SDH設備抖動測試

時間：2021-10-23 00:07:06

關鍵字： SDH數(shù)字設備相位噪聲抖動測量通信

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[導讀]摘要：傳輸設備經(jīng)歷了幾代更新，已逐步完成了模擬設備到PDH設備和SDH設備的過渡。SDH有許多PDH設備所不能比擬的優(yōu)點，但也存在一些缺陷，比如指針調(diào)整引起的抖動。由于傳輸設備的抖動對通信質(zhì)量至關重要，文中通過理論分析，結(jié)合實際測試，對傳輸設備工程驗收中抖動指標的測量進行了詳細的論述。

引言

通信技術的迅猛發(fā)展，使得網(wǎng)絡的核心部分發(fā)生了巨大的變化，越來越多的數(shù)字傳輸設備逐漸取代了原有的模擬設備。這樣，從用戶端過來的模擬信號經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進入電信網(wǎng)中傳輸。數(shù)字傳輸設備具有保密性好，誤碼小，抗干擾能力強等許多優(yōu)點，但是它也存在著一些固有的缺陷，比如抖動。抖動指標超差將會引起信號畸變，導致數(shù)字信號的誤判，影響通信質(zhì)量。

1抖動產(chǎn)生的原因

所謂抖動是指一個數(shù)字信號的有效瞬間在時間上偏離其理想位置的短期的、非累計性的偏離，又稱為時間抖動。所謂有效瞬間是指特定的重要時刻，例如對數(shù)字信號進行識別判決的時刻。所謂短期的、非累計性的偏離是指偏離隨時間較快地變化，有正偏，也有負偏，平均值為零，通常認為變化頻率高于10Hz就屬于較快地變化。

抖動產(chǎn)生的原因是多方面的，基本可歸結(jié)于以下三個方面:

1.1線路系統(tǒng)的抖動

在光纜系統(tǒng)中，除了一般的熱噪聲外，APD會產(chǎn)生雪崩噪聲，LD會產(chǎn)生量子噪聲、紐結(jié)噪聲、模分配噪聲及反射噪聲等。這些噪聲盡管機理不同，但結(jié)果都會使信號脈沖波形產(chǎn)生隨機畸變，使定時濾波器的輸出信號波形產(chǎn)生隨機的相位寄生調(diào)制，形成抖動。

1.2復用器的抖動

SDH網(wǎng)中的復用器抖動機制與傳統(tǒng)的PDH網(wǎng)中的復用器有很大的不同。在PDH復用器中，主要抖動來自碼速調(diào)整引起的塞入抖動。由于調(diào)整是按照比特進行的，因而影響不是很大。在SDH網(wǎng)中，支路的同步機理是采用所謂的指針調(diào)整,即利用指針值的增減調(diào)整來補償?shù)退僦沸盘柕南辔蛔兓皖l率變化。由于指針調(diào)整是按照字節(jié)為單位進行的，一個字節(jié)含8比特，因而一次字節(jié)調(diào)整將產(chǎn)生8UI的相位躍變。

1.3SDH/非SDH邊界的準同步支路輸出抖動

準同步支路的映射抖動指原來準同步輸入信號是無抖動而且沒有指針調(diào)整時在終端輸出信號上的抖動；指針調(diào)整抖動的調(diào)整過程都最終反映為準同步支路輸出抖動。由于指針調(diào)整是按單字節(jié)或3字節(jié)進行的，而映射是按單比特塞入進行的，因而指針調(diào)整產(chǎn)生的相位躍變影響要大得多，是SDH/非SDH邊界的主要抖動來源。

因此，對于SDH傳輸設備而言，抖動是一個很重要的指標。在工程驗收中，抖動的測量至關重要。

2抖動的測試

下面結(jié)合筆者的工作實際，以某地華為2500+光端機驗收為例，介紹幾項主要抖動指標的測量(2.5G單向通道保護環(huán))方法：

STM-N光口輸出抖動

輸出抖動的本質(zhì)是相位噪聲，該相位噪聲的高頻成分經(jīng)過傳輸設備后將會較多地被衰減，所以，通常把這種噪聲分為全頻段和高頻段兩個部分來規(guī)范抖動指標。圖1所示是其測試配置框圖。

