光传输网的抖动和漂移.docx

1、光 传 输 网 的 抖 动 和 漂 移王 龙 水 李 勇 编 著北 京 邮 电 大 学 出 版 社北 京 序 言“千 里 眼 、 顺 风 耳 ”是 古 代 人 们 在 神 话 故 事 中 的 憧 憬 和向 往 “, 秀 才 不 出 门 , 能 知 天 下 事 ”是 人 们 长 期 以 来 的 一 种 美好 愿 望 , 在 信 息 技 术 高 度 发 达 的 今 天 , 都 已 经 变 成 了 现 实 。 当 你 坐 在 计 算 机 旁 尽 情 浏 览 因 特 网 上 各 种 丰 富 多 彩 的 文 字 、 图 像 和 声 音 信 息 时 , 有 没 有 想 过 在 10 年 前 , 如 果 你

2、 想 得到 现 在 一 分 钟 内 得 到 的 信 息 , 需 要 花 费 千 万 倍 的 时 间 和 难 以 估 算 的 人 力 、 物 力 和 财 力 ; 当 你 用 廉 价 方 便 的 IP 电 话 和远 在 大 洋 彼 岸 的 亲 朋 好 友 侃 侃 而 谈 的 时 候 , 有 没 有 想 到 在 20 世 纪 70 年 代 之 前 , 哪 怕 想 打 一 个 长 途 电 话 , 也 要 到 电信 局 等 候 几 个 小 时 甚 至 整 天 的 情 景 ; 曾 几 何 时 “, 大 哥 大 ”还是 有 钱 人 或 有 权 人 的 象 征 , 而 今 天 , 手 机 已 成 为 普 通

3、百 姓 的 日 常 生 活 用 品 。 这 一 切 , 都 得 益 于 通 信 技 术 的 飞 速 发 展 , 也 是 社 会 进 步 的 象 征 。我 常 说 , 学 通 信 的 人 很 累 。 的 确 , 通 信 技 术 的 发 展 太 快 了 , 新 概 念 、 新 技 术 、 新 设 备 层 出 不 穷 , 通 信 网 所 提 供 的 业 务 日 新 月 异 , 真 有 一 种 一 天 不 学 就 要 落 后 , 就 要 被 新 技 术 淘 汰 出 局 的 感 觉 。 我 想 , 一 定 有 许 多 读 者 与 我 有 同 感 。通 信 网 一 般 由 交 换 与 传 输 两 大 部

4、分 组 成 。 传 输 的 技 术 有 许 多 种 , 各 有 千 秋 。 然 而 光 传 送 技 术 因 其 无 可 比 拟 的 众 多 优 点 , 在 各 种 传 输 技 术 中 独 占 鳌 头 。 当 今 世 界 信 息 量 的 80 %以 上 是 通 过 光 传 送 网 络 进 行 传 送 的 。 因 此 , 光 通 信 技 术 成 为 人 们 非 常 关 注 的 一 种 通 信 技 术 。武 汉 邮 电 科 学 研 究 院 ( 烽 火 科 技 产 业 集 团 ) 是 我 国 最 早 从事 光 通 信 技 术 研 究 开 发 的 单 位 , 是 国 家 光 纤 通 信 技 术 工 程

5、研 究 中 心 、 国 家 光 电 子 工 艺 研 究 中 心 ( 武 汉 分 部 ) 、 国 家 高 技术 研 究 发 展 计 划 成 果 产 业 化 基 地 、 信 息 产 业 部 光 通 信 产 品 质 量 监 督 检 验 中 心 、 亚 太 电 信 组 织 光 通 信 培 训 中 心 , 集 光 纤 光 缆 、 光 电 子 / 光 器 件 、 光 通 信 系 统 设 备 技 术 于 一 1 身 ( 迄 今 国 内 唯 一 的 一 家 ) 。 从 “六 五 ”开 始 , 武 汉 邮 电 科 学 研 究 院 就 承 担 了 国 家 科 技 攻 关 项 目 和 国 家 “八 六 三 ”高 技

6、 术 研 究 发 展 计 划 项 目 近 百 项 , 产 品 转 化 率 在 90% 以 上 ; 诞 生 了 一 个 又 一 个 光 通 信 技 术 成 果 的 国 内 首 创 , 在 国 内 光 通 信 项 目 的 研 究 上 取 得 了 一 个 又 一 个 零 的 突 破 ; 造 就 了 一 支 攻 克 光 通 信 技 术 难 关 的 骨 干 队 伍 , 锻 炼 出 了 一 大 批 光 通 信 技 术 方 面 的 专 家 。为 了 使 读 者 能 对 光 通 信 技 术 有 一 个 全 面 的 了 解 , 我 们 组 织 武 汉 邮 电 科 学 研 究 院 的 一 批 科 技 骨 干 编

