什么是误码?误码的基本概念是:在数字通信系统中,当发送端发送"1"码时,接收端收到的却是"0"码;而当发送端发送"0"码时,接收端却接收到了"1"码,这种接收码与发送码不一致的情况就叫做误码。产生误码的主要原因是传输系统的噪声和脉冲抖动。
在数字光纤通信系统中,误码性能用误比特率BER来衡量。
BER=错误比特数/传输总的比特数
对于数字光通信系统来说,一般要求系统的误比特率小于10-9。
抖动特性
抖动,又称为相位抖动,是指数字脉冲信号的相位摆动,或时间上的前后摆动。
在系统测量中,描述抖动程度的单位是"单位间隔",简写为UI,其意义是指一个码元的时间长度。对于不同的群次,、不同码速率的相应1UI的时间是不相同的。例如,对于PCM一次群信号,1UI=1/(2.048*106)ns≈122ns ;而对于PCM二次群信号,依此类推。另外,抖动还可以用"度"为单位来表示,并规定1UI=360°。
在光前数字通信系统中,必须把抖动限制在一定的范围之内,否则,会导致定时脉冲的相位偏离Z佳判决位置,结果造成误判概率的增加和引起再生脉冲流的时间间隔不规则,码间距不一致。
铁腕高压,直接检测
强度调制-直接检测系统(Intensity Modulation/Direct Detection)是Z简单的一种传输方式,目前大多数的光纤通信系统都采用这种传输技术。"强度调制"是指在发送端,用电的脉冲信号来控制光源,使其按照信号的强弱发光或者不发光;"直接检测"是指在接收端用光电检测器直接检测光的有无,再转化为电信号。从历史的眼光来看,这仅相当于无线电技术发展初期的马可尼时代。
系统的中继距离
我们知道,光纤数字通信系统是适于远距离、大容量通信的。在长距离传输中,需要使用中继器来放大经过长距离传输而减弱了的信号,就像接力赛跑一样,一个人累了的时候需要换一个人继续向前传递。在通信系统中,中继距离越长,中继站数目越少,系统的成本就越低,可靠性也越高。延长系统的中继距离是科技工作者的奋斗目标之一。
光纤数字传输系统的Z大中继距离是指在光发射机和光接收机之间不设中继器时能传输的Z远距离,在设计一个光纤通信系统时,计算Z大中继距离是十分重要的。
光纤传输系统的Z大中继距离由四个因素决定。
1.发送机输出耦合进光纤的平均光功率。耦合进光纤的功率越大,中继距离越长。
2.光纤的色散,若光纤的色散大,则经过一定距离传输后出现的波形失真就严重。传输的距离越长,波形失真就越严重。在数字通信系统中,波形失真将引起码间干扰,使光接收灵敏度降低,影响系统的中继距离。
3.光纤的损耗。光纤线路的损耗包括光纤活动连接器损耗和光纤的熔接损耗,当然主要是光纤的每公里损耗。如果光纤每公里损耗越小,则信号光功率在光纤上的损失就越小,光信号在光纤中的传输距离就越远。
4.满足一定误比特率要求的光接收机灵敏度。接收灵敏度越高,即满足系统误比特率要求的Z低接收光功率越小,中继距离就越长。
对于某一光纤通信系统来说,发送光功率和光接收灵敏度一般都是已知的,影响其中继距离的因素主要是损耗限制和色散限制。对于单模光纤通信系统来说,传输速率在140Mb/s以下的系统一般只受损耗限制,色散对其影响不大;而传输速率在565Mb/s以上的系统,由于光源有一定的谱线宽度,可能会给中继距离带来较大影响。现在,采用动态单纵模激光器,特别是多量子阱激光器(MQW)后,连传输速率为2.5Gb/s的系统也几乎不受色散限制了。
同步数字序列
在数字通信发展的初期,为了适应点到点通信的需要,大量的数字传输系统都是准同步数字体系(PDH),准同步是指各级的比特率相对于其标准值有一个规定的容量偏差,而且定时用的时钟信号并不是由一个标准时钟发出来的,通常采用正码速调整法实现准同步复用。
随着数字交换的引入,由光通信技术的发展带动的长距离大容量数字电路的建设,以及网络控制和宽带综合业务数字网(B-ISDN)的发展需要,暴露了现有的准同步数字序列存在的一些固有弱点。主要是:北美、日本、欧洲三种数字体制互不兼容;没有世界性的标准光接口规范,在光路上无法互通和调配;难以上、下话路;网络维护管理复杂,缺乏灵活性,无法适应不断演变的电信网的要求。
随着光纤通信技术和大规模集成电路的高速发展,1986年美国提出了一种以光纤通信为基础的同步光纤网(SONET)概念,作为现代化通信网的基本结构。1988年ITU-T对SONET概念进行了修改,重新命名为同步数字序列,简称SDH,使之成为不仅适用于光纤通信,也适合于微波和卫星传输的体制。现在SDH已经成为国际上公认的新一代的理想传输网体制。
在电信网中所运载的种类繁多的信息首先必须规范化,然后再纳入数字序列的某一级的一种速率信号之中,即成为电信网所传输的异步或同步数字序列信号的内容。SDH的Z低分级是155.520Mb/s,称为基本传送模块,用STM-1表示。STM-N则表示速率为N×155.520Mb/s的传送模块,其中N一般取1、4、16、64、256。
下面是光纤通信传输体制的发展历程:
1972 年ITU-T前身CCITT提出diyi批PDH建议
1976和1988年又提出两批建议--形成完整的PDH体系
1984年美国贝尔实验室开始同步信号光传输体系的研究
1985年美国国家标准协会(ANSI)根据贝尔实验室提出的全同步网的构想,委托T1X1委员会起草光同步网标准,并命名为SONET(Synchronous Optical NETwork)
1986年CCITT开始以SONET为基础制订SDH
1988年通过了diyi批SDH建议
1990以后,SDH已成为光纤通信基本传输方式;目前,SDH不仅是一套新的国际标准,又是一个组网原则,也是一种复用方法。
下面列出了几种传输技术(既包括电又包括光)的实现方式:
明线技术,FDM模拟技术,每路电话4kHz;
小同轴电缆6O路FDM模拟技术,每路电话4kHz;
中同轴电缆1800路FDM模拟技术,每路电话4kHz;
光纤通信140Mb/s PDH系统,TDM数字技术,每路电话64kb/s;
光纤通信2.5Gb/s SDH系统,TDM数字技术,每路电话64kb/s;
光纤通信N×2.5Gb/s WDM系统,TDM数字技术+光频域FDM模拟技术,每路电话64kb/s。