SDH設備抖動測試

圖1STM-N接口輸出抖動的測試配置

其測試方法如下：

按圖1的配置連接電路，并按圖2所示設置儀表的映射結(jié)構。

按被測輸出口速率等級STM-16,并依照測試表格要求，將圖案發(fā)生器選擇PRBS223-1，然后向與被測輸出口對應的輸入口送不加抖動的測試信號。

設置被測輸出口速率等級STM-16,抖動分析儀設置濾波器為f1~f4(5kHz~20MHz)或f3~f4(1MHz~20MHz)。

連續(xù)進行不少于60s的測量，再從儀表上讀出最大的抖動峰-峰值。

其具體的測試數(shù)據(jù)見表1所列。

表1光口的輸出抖動測試數(shù)據(jù)

參數(shù)	光口的輸出抖動(UIpp)
速率等級7	B1(f1?f4)	B2(f3~f4)
STM-16	標準要求 0.75	測試值 0.135	標準要求 0.15	測試值 0.105

從以上的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，使用f1~f4濾波器所測試的結(jié)果稍微偏大，而用f3~f4濾波器所測試的結(jié)果較小一些。這是因為，抖動的能量大部分集中在低頻段，而采用f3~f4濾波器實際上已經(jīng)濾掉了一大部分抖動的能量。同時，在實際的測試過程中還可以發(fā)現(xiàn)以下幾點：

SDH分析儀的固有抖動如果過大，對測試結(jié)果將有很大影響，所以測試結(jié)果應排除固有抖動的影響，即從測試結(jié)果中減掉儀表在被測速率上的固有抖動。

應當驗證一下儀表本身測試抖動的準確性，可以將儀表通過自環(huán)，給它加一定的抖動，看它是否收到了同樣的抖動值。

通常儀表抖動測量范圍有兩種選擇，比如WWG的ANT-20E有16UI和1.6UI兩個范圍，安立公司的MP1570A有20UI和2UI可供選擇。應根據(jù)實際情況選擇盡可能接近測試結(jié)果的范圍進行測試，以便得到更精確的結(jié)果。

SDH設備STM-N輸入口的抖動容限

圖3所示是STM-N輸入口的抖動容限測試配置框圖。

SDH分析儀

SDH設備抖動測試

圖3STM-N輸入口的抖動容限測試配置

圖3所示是一個比較籠統(tǒng)的框圖，實際測試時可能包括支路STM-16輸入口、線路STM-16輸入口，還有系統(tǒng)輸入口等。圖中的被測設備可以是TM、ADM、DXC，此處為ADM，下面主要以線路STM-N輸入口來介紹。先將測試步驟簡單列舉如下：

按圖3連接電路。

在SDH設備上配置一個支路上下業(yè)務，記下此業(yè)務的支路與光路的時隙連接關系，比如該支路是63X16中的哪一個2M。

按被測接口速率等級STM-16,設定SDH分析儀的光口發(fā)送和接收信號速率，注意此時光發(fā)信號和光收信號是一對信號，即分別是STM-16的發(fā)信號和收信號。

在SDH分析儀上，根據(jù)SDH設備的支路時隙連接關系，設定SDH分析儀的支路業(yè)務映射關系(作用等同于在設備上配置一個支路上下業(yè)務)，現(xiàn)在該支路業(yè)務分別在SDH設備和分析儀內(nèi)部都配置起來了。

在被測的SDH設備和分析儀上，將此支路業(yè)務在相應的電接口上用自環(huán)線環(huán)回，確保業(yè)務在設備和SDH分析儀上形成通路。

設置SDH分析儀光發(fā)光收，啟動SDH分析儀的抖動容限自動測試。如果儀表所如果采到的各個采樣點在ITU-T規(guī)定的模板之上，則測試結(jié)果為合格。