7、写 了 这 一 套 介 绍 光 通 信 技 术 的 丛 书 。 该 丛 书 既 包 括 了目 前 光 通 信 技 术 发 展 的 热 点 , 又 反 映 了 光 通 信 技 术 的 发 展 前 沿 。 我 们 将 这 套 丛 书 献 给 奋 战 在 光 通 信 界 的 朋 友 们 和 愿 意 献 身 光 通 信 事 业 的 读 者 , 目 的 是 使 更 多 的 读 者 和 我 们 一 起 , 掌 握 光 纤 通 信 的 最 新 技 术 , 致 力 于 发 展 我 国 的 民 族 光 通 信产 业 , 使 我 国 的 民 族 光 通 信 产 业 在 国 际 上 占 有 一 席 之 地 。只 有

8、 民 族 的 , 才 是 世 界 的 。毛 谦2001 年 10 月 2 内 容 简 介本 书 从 介 绍 光 传 输 网 的 抖 动 和 漂 移 的 基 本 概 念 及 其 对 数 字 通 信 的 影 响 入 手 , 详 细 讨 论 了 PDH 和 SDH 传 输 系 统 中 抖 动 产 生 的 机 理 , 定 时 抖 动 的 特 性 分 析 , 指 针 调 整 抖 动 的 抑 制 方 法 , 漂 移 产 生 的 机 理 , 抖 动 和 漂 移 的规 范 , 光 传 送 网 的 抖 动 性 能 要 求 , 以 及 抖 动 和 漂 移 的 测 量 等 问 题 。全 书 参 考 了 ITU-T

9、近 几 年 来 有 关 数 字 网 抖 动 和 漂 移 的 最 新 建 议 , 概 念 清 晰 , 内 容 丰 富 。 本 书 可 作 为 通 信类 研 究 生 教 材 或 通 信 工 程 技 术 人 员 的 参 考 书 。图 书 在 版 编 目 ( CIP ) 数 据光 传输 网 的 抖 动 和 漂 移 / 王 龙 水 , 李 勇 编 著 . 北 京 : 北 京 邮 电 大 学 出 版 社 , 2002 ( 光 通 信 技 术 丛 书 , 7-5635-0607-1)ISBN 7-5635-0607-1 .光 . . . . 王 . . . 李 . . . .光 通 信 通 信 网 信 号

10、传 输 稳 定 性 研 究 .TN929 .1中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 (2002) 第 027815 号书 名 : 光 传 输 网 的 抖 动 和 漂 移 作 者 : 王 龙 水 李 勇 责 任 编 辑 : 徐 夙 琨出 版 发 行 : 北 京 邮 电 大 学 出 版 社社 址 : 北 京 市 海 淀 区 西 土 城 路 10 号 (100876)电 话 传真 : 010-62282185( 发 行部 )/ 010-62283578( FAX)E-mail: publish bupt .edu .cn经 销 : 各 地 新 华 书 店印 刷 : 北 京 源 海 印

11、刷 厂 印 刷开 本 : 787 mm1 092 mm 1/ 16印 张 : 10 .75字 数 : 274 千 字印 数 : 15 000 册版 次 : 2002 年 6 月 第 1 版 2002 年 6 月 第 1 次 印 刷ISBN 7-5635-0607-1/ TN273 定 价 :22 .00 元如 有 印 装 质 量 问 题 请 与 北 京 邮 电 大 学 出 版 社 发 行 部 联 系 1 前 言21 世 纪 人 类 进 入 信 息 社 会 , 高 度 发 达 的 信 息 社 会 对 通 信 提 出 了 高 质 量 、 高 灵 活 性 和 多 种 服 务 的 迫 切 要 求 。

12、光 纤 数 字 通 信 系 统 已 成 为 传 输 网 的 主 流 。抖 动 和 漂 移 是 研 究 数 字 传 输 损 伤 的 一 门 技 术 。 所 谓 抖 动是 指 数 字 码 元 出 现 的 时 刻 频 繁 地 变 化 , 如 同 码 元 在 时 间域 上 发 抖 一 样 。 抖 动 确 切 的 定 义 是 “: 数 字 信 号 的 各 有 效 瞬间相 对 于 其 理 想 参 考 时 间 位 置 的 短 时 偏 离 ”。 漂 移 看 起 来 很 像 抖 动 , 不 同 的 仅 仅 是 码 元 出 现 时 刻 变 化 得 比 较 慢 些 , 好像 码 元 在 时 间 域 上 慢 慢 漂

13、游 一 样 。 漂 移 确 切 的 定 义 是 “: 数字 信 号 的 各 有 效 瞬 间 相 对 于 其 理 想 参 考 时 间 位 置 的 缓 慢 偏 移 ”。 快 慢 二 字 正 是 抖 动 和 漂 移 的 本 质 差 别 之 所 在 。 同 样 是偏 离 理 想 位 置 , 快 慢 不 同 则 反 映 二 者 起 因 不 同 并 对 传 输 的 影 响 也 不 相 同 。在 光 纤 数 字 通 信 系 统 中 , 接 收 端 是 靠 从 传 输 信 号 中 提 取 定 时 信 息 对 信 号 进 行 判 决 再 生 , 因 此 , 定 时 抖 动 是 其 固 有 的 一 种 特 性 ,

