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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: ( 20 )10Gb/s SDH时分复用系统
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat May 10 14:00:03 2003) , 转信

10Gb/s SDH时分复用系统 1.引言
1999年8月24日，信息产业部武汉邮电科学研究院承担研制的“10Gb/s SDH时分复用
实验系统”通过了“863”课题验收专家组验收。该项目是国家“863”计划“1996-199
8年度”重大项目。验收专家组认为该系统为国内首创，设计合理，严格遵照指标，设备
性能稳定，基本功能完善。系统由2个SDH 10Gb/s终端复用器设备（MF9953-01），一个
10Gb/s再生中继器设备（GZJ9953-01），及一个网元管理系统组成。系统具有线路1+1的
保护功能。系统在2段80km G.652光纤上传输，采用了色散补偿技术。支路口速率为155
.520Mb/s。该项目的成功，标志着我国在光纤通信技术上又上了一个新台阶，对以10Gb
/s系统为基础的WDM的广泛应用创造了基本条件。
这项成功缩短了我国在光通信领域与世界先进水平的差距，使我国通信网络的建设
能更好地满足国民经济发展的要求，使我们在用户需要SDH 10Gb/s光纤传输系统时，能
提供相应的产品，不至于完全依赖国际市场或受制于人。这对于增强综合国力，进一步
提高我国的国际地位有着十分重要的意义。
本文将从研制过程、功能结构、性能指标、应用形式等方面对武汉邮科院研制的10
Gb/s SDH时分复用系统作简要介绍。
2.研制过程
武汉邮科院于1995年2月成立10Gb/s项目组，到1999年8月研制成10Gb/s的设备共用
了4年半的时间。在这期间，项目组充分认识和体会到这是一块“硬骨头”，经历了极为
艰苦的技术攻关，在各级领导的支持下，特别是武汉院领导的支持下，终于取得决定性
的阶段成果。在整个研制工作期间，经历了项目决策，总体论证，核心技术攻关，建立
实验系统和系统验证等阶段。
武汉邮科院研制10Gb/s系统时，面临着形势大局未明，技术上困难很大，经济上缺
少资金等问题。武汉邮科院领导正确审时度势，下决心上10Gb/s项目，并在十分困难的
情况下落实资金。事实证明，这个决策为武汉院高速大容量光纤传输系统的研究奠定了
基础，非常准确地选择了时间切入点。1996年，“863”计划提出10Gb/s时分复用系统的
相关研究课题，为我们的研究进一步指明了方向，使我们的研究得到国家计划的支持，
成为国内高速光纤传输系统研究的领先者。
在研制过程中，我们着重解决了以下两大技术难点：
1）光纤传输技术
在G.652光纤上，10Gb/s信号在理论上由于色散限制只能传输58km，即使是G.655光
纤，也只能传输283km。但是，对于2.5Gb/s系统，色散基本上不是问题。因此，10Gb/s
系统光纤传输上的色散效应和光纤非线性效应对系统性能具有本质性的影响。
1997年3月，在1550nm窗口，进行了75km G.652光纤传输实验，未加任何色散补偿措
施。用WRI自己研制的色散补偿光纤（DCF），传输距离达到155km。这个实验结果以及以
后的10Gb/s系统的实验结果都是国内首次获得。1997年9月，对WRI研制的182km G.655光
纤进行了10Gb/s速率的光传输试验，传输182.5km无误码，且没有色散代价。我们的结论
是，在G.652光纤（目前我国已采用的绝大部分光纤）进行10Gb/s速率信号的传输是完全
没有问题的。我们的实验都是工程式的实验方式，具有极好的重复性和稳定性。
2）电子电路在超宽带10Gb/s信号的巨大困难
10Gb/s系统难点在于采用专用芯片（例如帧同步、解扰码、开销处理等）进行系统
集成。国际上拥有10Gb/s系统的各大公司，都自行开发了10Gb/s的专用芯片，但都不出
售，或在所谓的专利保护期内不能出售。因此，我们从复接、分接、帧同步、到开销处
理都必须自行设计、开发和研究。由于速率高，困难很大。然而，我们还是获得了成功
，并在这些核心技术上拥有自己的知识产权。
3.系统功能结构、帧结构和复用方式
GF9953-01 SDH 10Gb/s光同步数字复用设备的功能结构见图1。MCF即Message Comm
unications Function。目前暂时不能提供E4接口。
GZJ9953-01 SDH 10Gb/s光同步再生中继设备功能结构见图2。
STM-64的帧结构如图3所示，它由三部分组成：段开销（SOH）、管理单元的指针（AU）
和净荷（payload）。
我们采用的是从管理单元组（AUG, Administrative Unit Groups)到STM-64的复用
