SDH设备抖动测试

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摘 要： 传输设备经历了几代更新，已逐步完成了模拟设备到PDH设备和sdh设备的过渡。SDH有许多PDH设备所不能比拟的优点，但也存在一些缺陷，比如指针调整引起的抖动。由于传输设备的抖动对通信质量至关重要，文中通过理论分析，结合实际测试，对传输设备工程验收中抖动指标的测量进行了详细的论述。

关键词： SDH数字设备； 相位噪声； 抖动测量； 通信

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）07-0057-03

0 引 言

通信技术的迅猛发展，使得网络的核心部分发生了巨大的变化，越来越多的数字传输设备逐渐取代了原有的模拟设备。这样，从用户端过来的模拟信号经过模/数转换，转化为数字信号进入电信网中传输。数字传输设备具有保密性好，误码小，抗干扰能力强等许多优点，但是它也存在着一些固有的缺陷，比如抖动。抖动指标超差将会引起信号畸变，导致数字信号的误判，影响通信质量。

1 抖动产生的原因

所谓抖动是指一个数字信号的有效瞬间在时间上偏离其理想位置的短期的、非累计性的偏离，又称为时间抖动。所谓有效瞬间是指特定的重要时刻，例如对数字信号进行识别判决的时刻。所谓短期的、非累计性的偏离是指偏离随时间较快地变化，有正偏，也有负偏，平均值为零，通常认为变化频率高于10 Hz就属于较快地变化。

抖动产生的原因是多方面的，基本可归结于以下三个方面：

1.1 线路系统的抖动

在光缆系统中，除了一般的热噪声外，APD会产生雪崩噪声，LD会产生量子噪声、纽结噪声、模分配噪声及反射噪声等。这些噪声尽管机理不同，但结果都会使信号脉冲波形产生随机畸变，使定时滤波器的输出信号波形产生随机的相位寄生调制，形成抖动。

1.2 复用器的抖动

SDH网中的复用器抖动机制与传统的PDH网中的复用器有很大的不同。在PDH复用器中，主要抖动来自码速调整引起的塞入抖动。由于调整是按照比特进行的，因而影响不是很大。在SDH网中，支路的同步机理是采用所谓的指针调整，即利用指针值的增减调整来补偿低速支路信号的相位变化和频率变化。由于指针调整是按照字节为单位进行的，一个字节含8比特，因而一次字节调整将产生8UI的相位跃变。

1.3 SDH/非SDH边界的准同步支路输出抖动

准同步支路的映射抖动指原来准同步输入信号是无抖动而且没有指针调整时在终端输出信号上的抖动；指针调整抖动的调整过程都最终反映为准同步支路输出抖动。由于指针调整是按单字节或3字节进行的，而映射是按单比特塞入进行的，因而指针调整产生的相位跃变影响要大得多，是SDH/非SDH边界的主要抖动来源。

因此，对于SDH传输设备而言，抖动是一个很重要的指标。在工程验收中，抖动的测量至关重要。

2 抖动的测试

下面结合笔者的工作实际，以某地华为2500+光端机验收为例，介绍几项主要抖动指标的测量（2.5G单向通道保护环）方法：

2.1 STM-N光口输出抖动

输出抖动的本质是相位噪声，该相位噪声的高频成分经过传输设备后将会较多地被衰减，所以，通常把这种噪声分为全频段和高频段两个部分来规范抖动指标。图1所示是其测试配置框图。

图1 STM-N接口输出抖动的测试配置

其测试方法如下：

（1）按图1的配置连接电路，并按图2所示设置仪表的映射结构。

图2 仪表映射结构

（2）按被测输出口速率等级STM-16，并依照测试表格要求，将图案发生器选择PRBS 223-1，然后向与被测输出口对应的输入口送不加抖动的测试信号。

（3）设置被测输出口速率等级STM-16，抖动分析仪设置滤波器为f1～f4 （5 kHz～20 MHz）或 f3～f4（1 MHz～20 MHz）。

（4）连续进行不少于60 s的测量，再从仪表上读出最大的抖动峰-峰值。

其具体的测试数据见表1所列。

表1 光口的输出抖动测试数据

参 数

速率等级 光口的输出抖动（UIpp）

B1（f1～f4） B2（f3～f4）

STM-16 标准要求 测试值 标准要求 测试值

0.75 0.135 0.15 0.105

从以上的数据可以发现，使用f1～f4滤波器所测试的结果稍微偏大，而用f3～f4滤波器所测试的结果较小一些。这是因为，抖动的能量大部分集中在低频段，而采用f3～f4滤波器实际上已经滤掉了一大部分抖动的能量。同时，在实际的测试过程中还可以发现以下几点：

（1）SDH分析仪的固有抖动如果过大，对测试结果将有很大影响，所以测试结果应排除固有抖动的影响，即从测试结果中减掉仪表在被测速率上的固有抖动。

（2）应当验证一下仪表本身测试抖动的准确性，可以将仪表通过自环，给它加一定的抖动，看它是否收到了同样的抖动值。

（3）通常仪表抖动测量范围有两种选择，比如WWG的ANT-20E有16UI和1.6UI两个范围，安立公司的MP1570A有20UI和2UI可供选择。应根据实际情况选择尽可能接近测试结果的范围进行测试，以便得到更精确的结果。

2.2 SDH设备STM-N输入口的抖动容限

图3所示是STM-N输入口的抖动容限测试配置框图。

图3 STM-N输入口的抖动容限测试配置

图3所示是一个比较笼统的框图，实际测试时可能包括支路STM-16输入口、线路STM-16输入口，还有系统输入口等。图中的被测设备可以是TM、ADM、DXC，此处为ADM，下面主要以线路STM-N输入口来介绍。先将测试步骤简单列举如下：

