數字光纖通信系統第1頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

數字光纖通信系統是一種通過光纖信道傳輸數字信號的通信系統。這種通信系統對信道的非線性失真不敏感，更能充分發揮光纖的優勢，適于長距離、大容量和高質量的信息傳輸。本章討論數字光纖通信系統的傳輸體制、系統性能指標和系統的設計方法。第2頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五5.1兩種傳輸體制數字傳輸采用同步時分復用（TDM）技術。tPDH（PlesiochronousDigitalHierarchy）:準同步數字系列SDH（SynchronousDigitalHierarchy）：同步數字系列第3頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五5.1.1準同步數字系列PDH：

*1.544Mb/s為第一級（一次群，或基群）；北美和日本

*2.048Mb/s為第一級（一次群，或基群）；西歐和中國第4頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五準同步數字系列（PDH）存在的問題:1．缺乏統一的世界標準準同步數字系列（PDH），它只有地區性的電接口規范，不存在世界性的標準，這樣造成了世界互通的困難。

2．缺乏統一的光接口標準由于各個廠家采用各自開發的線路碼型，使得同一等級的光接口的信號速率不一樣，致使不同廠家的設備無法相互兼容。這給組網、管理及網絡互通帶來很大的困難。第5頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五3．復用結構復雜現有的PDH系列的基群是同步的，從低次群到高次群的復接是異步的，需通過碼速的調整達到速率的匹配和容納時鐘頻率的偏差，由此造成設備的復雜性和成本的增加。

4．網管信息有限目前的PDH的復用幀結構中沒有很多用來網絡管理和維護的比特，因而無法實現分層管理和對通道的傳輸性能實現端對端的監護。第6頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五5．缺乏統一的網管標準目前對傳輸系統的管理也都是廠家各自開發的管理系統，沒有統一的規范，不利于形成一個統一的電信管理網。

6．缺乏靈活的網絡管理能力傳統的PDH的網絡運行和管理主要靠人工的數字信號交叉連接，無法實現在線實時控制，難以滿足用戶對網絡動態組網和新業務接入的要求。第7頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五5.1.2同步數字網(SDH)

1SDH網產生的技術背景隨著信息社會的發展，人們要求得到高質量的信息服務，要求通信網提供多種多樣的電信業務，且通過電信網傳輸、交換、處理的信息量將不斷增加，這就要求現代化通信網向數字化、綜合化、智能化和個人化發展。第8頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

SDH的產生

SDH的研究工作始于1986年，美國貝爾通信研究所最先提出了光同步傳輸網的概念，并稱之為同步光網絡（SONET）,其目的是建立光纖通信的通用標準，通過一組網絡單元提供一個經濟、簡單、靈活的網絡應用。

國際電話電報咨詢委員會（CCITT），于1988年接受了SONET的概念，重新命名為同步數字系列（SDH），建立了世界性的統一標準。第9頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五例5－1什么是SDH？

SDH(SynchronousDigitalHierarchy)是一種通用數字傳輸技術體制。它采用一套可進行同步信息傳輸、復用、分插和交叉連接的標準化數字信號的結構等級。它具有世界性的統一標準，不僅適用于光纖，也適用于微波和衛星通信。

SDH傳送網是由一些基本網絡單元（NE）組成的，在傳輸媒質上（如光纖、微波等）進行同步信息傳輸、復用、分插和交叉連接的通信網絡。第10頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五(1)對網絡節點接口（NNI）進行了統一的規范。這些網絡節點的接口包括數字速率等級、幀結構、復接方法、線路接口、監控管理等。使得同一線路可安裝不同廠家的設備，實現了兼容。

(2)靈活的擴容和升級能力。

SDH的基本速率是155.520Mb/s（STM―1），更高的同步數字系列的信號可通過簡單的將STM―1信號進行字節間插同步復接而形成，大大簡化了復接分接，使SDH十分適合大容量光纖通信。2由SDH組建的網具有高度統一的標準的智能化的網絡，它采用全球統一的標準實現了多廠家產品的兼容。第11頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五(3)SDH對PDH的兼容。

