一、传输损伤概念
传输损伤(Transmission Impairments)是指信号在传输过程中出现的差异。简单说差异就是损伤。传输损伤可能引起电信网络设备工作反常,最终导致电信业务劣化。因此,在电信网络工程设计中,必须对于各个电信设备的传输损伤加以控制。因此,可以说传输损伤控制是一条无形的链锁,把各个孤立的电信设备连接成为电信网络。只有符合传输损伤规范,电信设备才可能接入电信网络。只有符合传输损伤规范,电信网络才可能提供符合规范的连接,以提供符合规范的电信业务。
通信信号在传输过程中会出现幅度的衰减和波形的畸变,而且传输的距离越长,衰减和畸变的程度越严重。无论模拟信号还是数字信号的传输都逃脱不了这一基本规律。信号的衰减起因于信道的吸收、散射和反射等因素;信号的畸变起因于信道中的噪声和干扰。信号的衰减和畸变的程度既取决于信道的质量和长度,又与信号本身的强弱和频谱结构有关。
数字传输和模拟传输的本质区别在于:模拟信号一旦发生畸变就没有办法使其复原,畸变就意味着失真。其最终传输距离取决于用户对失真的认可程度。数字信号本身只表示“传号”和“空号”两种逻辑状态,因此其波形的细节并不重要,只要接收机能够正确识别数字信号原来表示的是哪种逻辑状态,就可以通过再生机制,将已经畸变的数字信号完全复原。从这个意义上讲,数字传输的最终距离是没有限制的。由于传输网络有模拟传输网络和数字传输网络之分,因此传输损伤也应分为模拟传输损伤和数字传输损伤。
二、模拟传输损伤表示方法
ITU-T建议的模拟传输网络传输损伤的表示方法详见下表2,表中给出了表示名称及相应的ITU-T建议编号。由表中看出,ITU-T建议的模拟传输网络传输损伤的表示方法类型较多,而且为此制定了一系列的建议标准。
表2:ITU-T建议的模拟传输网络传输损伤的表示方法
三、数字传输损伤表示方法
数字端--端连接的每个环节(数字传输系统、数字复接器及数字交换等)都可能给被传输的数字信号带来伤害。这种伤害有多种多样,统称数字传输损伤(Digital Transmission Impairment)。数字传输损伤是一个相当复杂的物理现象。究竟如何表达这种物理现象,至今仍是研究课题。目前,ITU-T推荐用误码、抖动、漂移、滑动、延时和帧失步等来表示数字传输损伤。它们的定义及相应的ITU-T主要建议详见下表3。
表3:ITU-T推荐数字传输损伤的表示方法
四、数字传输损伤度量方法
一个数字连接的传输损伤是由多种随机因素决定的,因而测得的传输损伤数值也具有随机性质。从概率论角度严格说来,用损伤概率密度分布作为传输损伤的度量才是比较完善的。但是在工程应用当中,用这种方法有时不够简明方便。通常采用由此导出的损伤均值、方差以及超越某个门限值的概率等统计量。有时甚至只用损伤平均值来表示损伤的大小。ITU-T对于各种传输损伤的度量方法,近年来倾向于采用几种规定的门限数值以及超越这几种门限的概率(或时间百分数),来具体表示一种传输损伤的性能指标(参见图4-1),如误码性能参数就是一个例子。
图4-1:传输损伤度量方式
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在数字通信网中,不同的应用场合采用不同的损伤指标。具体地说,可以分别采用下列四种不同的指标:用于各种网络和用于各种链路的性能指标;用于传输和交换设备的设计指标;用于电路、传输和交换设备的交工验收指标;以及用于电路、传输和交换设备的维护和业务极限指标。参见图4-2。
图4-2:数字传输损伤度量分类
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网络性能指标的数值通常是由技术可能与业务需要折中确定的。首先损伤指标与技术制式是密切相关的,先进的技术制式固然能提供更低的损伤,而这种技术只有在经济代价不过分高时才可能选用;其次损伤指标与业务要求也是密切相关的,较高的业务要求固然能提供更为完善的服务,但是只有为此付出的费用能被用户普遍接受时,才能成为可取的业务要求。因此确定网络性能指标的数值要在技术体制与业务要求之间反复衡量。因为业务要求和技术制式都与经济代价密切相关,而且技术水准与人们对业务质量的要求都在不断演变。
五、数字传输损伤传递
上述数字传输损伤的一部分起源于外界环境干扰和内部的技术缺陷,另一部分则来自传输损伤之间的相互影响或转化。外界环境干扰包括诸如噪声及温度、湿度变化等平稳因素,以及诸如电气或机械等突发干扰。设备内部缺陷,包括诸如时钟提取及复接接入等技术机理缺陷,还包括设备工作反常或调整不佳等技术操作性缺陷。各项传输损伤之间几乎都存在相互影响。参见图5。
图5:数字传输损伤传递
传输系统将产生误码,传输系统和复接设备将产生抖动,传输系统、复接设备和交换设备将产生延时和漂移。误码可能引起滑动和帧失步,抖动可能引起误码和滑动,漂移可以转变为受控滑动。最终误码和抖动损伤使得业务信号产生失真,滑动损伤使得业务信号产生采样丢失,帧失步损伤使得业务信号产生中断,延时损伤使得业务信号产生延时。
数字传输系统最根本的技术特性是误码特性。因为惟有无误码的传输才是有效传输,系统的其它特性,如抖动性、漂移特性等最终都将反映为对误码特性的影响。ITU-T在假定随机误码分布的前提下给出了不同通信业务需满足的误码率参考值,详见下表5。ITU-T建议高速光纤传输系统的BER为10-10,而10Gbit/s以上的系统或者带光放大器的高速系统的BER为10-12。
表5:ITU-T建议的误码质量要求
六、数字传输模型
数字传输模型是用于研究数字传输损伤的假想实体,它具有规定的长度和结构。由于实际网络的多样性,规定任何一种网络模型都不可能代表大量的典型的实际实体。所以只能根据大量实际实体所共有的某些主要特性,并结合数字传输损伤研究的需要,构造出几种抽象的模型。假想参考模型的重要用途是简化把网络性能指标分配到设备设计指标的过程。ITU建议G.801中提出了在数字传输损伤及其性能参数的研究中应该使用下述的网络模型:假想参考连接(HRX)、假想参考数字链路(HRDL)和假想参考数字段(HRDS)。
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