14、 它 会 使 有 效 判 决 点 偏 离 眼 图 张 开 最 大 点 , 造 成 误 码 。 在 对 模 拟 信 号 进 行 数 字 编 码 的 情 况 下 , 抖 动 的 最 终 结 果 是 造 成 模 拟 信 号 的 失 真 。 定 时 抖 动 也 是 限 制 中 继 距 离 的 因 素 之 一 , 而 且 抖 动 还 会 沿 着 中 继 器 链 路 积 累 。 可 见 , 定 时 抖 动 严 重 地 影 响 了 整 个 系 统 的 传 输 性 能 。 因 此 , 有 必 要 分 析 和 研 究 定 时 抖 动 的 特 性 , 并 采 取 相 应 的 措 施 , 合 理 地 设 计 定 时

15、 电 路 , 减 小 抖 动 对 于 系 统 传 输 质 量 的 影 响 。在 常 规 的 电 缆 数 字 传 输 系 统 中 , 对 于 定 时 提 取 中 的 抖 动 问 题 的 研 究 日 趋 成 熟 。 光 纤 数 字 传 输 系 统 与 常 规 电 缆 传 输 系 统 有 很 大 的 差 别 , 在 常 规 电 缆 传 输 系 统 中 , 随 机 噪 声 主 要 是 加 性 高 斯 热 噪 声 ; 而 在 光 纤 传 输 系 统 中 , 随 机 噪 声 不 仅 包 括 热 噪 声 , 而 且 还 有 光 电 探 测 器 中 产 生 的 散 弹 噪 声 , 散 弹 噪 声 是 乘 性

16、噪 声 , 与 传 输 信 号 有 关 , 这 使 得 抖 动 问 题 变 得 十 2 分 复 杂 。 在 长 波 长 单 模 数 字 光 纤 传 输 系 统 中 , 当 码 速 率 很 高 时 , 由 激 光 器 和 光 纤 产 生 的 模 分 配 噪 声 、 啁 啾 噪 声 以 及 反 射 噪 声 等 也 是 不 可 忽 略 的 因 素 。本 书 主 要 介 绍 了 抖 动 和 漂 移 的 基 本 概 念 、 产 生 机 理 、 特 性 分 析 、 抑 制 方 法 、 性 能 规 范 以 及 测 量 方 法 。 第 1 章 主 要 描 述 抖 动 和 漂 移 的 基 本 概 念 , 包 括

17、 抖 动 和漂 移 的 定 义 及 其 对 数 字 通 信 的 影 响 ; 第 2 章 讨 论 PDH 传 输 系 统 产 生 抖 动 的 机理 , 主 要 介 绍 线 路 系 统 的 抖 动 和 复 用 器 的 抖 动 ; 第 3 章 讨 论 SDH 传 输 系 统 产 生抖 动 的 机 理 , 主 要 介 绍 SDH/ 非 SDH 边 界 的 准 同 步 支 路 输 出 抖 动 ( 即 映 射 抖 动 ) 和 SDH 的 指 针 调 整 抖 动 , 以 及 结 合 抖 动 的 基 本 概 念 ; 第 4 章 重 点 介 绍 定 时 抖 动的 特 性 分 析 , 这 一 部 分 主 要 是

18、定 性 、 定 量 地 分 析 光 纤 数 字 通 信 系 统 中 定 时 抖 动 的 特 性 , 其 中 包 括 由 随 机 性 噪 声 ( 热 噪 声 、 散 弹 噪 声 和 模 分 配 噪 声 等 ) 引 起 的 非系 统 性 抖 动 和 由 图 案 噪 声 引 起 的 系 统 性 抖 动 , 给 出 定 时 抖 动 的 方 差 、 功 率 谱 密 度 和 抖 动 传 输 的 计 算 方 法 , 讨 论 各 种 引 起 抖 动 的 因 素 、 抖 动 在 系 统 中 劣 化 信 噪 比 引 起 误 码 的 特 性 以 及 如 何 抑 制 光 纤 数 字 通 信 系 统 中 定 时 抖 动

19、 的 问 题 ; 第 5 章 介 绍 了 SDH 系 统 抑 制 抖 动 的 方 法 , 主 要 是 同 步 端 减 小 指 针 调 整 抖 动 的 方 法 和 去 同 步 器 相 位 扩 散 的 方 法 ; 第 6 章 介 绍 漂 移 产 生 的 机 理 , 包 括 时 钟 系 统 的 漂 移 、SDH 网 元 时 钟 的 定 时 要 求 和 光 传 输 系 统 的 漂 移 ; 第 7 章 介 绍 抖 动 和 漂 移 的 规范 , 主 要 讨 论 了 PDH 和 SDH 网 的 抖 动 性 能 规 范 , 光 线 路 系 统 抖 动 的 性 能 要 求 , 以 及 漂 移 性 能 的 规 范