SDH信號可容納北美、日本和歐洲的現有數字系列?？蓪⒉煌燃壍臄底窒盗醒b入虛容器，然后經復接進入155.520Mb/s的SDH的STM―1信號的凈負荷內，使新的SDH能支持PDH，便于PDH向SDH的過渡。第12頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五(4)簡化了電路。采用了同步復用方式和靈活的復用映射結構，從而可利用軟件使高速信號一次直接分插出低速支路信號，可避免對全部高速信號進行解復用的做法。因而省去了大量的電路接口數量。

(5)靈活的動態組網能力。

SDH同步和靈活的復用方式也使數字交叉連接（DXC）功能的實現大大簡化，DXC的引入使網絡增強了自愈能力，便于根據用戶的要求進行動態組網。第13頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五(6)增強的網絡管理能力。

SDH幀結構中安排了豐富的開銷字節，這些開銷包括段開銷（SOH：SectionOverhead）和通道開銷（POH：PathOverhead），這樣使網絡的維護管理能力大大增強。

(7)SDH的廣泛應用。

SDH不僅支持基于電路交換的同步傳送模式（STM：SynchronousTransferMode），還支持基于分組交換的異步轉移模式（ATM：AsynchronousTransferMode）。

第14頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五3.SDH復用結構

1．幀結構

SDH的幀結構是以字節做基礎的矩形塊狀幀結構，這種結構便于實現支路的同步復用、交叉連接（DXC：DigitalCross-Connection）、上下路（UpandDown）等。幀結構由信息凈負荷（Payload）、段開銷（SOH:SectionOverhead）和管理單元指針（AU―PTR:AdministrationUnitPointer）三個主要區域組成。第15頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五幀結構的構成（STM-N）塊狀幀結構，并以字節為基礎?？v向9行，橫向270×N列。由左到右、由上到下順序排成串行碼流依次傳輸。傳輸一幀需125μs，即每秒傳輸8000幀。

STM-N傳輸速率：（N＝1,4,16,…）

N×8×9×270×8000=N×155.520Mbit/s。1）SDH幀的一般結構注：每個字節為8bit第16頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五STM-N的幀結構SDH幀大體可分為三部分：(a)

STM-N段開銷（SOH）區域(b)

STM-N凈負荷（Payload）區域(c)

管理單元指針（AUPTR）區域可分為再生段開銷（RSOH）和復用段開銷（MSOH）兩個部分第17頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

幀結構的描述(a)

STM-N段開銷（SOH）區域

【段開銷定義】指為保證信息正常、靈活、有效地傳送所必須附加的字節，它主要用于網絡的運行、管理、維護及指配（OAM&P）（如公務通信、誤碼監測、自動倒換信息等）。【段開銷位置】其中RSOH位于幀結構中的1～3行和1～9×N列，MSOH位于幀結構中的5～9行和1～9×N列。(b)

STM-N凈負荷（Payload）區域

【信息負荷定義】指真正用于電信業務的比特。【信息負荷位置】幀結構中l～9行和10×N～270×N列的2349N個字節。(c)

管理單元指針（AUPTR）區域【AUPTR定義】一組特定的編碼，其作用是用來指示凈負荷區域內的信息首字節在STM-N幀內的準確位置，以便接收時能正確分離凈負荷。位于幀結構中的第4行和1～9×N列。第18頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五例題5－2

用圖示表示SDH幀的一般結構，并給出必要的說明。

第19頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五SDH同步復用與映射原理1）SDH基本復用原理現代信息傳輸的發展方向之一是傳輸速率的高速化，其方式是采用時分復用的形式將多路低速信號復用成高速信號。

第20頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

傳統解決方法

1碼速調整法（比特塞入法）

2固定位置映射法

它利用固定位置的比特塞入提示，來顯示塞入的比特是真實數據還是偽數據，這種方法允許被復接的支路信號有較大的頻率誤差，但要想從復用后的高速信號中直接接入或取出各種凈負荷幾乎是不可能的。

它使低速信號在高速信號幀中占有固定的位置，其優點是復接和分接容易實現，但低速信號和高速信號的相對相位不可能對準，并隨時間變化。第21頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五SDH指針調整法利用凈負荷指針表示在STM-N幀內浮動的凈負荷的準確位置（幀內第一個字節的位置）。當出現凈負荷在一定范圍內的頻率變化時，只需增加或減少指針數值即可達到目的。SDH采用載荷指針技術（重大突破），結合了上面兩種方法的優點。第22頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五2）SDH同步復用基本結構