方式。
AUG的结构是9行261列的字节加上第四行的9个字节（作管理单元的指针）。而要形
成STM-64，则由9行64×261列的字节加上64×9个字节的管理单元指针。64个AUG按照字
节间插的方式形成STM-64的结构，且它们都有固定的相位关系。64个AUG复用成STM-64的
方式如图4所示。
4.系统主要性能指标
4.1 系统性能
●1+1线路保护，可以配置成1+0方式工作；
●根据线路距离可灵活配置光放大器和色散补偿器；
●具有完善的网元管理功能;
●灵活的公务联络电话；
●光口满足ITU-T有关WDM系统的要求，可直接连接到WDM设备；
●支路口目前配置STM-1电接口，但可平滑地、灵活地修改配置为STM-1光接口、Ｅ4接口
、STM-4、STM-16(1+1支路口保护）接口等。
4.2 主要指标
●工作波长：1550nm窗口，满足ITU-T的WDM波长要求，
●平均发送功率：
P0≥-3dBm(没有光放大器)， P0≥+8dBm(有光放大器)，
●发送信号消光比：EX≥10dB,
●接收灵敏度：
S≤-17dBm(没有光放大器)， S≤-29dBm(有光放大器)，
●接收机过载光功率：
OL≥-3dBm(没有光放大器)， OL≥-9dBm(有光放大器)，
●MPI-R点反射：RL≤-27dB。
●光通道代价：
低色散系统，即用G.655光纤，PP≤1dB； 高色散系统，即用G.652光纤，PP≤2dB。
5.系统测试平台
系统构筑了一个测试平台，由2个SDH 10Gb/s终端复用器设备（MF9953-01）、一个
10Gb/s再生中继器设备（GZJ9953-01）、及一个网元管理系统组成。系统在一个方向上
用2段80km G.652光纤传输，另一个方向为2段80km G.655光纤。光接口参数和系统的功
能符合G.691和G.681的要求，支路口速率为155.520Mb/s，每端配备有8个155.520Mb/s支
路口。主要指标基本上是平台的支路口测试。测试平台连接示意如图5所示。
设备测试结果，性能良好，符合ITU-T与我国的相关标准。
6.应用形式
●基本形式
点对点，1+1线路保护。也可以配置1+0方式工作。支路口最多为64个STM-1电口。
●最大中继距离
发送功率+13dBm，接收功率-29dBm，视在传输能力+13-（-29）=42dB。有2dB光通道
代价，3dB设备富余量，3dB光缆富余量。光缆损耗按0.275dB/km计算。则实际传输能力
为42-2-3-3=34dB。此时中继距离为：
34/0.275=123km 这是按最坏情况设计。
如果按照折衷情况，则光通道代价为1dB，光缆按0.26dB计算，则中继距离为：
（34+1）/0.26=135km
●光放大器的应用
0～40km，不用光放大器。
40～80km，发送端用光放大器，接收端不用。但在60～80km段，按照严格的要求，
发送功率很难满足，则可采用发送端不用光放大器，接收端用光放大器的方式。
>80km，则发送端和接收端都需要光放大器。
●距离段的划分
在2.5Gb/s速率以下，ITU-T建议以40km为距离单位，分为S:40km；L:80km；V:120k
m；U:160km。但在STM-64的速率上，ITU-T未完全决定作这样的规定。因为按照严格的要
求，发送功率在上限应该对应距离的下限，而且还要满足接收机的最大输入功率；发送
功率在下限应该对应距离的上限，并加上工程的光 富裕度和光通道代价，还要满足接
收机的灵敏度。在S-64.x速率上，接收机的动态范围比2.5Gb/s系统小，如G.691，过载
功率-3dBm，接收灵敏度-14dBm，则动态范围11dB，而S档的上限就是11dB，则发送功率
很难覆盖0～11dB。故G.691的S档的下限是ffs(待研究）。我们认为可将距离进一步细化
，以20km为一档，Ss: 20km；S1：40km；Ls：60km；L1：80km；Vs：100km；V1：120km
。
●光发送盘分类
没有光放大器，
1.1 发送功率：P0≥-2dBm，用于I-64.*、Ss-64.*。
1.2 发送功率：P0≥0dBm，用于S1-64.*、L1-64.*。
有光放大器，发送功率：P0≥+8dBm，用于Ls-64.*、L1-64.*、Vs-64.*、V1-64.*。
并在机架上针对具体线路适当调整光功率。
●电再生中继机的应用
可以配置5个中继段。
7.结束语
我们在研究开发10Gb/s SDH时分复用系统（即STM-64）时，注意到了WDM是将来光纤
通信的发展方向，该系统能用于WDM，其发送机已满足WDM波长要求。该实验系统的研制
应以产业化为最终目标，希望尽快应用到WDM上，并完成现场实验，以便推广使用，为民
族高技术产业作出贡献。
（杨铸 高级工程师）



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