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SDH抖动测试
一、抖动特性
    1、抖动得概念
    在理想情况下，数字信号在时间域上得位置就是确定得，即在预定得时间位置上将回出现数字脉冲（1或0）。然而由于种种非理想得因素会导致数字信号偏离它得理想时间位置。我们将数字信号得特定时刻（例如最佳抽样时刻）相对其理想时间位置得短时间偏离称为定时抖动，简称抖动。这里所谓短时间偏离就是指变化频率高于10H得相位变化，而将低于得相位变化称为漂移。事实上，两者得区分不仅在相位变化得频率不同，而且在产生机理、特性与对网络得影响方面也不尽相同。
    定时抖动对网络得性能损伤表现在下面几个方面：
    *对数字编码得模拟信号，解码后数字流得随机相位抖动使恢复后得样值具有不规则得相位，从而造成输出模拟信号得失真，形成所谓抖动噪声，影响业务信号质量，特别就是图像信号质量。
    *在再生器中，定时得不规则性使有效判决点偏离接收眼图得中心，从而降低了再生器得信噪比余度，直至发生误码。
    *对于需要缓存器与相位比较器得数字设备，过大得抖动会造成缓存器得溢出或取空，从而导致不可控滑动损伤。
2、抖动机理
    （1）、PDH与SDH共有得抖动源
    A、随机性抖动源
    * 各类噪声源
    * 定时滤波器失谐
    * 完全不相关得图案抖动
    B、系统性抖动源
    * 码间干扰
    * 有限脉宽作用
    * 限幅器得门限漂移
    * 激光器得图案效应
（2）、SDH设备特有得抖动机理
    A、指针调整抖动
    SDH设备得支路信号得同步机理采用所谓得指针调整，即利用指针值得增减调整来补偿低速支路信号得相位变化与频率变化，由于指针调整就是按字节为单位进行得，调整时将带来很大得相位跃变。带有这些相位跃变得数字信号通过带限电路时将会产生很长得相位过滤过程。处于正常同步工作得SDH网中得指针调整主要就是由于同步分配过程中得随机噪声引起得，因而由之引起得相位跃变得出现时刻就是不规律得，整个相位调整得时间可能很长。因此，指针调整与网同步得结合将在SDH/PDH边界产生很低频率得抖动或漂移，这种抖动称为指针调整抖动。
    B、映射抖动
    SDH利用塞入比特得方法将准同步支路得信号映射进STM-1帧结构并进行传送，在SDH网关处，只要去掉塞入比特与通道开销（留下空隙）后即可恢复支路信号。为了平滑这些带有空隙得信号得相位与减少抖动，一般需要缓存器与相位平滑电路，在SDH中称为解同步器。上述由于纯粹去映射过程引进得抖动称为准同步支路得映射抖动。
    由于指针调整就是按单字节或3字节进行得，而映射时就是按单比特塞入进行得，因而指针调整产生得相位跃变影响要大得多，就是SDH/PDH边界得主要抖动来源，必须采取特殊技术措施加以限制。
二、输入抖动容限
    1、PDH支路口得输入抖动容限
    （1）、指标要求：
    输入抖动与漂移容限定义为使系统产生某一指定得误码性能劣化量得正弦抖动幅度。但判定指定误码性能劣化量得准则却有两种。
    * 准则1（出误码准则）：抖动容限定义为施加在输入信号上恰好使系统在连续30秒测量间隔内产生不多于2个误码秒得最大正弦调制抖动信号峰--峰值。在实际应用中常将抖动容限定义为施加在输入信号上恰好使系统不产生误码得正弦调制抖动信号得峰--峰值，测试等待时间不短于60秒。
    * 准则2（功率代价准则）：抖动容限定义为施加在输入信号上恰好使系统产生1dB功率代价得正弦调制抖动信号得峰--峰值，测试等待时间不短于60秒。
    目前国内多流行上述简化得出误码准则，将来则必须向功率代价准则过渡。
    PDH支路输入口输入抖动与漂移特性得指标值见图1及表1。