另外，在實際測試過程中，還應注意以下幾點：

(1)必須將支路口(假設為2M)用一電纜自環(huán)回或用網(wǎng)管將此2M作軟件遠端環(huán)回，以確保形成一個測試通路。

映射結(jié)構一定要正確，即是選擇從VC12還是從VC-4映射到STM-16。具體看設備上是下2M還是140Mo

系統(tǒng)的輸入口測試區(qū)別僅在于需要將線路包括進去,這樣相當于要求更嚴一些，因為線路有可能引起性能下降，從而使得抖動容限測試結(jié)果更差。

圖4所示是本次測試的數(shù)據(jù)圖。

SDH設備抖動測試

圖4輸入抖動容限測試結(jié)果

從圖4可以發(fā)現(xiàn)：

測試結(jié)果的表示有所不同，這是因為有些儀表的加抖能力有限，比如HP37717最大只能加10UI的抖動，所以可能導致無法測量出設備的實際抖動容限水平。圖中的“△”代表所測得的數(shù)據(jù)超出了濾波器的范圍，而“+”代表該點測出的是實際值，但只要測出的結(jié)果在ITU-T規(guī)定的模板之上即為合格。

頻率軸的最低頻率是10Hz，因為ITU-T規(guī)定10Hz以下為漂移，不屬于本文研究范圍。

測試結(jié)果的導出。大部分傳輸分析儀都提供了屏幕拷貝功能，可以直接將圖形存下來；也可以存成電子表格的形式，以數(shù)據(jù)的形式顯示;或直接從打印機進行打印，方便直觀。2.3PDH支路口的結(jié)合抖動(映射抖動包括在內(nèi))

映射抖動與結(jié)合抖動的主要區(qū)別在于：前者是指設備解復用側(cè)接收沒有指針活動的無抖STM-1信號時，在PDH支路輸出口產(chǎn)生的抖動，該指標測試單個SDH網(wǎng)元；而后者是支路映射和指針調(diào)整結(jié)合作用，在設備解復用側(cè)的PDH支路輸出口所產(chǎn)生的抖動。所以，結(jié)合抖動的測試實際上涵蓋了映射抖動。下面主要談談結(jié)合抖動的測試(設PDH速率為2Mb/s),其測試框圖如圖5所示。

SDH設備抖動測試

實際上，在圖5中，SDH分析儀和抖動測試儀也可以是

一臺儀表。其測試步驟如下：

按圖5連接電路：將傳輸分析儀的光發(fā)送口與設備的光接收口相連，2M電接收口與設備的支路業(yè)務接口板上的某一個2M的發(fā)送口相連，至于哪一個2M，還要看2M業(yè)務配置上下在哪一個口。

SDH分析儀發(fā)送相應結(jié)構的測試信號，信號內(nèi)部的2M支路PRBS比特率首先設置在標稱值(不加頻偏)。

選擇ITU-T規(guī)范的四種特定指針調(diào)整序列之一(極性相反的單指針、規(guī)則單指針加一個雙指針、漏掉一個指針的規(guī)則單指針、極性相反的雙指針)，同時按規(guī)范中所規(guī)定的來設置指針序列參數(shù)T1,T2,T3。

給SDH凈荷即2M口加頻偏(±50ppm)，可以按如下辦法進行：從+1ppm或-1ppm往上加，步長為1ppm,在某個特定的頻偏下，抖動會較大，進一步在該特定頻偏附近尋找抖動值最大的那一點。

然后再改變另外一種指針，重復步驟(4)，找到最大的結(jié)合抖動。

表2所列是該抖動的測試數(shù)據(jù)。

表2PDH支路口結(jié)合抖動

指針類型 - 極性相反的單指針	PDH支路口結(jié)合抖動(UIpp)
	B1(f1?f4)	B2(f3~f4)
	0.4	0.080	0.075	0.045
規(guī)則單指針加一個雙指針	0.4	0.102	0.075	0.040
漏掉一個指針的規(guī)則單指針	0.4	0.090	0.075	0.040
極性相反的雙指針	0.4	0.095	0.075	0.045