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數字信號傳輸測量

2003-02-09 包向東 寧夏電視臺 依馬獅網


    目前廣電總局已完成國家級基礎干線網3.5萬公里,連接了28個省市自治區。隨著黃河水底光纜與六盤山隧道光纜的鋪設成功,寧夏廣播電視傳輸網絡已全線完工。這個網是寬頻帶大容量雙向的數字傳輸網絡,外連全國,內接區內。整個網絡長1200公里,覆蓋全區3市18縣。
    廣電總局在干線網規中規定國家干線和各省干線全部采用SDH傳輸技術。SDH即同步數字體系。該體系具有容量大,傳輸距離長,保密性好,適應性強,采用統一的速率和幀格式,光接口的標準,還有強大的業務保護功能和豐富的網絡管理信息。我們寧夏廣電干線網也采用SDH傳輸技術,數據流的傳輸碼率為622Mb/s,即STM-4。以后隨著區內干線開通運行,在干線傳輸SDH信號到各縣。SDH信號最基本、也是最重要的同步傳輸模塊信號是STM-1,其速率為155.520Mb/s。更高等級的STM-N信號是將基本模塊信號STM-1按同步復用,經字節間插后的結果,其中N是正整數。STM-1是構成同步數字系列的基本速率(155.520Mb/s)模塊,是由一個AU-4或多個AU-3與段開銷SOH組成。它由系統管理維護比特區域(開銷、指針區)與凈荷區域兩部分組成,具有每125祍重復一次幀結構。STM-1信號的幀結構是9行×270列字塊幀,幀長125祍,在125祍時間內發送2430個字節。每行的前9列(第4行除外)分配給系統開銷比特,而前9行中的第4行用于放置指針,其余部分為負荷區域。STM-1的幀結構可分為段開銷(SOH)、管理單元指針(AUPTR)、通道開銷(POH)和凈荷四個裝有不同用途信息比特的區域。對傳輸中的數字信號進行檢測,對我們電視臺技術人員提出嚴峻要求。
    對干線網絡的測試大約分以下幾個層次:(1)信道傳輸特性測試。也有叫傳輸損傷測試(TIM)。主要檢測作為信道的媒介(電纜,光纖等)是否滿足數傳的要求,如衰減、時延、干擾、抖動等。(2)數字信息電路傳輸特性測試,或稱數據電路測試。主要檢測在特定傳輸體制下(如SDH),數傳的誤碼、抖動、漂移、接口參數以及一些特殊參數,如指針測試、映射測試、嵌入開銷測試等。(3)通信協議測試。主要檢測系統運行是否符合通信協議,包括用戶OSI高層協議測試。尤其能對數據流堵塞瓶頸的快速故障定位。(4)網絡性能測試。主要檢測整個網絡時延、呼叫建立時間、呼叫處理能力、分組吞吐量、網絡的可用性和可靠性等。(5)網絡中各網元(元件、部件等)的特性測試。在這幾個測試中,(1)、(3)、(4)項應由網絡公司進行,(5)項由生產設備的廠家完成。我們用戶具體到電視臺應主要進行(2)數據電路測試。
    數字傳輸采用SDH體制,所謂SDH是由一些SDH網元組成(基本網元有光纖、同步復用器SM、分插復用器ADM、同步數字交叉連接設備SDXC等),在光纖上進行同步信息傳輸,復用和交叉連接的網絡。數字復用就是實現兩個或兩個以上分支數字信號按時分復用方式匯接成為單一的復合數字信號,這個過程稱為數字復接,完成這一功能的設備稱數字復用器。在網絡系統的中間站,利用分插復用器ADM可以方便地將支路信號從主信號碼流中提取出來,或者將其他支路插入此主信號碼流之中。從而方便地實現網絡中信號碼流的分配、交換與組合。在數字傳輸中,傳輸系統的種類很多,容量越來越大,為了適應動態變化的傳輸網網絡配置和管理的要求,因而出現了同步數字交叉連接設備SDXC,這是一種具有一個或多個同步數字信號端口,并至少可以對任何端口信號速率與其它端口信號速率間進行可控的VC的透明連接和再連接的設備。此外還能支持G.784所規定的控制和管理功能,由于采用SDH復用原理,使設備變得簡單、靈活和經濟。
    SDH在數字傳輸方面有以下優點:(1)有全球統一接口標準;(2)采用標準的同步傳送模塊STM;(3)塊狀幀結構。有豐富的開銷比特再加上有專門的指正調整機構,可組成管理維護系統,具有完備的自愈保護能力;(4)大容量、高可靠、靈活、可兼容各種混合網(PDH、ISDN等);(5)隨著數傳速率提高,SDH很方便升級。對SDH性能測試項目,大約有電接口參數測試(包括脈沖波形和電接口參數)、SDH網的延時、抖動、誤碼測試;傳輸能力測試(映射和去映射);指針測試(符合ITU-TG。783建議);嵌入開銷的測試幾項。
