光纖信息傳輸系統

數字光纖通信系統系統的質量指標：誤碼性能、抖動性能光接口指標與測試：電接口指標和測試：光纖傳輸系統中繼距離的確定：誤碼性能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。誤碼發生的形態主要有兩類，一類是隨機形態的誤碼，即誤碼主要是單個隨機發生的，具有偶然性。另一類是突發的、成群發生的誤碼，這種誤碼可能在某個瞬間集中發生，而其它大部分時間無誤碼發生。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誤碼秒嚴重誤碼秒劣化分平均誤碼率：在一段較長測試時間內內的平均誤碼結果，無法反映誤碼的隨機性和突發性。誤碼秒：每個觀測秒內，出現的誤碼數不為0。用ES表示。ITU-U建議該指標應達到在總觀測時間中可用時間內累積的誤碼秒占可用時間秒數的時間百分數少于8%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。ITU-U建議該指標應達到在總觀測時間中可用時間內累積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%。

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。ITU-U建議該指標應達到在總觀測時間內累積的劣化分個數占可用分鐘數時間百分數少于10%。抖動性能數字信號傳輸中的一種瞬時不穩定現象。即數字信號的各有效瞬間對其理想時間位置的短時間偏離。分為相位抖動和定時抖動。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。發送信號接收信號抖動的大小或幅度通常可用時間、相位、或數字周期來表示。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。34.363Mb/s的脈沖信號，1UI=1/34.363

103=29.10(ns)。抖動產生的原因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積導致了抖動的產生和累加。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禎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。噪聲引起的抖動：由于數字信號處理電路引起的各種噪聲。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。

抖動的類型隨機性抖動：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的抖動系統性抖動：由于碼間干擾，定時電路幅度——相位轉換等因素引起的抖動。

光接口指標與測試

光端機與光纖的連接點稱為光接口，是光纖通信系統特有的接口發射端有平均發送光功率和消光比接收端有接收機靈敏度和動態范圍

發送接收電端機光端機光端機電端機發送接收接收發送接收發送光纖光纖中繼中繼平均發送光功率指光端機正常工作的情況下，由電端機輸出223-1或215-1的偽隨機碼時，光發射機輸出端測量到的平均光功率。用

W或dBm表示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。

平均發送光功率的測試方法

誤碼儀碼型發生器誤碼檢測光端機發送接收光纖測試線光功率計消光比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：接收機靈敏度

指在滿足給定誤碼率條件下，光接收機能夠接收到的最小平均光功率。

W或dBm。表示了光端機接收微弱信號的能力。與系統要求的誤碼率、碼速、接收端光電檢測器的性能有關。誤碼儀碼型發生器誤碼檢測光端機發送接收光可變衰減器光功率計動態范圍

在滿足給定誤碼率的條件下，光接收機能接收到的最大光功率與最小光功率之差（dB）電接口指標輸入口比特率及容差反射損耗允許衰減抗干擾能力抖動容限輸出口比特率及容差反射損耗脈沖波形無輸入抖動時的輸出抖動容限衰減限制下的中繼距離的確定

L為中繼段長度km，PT為入纖光功率dBm，Pmin為接收機靈敏度dBm，

c為一個光纖接頭的損耗dB，n為光纖系統中的接頭數，

為光纖每公里衰減系數dB/km。M系統富余度6~8dB色散限制下的中繼距離的確定LD為傳輸距離km，B為線路碼速率Mb/s，D為色散系數ps/km

nm

由光源類型來決定，多縱模激光器取

為0.115；單縱模激光器和半導體發光二極管

為0.306線路碼型

光通信系統，主要采用光強度調制方式，即發光的“有”或“無”相對應的兩種狀態，為單極性碼。電脈沖一般采用雙極性碼（如HDB3），無法直接驅動光源發光光纜線路系統對傳輸碼型的要求能對中繼器進行不中斷業務的誤碼檢測。減少碼流中長連“0”或長連“1”的碼字，以利于端機和中繼設備的定時提取，便于信號再生判決。能傳輸監控、公務和區間信號。能實現比特序列獨立性，即不論傳輸的信息信號如何特殊，其傳輸系統都不依賴于信息信號而進行正確的傳輸。編解碼電路、誤碼檢測電路簡單等。

