【正文】 碼減少 改善接收機信噪比 較少外部干擾 X X X X X X X X 0 0 0 1 1 1 0 1 光纖通信 二、光纜通信系統(tǒng)的全程全網形式 每一個光纜通信系統(tǒng)雖然只是解決某一個局部地區(qū)的通信問題，但同時它也屬于國際和國內電信網中的一部分。要清楚地知道一個新建的通信系統(tǒng)在全國 (或國際 )電信網中的位置，對全程全網的運行起到的作用 長途電信網的構成 我國目前長途電信網的結構采用四級輻射匯集制形式，即由一、二、三、四級長途交換中心構成，其中一級交換中心之間相互連接成網狀結構，以下各級交換中心以輻射形逐級匯接為主，并輔以一定數(shù)量的直達路由，以便必要時跨級連接，從而形成一個復合型的網狀結構。 光纖通信 國際 長途網 本地網 國際局 一級交換中心 C1 二級交換中心 C2 三級交換中心 C3 四級交換中心 C4 端局 C5 匯接局 Tm 用戶 基干路由 直達路由 光纖通信 一級交換中心 (C1)類似于以往的大區(qū)交換中心，一般設置在首都和幾個重要的城市，國際局設置在北京，它的職能是疏通其服務區(qū)域內的長途電信業(yè)務，通信方式采用直達方式； 二級交換中心 (C2)類似于以往的省交換中心，一般設置在省會所在地，它是匯接省內各地區(qū)之間的通信中心； 三級交換中心 (C3)類似于以往的縣間交換中心，一般設置在省轄市或專區(qū)所在地，它是匯接幾個縣之間的通信中心； 四級交換中心 (C4)類似于以往的縣交換中心，一般設置在縣政府所在地，它是長途電信網的長途終端局，其職能是疏通服務區(qū)域內的長途終端業(yè)務； C1至 C2的通信線路稱之為一級干線； C2至 C3的通信線路稱之為二級干線；這些均為長途通信網。 光纖通信 本地電信網的構成 本地電信網 是指在一個服務區(qū)域范圍內，由若干個端局 (C3)或由若干個端局和匯接局 (Tm)所組成的電信網，根據(jù)其服務可分為三種類型： 當電信業(yè)務的服務范圍僅限于市區(qū)，而不包括郊區(qū)或農村時，稱為 市內電信網 ； 當電信業(yè)務的服務范圍只包含縣城及農村范圍時時，稱之為 農村電信網 ； 當電信業(yè)務的服務范圍包含大、中城市市區(qū)及所管轄的衛(wèi)星城鎮(zhèn)、郊縣和農村范圍時，稱之為 大、中城市本地電信網 ； 光纖通信 市內電信網 市內電信網指的是一個市內地區(qū)境內的通信組織。市內光纜通信系統(tǒng)的建設即屬于這個電信網內的一種實現(xiàn)手段，它既可作為一個城市內的獨立系統(tǒng)，也可作為長途光纜通信系統(tǒng)的首末環(huán)節(jié)。 市內電信網中兩個用戶間的通話是經過用戶線和電話局交換設備來完成的，兩個市話分局之間是由居間中繼線相連接，市話局與長途局之間則由長市中繼線相連接。 光纖通信 市話分局 市話分局 長話局 長途線路 長途線路 長市中繼線 長市中繼線 特種業(yè)務臺 特種業(yè)務臺 公安分局 公安分局 公用電話 公用電話 小交換機 消防隊 分機用戶 用戶 用戶 用戶 用戶 用戶 用戶 用戶 用戶 用戶 用戶 中繼線 市內電信網 光纖通信 三、光纜通信系統(tǒng)的性能指標 參考模型 系統(tǒng)的主要性能指標 (1) 誤碼率 (2) 抖動 (3) 可靠性和可用性 光纖通信 長度模型示意圖 在光纜長度模型中，根據(jù)光纜長度，可分為四種模型。 數(shù)字假設參考連接 (HRX)是一種可進行全程傳輸性能研究，并可與所定傳輸標準和指標進行對照的模型，標準的 HRX為 27500km。 (27500km) (5000km) (一級： 420km，二級： 280km) (30~50km) HRX：數(shù)字假設參考連接 HRDL：假設參考數(shù)字鏈路 HRDS：假設參考數(shù)字段 中繼段 光纖通信 標準數(shù)字假設參考連接 HRX 假設參考數(shù)字段 HRDS 光纖通信 假設參考數(shù)字鏈路 (HRDL)是 HRX的一個重要組成部分， 1個標準的 HRX可由若干個 HRDL組成，因此可將 HRX的總體性能指標分配到一個較短的 HRDL上，以便更具體地指導系統(tǒng)的傳輸設計。我國的 HRDL為 5000km，而美國和加拿大采用6400km，而日本采用 2500km。 