    如果傳輸中發生誤碼則接收端還原出來的圖像將會受較大的影響,產生誤碼擴撒問題。一般的誤碼指標為,誤碼秒比大約1.0~3.0%,嚴重誤碼秒比0.1~0.3%.網絡的低抖動性能將通過SDH網傳遞給解碼器,在輸出端產生抖動,引起信號色彩的變化,一般要求抖動性能,內同步源自由運行模式精度優于4.6ppm,保持模式(24小時)精度優于±0.37 ppm。網絡的同步性能差會影響指針調整,指針調整將導致彩色電視信號瞬時變色。指針是管理單元和支路單元的重要組成部分。指針的作用主要有兩項。第一,用AU-4指針指明VC-4在AU-4的位置;第二,是用于碼率調整,即調整與標稱值相比較快或較慢的VC,以便實現網絡各支路的同步工作,且能保持低次群的完整性。
作為SDH網絡,僅要求SDH信號時鐘精度(準確度)±4.6ppm同步容限之內工作。指針設置作為調整碼速的工具來使用,確保在這種精度時鐘限度內的SDH網絡,對于所有實際支路都可以完全地同步。容許虛容器Vc在凈荷區浮動,并設置指針指示虛容器在凈荷區的起始位置。
    要完成這些項目的測試,我們需要網絡分析儀,根據經濟條件和工作需要,可選擇進口的或國產的儀器。SDH傳輸分析儀主要用于SDH設備與系統測試,以實現對設備、系統傳輸質量評價及運行維護。其應有以下功能:提供SDH各類標準測試信號;提供PDH各類異步信號;提供對應的各種標準時鐘;提供速率為64、128、192、576kb/s以及5.18Mb/s信號的輸入/輸出;提供異步信號數字系列1.5、2、34、45、139Mb/s各類信號;可產生各類頻率、各種幅度抖動信號;可將各類誤碼與抖動信號加入SDH信號之中;可實現指針調試(H1/H2)以及通道跟蹤字節(J1)測試;可實現多幀SDH測試信號的存儲、調用;有適應不同要求的標準光/電接口;有各種格式的打印、顯示記錄裝置;測試方法簡便、具有較高的自動化水平。
    就以上測試,現以安立MF3520A傳輸分析儀為列,介紹各項測試。MF3520A型SDH傳輸分析儀,用于SDH數字系列中52、155、622和248Mb/s速率的各類網絡單元與系統性能的測試實現對于網絡單元設備與系統的調測、開通、維護與質量評價。其主要性能指標如下:(1)接入(映射)方式:SDH方式。(2)接入(映射)線路:Vc-4、Vc-3、Vc-11、Vc-12;分插復用:45Mb/s/1.5Mb/s、139Mb/s/34Mb/s、2Mb/s/1.5Mb/s;插入/取出:STM-0、STM-1。(3)時鐘:內時鐘額定值:51.84、155.520、622.8、2488.32MHz,精度±10ppm,偏差±50ppm。外時鐘額定值:與內時鐘相同,偏差±1%。(4)提供各種測試圖形:SDH凈荷,PRBS(偽隨機序列)2n-1,PRGM 8bit可編程,CID 0/1連續字節;1-100字節,“0”信號,除SDH的第1、2行外全“0”圖形;連0/1信號,(插入SDH信號或“0”信號),PDH 139,34,2M;無幀結構 PRBS 2n-1。(5)加入誤碼:比特差錯內部5×10-3或1×10-10單個誤碼;(6)奇偶校驗差錯:B1、B2、B3、BTP、FEBE單個、全部交替,誤碼率10-3~10-10。加入報警:LOS、OOF、LOF、AIS、FEBE、LOP。(7)指針測試:滿足ITU-TG783(僅用于24/25/26)標準規定,測試序列:實發脈沖串,加、混合、刪除。測試類型、正、負碼速調整。指針64幀存儲(H1,H2)。指針設置監測。(8)SDH/POH數據設置/監測:64幀存儲:除奇偶校驗字節H1和H2字節,64幀容量全部SOH/POH字節。(9)幀數據存儲:選擇31:622M64幀;32:2.5G64幀;運行狀態存儲容量RS;SOH/POH字節64幀;單元選擇,全部64幀數據。(10)測量:誤碼檢測:B1、B2、B3、BTP-2、FEBE;報警檢測:LOS、OOF、LOF、AIS、FERE、LOP;誤碼測量范圍:誤碼計數0到9.9×10-18,誤碼率 1.0×10-2到1.0×10-18;誤碼秒0到9×109;%誤碼秒0到100;誤碼性能分析(ITU-TG784)。(11)線路抖動:抖動加入;抖動測量。(12)電接口:STM-N、STS-N;速率2488.32/622.08/155.52/51.84Mb/s;PDH速率:139.264Mb/s(CMI)、34.368Mb/s(HDB3)、2.048Mb/s(HDB3);插入/提取速率與數據格式:單極性接口:155.52Mb/s、51.84Mb/s;上/下路速率與數據格式選擇:139.264/34.368/2.048M;SOH/POH速率:576k、192k、128k、64k。(13)光接口:光發送單元:5184~622.08Mb/s。消光比13dB: -3dBm±2dB(1.31祄),-5dBm±2dB(1.55祄)

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