【正文】 碼減少 改善接收機(jī)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(wǎng)形式 每一個(gè)光纜通信系統(tǒng)雖然只是解決某一個(gè)局部地區(qū)的通信問題，但同時(shí)它也屬于國際和國內(nèi)電信網(wǎng)中的一部分。要清楚地知道一個(gè)新建的通信系統(tǒng)在全國 (或國際 )電信網(wǎng)中的位置，對(duì)全程全網(wǎng)的運(yùn)行起到的作用 長途電信網(wǎng)的構(gòu)成 我國目前長途電信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)采用四級(jí)輻射匯集制形式，即由一、二、三、四級(jí)長途交換中心構(gòu)成，其中一級(jí)交換中心之間相互連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以下各級(jí)交換中心以輻射形逐級(jí)匯接為主，并輔以一定數(shù)量的直達(dá)路由，以便必要時(shí)跨級(jí)連接，從而形成一個(gè)復(fù)合型的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 光纖通信 國際 長途網(wǎng) 本地網(wǎng) 國際局 一級(jí)交換中心 C1 二級(jí)交換中心 C2 三級(jí)交換中心 C3 四級(jí)交換中心 C4 端局 C5 匯接局 Tm 用戶 基干路由 直達(dá)路由 光纖通信 一級(jí)交換中心 (C1)類似于以往的大區(qū)交換中心，一般設(shè)置在首都和幾個(gè)重要的城市，國際局設(shè)置在北京，它的職能是疏通其服務(wù)區(qū)域內(nèi)的長途電信業(yè)務(wù)，通信方式采用直達(dá)方式； 二級(jí)交換中心 (C2)類似于以往的省交換中心，一般設(shè)置在省會(huì)所在地，它是匯接省內(nèi)各地區(qū)之間的通信中心； 三級(jí)交換中心 (C3)類似于以往的縣間交換中心，一般設(shè)置在省轄市或?qū)^(qū)所在地，它是匯接幾個(gè)縣之間的通信中心； 四級(jí)交換中心 (C4)類似于以往的縣交換中心，一般設(shè)置在縣政府所在地，它是長途電信網(wǎng)的長途終端局，其職能是疏通服務(wù)區(qū)域內(nèi)的長途終端業(yè)務(wù)； C1至 C2的通信線路稱之為一級(jí)干線； C2至 C3的通信線路稱之為二級(jí)干線；這些均為長途通信網(wǎng)。 光纖通信 本地電信網(wǎng)的構(gòu)成 本地電信網(wǎng) 是指在一個(gè)服務(wù)區(qū)域范圍內(nèi)，由若干個(gè)端局 (C3)或由若干個(gè)端局和匯接局 (Tm)所組成的電信網(wǎng)，根據(jù)其服務(wù)可分為三種類型： 當(dāng)電信業(yè)務(wù)的服務(wù)范圍僅限于市區(qū)，而不包括郊區(qū)或農(nóng)村時(shí)，稱為 市內(nèi)電信網(wǎng) ； 當(dāng)電信業(yè)務(wù)的服務(wù)范圍只包含縣城及農(nóng)村范圍時(shí)時(shí)，稱之為 農(nóng)村電信網(wǎng) ； 當(dāng)電信業(yè)務(wù)的服務(wù)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(nóng)村范圍時(shí)，稱之為 大、中城市本地電信網(wǎng) ； 光纖通信 市內(nèi)電信網(wǎng) 市內(nèi)電信網(wǎng)指的是一個(gè)市內(nèi)地區(qū)境內(nèi)的通信組織。市內(nèi)光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)即屬于這個(gè)電信網(wǎng)內(nèi)的一種實(shí)現(xiàn)手段，它既可作為一個(gè)城市內(nèi)的獨(dú)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(nèi)電信網(wǎng)中兩個(gè)用戶間的通話是經(jīng)過用戶線和電話局交換設(shè)備來完成的，兩個(gè)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(wù)臺(tái) 特種業(yè)務(wù)臺(tái) 公安分局 公安分局 公用電話 公用電話 小交換機(jī) 消防隊(duì) 分機(jī)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(nèi)電信網(wǎng) 光纖通信 三、光纜通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) 參考模型 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) (1) 誤碼率 (2) 抖動(dòng) (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(shè)參考連接 (HRX)是一種可進(jìn)行全程傳輸性能研究，并可與所定傳輸標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)進(jìn)行對(duì)照的模型，標(biāo)準(zhǔn)的 HRX為 27500km。 (27500km) (5000km) (一級(jí)： 420km，二級(jí)： 280km) (30~50km) HRX：數(shù)字假設(shè)參考連接 HRDL：假設(shè)參考數(shù)字鏈路 HRDS：假設(shè)參考數(shù)字段 中繼段 光纖通信 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字假設(shè)參考連接 HRX 假設(shè)參考數(shù)字段 HRDS 光纖通信 假設(shè)參考數(shù)字鏈路 (HRDL)是 HRX的一個(gè)重要組成部分， 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 HRX可由若干個(gè) HRDL組成，因此可將 HRX的總體性能指標(biāo)分配到一個(gè)較短的 HRDL上，以便更具體地指導(dǎo)系統(tǒng)的傳輸設(shè)計(jì)。