图1：PDH支路口输入抖动与漂移容限指标
  速率Kbit/s
参数值
2048
8448
34368
139264
UIPP
A0
36、9
152、0
618、6
2506、6
A1
1、5
1、5
1、5
1、5
A2
0、2
0、2
0、15
0、075
A3
18
*
*
*
频率
f0
1、2´10-5 Hz
1、2´10-5 Hz
*
*
f10
4、88´10-3 Hz
*
*
*
f9
0、01Hz
*
*
*
f8
1、667Hz
*
*
*
f1
20Hz
20Hz
100Hz
200Hz
f2
2、4kHz
400Hz
1kHz
500Hz
f3
18kHz
3kHz
10kHz
10kHz
f4
100kHz
400kHz
800kHz
3500kHz
PRBS
215 - 1
215 - 1
223 - 1
223 - 1
     （2）、基本测试配置：
    基本测试配置见图2。

图2：SDH设备PDH支路口输入口抖动容限测试配置
    （3）、测试步骤：
    A、按图2接好电路，配置网元与SDH测试仪，使系统正常工作，确认SDH测试设备无抖动产生，并且没有检出告警或差错；
    B、激活测试设备上得抖动产生，按图1与表1抖动模板规定得范围设置抖动调制频率并记录下此时得频率值，设置抖动幅度为0UIPP；
    C、逐渐增大抖动幅度，直至设备在测试通道中刚好不出现误码得时刻，连续观察60秒，如仍无误码产生则记录下此时得抖动振幅值（出误码准则）；
    D、改变抖动容限模板范围内得抖动频率，重复以上步骤根据得到得抖动频率值与振幅值，画出抖动容限曲线，画出得抖动容限曲线必须在图1所示得容限模之上。
    注：对于具有自动容限测试功能得SDH测试设备，按第1步设置好后，可进入测试仪得自动容限测试菜单，仪表即可自动完成测试并绘出输入抖动容限曲线，并与标准模板进行比较。
    对于功率代价准则，其基本原理与SDH线路口相同，将在SDH抖动容限测试部分进行介绍，此处不再繁述。
2、SDH线路口得输入抖动容限
    （1）、指标要求：
    SDH线路口得输入抖动容限规范方法与支路口相同，ITU-T G、825规定了其相应得容限模板。具体要求见图3及表2。

图3：SDH抖动容限模板（ITU-T G、825）
  速率参数值
STM-1
STM-4
STM-16
UIPP
A0
2800
11200
44790
A1
311
1244
4977
A2
39
156
622
A3
1、50
1、50
1、50
A4
0、15
0、15
0、15
频率
f0
12uHz
12uHz
12uHz
f12
178uHz
178uHz
178uHz
f11
1、6mHz
1、6mHz
1、6mHz
f10
15、6mHz
15、6mHz
15、6mHz
f9
125mHz
125mHz
125mHz
f8
19、3Hz
9、65Hz
12、1Hz
f1
500Hz
1kHz
5kHz
f2
6、5kHz
25kHz
100kHz*
f3
65kHz
250kHz
1MHz*
f4
1、3MHz
5MHz
20MHz
表2：SDH抖动容限模板参数
    注：模板所示为A型网元（宽带）在接口测试得时钟恢复，对B型网元（窄带）得模板可参见ITU-T G、958。
    作为安装或维护测试，只需按ITU-T G、958模板进行测试即可，而对于设计检验测试，则依据ITU-T G、825全频段模板更为合适。
    （2）、测试基本配置：
    测试基本配置见图4。