基本復用映射步驟映射：是一種在SDH網絡邊界處，把支路信號適配裝入相應虛容器的過程。定位校準：是一種當支路單元或管理單元適配到支持層的幀結構時，幀偏移信息隨之轉移的過程。它依靠TU-PTR和AU-PTR功能加以實現。復用：是一種將多個低階通道層的信號適配進高階通道或把多個高階通道層的信號適配進復用層的過程?；緩陀梅绞绞遣捎媒诲e字節間插。第23頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五SDH一般復用結構復用單元類型（信息形態變化）：

容器C（完成碼速調整）虛容器VC（加上通道開銷）支路單元TU（由VC和TU-PTR組成）支路單元組TUG

管理單元AU（由VC和AU-PTR組成）管理單元組AUGAUG加上段開銷進入STM-1第24頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

下面，我們從每個容器的作用看這種復用結構。（1）容器C。容器C是一種用來裝載各種速率業務信號的信息結構，主要完成PDH信號與VC之間的適配功能（如碼速調整）。對于不同的碼速有C―12，C―3，C―4。其中C―4為高階容器，C―12和C―3為低階容器。第25頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

（2）虛容器VC。VC是用來支持SDH通道層連接的信息結構，它由容器C的信號再加用來維護與管理的通道開銷（POH）構成。能容納高階容器的VC稱為高階虛容器，容納低階容器的VC稱為低階虛容器。VC信號僅在PDH/SDH網絡邊界處才進行分接，從而在SDH網絡中始終保持完整不變，獨立地在通道的任意一點進行分出，插入或交叉連接。第26頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

（3）支路單元TU。它為低階通道層與高階通道層提供適配功能的一種信息結構，它由一個低階VC和指示高階VC中初始字節位置的支路單元指針（TU―PTR）組成?？梢姷碗AVC可在高階VC中浮動，并且由一個或多個在高階VC凈負荷中占有固定位置的TU組成一個支路單元組TUG。第27頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

（4）管理單元AU。它是在高階通道層與復用段層之間提供適配的一種信息結構。它由高階VC和指示高階VC在STM―N中的起始字節位置的管理單元指針（AU―PTR）構成。同樣，高階VC在STM―N中的位置也是浮動的，但AU指針在STM―N幀結構中的位置是確定的。一個或多個在STM幀中占有固定位置的AU組成一個管理單元組（AUG）。（5）同步轉移模塊STM。在N個AUG的基礎上，加上用來運行、維護和管理的段開銷，便形成了STM―N信號。第28頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五SDH復用結構SDH的復用結構是由一系列的基本復用單元組成，而復用單元實際上是一種信息結構，不同的復用單元在復用過程中所起到的作用各不相同。第29頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五我國使用的復用結構如圖所示。第30頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五SDH傳輸網的設備有3種，即交換、傳輸和接入設備。對于光纖通信系統而言，SDH作為傳輸設備，它又包括再生器、復用器和交叉連接設備。下面，我們逐一簡單地對它們進行介紹。

1）再生器（Regnerator)

由于光纖的長距離傳輸及本身的損耗影響，必須對傳輸中變弱的光波信號進行放大和整形，這個設備就是再生器，再生器主要由SDH物理接口（SPI）、再生段終端（RST）和開銷插入功能塊（OHA）組成。典型設備與應用第31頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

（1）SDH物理接口：完成光/電轉換功能，并提取定時信號送入再生定時發生器，同時對信號進行放大和再生。（2）再生器終端：完成從STM―N中恢復幀定位字節以識別幀的起始位置，然后進行解擾碼處理并提取再生器開銷字節（RSOH），送入開銷插入功能塊（OHA）。（3）開銷插入功能塊完成對再生器蹤跡字節的識別，并做相應的處理。

第32頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五2）分插復用器ADMADM(AddandDropMultiplexer)稱為分插復用器（或上下路復用器），它是SDH傳送網中最具特色、也是應用最為廣泛的設備。ADM利用時隙轉換實現寬帶管理，即允許兩個STM-N信號之間的不同VC實現互連，并且具有無需分接和終結整體信號即可將各種G.703規定的接口信號（PDH）或STM-N信號（SDH）接入STM-M（M＞N）內作為任何支路的能力。

