1-光纤通信系统课件

第4.1讲光纤通信系统一、光纤通信系统的组成二、系统性能及测试三、光纤通信系统的总体设计2023/7/221北京邮电大学顾畹仪一、光纤通信系统的组成1、框图2023/7/222北京邮电大学顾畹仪辅助系统网络管理系统(含告警处理系统)公务通信系统自动倒换系统电源供给系统2023/7/223北京邮电大学顾畹仪2、线路编码（1）线路编码的作用

将传送码流转换成便于在光纤中传输、接收及监测的线路码型。

尽量减少连“0”和连“1”数目，便于定时提取；尽量减小码流中的低频分量与直流基线的随机起伏；便于进行不中断业务的运行误码检测；便于实现辅助信号的通信.2023/7/224北京邮电大学顾畹仪（2）PDH光纤通信系统中的常用线路码型字变换码:mBnB码、伪双极性（CMI和DMI）码插入型码:

mB1H/1C码,mB1P码（3）扰码（SDH系统）

概念：通过改变码序列中0、1分布来改善码流的性能特点：无冗余度、不直接支持误码检测与辅助信号传送实现方法：移位寄存器电路构成M序列的移位寄存器可以用特征多项式f(x)表示为

2023/7/225北京邮电大学顾畹仪（4）字变换码

mBnB码、伪双极性（CMI和DMI）码

编码规律特点；码速提高n/m倍2023/7/226北京邮电大学顾畹仪5B6B码的优点A、冗余度较小；B、可以利用计算机的IC-PROM器件直接编、译码，电路设计得到简化；C、连“0”和连“1”数小，定时方便；D、可以实现运行误码监测。5B6B码的缺点是：A、本身的电子电路较复杂；B、耗电较多，中继远供电困难；C、辅助信息的传递较困难，用调项的方式。2023/7/227北京邮电大学顾畹仪伪双极性（CMI和DMI）码CMI码是PDH四次群电端机的接口码2023/7/228北京邮电大学顾畹仪mB1C码型5）插入型码:mB1P码和mB1H/1C码

最长的连”0”或连”1”数目为：

M比特CM比特CM比特C2023/7/229北京邮电大学顾畹仪mB1H/1C码mB1H/1C码的最长相同码数目为：

H码可以传输辅助信息。4B1H/1C码是我国PDH标准码。式中2023/7/2210北京邮电大学顾畹仪二、系统性能及测试1、误码性能1）误码性能参数长期平均误码率（BER）误码时间百分数：ES，SES，DM

对SDH系统:ESR,SESR,BBER2023/7/2211北京邮电大学顾畹仪

64Kb/s业务全程全网的误码性能指标类别定义门限值T。时间全程全网指标劣化分（DM）误码率劣于门限的分1×10-61分钟时间百分数10%严重误码秒（SES）误码率劣于门限的秒110-31秒钟时间百分数0.2%误码秒(ES)出现误码的秒01秒钟时间百分数8%2023/7/2212北京邮电大学顾畹仪对SDH系统误块秒比（ESR）:当某一秒内具有一个或多个误块时，就称该块为误块秒（ES），对一个确定的测试时间而言，在可用时间以内出现的ES（误块秒数）与总秒数之比称为误块秒比。严重误块秒比（SESR）：当某一秒内含有不少于30%的误块或者至少出现一种缺陷时，就以该秒为严重误块秒。对于一个确定的测试时间而言，在可用时间以内出现的SESR数与总秒数之比称为严重误块秒比。背景误块比(BBER)：剔除不可用时间和SES期间出现的误块，所剩下的误块称为背景误块（BBE）。对于一个确定的测试时间而言，在可用时间以内出现的BBE数与剔除不可用时间和SES期间所有块数后的总块数之比称为背景误块比。2023/7/2213北京邮电大学顾畹仪2）误码性能指标的换算a)在n比特序列中发生m个误码的概率为：b)n比特序列中出现不多于k比特误码的概率为：

2023/7/2214北京邮电大学顾畹仪c)ES和BER的关系d)SES和BER的关系2023/7/2215北京邮电大学顾畹仪e)高比特率和64Kb/s的关系忽略失步，SES和DM在高比特率和64Kb/s相同；对ES，高比特率：

n为实测的高比特率上第i秒的误码数；

N=高比特率/64Kj为可用时间当当2023/7/2216北京邮电大学顾畹仪3）误码指标的分配全程全网BER<10-7长度模型：假设参考连接（27500km);假设参考数字链路（5000km）；

假设参考数字段（280km，420km）；

中继段电路级别：高级电路（25000km,分配40%的指标）中级和本地级（每端1250km，每端各15%）分配原则：高级电路按照长度分配BER指标：数字段：10-9中继段：10-102023/7/2217北京邮电大学顾畹仪2.抖动性能1）抖动的概念概念：数字信号（包括时钟信号）的各有效瞬间对于标准时间的位置偏差，称为抖动（或漂动）。10Hz以下的相位变化称为漂动,而10Hz以上的则称为抖动。原因：随机噪声产生低频振荡的相位调制，加载到传输的数字信号上，产生抖动。抖动的单位：UI,表示单位时隙，当传输信号为NRZ码时，1UI就是１比特信息所占用的时间，它在数值上等于传输速率的倒数。影响：使判决偏离最佳的判决时间2023/7/2218北京邮电大学顾畹仪2）抖动性能参数a)输入抖动容限2023/7/2219北京邮电大学顾畹仪各次群输入口对抖动的要求参数Jp-p(UI）