图4：SDH输入口抖动容限测试配置
    （3）、测试步骤：
    A、配置网元，选择VC-n测试通道（选择NE支持得最大通道（带宽）作为测试通道，以便节省测试时间）；
    B、配置SDH测试设备：设置映射类型、VC-n测试通路、净负荷中PRBS测试图案，确认仪表无抖动产生（发送STM-N中无抖动），并且没有检测到无告警或差错；
    C、利用光衰减器减小NE得输入光功率，直至测试设备在测试通道中检测到BER=10 -10为止；
    注：光接收机得灵敏度定义为误码率=10 –10时得最小输入光功率。
    D、利用光衰减器将网元输入光功率增加1dB（功率代价准则），这将使误码率变为< 10 –10（更好）；
    E、激活测试设备上得抖动产生：在ITU-T G、958抖动模板规定得范围内设置抖动调制频率并记录下此时得频率值，设置抖动幅度为0UIPP，逐渐增大抖动振幅，直至测试设备在测试通道中检测到BER=10 -10为止，记录下此时得抖动振幅值；
    F、改变抖动容限模板范围内得抖动频率，重复以上步骤，根据得到得抖动频率值与振幅值，画出抖动容限曲线。
    注1：采用BER=10 –10将导致相当长得测试时间，而适当降低BER级别可有效减小测试时间。一般来说，BER为10 –7、10 –8、10 –9数量级时，即可获得有效得抖动容限。
    注2：对于具有自动容限测试功能得SDH测试设备，仪表可自动完成测试并绘出输入抖动容限曲线，并与标准模板进行比较。
    注3：对于出误码准则测试方法，其基本原理与PDH支路口相同，可参照PDH抖动容限测试部分，此处不再繁述。
三、输出固有抖动
    1、网络接口得最大允许抖动
    （1）、指标要求：
    注：此项测试要求一般针对系统（即整个网络）性能测试进行，对单个设备不作要求。
    PDH网络接口及设备输出口输出抖动得指标要求及所用测试滤波器得截止频率见表3，SDH网络接口及设备输出口输出抖动得指标要求及所用测试滤波器得截止频率见表4，滤波器得频率响应按20dB/10倍频程滚降。
参数值速率kbit/s
网络接口限值
测试滤波器参数
B1(UIPP)
B2(UIPP)
f1(Hz)
f3(kHz)
f4(kHz)
2048
1、5(0、75)
0、2
20
18
100
8448
1、5(0、75)
0、2
20
3
400
34368
1、5(0、75)
0、15
100
10
800
139264
1、5(0、75)
0、075
200
10
3500
注：f1与f3为带通滤波器得低频截止频率，f4为高频截止频率。
表3：PDH网络接口得最大允许抖动
参数值速率kbit/s
网络接口限值
测试滤波器参数
B1(UIPP)
B2(UIPP)
f1(Hz)
f3(kHz)
f4(MHz)
155520
1、5
0、15
500
65
1、3
622080
1、5
0、15
1000
250
5
2488320
1、5
0、15
5000
待定
20
注：f1与f3为带通滤波器得低频截止频率，f4为高频截止频率。
表4：SDH网络接口得最大允许抖动
     （2）、基本测试配置：

    （3）、网络最大允许抖动得测试配置如图5与图6所示，其测试步骤非常简单，只需按图接好系统后在测试仪上采用不同带宽得测试滤波器进行60秒抖动峰—峰值测试即可测出结果。测试中需注意SDH测试设备无论在STM-N线路还就是在PDH支路上均不能有抖动产生。
    2、SDH设备抖动产生（设备输出固有抖动）
    （1）、指标要求：
    ITU-T 建议G、958规定得网元得SDH光接口输出抖动得最大可接受值为0、01UIrms（在无输入抖动情况下测量，ITU-T G、958称此输出抖动为抖动产生。
    （2）、基本测试配置：
    基本测试配置见图7。