ADM特有的自愈能力使其特別適合用于環形網絡。第33頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五ADM用于線路傳輸系統第34頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五ADM用于構造環形網絡第35頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五3）數字交叉連接技術與設備DXC(DigitalCrossConnect)的基本概念和功能

SDH數字交叉連接設備(DXC)是SDH網的重要網元，是實現傳送網有效管理、實現可靠的網絡保護/恢復，以及自動化配線和監控的重要手段。適用于SDH的DXC(SDXC)能進一步在端口間提供可控的VC透明連接和再連接。

DXC在傳輸網中的主要功能為：分離本地交換業務和非本地交換業務，為非本地交換業務迅

速提供可用路由；為臨時性重要事件迅速提供電路；當網絡出故障時，迅速提供網絡的重新配置；按業務流量的季節性變化使網絡最佳化；網絡運營者可以自由地在網中混合使用不同的數字體系（PDH

或SDH)，并作為PDH與SDH的網關使用。

第36頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五DXC的簡化結構時隙交換第37頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五DXC保護功能示例第38頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五SDH組網技術1.SDH傳送網的結構與組織傳送網是從信息傳遞角度看到的網絡，是完成信息傳送功能的手段，是網絡邏輯功能的集合，描述對象是信息傳送的功能過程。電信網的兩大基本功能是傳送功能和控制功能，將這兩項功能并存于任何一個物理網絡中就構成了傳送網。

SDH網絡模型是由結構元件構成的。傳送網可以從垂直方向分解為三個獨立的層網絡，即電路層、通道層和傳輸媒質層。相鄰層網絡之間具有客戶／服務者關系。每一層網絡在水平方向又可以按照該層內部結構分割為若干部分。分層和分割滿足正交關系。第39頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五1）SDH傳送網的分層模型電路層網絡:涉及電路層AP(AccessPoint)之間的信息傳遞，直接為用戶提供服務。該層網絡面向公共交換業務，如電路交換業務、分組交換業務和IP業務等。

通道層網絡:涉及通道層AP之間的信息傳遞，并支持電路層網絡，為電路層網絡節點（如交換機）提供透明的通道。通道層網絡:涉及段層AP之間的信息傳遞并支持通道層網絡，可分為段層和物理層，段層網絡保證通道層的兩個節點間信息傳遞的完整性，物理層是支持段層網絡的傳輸媒質（如光纜或無線）。第40頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五(a)線形(b)星形(樞紐形)(c)樹形(a)環形(a)網孔形基本物理拓撲類型傳送網的物理拓撲泛指網絡的形狀，即網絡節點和傳輸線路的幾何排列，它反映了物理上的連接性。SDH網絡物理拓撲的選擇應綜合考慮網絡的生存性、網絡配置的難易、新業務的引入等多種因素。2）SDH傳送網物理拓撲第41頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五SDH自愈網(SelfhealingNetwork)SDH自愈網特點與分類自愈網：無需人為干預，網絡就能在極短的時間內從失效故障中自動恢復所攜帶的業務，使用戶感覺不到網絡已出了故障?；驹恚菏咕W絡具備發現替代傳輸路由并重新確立通信的能力。自愈網的概念只涉及重新確立通信，而不管具體失效元部件的修復或更換，后者仍需人工干預才能完成。確保網絡生存性的方法：網絡保護，網絡恢復第42頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五網絡保護一般指利用節點間預先分配的容量實施網絡保護。即當一個工作通路發生失效事件時，利用備用設備的倒換動作，使信號通過保護通路仍保持有效。如：1+1保護、m：n保護等。保護倒換的時間很短(<50ms)。

(1)1+1方式：采用并發優收，即工作段和保護段在發送端永久的連在一起（橋接），信號同時發往工作段和保護段，在接收端選擇性能良好的信號。

(2)1:n方式：保護段和n個工作段共用，當其中任一個出現故障時，均可倒至保護段。b)網絡恢復一般是指利用節點間可用的任何容量實施網絡中業務的恢復。其實質是在網絡中尋找失效路由的替代路由。它可大大節省網絡資源，同時又能保證所需的網絡資源，但具有較長的計算事件。第43頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