20、 ; 第 8 章 介 绍 了 光 传 送 网 的 抖 动 性 能 要 求 , 包 括 OTU k 的 最 大 输 出 抖 动 和 漂 移 的 网 络 限 值 , OTN 接 口 的 抖 动 和 漂 移 规 范 , 以 及 3R 再 生器 的 抖 动 积 累 模 型 和 分 析 ; 第 9 章 是 抖 动 和 漂 移 的 测 量 , 主 要 介 绍 了 抖 动 测 量的 问 题 、 原 理 和 环 境 , 以 及 SDH 设 备 中 抖 动 和 漂 移 的 测 量 。本 书 虽 然 理 论 性 较 强 , 但 通 俗 易 懂 , 并 配 有 大 量 的 插 图 , 可 作 为 通 信 类 专 业

21、 研 究 生 教 材 或 通 信 工 程 技 术 人 员 的 参 考 书 。 在 编 写 过 程 中 , 得 到 国 际 电 信 联 盟 组 织 成 员 、 武 汉 邮 电 科 学 研 究 院 副 院 长 、 总 工 程 师 毛 谦 同 志 的 审 阅 和 帮 助 , 他 对 本 书 作 了 许 多 重 要 修 改 , 在 此 表 示 衷 心 的 感 谢 。由 于 水 平 有 限 , 时 间 仓 促 , 难 免 有 不 妥 和 错 误 之 处 , 敬 请 广 大 读 者 批 评 指 正 。作 者2002 年 3 月 1 目 录第 1 章 抖 动 和 漂 移 的 概 念 11 .1 概 述 11

22、 .2 抖 动 的 定 义 31 .3 抖 动 对 数 字 通 信 的 影 响 41 .4 漂 移 的 定 义 51 .5 漂 移 对 数 字 通 信 的 影 响 5第 2 章 PDH 传 输 系 统 的 抖 动 82 .1 PDH 的 基 本 概 念 82 .2 线 路 系 统 的 抖 动 92 .3 复 用 器 的 抖 动 10第 3 章 SDH 传 输 系 统 的 抖 动 253 .1 SDH 产 生 抖 动 的 机 理 253 .2 映 射 及 码 速 调 整 产 生 的 抖 动 273 .3 定 位 及 指 针 调 整 产 生 的 抖 动 393 .4 结 合 抖 动 的 基 本 概

23、 念 43第 4 章 定 时 抖 动 的 特 性 分 析 454 .1 概 述 454 .2 单 个 中 继 器 中 的 定 时 抖 动 特 性 454 .3 光 传 输 系 统 中 的 定 时 抖 动 特 性 554 .4 抖 动 与 误 码 率 的 关 系 594 .5 非 线 性 处 理 对 于 抖 动 的 影 响 65附 录 A 70附 录 B 70附 录 C 72附 录 D 73附 录 E 74 2 第 5 章 SDH 系 统 抑 制 抖 动 的 方 法 765 .1 概 述 765 .2 同 步 端 减 小 指 针 调 整 抖 动 的 方 法 775 .3 去 同 步 器 相 位

24、扩 散 的 方 法 88第 6 章 漂 移 产 生 的 机 理 996 .1 概 述 996 .2 时 钟 系 统 的 漂 移 1006 .3 SDH 网 元 时 钟 的 定 时 要 求 1076 .4 光 传 输 系 统 的 漂 移 114第 7 章 抖 动 和 漂 移 的 规 范 1167 .1 概 述 1167 .2 PDH 网 的 抖 动 性 能 规 范 1177 .3 SDH 网 的 抖 动 性 能 规 范 1247 .4 光 线 路 系 统 抖 动 的 性 能 要 求 1287 .5 漂 移 性 能 的 规 范 131第 8 章 光 传 送 网 的 抖 动 性 能 要 求 1388

25、 .1 概 述 1388 .2 OTU k 的 最 大 输 出 抖 动 和 漂 移 的 网 络 限 值 1388 .3 OTN 接 口 的 抖 动 和 漂 移 规 范 1398 .4 3R 再 生 器 的 抖 动 积 累 模 型 和 分 析 142第 9 章 抖 动 和 漂 移 的 测 量 1459 .1 抖 动 测 量 问 题 1459 .2 抖 动 测 量 原 理 1459 .3 抖 动 测 量 环 境 1469 .4 SDH 抖 动 测 量 1499 .5 漂 移 的 测 量 159参 考 文 献 162 1 抖 动 和 漂 移 的 概 念1 .1 概 述1 .1 .1 数 字 网 的