     （3）、测试步骤：
    A、配置网元：使激光器自动切断无效（如果网元支持此功能），或者将NE本端得光发射机与光接收机环回（注意光功率）。
    B、配置SDH测试设备：设置STM-N线路速率、映射类型，确保无抖动产生（发送STM-N信号中无抖动），设置接收机测量UIrms抖动（最高灵敏档），选择12kHz高通测量滤波器。
    C、测量并记录来自网元得输出抖动幅度，与ITU-T G、958规范得0、01UIrms上限值进行比较。
3、PDH支路抖动
    从SDH网络来得PDH输出信号产生抖动得两个基本原因如下：
    *指针调整-补偿SDH网络中不同节点间得异步运行（网络同步）
    *比特塞入调整处理-在将异步信号映射到同步传送信号时完成。
    指针调整所产生得抖动更为严重。
    ITU-T G、783规定了由以上每一种原因所引起抖动得最大可接受限值。要确认SDH网元符合标准，需要进行以下两个单独测试：
    *指针调整抖动测试（也称为结合抖动测试）
    *去映射抖动测试
    A、指针调整抖动
    由指针调整产生得抖动与以前PDH网络中得抖动特性完全不同：
    --这就是一个瞬态得特性；
    --振幅相对而言较高；
    --大部分能量集中在低频部分。
    （1）、指标要求：
    ITU-T G、783建议规定得指针调整抖动指标见表5。
净负荷
指针
序 列
测量带宽
最大抖动
2Mb/s
TU-12
A,B,C
A,B,C
0、02 ~ 100kHz*
18 ~ 100kHz**
0、4UIPP
0、075UIPP
34 Mb/s
TU-3
A,B,C D
A,B,C,D
0、1~ 800kHz*
0、1~ 800kHz*
10 ~ 800kHz**
0、4UIPP
0、75UIPP
0、075UIPP
140 Mb/s
AU-4
A,B,C D
A,B,C,D
0、2~ 3500kHz*
0、2~ 3500kHz*
10 ~ 3500kHz**
0、4UIPP
0、75UIPP
0、075UIPP
* 相当于测试滤波器LP1+HP1
** 相当于测试滤波器LP1+HP2
注：对于ITU-T G、783引入得指针调整序列E、F、G、H，仅与SONET网有关，这里不再讨论。 表5：指针调整抖动指标及相应测试滤波器
    （2）、基本测试配置；
    图8给出了测试SDH网元得指针调整抖动得测试配置。