線路保護倒換原理與應用1＋1線路保護（橋接）（橋接）第44頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五1：N線路保護第45頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五ADM自愈環原理與應用自愈環結構分類1通道倒換環復用段倒換環從抽象的功能結構觀點來劃分屬于子網連接保護。業務量的保護是以通道為基礎的，倒換與否按離開環的每一個別通道信號質量的優劣而定，通常利用簡單的通道AIS信號來決定是否應倒換屬于路徑保護業務量的保護是以復用段為基礎的，倒換與否按每一對節點間的復用段信號質量的優劣而定。重要區別使用專用保護，即正常情況下保護段也在傳業務信號，保護時隙為整個環專用使用公用保護，即正常情況下保護段是空閑的，保護時隙由每對節點共享自愈環結構分類2單向環雙向環區別單向環中所有業務信號按同一方向在環中傳輸（例如順時針或逆時針）雙向環中，進入環的支路信號按一個方向傳輸，而由該支路信號分路節點返回的支路信號按相反的方向傳輸。自愈環結構分類3二纖環(按照一對節點間所用光纖的最小數量)四纖環第46頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五二纖單向通道倒換環2）SDH自愈網

采用1＋1保護方式，W1光纖傳輸業務信號，P1用于保護。正常情況下，以W1送來的信號為主信號。

由節點A至節點C通信(AC），將信號同時送入W1（順時針）和P1（逆時針），當BC節點被切斷時，倒換開關由W1轉至P1光纖，接收由P1而來的AC信號，使通信得以維護，一旦故障排除，開關返回原位置。首端橋接末端倒換第47頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五二纖單向復用段倒換環

它的每一節點都有一個保護倒換，正常情況下信號僅在W1光纖傳輸，P1光纖是空閑的。當BC節點間光纖切斷后，從A到C的信號AC先到B，在B點經倒換開關倒換到P1，由P1經過A和D到達C，并經過C節點的倒換開關環回到W1光纖并落地分路。一旦故障排除，開關返回原位置。第48頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五四纖雙向復用段倒換環

它由兩根業務光纖W1和W2和兩根保護光纖P1和P2構成，W1傳送順時針信號，W2傳送逆時針信號，P1和P2光纖是空閑的。當BC節點間光纖切斷后，根據自動保護倒換協議(APS:AutomationProtectionSwitching)，B和C節點各有兩個倒換開關執行環回功能，從而環工作的連續性得以維持。故障排除后，開關返回原位置。第49頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五二纖雙向復用段倒換環

利用時隙交換技術，可使上圖中的W1和P2在一根光纖(W1/P2)中傳輸，一半時隙留給業務信號，一半時隙留給保護信號，四纖可變為兩纖。當BC節點間光纖切斷后，根據自動保護倒換協議(APS)，B和C節點各有兩個倒換開關將S1/P2光纖與S2/P1光纖溝通，利用時隙交換技術，可以將S1/P2光纖和S2/P1光纖上的業務信號時隙轉移到另一根光纖上的保護信號時隙，于是就完成了保護倒換作用。第50頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五5.2系統的性能指標