26、自 定 时 方 式第 1 章光 数 字 传 输 网 , 包 括 准 同 步 数 字 复 用 系 列 ( PDH ) 和 同 步 数 字 复 用 系 列 ( SDH ) , 主 要 是 由 光发 送 机 、 光 接 收 机 和 光 纤 线 路 组 成 , 可 以 完 成 数 字 信 号 的 传 输 任 务 。 为 了 增 加 传 输 容 量 , 在 发 送 端 还 要 进 行 时 分 复 用 或 者 波 分 复 用 。 随 着 社 会 的 进 步 和 经 济 的 发 展 , 高 速 率 、 大 容 量 的 SDH 设 备 已 被 广 泛 使 用 , 目 前 10 Gbit/ s 设 备 已 经

27、商 用 , 40 Gbit/ s 的 设 备 正 在 走 向 商 用 。 为 了 充 分 利 用 光 纤 的 传 输 容 量 , 更 高 速 率 、 超 大 容 量 的 波 分 复 用 设 备 也 已 经 广 泛 应 用 于 骨 干 网 、 城 域 网 , 甚至 接 入 网 中 。众 所 周 知 , 数 字 通 信 的 特 点 之 一 是 抗 噪 声 能 力 强 , 可 以 采 用 再 生 中 继 的 方 式 再 生 信 号 , 以 消 除 噪 声 的 积 累 , 实 现 长 距 离 、 高 质 量 的 信 息 传 输 。 在 数 字 通 信 系 统 中 , 为 了 完 全 再 生 信 号 ,

28、 在每 个 再 生 中 继 器 或 接 收 机 内 部 要 有 产 生 定 时 信 息 的 本 地 定 时 信 号 源 。 通 常 采 用 的 方 法 是 从 输 入 信 号 中 提 取 定 时 信 息 , 这 就 是 自 定 时 方 式 , 如 图 1-1 所 示 。图 1-1 自 定 时 方 式1 .1 .2 定 时 提 取能 从 随 机 数 字 信 号 中 提 取 时 钟 的 前 提 是 信 号 中 必 须 含 有 丰 富 的 定 时 信 息 , 即 其 频 谱 在 脉冲 重 复 频 率 f0 = 1/ T 处 有 较 强 的 谱 线 ( 离 散 分 量 ) , 占 空 比 为 50 %

29、 的 单 极 性 脉 冲 信 号 ( RZ 码 ) 满 2 光 传输 网 的 抖 动 和 漂 移足 该 要 求 , 如 图 1-2( a ) 所 示 , 因 此 可 以 直 接 经 过 中 心 频 率 为 f0 的 窄 带 滤 波 器 提 取 时 钟 。 对 于占 空 比 为 100 % 的 单 极 性 脉 冲 信 号 ( NRZ 码 ) , 在 f0 处 没 有 线 谱 , 如 图 1-2( b) 所 示 , 故 先 要 对 该 信 号 进 行 非 线 性 处 理 , 变 换 成 占 空 比 为 50 % 的 单 极 性 脉 冲 信 号 , 然 后 再 经 窄 带 滤 波 器 提 取 时 钟

30、 。图 1-2 随 机 数 字 信 号 的 传 输 码 型 和 功 率 密 度 谱1 .1 .3 定 时 抖 动在 自 定 时 的 中 继 链 上 , 每 个 中 继 器 都 直 接 从 接 收 到 的 脉 冲 序 列 里 提 取 时 钟 信 息 。 发 端 的时 钟 是 等 间 隔 的 , 收 端 提 取 出 来 的 时 钟 信 息 在 理 想 情 况 下 也 应 该 是 等 间 隔 的 。 但 在 实 际 中 , 由 于 定 时 电 路 的 不 完 善 , 以 及 传 输 中 信 号 受 噪 声 的 干 扰 , 如 在 常 规 电 缆 数 字 通 信 系 统 中 , 随 机 噪声 主 要

31、是 加 性 高 斯 热 噪 声 ( 主 要 是 由 导 体 内 部 自 由 电 子 无 规 则 的 热 运 动 所 产 生 的 , 如 图 1-3 所 示 ) ; 而 在 光 纤 数 字 通 信 系 统 中 , 随 机 噪 声 不 仅 包 括 热 噪 声 , 而 且 还 有 光 电 探 测 器 中 产 生 的 散 弹 噪 声 ( 主 要 是 半 导 体 器 件 中 载 流 子 不 均 匀 通 过 势 垒 区 时 造 成 的 电 流 微 小 起 伏 , 如 图 1-4 所 示 ) , 散 弹 噪 声 是 乘 性 噪 声 , 与 信 号 有 关 ; 在 长 波 长 单 模 数 字 光 纤 系 统