為了適應對通信系統(tǒng)進行設計和性能規(guī)范，還引入一個比 HRDL更短的傳輸模型，即假設參考數(shù)字段 (HRDS)。它可看成是 HEDL的一個組成部分，因而允許將分配到 HRDL上的性能指標再細分到 HRDS上。 一個 HRDS可由若干個中繼段組成，每個中繼段的距離取決于光纜性能和各項設備指標。中繼段的性能要求可由 HRDS分配得到。 光纖通信 最長 HRX的電路質量等級劃分 光纖通信 市內光纜系統(tǒng)的長度模型示意 圖 我國市內光纜系統(tǒng)多作市話中繼線使用，由于有些城市市區(qū)面積較大，所以，將長度模型中 HRDL定為 100km，由兩個50km的 HRDS組成，一般城市可按 50km的 HRDS考慮即可。 (100km) (50km) HRDL：假設參考數(shù)字鏈路 HRDS：假設參考數(shù)字段 光纖通信 系統(tǒng)的主要性能指標 (1) 誤碼率 誤碼率是衡量一個系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸質量優(yōu)劣的一個非常重要的指標，它反映了數(shù)字信息在傳輸過程中受到損害的程度。 定義：在一個較長的時間間隔內，傳輸碼流中出現(xiàn)誤差的概率。 如 BER=109,則每傳輸 10億個碼元才會出現(xiàn)一個錯誤碼元 光纖通信 誤碼率對話音影響程度 誤碼率 受話者的感覺 106 感覺不到干擾 105 個別 “喀喀 ”聲，在低話音電平時則可察覺到干擾 104 個別 “喀喀 ”聲，在低話音電平時則可察覺到有些干擾 103 在各種話音電平時，都感到干擾 102 受到強烈干擾，顯著降低可懂度 5102 幾乎聽不懂 光纖通信 在有中繼器的系統(tǒng)中，總系統(tǒng)的誤碼與每個中繼段的誤碼率有關，如果每個中繼段的誤碼率為 BERi,當總系統(tǒng)有 n個中繼段，則總誤碼率為： BER= BER1+ BER2+ ……+ BER n 假設每段誤碼率為 1012， n=50，則總誤碼率為 50 1012 若其中有一段為 107，則 BER≈10 7 故一個中繼器的光纜系統(tǒng)中，其誤碼率性能主要由最差的一段的誤碼率決定。 光纖通信 誤碼特性的評定方法 ① 長期平均誤碼率 (BERav) 指傳輸碼流中出現(xiàn)誤差的概率。 該評定方法便于測量，對于隨機誤碼是偶然產生的、不成群的長途系統(tǒng)是可行的。但對于一個易受外界環(huán)境影響的系統(tǒng)僅用它是不充分的，因為有可能出現(xiàn)在某一限定時間內誤碼率遠遠超過可以接受的水平，而其它時間里誤碼率很好，結果長期平均誤碼率仍能合格，造成用戶在高誤碼率時期內對業(yè)務質量不滿意。 光纖通信 誤碼特性的評定方法 ② 誤碼的時間百分數(shù) 在一段較長的時間 TL內觀察誤碼， T0為一個抽樣觀察時間，記錄下每次 T0內的平均誤碼率，然后，統(tǒng)計 在 TL時間內平均誤碼率超過某一門限值 m的 T0次數(shù)占總時間百分數(shù) 。 如圖中畫斜線部分 (即誤碼率在 106以下部分 )是超過門限值的 T0數(shù)，其累計的 T0時間數(shù)與測量誤碼率的總時間 TL的比值，這就是所求的誤碼率超過某一門限值的誤碼率的時間百分數(shù)。 該方法對短時間內可能出現(xiàn)大量誤碼的光纖通信系統(tǒng)來說是比較適用的。 光纖通信 誤碼率隨時間的變化 光纖通信 誤碼特性的評定方法 ③ 誤碼秒百分數(shù) 對于數(shù)字通信業(yè)務來說，往往更關心的是在傳輸成組數(shù)字信號時間內有沒有誤秒，通常是每一秒時間里有無誤秒。 定義： 在一個較長時間 TL內觀測誤碼，取 1s為一個抽樣觀測時間。在這 1s內，若出現(xiàn)誤碼 (無論數(shù)量多少 )，則算作一個誤碼秒 (ES)，否則算作一個無誤碼秒 (EFS)，然后統(tǒng)計在 TL時間內，累計的誤碼秒所占地時間百分數(shù)。 這種方法對于碼組傳輸時要求不出現(xiàn)誤碼的業(yè)務來說是比較適用的。 光纖通信 64kbit/s業(yè)務的誤碼性能參數(shù) 傳輸一路 PCM編碼電話的速率為64kbit/，衡量64kbit/s業(yè)務 (主要是電話 )的誤碼性能參數(shù)有三種，即劣化分 (DM)、嚴重誤碼秒 (SES)和誤碼秒 (ES)。在長度為27500km傳輸線路上，其總誤碼時間率如表所示。 