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(yīng)對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和性能規(guī)范，還引入一個(gè)比 HRDL更短的傳輸模型，即假設(shè)參考數(shù)字段 (HRDS)。它可看成是 HEDL的一個(gè)組成部分，因而允許將分配到 HRDL上的性能指標(biāo)再細(xì)分到 HRDS上。 一個(gè) HRDS可由若干個(gè)中繼段組成，每個(gè)中繼段的距離取決于光纜性能和各項(xiàng)設(shè)備指標(biāo)。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(zhì)量等級(jí)劃分 光纖通信 市內(nèi)光纜系統(tǒng)的長度模型示意 圖 我國市內(nèi)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(gè)50km的 HRDS組成，一般城市可按 50km的 HRDS考慮即可。 (100km) (50km) HRDL：假設(shè)參考數(shù)字鏈路 HRDS：假設(shè)參考數(shù)字段 光纖通信 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) (1) 誤碼率 誤碼率是衡量一個(gè)系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸質(zhì)量優(yōu)劣的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，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(gè)較長的時(shí)間間隔內(nèi)，傳輸碼流中出現(xiàn)誤差的概率。 如 BER=109,則每傳輸 10億個(gè)碼元才會(huì)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤碼元 光纖通信 誤碼率對(duì)話音影響程度 誤碼率 受話者的感覺 106 感覺不到干擾 105 個(gè)別 “喀喀 ”聲，在低話音電平時(shí)則可察覺到干擾 104 個(gè)別 “喀喀 ”聲，在低話音電平時(shí)則可察覺到有些干擾 103 在各種話音電平時(shí)，都感到干擾 102 受到強(qiáng)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(gè)中繼段的誤碼率有關(guān)，如果每個(gè)中繼段的誤碼率為 BERi,當(dāng)總系統(tǒng)有 n個(gè)中繼段，則總誤碼率為： BER= BER1+ BER2+ ……+ BER n 假設(shè)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(gè)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(píng)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(píng)定方法便于測量，對(duì)于隨機(jī)誤碼是偶然產(chǎn)生的、不成群的長途系統(tǒng)是可行的。但對(duì)于一個(gè)易受外界環(huán)境影響的系統(tǒng)僅用它是不充分的，因?yàn)橛锌赡艹霈F(xiàn)在某一限定時(shí)間內(nèi)誤碼率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過可以接受的水平，而其它時(shí)間里誤碼率很好，結(jié)果長期平均誤碼率仍能合格，造成用戶在高誤碼率時(shí)期內(nèi)對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量不滿意。 光纖通信 誤碼特性的評(píng)定方法 ② 誤碼的時(shí)間百分?jǐn)?shù) 在一段較長的時(shí)間 TL內(nèi)觀察誤碼， T0為一個(gè)抽樣觀察時(shí)間，記錄下每次 T0內(nèi)的平均誤碼率，然后，統(tǒng)計(jì) 在 TL時(shí)間內(nèi)平均誤碼率超過某一門限值 m的 T0次數(shù)占總時(shí)間百分?jǐn)?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(jì)的 T0時(shí)間數(shù)與測量誤碼率的總時(shí)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(shí)間百分?jǐn)?shù)。 該方法對(duì)短時(shí)間內(nèi)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(shí)間的變化 光纖通信 誤碼特性的評(píng)定方法 ③ 誤碼秒百分?jǐn)?shù) 對(duì)于數(shù)字通信業(yè)務(wù)來說，往往更關(guān)心的是在傳輸成組數(shù)字信號(hào)時(shí)間內(nèi)有沒有誤秒，通常是每一秒時(shí)間里有無誤秒。 定義： 在一個(gè)較長時(shí)間 TL內(nèi)觀測誤碼，取 1s為一個(gè)抽樣觀測時(shí)間。在這 1s內(nèi)，若出現(xiàn)誤碼 (無論數(shù)量多少 )，則算作一個(gè)誤碼秒 (ES)，否則算作一個(gè)無誤碼秒 (EFS)，然后統(tǒng)計(jì)在 TL時(shí)間內(nèi)，累計(jì)的誤碼秒所占地時(shí)間百分?jǐn)?shù)。 這種方法對(duì)于碼組傳輸時(shí)要求不出現(xiàn)誤碼的業(yè)務(wù)來說是比較適用的。 光纖通信 64kbit/s業(yè)務(wù)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(wù) (主要是電話 )的誤碼性能參數(shù)有三種，即劣化分 (DM)、嚴(yán)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(shí)間率如表所示。 