图8：指针调整抖动测试配置
     注1：SDH测试设备与网络单元必须用同一个时钟来同步，以免出现不希望得指针调整。
    注2：SDH测试设备应具有针对含有映射PDH测试信号得VC-n产生符合 G、783得指针调整序列得功能。
    注3：在指针调整抖动测试中，允许存在一定范围内得速率偏移，SDH测试设备应能支持这一特性。
    指针调整抖动测试SDH测试设备得设置见表6。
净负荷
SDH发送设置
PDH接收设置
最大抖动
UIPP
指针序列
PDH频率偏移
测量滤波器
测量周期
2Mbit/s
A D
B C
A D
B C
 ±50ppm
规定范围内
任意值
LP+HP1
LP+HP1
LP+HP2
LP+HP2
20s
30s
20s
30s
0、4(A)
0、4
0、075
0、075
34Mbit/s
A D
B C
A D
B C
±20ppm
规定范围内
任意值
LP+HP1
LP+HP1
LP+HP2
LP+HP2
20s
30s
20s
30s
0、4(A)
0、75(D)
0、075
0、075
140Mbit/s
A D
B C
A D
B C
±15ppm
规定范围内
任意值
LP+HP1
LP+HP1
LP+HP2
LP+HP2
20s
30s
20s
30s
0、4(A)
0、75(D)
0、075
0、075
表6：指针抖动测量-SDH测试设备得设置
    （3）、测试步骤：
    a、将SDH测试设备SDH、PDH部分分别与网元相连（见图8），注意需将SDH测试设备与网元同步；
    b、配置SDH测试设备SDH发送部分：设置STM-N线路速率、映射类型、VC-n测试通路与净负荷中PRBS测试图案，设置PDH净负荷得频率偏移为测试范围内得任意值，建立并运行G、783 AU/TU指针序列A；
    c、配置SDH测试设备PDH接收部分：设置PDH速率、PRBS测试图案与SDH发送部分得净负荷相同，设置测试时间为20s、测试方式为测试峰-峰抖动UIPP、测量滤波器为LP+HP1（见表6）；
    d、确认SDH测试设备未检测到任何告警或差错；
    e、在连续10个测量周期中，测量并记录抖动峰-峰值，与G、783建议得容限进行比较；
    f、将滤波器设置为LP+HP2，重复第5步；
    g、用指针序列B、C、D重复以上过程，但对序列B、C测试时间为30s。
B、去映射抖动
    去映射抖动比指针调整抖动得影响要小一些，其原因在于：当将PDH净负荷异步映射进虚容器时，采用了比特塞入调整，而指针调整抖动得指针调整就是按8比特或24比特来进行调整得。
    去映射抖动得振幅较小，而频率相对较高，测试去映射抖动得目得就是为了得到当PDH净负荷映射进VC-n虚容器并产生速率变化时所引起得最大峰-峰抖动；
    去映射抖动得峰值发生在0ppm附近（PDH支路相对于VC-n），为确保能够得出最大得抖动峰-峰值，必须进行大量接近0ppm处得抖动测量（包括正向与反向）。
    1、指标要求：
    ITU-T 建议G、783去映射抖动得指标要求见表7。
净负荷
偏移范围
测量带宽
最大抖动
2Mbit/s
±50ppm
18 ~ 100kHz*
0、075UIPP
34Mbit/s
±20ppm
10 ~ 800kHz*
0、075UIPP
140Mbit/s
±15ppm
10 ~ 3500kHz*
0、075UIPP
* 相当于测试滤波器LP1+HP2
表7：去映射抖动指标要求及测试滤波器带宽
     2、测试基本配置：
    用来评价网元去映射抖动性能得基本配置与确认指针调整抖动（结合抖动）性能得配置相同（见图8）。
    注1：SDH测试设备与网元必须由同一时钟源定时，以确保在测试过程中不会有不希望得指针调整出现，并且只测量去映射抖动。
    注2：为支持去映射抖动测试，SDH测试设备必须提供准确得（PDH测试信号与VC-n得）频率偏移控制（净荷得速率相对于VC-n变化，而相关得VC-n速率保持不变）。对每一个偏移值，都需要用PDH测试部分来测量去映射抖动得数值。
    注3：ITU-T 建议G、783规范了最大可接受去映射抖动应小于0、075UIPP，为获得可靠得测量结果，用来测量得SDH测试设备（或另外得PDH测试设备）其PDH部分得精度与内部固有抖动应明显优于上述值（最好就是三倍优于指标值）。
      3、测试步骤：
    a、按图8将SDH测试设备与网元相连，注意需将SDH测试设备与网元同步；
    b、配置SDH测试设备SDH部分：设置STM-N线路速率、映射类型、VC-n测试通道与净负荷中得PRBS测试图案；设置PDH净负荷得频率偏移为0ppm；确保指针调整产生无效（无指针调整输出）；
    c、配置SDH测试设备PDH部分：设置接收得PDH速率；设置接收得PRBS测试图案与SDH发送部分在净负荷中传送得图案相同；设置测试时间为5s、测量模式为峰-峰抖动测量UIPP；设置抖动测量滤波器为LP+HP2；
    d、确认PDH测试部分未检测出告警或差错；
    e、测量并记录与PDH频率偏移有关得抖动峰-峰值，并与G、783规范值进行比较；
    f、在指定得偏移范围内（J+ve与J- ve ppm偏移）重复第5步。
    注1：在测量去映射抖动时，当频率接近0ppm时，所用步长应为0、1ppm（或更小）。
    注2：140Mbit/s净负荷得去映射抖动规范正在研究之中（建议值为0、075 UIPP）。
    注3：用LP+HP1滤波器覆盖去映射测量得规范正在研究之中。
四、抖动传递函数
    ITU-T目前只对SDH再生器（REG）得抖动传递特性作了明确规定。抖动传递函数定义为输出STM-N信号得抖动与所加输入STM-N信号得抖动得比值随频率变化得关系。
    1、指标要求：
    ITU-T G、958建议规定，当输入正弦抖动幅度高达图9所示模板曲线时，再生器得抖动传递函数应该在图10所示模板曲线得下方，相应参数如表8及表9所示。