光纖通信 27500km的誤碼時間率 性能 分類 定義 門限值 指標 T0 TL 劣化分(DM) 誤碼率劣于門限值的分鐘 1106 平均時間百分 數(shù)少于 10% 1分鐘 1個月 嚴重誤碼秒(SES) 誤碼率劣于門限值的秒 1103 時間百分數(shù)少于 % 1s 1個月 誤碼秒(ES) 出現(xiàn)誤碼的秒 無誤碼的秒 (EFS) 0 ES的時間百分數(shù)少于 %，對應的 EFS時間百分數(shù)不少于 92% 1s 1個月 光纖通信 光纖通信 例：某三次群光纜通信系統(tǒng)全長為 280km，當采用在三次群接口對端環(huán)回、本端測量的方法觀測全程誤碼時，利用誤碼儀每一秒鐘統(tǒng)計一次誤碼，其結果如下表所示，求：①系統(tǒng)平均誤碼率；②系統(tǒng)三次群的誤碼性能指標 (誤碼秒 ES、嚴重誤碼秒 SES)。 誤碼性能測試記錄如下： 時 間 誤碼個數(shù) 時 間 誤碼個數(shù) 時 間 誤碼個數(shù) 00:00:00 0 08:00:04 600 14:00:02 100 : : 08:00:05 450 14:00:03 0 08:00:01 300 08:00:06 0 : : 08:00:02 450 : ： 23:59:59 0 08:00:03 700 14:00:01 0 光纖通信 解： 光纖通信 (2) 抖動 抖動是數(shù)字信號傳輸過程中的一種瞬時不穩(wěn)定現(xiàn)象。 定義 ：數(shù)字信號的各有效瞬間對于標準時間位置的偏差。偏差的時間范圍稱為抖動幅度，偏差的時間間隔對時間的變化率稱抖動頻率 抖動的單位 為 UI，表示單位時隙，當信號脈沖為 NRZ碼時， 1UI就是 1bit傳輸信息所占用的時間，它在數(shù)值上等于傳輸速率的倒數(shù)。 抖動包括兩個方面 ： 輸入信號脈沖在某一 平均位置 上的左右變化 提取的時鐘信號在 中心位置 上的左右變化 光纖通信 抖動 這種抖動現(xiàn)象相當于進行了數(shù)字信號的相位調制。如果用示波器觀察該信號，則在穩(wěn)定的脈沖圖樣的前沿和后沿上出現(xiàn)某低頻干擾調制，其頻率一般為 1～ 2kHz。當抖動嚴重時，造成接收機由于脈沖移位而把脈沖 (傳號 )誤認為無脈沖 (空號 )，或將空號判為傳號，出現(xiàn)誤碼和嚴重的信號失真，系統(tǒng)的傳輸速率越高，抖動的影響越大 產生抖動的原因很多，在一個中繼段中產生抖動，除了與定時提取電路的性能有關外，還與輸入信號的狀態(tài)有關，當輸入碼流中出現(xiàn)長連“ 0”碼時，定時提取困難，同時也產生定時抖動。在多中繼系統(tǒng)中，每個中繼器產生的抖動還會出現(xiàn)積累，使性能更加惡化。 光纖通信 抖動的抑制方法和性能參數(shù) 控制和抑制抖動的方法： 對數(shù)字信號進行擾碼 /解碼或采用合適的線路碼型，從而破壞長連“ 0”或連“ 1”碼，防止抖動的產生和減小系統(tǒng)抖動的累積； 采用“緩沖存儲器”和再定時技術， 由于抖動譜線總是分布在時鐘頻譜左右的某子區(qū)域內，利用跟蹤濾波器或模擬鎖相環(huán)路的功能，因此能抑制傳輸信號的抖動。 抖動的性能參數(shù)主要有以下三種 ： 輸入抖動容限 —— 系統(tǒng)容許輸入信號的最大抖動范圍； 無輸入抖動時的輸出抖動 —— 系統(tǒng)輸出口的信號抖動特性； 抖動轉移特性 —— 在不同的測試頻率下系統(tǒng)輸入信號的抖動值和輸出信號的抖動值之比 (增益 )的分布特性 光纖通信 抖動示意圖 對表 2的圖解說明 光纖通信 表 1：各次群輸入口對抖動的要 求 Jpp表示抖動的峰－峰值，單位為 UI 光纖通信 表 2：全程和數(shù)字段各次群輸出口對抖動的 要求 括號內的要求指對每個數(shù)字段而言。 每個 420km或 280km數(shù)字段抖動的轉移特性的最大增益不應超過 1dB，抖動測試的最低頻率應測到 10Hz。 光纖通信 (3) 可靠性和可用性 可靠性 R的定義 是：產品在規(guī)定的條件下和時間內，完成規(guī)定功能的能力。常用故障率 (λ)來表征， R=eλt, λ表示產品工作到時間 t的條件下，單位時間內發(fā)生失效的效率。常用 109/h作為基準單位，稱為一菲特 (fit)。即在 109小時內出現(xiàn)一次故障的可能性。 可用性 A的定義 是：產品在規(guī)定的條件下