32、中 , 当 码 速 率 很 高 时 , 还 有 由 激 光 器 和 光 纤 产 生 的 模 分 配 噪 声 ( 主 要 是 由 于 光 纤 的 色 散 作 用 与 激 光 器 的 光 谱 特 性 相 结 合 产 生的系 统 损 伤 , 如 图 1-5 所 示 ) 以 及 频 率 啁 啾 产 生 的 噪 声 、 反 射 产 生 的 噪 声 等 。 因 此 在 接 收 端 从 信 号 中 提 取 出 来 的 定 时 信 号 不 再 是 等 间 隔 的 , 而 是 随 时 间 不 规 则 波 动 的 , 如 图 1-6 所 示 , 这 就 是 定 时 抖 动 , 简 称 抖 动 ( jitter )

33、 。图 1-3 热 噪 声 图 1-4 散 弹 噪 声 图 1-5 模 分 配 噪 声 3 第 1 章 抖 动 和 漂 移 的 概 念图 1-6 定 时 抖 动 示 意 图1 .2 抖 动 的 定 义抖 动 的 定 义 是“ : 数 字 信 号 的 各 有 效 瞬 间 ( 例 如 最 佳 抽 样 时 刻 ) 相 对 于 其 理 想 参 考 时 间 位 置的 短 时 偏 离 。 ”这 个 定 义 从 物 理 角 度 来 看 无 疑 是 清 楚 的 , 但 是 从 数 学 角 度 来 看 似 乎 是 模 糊 的 。 因 为 “短 时” 二 字 并 未 给 出 确 切 的 数 量 概 念 。 而 数

34、 字 信 号 的 有 效 瞬 间 偏 离 理 想 时 间 位 置 的 变 化 速 率 , 在 实 际 电 路 中 却 起 着 不 同 的 作 用 。 当 这 种 “ 短 时” 概 念 短 到 一 定 程 度 时 , 即 时 间 偏 离 变 化 速 率 高 到 一 定 程 度 时 , 把 抖 动 称 为 相 位 噪 声 可 能 更 确 切 , 更 符 合 传 统 概 念 。 但 是 这 一 点 并 未 引 起 人 们 的 关 注 , 因 为 抖 动 速 率 高 到 一 定 程 度 时 很 容 易 被 实 际 电 路 滤 除 , 因 而 在 工 程 上 并 未 构 成 有 实 际 影 响 的 问

35、题 。 但 是 抖 动 速 率 低 到 一 定 程 度 , 即 这 种 “ 短 时” 概 念 长 到 某 种 程 度 , 则 不 再 被 称 为 抖 动 , 而 被 称 为 漂 移 ( wander ) 。 漂 移 与 抖 动 具 有 不 同 的 性 质 , 对 数 字 传 输 网 产 生 不 同 的 影响 , 然 而 它 们 定 义 的 界 限 仅 仅 在 于 这 种 时 间 偏 离 的 变 化 速 率 , 或 者 说 只 取 决 于 抖 动 定 义 中 “ 短时” 二 字 的 数 量 关 系 。 在 理 论 上 至 今 尚 未 找 到 确 定 的 数 量 关 系 , 但 是 在 工 程 上

36、 却 客 观 地 存 在 这 种 数 量 分 界 。 一 些 文 献 中 , 通 常 认 为 抖 动 是 可 以 被 锁 相 环 抑 制 的 , 而 漂 移 则 不 能 被 抑 制 , 只 能 被 转 化 为 滑 动 。 如 果 这 种 提 法 可 以 作 为 抖 动 与 漂 移 分 界 依 据 的 话 , 那 么 从 目 前 工 程 中 通 用 的技 术 方 法 来 看 , 这 种 分 界 大 约 在 几 十 赫 兹 ( Hz ) 量 级 , 即 高 于 几 十 赫 兹 的 相 位 变 化 称 为 抖 动 , 而 低 于 几 十 赫 兹 的 相 位 变 化 称 为 漂 移 ( 最 新 修 改

37、 的 G .823 建 议 中 以 10 Hz 变 化 为 界 ) 。 因 为 通 常 采 用 简 单 模 拟 锁 相 环 的 去 抖 动 器 的 起 始 抑 制 频 率 在 几 十 赫 兹 量 级 。 当 然 , 如 果 采 用 具 有 数 字滤 波 器 的 混 合 式 锁 相 环 的 话 , 通 常 可 以 做 到 几 十 分 之 一 赫 兹 , 这 时 与 有 的 文 献 从 理 论 上 倾 向 于 取 百 分 之 几 赫 兹 似 乎 就 更 接 近 了 。抖 动 可 以 用 一 个 时 间 函 数 j( t) 来 描 述 , 如 图 1-7 所 示 。图 1-7 抖 动 的 定 义 4

38、 光 传输 网 的 抖 动 和 漂 移在 图 1-7 中 , ( a ) 为 理 想 数 字 信 号 , 即 无 抖 动 的 信 号 , 它 是 周 期 严 格 相 同 的 等 间 隔 脉 冲 序 列 ; ( b) 为 有 抖 动 实 际 数 字 信 号 。 如 果 以 理 想 信 号 的 前 沿 位 置 t1 , t2 , , tn 为 参 考 时 刻 , 则 有 抖 动 信 号 的 相 应 前 沿 将 超 前 或 滞 后 j ( t1 ) , j ( t2 ) , , j ( tn ) , 由 此 , 可 以 得 到 抖 动 的 时 间 表 达 式 j( tn ) 。 实 际 上 , 理