目前，光纖通信系統主要是數字系統，因此光纖傳輸系統的各種性能指標應滿足數字傳輸系統的要求。而數字信號在傳輸中也要遇到各種各樣的干擾，因此考察光纖通信系統總的傳輸性能時，要分析各部分設備的性能及各傳輸段的性能，以便在各指標累加之后，能保證系統的全程性能指標。為此，對全程通信網的性能指標要作一個合理的分配，首先要確定一個合適的傳輸模型。ITU―T提出了“系統參考模型”的概念，并規定了系統參考模型的性能參數和指標，光纖通信系統的性能指標就應遵循該規定。第51頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五系統參考模型有三種假設形式：（1）假設參考數字連接（HRX：HypotheticalReferenceConnection）（2）假設參考數字鏈路（HRDL：HypotheticalReferenceDigitalLink）（3）假設參考數字段（HRDS：HypotheticalReferenceDigitalSection）。第52頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五1．假設參考數字連接（HRX）假設參考數字連接是針對通信系統的總的性能和指標分配而找出的通信距離最長、結構最復雜、傳輸質量預計最差的連接。如果這種連接能滿足通信系統的性能指標要求，那么通信距離較短，結構較簡單的通信連接肯定能保證傳輸質量。因而引入了假設參考連接模型，它是通信網中從用戶至用戶，包括參與變換與傳輸的各個部分（如用戶線、終端設備、交換機、傳輸系統等）。ITU―T建議的一個標準最長HRX全長為27500km，包含14個假設參考數字鏈路和13個數字交換點。實際上經常實現的連接都比標準最長HRX短。假設參考數字連接的具體組成如圖5.10所示。第53頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五圖5.10假設參考數字連接組成圖第54頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五2．假設參考數字鏈路（HRDL）為了簡化數字傳輸系統的研究，保證全程通信質量，把假設參考數字連接（HRX）中的兩個相鄰交換點的數字配線架間所有的傳輸系統，復、分設備等各種傳輸單元，用假設參考數字鏈路（HRDL）表示。由于HRDL是HRX的一個組成部分，因此允許把總的性能指標分配到一個比較短的模型上。ITU―T建議HRDL的合適長度是2500km，根據我國地域廣闊的特點，我國長途一級干線的數字鏈路長度為5000km。第55頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五3．假設參考數字段（HRDS）為了適應傳輸系統的性能規范，保證全線質量和管理維護方便，具體提供數字傳輸系統的性能指標，把假設參考數字鏈路（HRDL）中相鄰的數字配線架間的傳輸系統，即兩個光端機之間的光纜傳輸線路及若干光中繼器用假設參考數字段（HRDS）表示。根據我國的實際情況，長途一級干線的HRDS為420km，長途二級干線的HRDS為280km。因此通信網總的性能指標從HRX上可以按比例分配到HRDL上，再從HRDL上分配到HRDS上。

第56頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五1.誤碼性能誤碼的定義光纖數字傳輸系統的誤碼性能用誤碼率來衡量。即在特定的一段時間內所接收的錯誤碼元與同一時間內所接收的總碼元數之比。BER=錯誤接收的碼元數傳輸的總碼元數SDH網絡傳輸性能第57頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

誤碼對傳輸質量產生了影響。對光纖傳輸系統，誤碼的產生主要有以下因素：（1）各種噪聲產生的誤碼；

（2）由于光纖色散導致的碼間干擾引起的誤碼；（3）定時抖動產生的誤碼；（4）各種外界因素產生的誤碼；

第58頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五誤碼率對電話信息的影響程度誤碼率受話者感覺10-6察覺不到干擾10-510-410-3個別“喀喀”聲，在低話音電平時剛可察覺到干擾個別“喀喀”聲在低話音電平時感到有些干擾在各種話音電平時，都感到有干擾10-25×10-2受到強烈干擾，顯著降低可懂度幾乎聽不懂第59頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五3)誤碼性能的評定方法評定誤碼性能的參數包括平均誤碼率、劣化分、嚴重誤碼秒和誤碼秒。（1）平均誤碼率。在一段較長的時間內出現的誤碼個數和傳輸的總碼元數的比值。平均誤碼率反映了測試時間內的平均誤碼結果，因此適合于計量隨機誤碼，但無法反映誤碼的隨機性和突發性。

第60頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

（2）劣化分。每分鐘的誤碼率劣于10-6這個閾值稱為劣化分，用DM表示。我們取總觀測時間為TL，它的大小可以是幾天或一個月，一個取樣觀測時間T0為1分鐘。從總觀測時間TL中扣除不可用時間（連續10秒平均誤碼率劣于10-3）和嚴重誤碼秒后所得可用分鐘。ITU―T建議該性能指標應達到在TL內累計的劣化分個數占可用分鐘數時間百分數少于10%。第61頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

（3）嚴重誤碼秒。每秒內的誤碼率劣于10-3這個閾值稱為嚴重誤碼秒，用SES表示。取總觀測時間為TL，一個取樣觀測時間T0為1秒鐘。ITU―T建議該性能指標應達到在TL中可用時間內累計的嚴重誤碼秒個數占可用時間秒數的時間百分數少于0.2%。第62頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

（4）誤碼秒。每個觀測秒內，出現的誤碼數為0，用ES表示。取總觀測時間為TL，一個取樣觀測時間T0為1秒鐘。ITU―T建議該性能指標應達到在TL中可用時間內累計的誤碼秒占可用時間秒數的時間百分數少于8%。第63頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五誤碼率隨時間的變化第64頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五誤碼率和HRX的關系第65頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五誤碼性能指標分配