擾碼

系統光發射機的調制器前，需要附加一個擾碼器，將原始的二進制碼序列進行變換，使其接近隨機序列。根據一定的規則將信號碼流進行擾碼，使線路碼流中的“0”“1”出現概率相等，從而改善了碼流的特性。缺點：（1）不能完全控制長連“1”和長連“0”的出現。（2）沒有引入冗余，不能進行在線誤碼檢測（3）信號頻譜中接近于直流的分量較大。

分組碼（字母型平衡碼）mBnB碼，把輸入碼流中每m比特碼分為一組，然后變換為n比特。n

m為正整數，一般n=m+1。輸入碼字共有2m種，輸出碼字可能組成2n種，使變換后的碼流有了“富余”（冗余）。有了它，在碼流中除了可以傳原來的信息外，還可以傳與誤碼檢測等有關的信息。經過適當的編碼之后，可以改善定時信號的提取和直流分量的起伏等問題。有1B2B，2B3B，3B4B，5B6B等3B4B碼型的一種方案

正模式中“1”的多，負模式中“1”的少，正、負碼交替使用，可保持碼流中“0”“1”出現的總概率相等。對于“0”“1”出現概率懸殊的碼組不予選用，以保持信碼流分量的穩定。把這種不使用的碼字稱為禁字。接收端一旦收到，必定是在傳輸中出現了誤碼。即可以用這種編碼方式對系統進行誤碼監測。碼速提高率為插入比特碼將碼流中每m比特劃分為一組，然后在這組的末尾一位之后插入1個比特碼。插入的比特碼的功能不同，可分為mB1P、mB1C、mB1H三種形式。mB1P檢查每組m比特中傳號（即“1”碼）的奇偶性，根據校驗的結果，在m比特之后插入一比特奇偶校正位（1P）。若mB中的傳號為奇數個，則1P為傳號（“1”）；若mB中的傳號為偶數個，則1P為空號（“0”）。例如：8個碼元為一組的碼組為11011001編為8B1P碼時的碼組為110110011mB1C將碼流每m比特分為一組，在其末位之后再插入一個反碼（又稱補碼）即C碼。C碼的作用是：如果第m位碼為“1”碼，則反碼為“0”；反之則為“1”。例：8個碼元為一組的碼組11011001編為8B1C碼時的碼組為110110010

mB1H將信碼流中每m比特碼分為一組，然后在其末位之后插入一個混合碼，稱為H碼。這種碼型具有多種功能，除可完成mB1P和mB1C碼的功能外，還可同時用來做區間通信、公務聯絡、數據傳輸以及誤碼監測等功能。

CMI一種電接口碼型，139264kb/s光纖傳輸系統的光線路碼型，可直接調制光源，不需線路碼型的變換和反變換設備。缺點：碼速率提高率（等于100%）太大以及傳送輔助信息的性能較差。輸入碼字模式1模式20010110011光纖通信系統的中繼中繼器的功能：1）補償衰減的光信號：光纖損耗限制了光信號的傳輸距離2）對失真的信號波形進行整形：色散特性限制了光信號的傳輸距離、傳輸容量中繼類型：光電中繼、全光中繼光電中繼中繼器的結構形式：有的是設在機房中，有的是箱式或罐式，直埋在地下或架空光纜中架在桿上。光中繼器的公務監控方式1）一種是與主信道分開，另設傳輸信道。2）一種是將這些信號插入到主信道信號中和主信號一起傳輸，到中繼器再分開。 二者各有優缺點。目前主要采用第二種方式。這一過程主要由光中繼器中的插、分電路來完成。全光中繼器光發射機光接收機光纖光纖光放大器色散補償模擬光纖通信系統如視頻信號的短距離傳輸、CATV系統等主要采用三種調制技術：基帶直接強度調制、脈沖頻率調制、光波副載波調制方式。