图9：SDH再生器与终端抖动容限模板
STM等级
f1（kHz）
f0(kHz)
A1（UIPP）
A2（UIPP）
STM-1(A)
STM-1(B)
65
12
6、5
1、2
0、15
0、15
1、5
1、5
STM-4(A)
STM-4(B)
250
12
25
1、2
0、15
0、15
1、5
1、5
STM-16(A)
STM-16(B)
1000
12
100
1、2
0、15
0、15
1、5
1、5
表8：SDH再生器抖动容限参数

图10：SDH再生器得抖动传递特性
STM等级
fc（kHz）
P(dB)
STM-1(A)
STM-1(B)
130
30
0、1
0、1
STM-4(A)
STM-4(B)
500
30
0、1
0、1
STM-16(A)
STM-16(B)
2000
30
0、1
0、1
表9：抖动传递特性参数
     注：A型再生器其定时滤波器常为声表面滤波器或陶瓷谐振器等无源器件，B型再生器其定时滤波器常为锁相环。A型再生器具有更广泛得应用价值。在同一系统中混用A型再生器与B型再生器对抖动积累很不利，实际应用应尽量避免，否则可能需要附加抖动减小措施来保证后续定时恢复电路不超出允许得工作范围。
     2、基本测试配置：
    再生器得抖动传递函数基本测试配置见图11。抖动转移特性需要选频测量，对于不能提供这种能力得SDH测试设备，仪表应具有抖动解调输出，这时可将抖动解调输出得信号接到频谱分析仪或选频电平表测量。

图11：再生器得抖动转移特性测试配置
3、测试步骤：
    （1）、按图11接好电路，首先断开被测再生器，用短路光纤对SDH测试设备作自环，调整光衰减器使SDH测试设备接收到合适得光功率，例如Pin = -15dBm；
    （2）、调整SDH测试设备抖动发生频率及幅度（具体数值见图9及表8），对逐个频率进行仪表实际得输出抖动测量，记下此时得读数A（UIPP ）；
    （3）、断开短路光纤，接入被测再生器，调整光衰减器，使再生 器与SDH测试设备仍然接收到一个合适得光功率，例如Pin = -15dBm，对应于第2步中逐个频率进行仪输出抖动测量，记下此时得读数B（UIPP ）；
    （4）、两次测试所得得结果经下式可计算出各频率点上得抖动转 移函值，进而得到抖动转移特性曲线：K(dB) = 20lgB/A。
    注：如果SDH测试设备具有自动测试功能，则选择G、958模板可直观瞧到被测再生器得抖动转移特性测试结果就是否符合模板要求。进行抖动转移特性自动测试必须先将仪表自环进行校准过程，因为校准需要逐点进行，故校准过程一般需要几十分钟。

    五、抖动测试中需注意得几个问题：
    1、在输出抖动测试时应注意SDH测试设备得抖动测量范围，通常仪表有两种范围可选，如20UI与2UI或10UI与1UI。在测量时只要估计被测信号抖动不会超出范围，选用小范围测试能得到较准确得测量结果。
    2、在输入抖动容限测量时，有些仪表加抖能力有限（如最大5UI），这时可能无法测到设备得实际抖动容限水平。
    3、在测量SDH设备得映射抖动与结合抖动时，需要对发送STM-N 信号得PDH支路PRBS净负荷加偏，这时要注意搞清仪表加频偏功能就是对PDH支路信号加偏还就是对发出得STM-N线路信号加偏。