第66頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五2.抖動特性

抖動（jitter）是SDH光傳送網絡重要傳輸特性之一，其定義為數字信號各有效瞬間相對于理論規定時間位置的短期偏離。SDH系統與其它數字通信系統相比又引入了二種新的抖動源，即映射/去映射抖動和指針調整抖動。抖動常用兩個參量描述：

抖動幅度-相對于時間的相位偏差（單位UI）；

抖動頻率-偏差的出現頻率（單位HZ）。第67頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五抖動分為相位抖動和定時抖動兩類。

相位抖動是系統信號傳輸過程中形成的時間變化；定時抖動是指系統傳輸定時的同步誤差。相位抖動是指傳輸過程中所形成的周期性的相位變化。定時抖動是指脈碼傳輸系統中的同步誤差。

嚴重的抖動將導致收端信號判決錯誤，甚至造成系統失步，從而發生接收故障。第68頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五圖6.2定時抖動的圖解定義定時抖動的圖解第69頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

抖動的大小或幅度通?？捎脮r間、相位或數字周期來表示。目前多用數字周期來表示，即“單位間隔”，用符號UI（UnitInterval），也就是1比特信息所占有的時間間隔。例如碼速率為34.363Mb/s的脈沖信號，1UI=1/34.363μs。顯然它在數值上等于傳輸比特率的倒數。第70頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

2)抖動產生的原因（1）數字再生中繼器引起的抖動。由于再生中繼器中的定時恢復電路的不完善及再生中繼器的累計導致了抖動的產生和累加。（2）數字復接及分接器引起的抖動。在復接器的支路輸入口，各支路數字信號附加上碼速調整控制比特和幀定位信號形成群輸出信號。而在分接器的輸入口，要將附加比特扣除，恢復原分支數字信號，這些將不可避免地引起抖動。第71頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

（3）噪聲引起的抖動。由于數字信號處理電路引起的各種噪聲。（4）其它原因。由于環境溫度的變化、傳輸線路的長短及環境條件等也會引起抖動。

3)抖動的類型（1）隨機性抖動。在再生中繼器內與傳輸信號關系不大的抖動來源稱為隨機性抖動。這些抖動主要由于環境變化、器件老化及定時調諧回路失調引起。（2）系統性抖動。由于碼間干擾，定時電路幅度—相位轉換等因素引起的抖動。第72頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

4)抖動的容限（1）輸入抖動容限。輸入抖動容限是指數字段能夠允許的輸入信號的最低抖動限值，即加大輸入信號的抖動值，直到設備由不誤碼到開始誤碼的這個分界點。此時的輸入信號上的誤碼即為最大允許輸入抖動下限，具體要求見下圖和下表。第73頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五輸入抖動容限和輸出抖動容限的模板第74頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五表5.3輸入口對輸入數字信號抖動的最低容限第75頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

（2）輸出抖動容限。在數字段輸入信號無抖動時,由于數字段內的中繼器產生抖動,并按一定規律進行累計,于是在數字段輸出端產生抖動。ITU―T提出了數字段無輸入抖動時的輸出抖動上限，即為輸出抖動容限，具體要求見表5.4。第76頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

表5.4輸出抖動容限第77頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

（3）抖動轉移特性。由于輸入口數字信號的抖動經設備或系統轉移后到達輸出口，從而構成了輸出抖動的另一個來源。為了保證數字網抖動的總質量目標，ITU―T建議抖動轉移增益不大于1dB。第78頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五5.3光纖通信系統的總體設計1、系統的總體考慮選擇路由，設置局站確定系統的制式、速率光纖選型選擇合適的設備，核實設備的性能指標對中繼段進行功率和色散預算第79頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五2、設計方法最壞值設計法：

（1）

可以為網絡規劃設計者和制造廠家分別提供簡單的設計指導和明確的元件指標；（2）

在最壞情況下仍能保證100%系統指標，不存在先期失效問題，當系統終了時，富余度用完，系統的可靠性高。（3）最壞值設計法的缺點是系統總成本高。統計設計法

如映射法、monte—carlo法、高斯近似法等。這些方法基本的思路是允許一個予先確定的是夠小的系統先期失效概率。從而換取延長再生段距離的益處，例如，用映射法設計，取系統的先期失效概率為0.1%。最大中繼距離可比最壞值設計法延長30%以上。