39、想 信 号 周 期 内 的 任 一 点 都 可 作 为 参 考 位 置 , 因 此 , 抖 动 也 可 以 由 一 个 连 续 的时 间 函 数 j( t) 表 示 , 如 图 ( c) 所 示 。同 其 他 时 间 函 数 一 样 , 抖 动 也 可 以 用 波 形 来 表 示 。 具 有 正 弦 波 形 的 抖 动 被 称 为 正 弦 抖 动 。 作 为 时 间 函 数 , 抖 动 也 有 它 的 平 均 值 、 峰 峰 值 和 有 效 值 ; 也 可 以 通 过 傅 里 叶 变 换 将 抖 动 函 数 在频 域 中 表 示 出 来 , 由 此 得 到 抖 动 的 频 谱 分 布 ; 将

40、抖 动 的 时 域 函 数 或 频 域 函 数 分 别 乘 以 其 共 扼 函 数 还 可 以 得 到 在 时 域 和 频 域 中 的 抖 动 能 量 分 布 表 达 式 等 。 在 实 际 系 统 中 , 抖 动 分 布 具 有 一 定的 随 机 特 性 。在 一 些 文 献 中 , 还 常 常 把 抖 动 理 解 为 数 字 信 号 的 相 位 调 制 或 频 率 调 制 , 因 此 有 时 称 抖 动 为 相 位 抖 动 。抖 动 的 大 小 可 以 用 相 位 弧 度 、 时 间 或 者 比 特 周 期 来 表 示 。 一 个 比 特 周 期 的 抖 动 称 为 1 比特 抖 动 ,

41、常 用 单 位 间 隔 “UI”来 表 示 , 100 UI % 也 相 当 于 2 弧 度 或 360。 对 于 数 码 率 为 fc 的 信 号 , 100 UI % 也 相 当 于 1/ fc 秒 。当 考 虑 抖 动 对 数 字 传 输 网 的 影 响 时 , 常 用 到 相 位 抖 动 最 大 峰 峰 值 的 概 念 。 它 表 示 相 位 抖动 时 间 函 数 j( t) 的 最 大 值 与 最 小 值 之 间 的 距 离 , 用 Aj pp 表 示 , 即Ajp p = Mmax j ( t ) - Mm i n j ( t)1 .3 抖 动 对 数 字 通 信 的 影 响定 时

42、 抖 动 使 再 生 后 的 信 号 产 生 一 个 位 置 调 制 , 它 不 但 使 再 生 判 决 瞬 间 信 噪 比 恶 化 , 而 且 还 反 映 到 再 生 后 的 信 号 中 , 传 到 下 一 个 中 继 器 , 抖 动 沿 中 继 链 往 下 积 累 , 从 而 限 制 了 通 信 距 离 。定 时 抖 动 对 网 络 的 性 能 损 伤 表 现 在 以 下 几 个 方 面 :(1) 对 数 字 编 码 的 模 拟 信 号 , 在 解 码 后 数 字 流 的 随 机 相 位 抖 动 使 恢 复 后 的 样 值 具 有 不 规则 的 相 位 , 从 而 造 成 输 出 模 拟

43、信 号 的 失 真 , 形 成 所 谓 抖 动 噪 声 。(2) 在 再 生 器 中 , 定 时 的 不 规 则 性 使 有 效 判 决 点 偏 离 接 收 眼 图 的 中 心 , 从 而 降 低 了 再 生 器的 信 噪 比 余 度 , 直 至 发 生 误 码 。(3) 在 光 同 步 数 字 传 送 网 中 , 像 同 步 复 用 器 等 配 有 缓 存 器 的 网 元 , 过 大 地 输 入 抖 动 会 造 成缓 存 器 的 溢 出 或 取 空 , 从 而 产 生 滑 动 损 伤 ( 抖 动 的 幅 度 一 般 都 比 较 小 , 不 致 于 出 现 缓 存 器 的 溢出 或 取 空 ,

44、 但 可 能 会 使 读 、 写 时 刻 不 正 确 而 造 成 缓 存 内 容 的 读 出 错 误 ) 。抖 动 对 各 类 业 务 的 影 响 不 同 。 数 字 编 码 的 语 声 信 号 能 够 耐 受 很 大 的 抖 动 , 允 许 均 方 根 抖动 达 1 .4 s。 然 而 , 由 于 人 眼 对 相 位 变 化 的 敏 感 性 , 数 字 编 码 的 彩 色 电 视 的 抖 动 的 容 忍 性 就 差 得 多 , 例 如 , PAL 制 彩 色 电 视 信 号 所 允 许 的 峰 峰 抖 动 值 大 约 仅 为 5 ns。 对 于 155 .520 Mbit/ s 传 输 速

