖动的要求全程和数字段各次群输出口对抖动的要求2）输出抖动容限）输出抖动容限全程各次群输出口对抖动容限的要求如表全程各次群输出口对抖动容限的要求如表5.7所示，所示，表中括表中括号内的数值是对数字段的要求。号内的数值是对数字段的要求。本讲稿第五十五页，共九十一页 图图 5.16 表表5.6和表和表5.7的图解说明的图解说明 表 5.6 和表5.7各符号的意义如图 5.16 所示。本讲稿第五十六页，共九十一页 5.2.3 可靠性可靠性 可可靠靠性性是是一一个个重重要要指指标标，它它直直接接影影响响通通信信系系统统的的使使用用、维维护护和和经经济济效效益益。对对光光纤纤通通信信系系统统而而言言，可可靠靠性性包包括括光光端端机机、中中继继器器、光光缆缆线线路路、辅辅助助设设备备和和备备用用系系统统的的可可靠靠性。性。确确定定可可靠靠性性一一般般采采用用故故障障统统计计分分析析法法，即即根根据据现现场场实实际际调调查查结结果果，统统计计足足够够长长时时间间内内的的故故障障次次数数，确确定定每每两两次次故障的时间间隔和每次故障的修复时间。故障的时间间隔和每次故障的修复时间。本讲稿第五十七页，共九十一页(5.1)1.可靠性表示方法可靠性表示方法 可可靠靠性性是是指指在在规规定定的的条条件件和和时时间间内内系系统统无无故故障障工工作作的的概概率率，它它反反映映系系统统完完成成规规定定功功能能的的能能力力。可可靠靠性性R通常用故障率通常用故障率 表示，两者的关系为：表示，两者的关系为：(1)可可靠靠性性R和和故故障障率率 。本讲稿第五十八页，共九十一页 故故障障率率 是是系系统统工工作作到到时时间间t，在在单单位位时时间间内内发发生生故故障障(功功能能失失效效)的的概概率率。的的单单位位为为10-9/h,称称为为菲菲特特(fit),1 fit等等于于在在109 h内发生一次故障的概率内发生一次故障的概率。Rs=R1R2Rn=exp(-t)(5.2)式中式中,Ri和和 分别为系统第分别为系统第i个部件的可靠性和故障率。个部件的可靠性和故障率。如如果果通通信信系系统统由由n个个部部件件组组成成，且且故故障障率率是是统统计计无无关关的的，则则系统的可靠性系统的可靠性Rs可表示为：可表示为：本讲稿第五十九页，共九十一页 (3)可用率可用率A和失效率和失效率PF。可可用用率率A是是在在规规定定时时间间内内，系系统统处处于于良良好好工工作作状状态态的的概概率率，它它可可以以表表示为：示为：（5.3）(5.4)式中式中MTTR为平均故障修复时间为平均故障修复时间(不可用时间不可用时间)。(2)故障率故障率 和平均故障间隔时间和平均故障间隔时间MTBF。两者的关系为。两者的关系为本讲稿第六十页，共九十一页 失效率PF可以表示为：PF=(5.7)式中m和n分别为主用系统数和备用系统数，P=MTTR/MTBF。（5.5）由式由式(5.4)和式和式(5.5)得到得到 PF=(1-A)100%(5.6)在有备用系统的情况下，失效率为：本讲稿第六十一页，共九十一页 2.可靠性指标可靠性指标 根根据据国国家家标标准准的的规规定定，具具有有主主备备用用系系统统自自动动倒倒换换功功能能的的数数字字光光缆缆通通信信系系统统，容容许许5000 km双双向向全全程程每每年年4次次全全阻阻故故障障，对对应应于于420 km和和280 km数字段双向全程分别约为每数字段双向全程分别约为每3年年1次和每次和每5年年1次全阻故障。次全阻故障。市市内内数数字字光光缆缆通通信信系系统统的的假假设设参参考考数数字字链链路路长长为为100 km,容容许许双双向向全全程程每每年年4次次全全阻阻故故障障，对对应应于于50 km数数字字段段双双向向全全程程每每半半年年1次次全全阻阻故故障障。此此外外