第80頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五光接口指標與測試一個完整的光纖通信系統的具體組成如圖5.5所示。我們把光端機與光纖的連接點稱為光接口。光接口有兩個，一個由S點向光纖發送光信號；另一個由R點從光纖接收信號。光中繼器兩側均與光纖相連，所以它兩側的接口均為光接口。光接口是光纖通信系統特有的接口。在S點的主要指標有平均發送光功率和消光比，在R點的主要指標有接收機靈敏度和動態范圍。第81頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五圖5.5光纖數字通信系統方框圖第82頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五1．平均發送光功率

1)平均發送光功率的定義光端機的平均發送光功率是指光端機在正常工作的情況下，由電端機輸出223-1或215-1的偽隨機碼時，光端機輸出端S點測量到的平均光功率。平均發送光功率的功率值用PT（μW）表示，電平值用LT（dBm）表示，光功率值與電平值之間的關系是：(5.2)第83頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

對于一個實際的光纖通信系統，平均發送光功率并不是越大越好，雖然從理論上講，發送光功率越大，通信距離越長，但光功率越大會使光纖工作在非線性狀態，這種非線性狀態會對光纖產生不良影響。第84頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五2)測試方法平均發送光功率的測試原理圖如圖5.6所示。測試步驟如下:(1)將誤碼儀和光功率計與光端機相連。

(2)誤碼儀發送符合要求的偽隨機測試信號（不同碼速的光端機要求送入不同的PCM測試信號）。

(3)讀取光功率計上的數值即為平均發送光功率。第85頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五圖5.6平均發送光功率測試原理第86頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五2．消光比

1)消光比的定義消光比是指光端機的電接口輸入為全“1”碼和全“0”碼時的平均發送光功率之比，用EXT表示：(5.3)但由于光端機的輸入信號是偽隨機碼，它的“0”碼和“1”碼是等概率的，因此光端機輸入全“1”碼的平均發送光功率P1為光端機平均發送光功率PT的2倍。第87頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五

無輸入信號時，光端機輸出平均發送光功率P0，對接收機來說是一種噪聲，會降低接收機的靈敏度，因此希望消光比越小越好。但是，對激光器LD來講，要使消光比小就要減小偏置電流，從而使光源輸出功率降低，譜線寬度增加。所以要全面考慮消光比與其它指標之間的矛盾。(5.4)第88頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五2)測試方法消光比的測試原理圖與平均發送光功率的測試原理圖一樣，前三項的測試步驟也與平均發送光功率一樣，之后再取出光端機中的編碼盤，向光端機輸入全“0”碼，從光功率計上讀取P0，根據公式算出消光比。第89頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五3．接收機靈敏度

1)接收機靈敏度的定義接收機靈敏度是指在滿足給定誤碼率條件下，光端機光接口R點能夠接收到的最小平均光功率電平值LR。通常用dBm作為靈敏度的衡量單位。接收機的靈敏度是光端機的重要性能指標，它表示了光端機接收微弱信號的能力。它與系統要求的誤碼率，系統的碼速、接收端光電檢測器的性能有關。第90頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五2)測試方法接收機靈敏度的測試原理框圖如圖5.6所示。測試步驟如下：

(1)誤碼儀發送符合要求的偽隨機測試信號。

(2)逐漸加大光可變衰減器的衰減量，使光端機接收到的光功率逐漸減小，這時誤碼儀檢測到的誤碼率逐漸增加到規定的誤碼率，并維持一段時間。

(3)從R點斷開光端機的連接器，將光功率計連接到光可變衰減器的輸出端，讀取光功率計上的數值，即是光端機能夠接收的最小光功率。第91頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五圖5.6接收機靈敏度測試原理圖第92頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五4．動態范圍

1)動態范圍的定義光接收機對它能接收到的光功率有一個最小值（接收機靈敏度），當接收機收到的信號小于這個最小值時，系統的誤碼率就達不到要求。若接收機接收的光功率過大，也會使系統的誤碼率達不到要求。所以，為了保證系統的誤碼特性，光接收機收到的光功率只能在一定的范圍內。這個范圍就是動態范圍D。具體的定義是：在滿足給定誤碼率的條件下，光端機輸入連接器R點能收到的最大光功率電平值(5.5)第93頁，共101頁，2023年，2月20日，星期五