45、率 相 当 于 0 .78 UI 的 峰 峰 抖 动 , 指 针 调 整 抖 动 会 导 致 彩 色 副 载 波 相 位 的 快 速 变 化 , 严 重 时会 引 起 明 显 色 彩 变 化 , 甚 至 丢 失 同 步 。 为 对 付 这 类 相 位 变 化 , 不 仅 需 要 仔 细 的 网 同 步 设 计 , 而 5 第 1 章 抖 动 和 漂 移 的 概 念且 需 要 SDH 设 备 和 图 像 编 码 器 都 具 有 对 付 指 针 调 整 的 能 力 。 此 外 , 用 户 小 交 换 机 也 对 指 针 调整 抖 动 十 分 敏 感 , 特 别 是 用 2 Mbit/ s 净 负

46、荷 作 定 时 参 考 时 , 指 针 调 整 抖 动 会 使 本 地 时 钟 失 去 同 步 , 因 此 应 尽 量 避 免 用 SDH 上 携 带 的 净 负 荷 作 定 时 参 考 。1 .4 漂 移 的 定 义在 抖 动 一 节 中 已 经 提 到 , 数 字 信 号 的 各 有 效 瞬 间 相 对 于 其 理 想 参 考 时 间 位 置 的 短 时 偏 离称 为 抖 动 。 其 中 “短 时 偏 离” 可 以 这 样 理 解 : 第 一 , 经 短 暂 偏 离 之 后 仍 回 到 理 想 时 间 位 置 上 ; 第二 , 这 种 时 间 变 化 是 比 较 快 的 。 作 为 定 性

47、 理 解 , 这 些 大 概 已 经 足 够 了 , 但 是 作 为 定 量 考 察 就 使人 感 到 困 惑 。 因 为 长 短 概 念 从 来 是 因 比 较 而 存 在 的 。 此 时 “短 时” 提 法 是 否 有 明 确 界 限 呢 ? 这种 长 短 界 限 是 否 有 实 际 意 义 呢 ? 众 所 周 知 , 如 果 数 字 信 号 的 各 有 效 瞬 间 相 对 于 其 理 想 时 间 位置 只 存 在 特 别 短 时 的 偏 离 , 传 统 上 称 之 为 相 位 噪 声 。 而 相 位 噪 声 较 之 相 位 抖 动 并 未 出 现 什 么新 的 性 质 , 对 于 数 字

48、 传 输 网 也 未 出 现 什 么 新 的 影 响 。 因 此 至 少 在 数 字 传 输 网 损 伤 研 究 中 , 区 别 相 位 噪 声 和 相 位 抖 动 并 没 有 什 么 实 际 意 义 。漂 移 的 定 义 是“ : 数 字 信 号 的 特 定 时 刻 ( 例 如 最 佳 抽 样 时 刻 ) 相 对 于 其 理 想 参 考 时 间 位 置 的长 时 间 偏 移 。 ”那 么 漂 移 定 义 中 的 “长 时” 与 抖 动 定 义 中 的 “短 时” 是 否 有 明 确 的 分 界 呢 ? 遗 憾 的 是 , 目 前 尚 未 澄 清 这 个 问 题 。 然 而 事 实 上 存 在

49、 一 个 明 确 的 界 限 , 这 种 分 界 是 基 于 这 样 一 个 事实 : 任 何 带 有 缓 冲 存 储 器 的 锁 相 环 都 具 有 抑 制 抖 动 而 跟 踪 漂 移 的 性 质 , 确 切 地 说 是 抑 制 高 频 抖 动 而 跟 踪 低 频 抖 动 , 或 者 说 是 抑 制 高 频 漂 移 而 跟 踪 低 频 漂 移 。 这 种 “高 频 ”与 “ 低 频 ”的 分 界 就 是 锁 相 环 的 自 然 谐 振 频 率 。 因 此 , 所 用 的 锁 相 环 的 自 然 谐 振 频 率 就 被 默 认 为 抖 动 与 漂 移 的 分界 了 。 然 而 锁 相 环 的 自 然 谐 振 频 率 却 因 环 路 结 构 及 设 计 条 件 而 异 , 暂 时 难 以 做 出 统 一 的 推 荐 。 因 此 , 抖 动 与 漂 移 尽 管 存 在 一 个 频 率 分 界 , 但 一 时 却 难 以 划 定 确 切 的 频 率 数 值 。 考 虑 到 复 用 设 备 中 用 的 模 拟 二 阶 锁 相 环 的 自 然 谐 振 频 率 通 常 在 几 赫 兹 到 几 十 赫 兹 之 间 , 所 以 新 修 改 的 G .823 建 议 以 10 Hz 为 界 。与 抖