调制数字信号的正弦信号频率

伪随机测试信号序列速率kbit/sA0A1A2F0F1F2F3F4

204836.91.50.21.5×10-5Hz20Hz2.4KHz18KHz100KHz215-184481521.50.21.2×10-5Hz20Hz400Hz3KHz400KHz215-134368

1.50.15

100Hz1KHz10KHz800KHz223-1139264

1.50.075

200Hz500Hz10KHz3500KHz223-12023/7/2220北京邮电大学顾畹仪

STM-N光接口输入抖动和漂移容限（表2/G825）STM峰－蜂幅度（UI）频率（Hz）等级A0A1A2A3A4(18us)(2us)(0.25us)F0F12F14F10F0F8F1F2F3F4STM-1电STM-1光STM-4STM-162800311391.50.0752800311391.50.151120012441561.50.154479049776221.50.1512u178u1.6m115.6m0.12519.35003.25k6.5k1.3M12u178u1.6m115.6m0.12519.35006.5k6.5k1.3M12u178u1.6m115.6m0.1259.65100025k250k5M12u178u1.6m115.6m0.12512.15000100k1000k20M2023/7/2221北京邮电大学顾畹仪复用设备STM-N接口抖动产生（表6/G.813）接口测量滤波器峰-峰幅度STM-1500Hz-1.3MHz0.50UI

65KHz-1.3MHz0.10UISTM-41000Hz-5MHz0.50UI

250KHz-5MHz0.10UISTM-165000Hz-20MHz0.50UI

1MHz-20MHz0.10UI

b)输出抖动2023/7/2222北京邮电大学顾畹仪c)抖动转移特性2023/7/2223北京邮电大学顾畹仪系统性能性能的测试1）主要的测试仪表：误码测试仪；误码分析仪；数字传输分析仪；SDH分析仪误码测试仪2023/7/2224北京邮电大学顾畹仪误码率和灵敏度的测试

测试方法如下：

a.按图示接好测试系统，误码仪的发送部分按规定送出223-1或215-1伪随机码，用来调制光发射机；

b.增大光衰减器的衰减量，同时监测误码，直到误码仪指示的的误码率为某一要求值（如10-10）；

c.断开光纤连接器，用光功率计测量此时的接收光功率，即为要求误码率下的接收灵敏度（如BER=10-10

时的灵敏度值）。2023/7/2225北京邮电大学顾畹仪输入抖动容限的测试a.、如图所示接好测试系统，开关K1置1，K2置2，由误码仪发送223-1或215-1伪随机码。监视光端机的误码率，调整可变光衰减器的衰减量，使光接收机接收的光功率恰好在无误码的基础上增加1dB；2023/7/2226北京邮电大学顾畹仪b、将低频信号发生器发出的测试低频信号加于误码仪的发送端，调制伪随机码，造成光端机输入信号的抖动，逐渐加大低频信号幅度，直至将要发生误码为止；c、将开头K1置3，测出此时的抖动值，即为此频率下的输入抖动容限；d、改变低频测试信号的频率，重复上述过程，逐频点测量，最后画出输入抖动与频率的对应关系。注：很多仪表可以自动测试

2023/7/2227北京邮电大学顾畹仪三、光纤通信系统的总体设计1、系统的总体考虑选择路由，设置局站确定系统的制式、速率光纤选型选择合适的设备，核实设备的性能指标对中继段进行功率和色散预算2023/7/2228北京邮电大学顾畹仪2、中继段设计方法最坏值设计法：在中继距离设计时,所有参数都取最坏值

（1）可以为网络规划设计者和制造厂家分别提供简单的设计指导和明确的元件指标；（2）在最坏情况下仍能保证100%系统指标，不存在先期失效问题，当系统终了时，富余度用完，系统的可靠性高。（3）最坏值设计法的缺点是系统总成本高。统计设计法:如映射法、monte—carlo法、高斯近似法等。这些方法基本的思路是允许一个予先确定的足够小的系统先期失效概率,从而换取延长再生段距离的益处。例如，用映射法设计，取系统的先期失效概率为0.1%。最大中继距离可比最坏值设计法延长30%以上。半统计设计法

2023/7/2229北京邮电大学顾畹仪3、系统预算1）功率预算2023/7/2230北京邮电大学顾畹仪

光缆线路富余度Mc包括：（1）将来光缆线路的维修时的变化，例如附加的光纤接头、光缆长度的增加等。（2）由于环境因素造成的光缆性能变化，例如低温引起的光缆衰减的增加。直埋方式可按0.05dB/km考虑，架空方式随具体环境和光缆设计而异。（3）S—R点之间光缆线路所包含的活动连接器和其它无源光器件的性能恶化。

设备富裕度：设备受环境变化和器件老化引起性能变化而预留的量。2023/7/2231北京邮电大学顾畹仪最大中继距离Lmax=(PT-PR-2Ac-Pp)/(Af+As/Lf+Mc)最小中继距离Lmin=(