光纖通信 27500km的誤碼時(shí)間率 性能 分類 定義 門限值 指標(biāo) T0 TL 劣化分(DM) 誤碼率劣于門限值的分鐘 1106 平均時(shí)間百分 數(shù)少于 10% 1分鐘 1個(gè)月 嚴(yán)重誤碼秒(SES) 誤碼率劣于門限值的秒 1103 時(shí)間百分?jǐn)?shù)少于 % 1s 1個(gè)月 誤碼秒(ES) 出現(xiàn)誤碼的秒 無誤碼的秒 (EFS) 0 ES的時(shí)間百分?jǐn)?shù)少于 %，對(duì)應(yīng)的 EFS時(shí)間百分?jǐn)?shù)不少于 92% 1s 1個(gè)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(dāng)采用在三次群接口對(duì)端環(huán)回、本端測量的方法觀測全程誤碼時(shí)，利用誤碼儀每一秒鐘統(tǒng)計(jì)一次誤碼，其結(jié)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(biāo) (誤碼秒 ES、嚴(yán)重誤碼秒 SES)。 誤碼性能測試記錄如下： 時(shí) 間 誤碼個(gè)數(shù) 時(shí) 間 誤碼個(gè)數(shù) 時(shí) 間 誤碼個(gè)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(dòng) 抖動(dòng)是數(shù)字信號(hào)傳輸過程中的一種瞬時(shí)不穩(wěn)定現(xiàn)象。 定義 ：數(shù)字信號(hào)的各有效瞬間對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間位置的偏差。偏差的時(shí)間范圍稱為抖動(dòng)幅度，偏差的時(shí)間間隔對(duì)時(shí)間的變化率稱抖動(dòng)頻率 抖動(dòng)的單位 為 UI，表示單位時(shí)隙，當(dāng)信號(hào)脈沖為 NRZ碼時(shí)， 1UI就是 1bit傳輸信息所占用的時(shí)間，它在數(shù)值上等于傳輸速率的倒數(shù)。 抖動(dòng)包括兩個(gè)方面 ： 輸入信號(hào)脈沖在某一 平均位置 上的左右變化 提取的時(shí)鐘信號(hào)在 中心位置 上的左右變化 光纖通信 抖動(dòng) 這種抖動(dòng)現(xiàn)象相當(dāng)于進(jìn)行了數(shù)字信號(hào)的相位調(diào)制。如果用示波器觀察該信號(hào)，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(diào)制，其頻率一般為 1～ 2kHz。當(dāng)抖動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，造成接收機(jī)由于脈沖移位而把脈沖 (傳號(hào) )誤認(rèn)為無脈沖 (空號(hào) )，或?qū)⒖仗?hào)判為傳號(hào)，出現(xiàn)誤碼和嚴(yán)重的信號(hào)失真，系統(tǒng)的傳輸速率越高，抖動(dòng)的影響越大 產(chǎn)生抖動(dòng)的原因很多，在一個(gè)中繼段中產(chǎn)生抖動(dòng)，除了與定時(shí)提取電路的性能有關(guān)外，還與輸入信號(hào)的狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)輸入碼流中出現(xiàn)長連“ 0”碼時(shí)，定時(shí)提取困難，同時(shí)也產(chǎn)生定時(shí)抖動(dòng)。在多中繼系統(tǒng)中，每個(gè)中繼器產(chǎn)生的抖動(dòng)還會(huì)出現(xiàn)積累，使性能更加惡化。 光纖通信 抖動(dòng)的抑制方法和性能參數(shù) 控制和抑制抖動(dòng)的方法： 對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)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(dòng)的產(chǎn)生和減小系統(tǒng)抖動(dòng)的累積； 采用“緩沖存儲(chǔ)器”和再定時(shí)技術(shù)， 由于抖動(dòng)譜線總是分布在時(shí)鐘頻譜左右的某子區(qū)域內(nèi)，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(hào)的抖動(dòng)。 抖動(dòng)的性能參數(shù)主要有以下三種 ： 輸入抖動(dòng)容限 —— 系統(tǒng)容許輸入信號(hào)的最大抖動(dòng)范圍； 無輸入抖動(dòng)時(shí)的輸出抖動(dòng) —— 系統(tǒng)輸出口的信號(hào)抖動(dòng)特性； 抖動(dòng)轉(zhuǎn)移特性 —— 在不同的測試頻率下系統(tǒng)輸入信號(hào)的抖動(dòng)值和輸出信號(hào)的抖動(dòng)值之比 (增益 )的分布特性 光纖通信 抖動(dòng)示意圖 對(duì)表 2的圖解說明 光纖通信 表 1：各次群輸入口對(duì)抖動(dòng)的要 求 Jpp表示抖動(dòng)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(duì)抖動(dòng)的 要求 括號(hào)內(nèi)的要求指對(duì)每個(gè)數(shù)字段而言。 每個(gè) 420km或 280km數(shù)字段抖動(dòng)的轉(zhuǎn)移特性的最大增益不應(yīng)超過 1dB，抖動(dòng)測試的最低頻率應(yīng)測到 10Hz。 光纖通信 (3) 可靠性和可用性 可靠性 R的定義 是：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和時(shí)間內(nèi)，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(chǎn)品工作到時(shí)間 t的條件下，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的效率。常用 109/h作為基準(zhǔn)單位，稱為一菲特 (fit)。即在 109小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)一次故障的可能性。 可用性 A的定義 是：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下