（1）按图3连接电路。

（2）在SDH设备上配置一个支路上下业务，记下此业务的支路与光路的时隙连接关系，比如该支路是63×16中的哪一个2M。

（3）按被测接口速率等级STM-16，设定SDH分析仪的光口发送和接收信号速率，注意此时光发信号和光收信号是一对信号，即分别是STM-16的发信号和收信号。

（4）在SDH分析仪上，根据SDH设备的支路时隙连接关系，设定SDH分析仪的支路业务映射关系（作用等同于在设备上配置一个支路上下业务），现在该支路业务分别在SDH设备和分析仪内部都配置起来了。

（5）在被测的SDH设备和分析仪上，将此支路业务在相应的电接口上用自环线环回，确保业务在设备和SDH分析仪上形成通路。

（6）设置SDH分析仪光发光收，启动SDH分析仪的抖动容限自动测试。如果仪表所如果采到的各个采样点在ITU-T规定的模板之上，则测试结果为合格。

另外，在实际测试过程中，还应注意以下几点：

（1）必须将支路口（假设为2M）用一电缆自环回或用网管将此2M作软件远端环回，以确保形成一个测试通路。

（2）映射结构一定要正确，即是选择从VC12还是从VC-4映射到STM-16。具体看设备上是下2M还是140M。

（3）系统的输入口测试区别仅在于需要将线路包括进去，这样相当于要求更严一些，因为线路有可能引起性能下降，从而使得抖动容限测试结果更差。

图4所示是本次测试的数据图。

图4 输入抖动容限测试结果

从图4可以发现：

（1）测试结果的表示有所不同，这是因为有些仪表的加抖能力有限，比如HP37717最大只能加10UI的抖动，所以可能导致无法测量出设备的实际抖动容限水平。图中的“”代表所测得的数据超出了滤波器的范围，而“+”代表该点测出的是实际值，但只要测出的结果在ITU-T规定的模板之上即为合格。

（2）频率轴的最低频率是10 Hz，因为ITU-T规定10 Hz以下为漂移，不属于本文研究范围。

（3）测试结果的导出。大部分传输分析仪都提供了屏幕拷贝功能，可以直接将图形存下来；也可以存成电子表格的形式，以数据的形式显示；或直接从打印机进行打印，方便直观。

2.3 PDH支路口的结合抖动（映射抖动包括在内）

映射抖动与结合抖动的主要区别在于：前者是指设备解复用侧接收没有指针活动的无抖STM-1信号时，在PDH支路输出口产生的抖动，该指标测试单个SDH网元；而后者是支路映射和指针调整结合作用，在设备解复用侧的PDH支路输出口所产生的抖动。所以，结合抖动的测试实际上涵盖了映射抖动。下面主要谈谈结合抖动的测试（设PDH速率为2 Mb/s），其测试框图如图5所示。

图5 结合抖动的测试配置

实际上，在图5中，SDH分析仪和抖动测试仪也可以是一台仪表。其测试步骤如下：

（1）按图5连接电路：将传输分析仪的光发送口与设备的光接收口相连， 2M电接收口与设备的支路业务接口板上的某一个2M的发送口相连，至于哪一个2M，还要看2M业务配置上下在哪一个口。

（2）SDH分析仪发送相应结构的测试信号，信号内部的2M支路PRBS比特率首先设置在标称值（不加频偏）。

（3）选择ITU-T规范的四种特定指针调整序列之一（极性相反的单指针、规则单指针加一个双指针、漏掉一个指针的规则单指针、极性相反的双指针），同时按规范中所规定的来设置指针序列参数T1，T2，T3。

（4）给SDH净荷即2M口加频偏（±50 ppm），可以按如下办法进行：从+1 ppm或-1 ppm往上加，步长为1 ppm，在某个特定的频偏下，抖动会较大，进一步在该特定频偏附近寻找抖动值最大的那一点。

（5）然后再改变另外一种指针，重复步骤（4），找到最大的结合抖动。

表2所列是该抖动的测试数据。

表2 PDH支路口结合抖动

指针类型 PDH支路口结合抖动（UIpp）

B1（f1～f4） B2（f3～f4）

极性相反的单指针 0.4 0.080 0.075 0.045

规则单指针加一个双指针 0.4 0.102 0.075 0.040

漏掉一个指针的规则单指针 0.4 0.090 0.075 0.040

极性相反的双指针 0.4 0.095 0.075 0.045

在实际测试时，还发现有以下几点：

（1）测得的结合抖动同样存在一个全频段和高频段的问题，在这两个频段上的技术指标是不一样的，应该根据各频段的具体要求来判定所测结果是否合格。

（2）须将仪表和设备的时钟同步起来，否则仪表上将会出现LSS告警，即序列同步丢失。如果从接收信号中提取时钟的办法，比如万谷的ANT-20E的时钟可选择RX[14]，即从序号为14的输入口信号中提取时钟，这样即可消除该告警。

（3）测试中加的频偏是指PDH业务的频偏，而不是线路信号的频偏；加频偏时步长必须很小，不能一步将频偏加到±50 ppm，因为结合抖动不一定是在频偏最大处取得的；当频偏从负的往正的或者从正的往负的跳变时，应稍作停顿，让仪表有一个缓冲的过程，以便适应极性的变化。

（4）以上主要是针对SDH复用设备抖动性能的测试。对于再生器的抖动转移特性，由于篇幅的关系，本文不作介绍。

3 结 语

总之，这几个抖动值的好坏将直接影响到传输设备的性能，所以在工程验收中必须严格把关，这样做也可以使得以后维护省去很多麻烦，从而更好地保证通信质量。

参 考 文 献

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