CATV系統采用副載波復用技術。所謂副載波是指射頻電磁波，以區別于光調制時的光載波。傳輸體制為了提高信道利用率，進行復用。時分復用，不同的信號在同一個信道上占用不同的時隙。為了進行幀同步、誤碼檢測、系統監測等功能，需要在每一幀中附加幀開銷（FOH）時隙。

有PDH、SDHPDHPlesiochronousDigitalHierarchy，準同步數字體系。ITU-TG.702建議基群速率有兩種，即PCM30/32路系統和PCM24路系統。PDH可以很好地適應傳統的點對點通信，但這種數字系列主要是為話音設計的，除了低次群采用同步復接外，高次群均采用異步復接，通過增加額外比特使各支路信號與復接設備同步，雖然各支路的數字信號流標稱值相同，但它們的主時鐘是彼此獨立的。隨著信息化社會的到來，這樣的結構已遠不能適應現代通信網對信號寬帶化、多樣化的要求。PDH主要存在以下缺點：PDH主要存在以下缺點：我國和歐洲、北美、日本各自有不同的PDH數字體系，這些體系互不兼容，造成國際互通的困難。PDH的高次群是異步復接，每次復接就進行一次碼速調整，因而無法直接從高次群中提取支路信息，每次插入/取出一個低次群信號（上下話路）都要逐次群的復用解復用，使得復用結構相當復雜，缺乏靈活性。沒有統一的光接口。PDH數字體系僅僅規范了電接口的技術標準，各廠家開發的光接口不兼容，光路互通要先轉換為電接口，因此限制了聯網應用的靈活性，增加了網絡的復雜性。

PDH預留的插入比特較少，使得網絡的運行、管理和維護（OAM）較困難，無法適應新一代網絡的要求。

PDH體系建立在點對點傳輸的基礎上，網絡結構較為簡單，無法提供最佳的路由選擇，使得設備利用率較低。同步數字體系SDHSynchronousDigitalHierarchyPDH的缺陷導致了一種新的數字體系——同步光網絡SONET（SynchronousOpticalNetwork）的產生。美國貝爾通信研究所最初提出。于1986年成為美國新的數字體系標準。1988年，CCITT接受了SONET的概念并重新命名為同步數字體系SDH。SDH經過修改和完善，成為涉及比特率、網絡節點接口、復用結構、復用設備、網絡管理、線路系統、光接口、信息模型、網絡結構等的一系列標準，不僅適用于光纖，也適用于微波和衛星傳輸的通信技術體制。SDH的主要特點SDH有一套標準的信息等級結構，稱之為同步傳送模塊STM-N，其中第一級為STM-1，速率為155.520Mb/s。PDH互不兼容的三套體系可以在SDH的STM-1上進行兼容，實現了高速數字傳輸的世界統一標準。

SDH的幀結構是矩形塊狀結構，低速率支路的分布規律性極強，可以利用指針（PTR）指出其位置，一次性地直接從高速信號中取出，而不必逐級分接，這使得上下話路變得極為簡單。(3)SDH幀結構中擁有豐富的開銷比特，使得網絡的運行、管理、維護（OAM）能力大大增強。預留的備用字節可以進一步滿足智能化網絡發展的需要。(4)SDH具有統一的網絡節點接口，不同廠家的設備，只要應用類別相同，就可以實現光路上的互通。(5)SDH采用同步和靈活的復用方式，大大簡化了數字交叉連接（DXC）設備和分插復用器（ADM）的實現，增強了網絡的自愈功能，并可根據用戶的要求進行動態組網，便于網絡調度。(6)SDH不但實現了PDH