SDH光传输系统时延测算及分析

智能手机、VoLTE、RFID、SDH光传输系统……可以说，无论是终端设备的研发、创新业务的推广还是系统应用的优化，都对无线通信测试技术的发展提出了巨大的挑战，其中对于运营商和设备厂商而言，VoLTE语音质量的测试与优化是目前一个重要的课题，因此本次专题着重对此进行了探讨。当然，无线通信测试还涉及到其他诸多环节与领域，如测试仪器的升级、测试系统的开发等，期待后续与诸君的分享与共同探讨。

【摘 要】传输时延是SDH光传输系统的一项重要性能指标，在光传输系统设计阶段就需要考虑起止站点的传输时延性能是否满足业务需求，因此针对该情况提出了通过建立模型、搭建测试系统测算SDH光传输系统时延的方法。研究证明，在由于条件限制而无法当场利用仪表测试传输时延的情况下，按照本文方法能够计算出不同厂家、型号、速率的SDH光传输设备的传输时延。

【关键词】光传输 同步数字体系 时延

[Abstract] Transmission delay is an important performance indicator of SDH optical transmission system. In the design phase of the system， whether the transmission delay performance of the stations meets the requirements of service needs to be considered. In view of this situation， this paper put forward a method to calculate the delay of SDH optical transmission system by establishing the mode and setting up test system. Study showed that transmission delay of SDH optical transmission equipment with different manufacturers， models and rates could be calculated with this method when it couldn’t be tested real time by instruments due to limited conditions.

[Key words]optical transmission SDH transmission

1 引言

光传输网络的性能影响其承载业务的质量，光传输网络的性能指标包括：时延、误码[1]、倒换时间[2]、抖动和漂移、光接口灵敏度等。视频和语音业务对实时性的要求较高，其业务数据的端到端时延最为关键[3-6]。不同的承载业务对传输时延的要求不同，在光传输网络的设计阶段，承载业务之前需要测算传输系统各个接入台站间的传输时延，确定其是否满足承载业务的时延要求。针对该问题，本文提出在组网之前利用若干单台套传输设备和时延测试仪表搭建测试系统，测算出组网设备的时延。

2 SDH光传输系统时延构成

在SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）光传输系统中，传输时延主要由光信号沿光纤线路传输产生的时延和经过SDH光传输设备处理产生的时延组成。在SDH光传输设备内部需要完成信号的同步复用、映射以及定位，也要做通道开销和段开销的处理、管理单元指针和支路单元指针调整，以及数据流的速率调整等[7]，这些处理过程构成了SDH光传输设备内部的时延。

SDH光传输设备的传输时延ts由映射时延ty、去映射时延tq、直通时延tz构成[8]。映射时延ty是指2 M信号从用户板E1端口经过设备处理复用到STM-n光信号的时间；去映射时延tq与映射时延相反，是光信号经过设备处理分插出2M信号的时间；直通时延tz是指信号从光口到光口的时间；线路时延是指光信号在光缆上传输产生的时延，是光缆长度的函数，用tx表示。SDH光传输系统中端到端的传输时延t为：

3 SDH光传输系统时延的测算方法

不同传输速率、生产厂家、系列型号的SDH光传输设备产生的映射时延、去映射时延和直通时延也不相同。本文利用同一机房内现有的两套OMS1600 SDH光传输设备和若干不同型号的光模块搭建测试系统，使用PFA-35 2M分析仪的Round trip delay测试功能进行测量，测量出时间为环路时延，精度为±1μs。

3.1 SDH光传输设备映射去映射时延的测算

利用图1所示的连接方式建立模型进行测试。在网元1配置一个无保护的2M线路交叉连接到光口A，然后在A处光口环回。根据理论系统模型搭建测试系统，具体的系统配置如图2所示。

利用PFA-35 2M分析仪测出环路时延为t1，此时的环路时延仅包括网元1的映射去映射时延tyq，即：tyq=t1。

根据本方法，利用两套OMS1600 SDH光传输设备进行测试，测试中选择不同速率的光口进行环回，测试结果如表1所示：

3.2 SDH光传输设备直通时延的测算

存在直通时延的系统至少有三个网元，因此建立一个有三个网元的模型进行测试，如图3所示。配置一条网元2到网元4的无保护2M通路，在网元4做2M环回，在网元2利用PFA-35 2M分析仪测出环路时延为t2。根据理论模型搭建测试系统，系统的具体配置情况如图4所示。

4 测算结果验证及误差分析

4.1 测算结果验证

通过建立理论模型，搭建测试系统，测算出2.5G OMS1600光传输设备的映射去映射时延tyq=178μm，直通时延tz=0.5t2-tyq=24.5μm。由2.5G OMS1600光传输设备组成的SDH光传输系统中端到端的传输时延t为：t=178+24.5n+tx。其中n是信号直接通过的台站的个数；tx为线路时延，可根据光缆长度计算得到。

利用已知的光传输系统对得出的结论进行验证。首先，利用一个环状结构的光传输网络进行验证，该网络由四个台站构成，如图5所示。

该环状网传输时延的仪表测试结果与根据本文的算法得出的时延对比如表2所示，由于测试仪表PFA-35 2M误码仪测试时延时精度为±1μm，因此表中计算时延的值也取到1μm。表2中时延均为PFA-35 2M误码仪测试的环路时延的一半。

4.2 误差分析

通过对环状网及链状网的仪表测试数据与本文提出的算法的计算数据可以看出，除包含网管站至C站的路由的计算数据与仪表测试数据存在较大误差外，其他计算数据与仪表实际测量的数据计相吻合。从网管站到C站的光缆经过了B站和E站的光配转接，总长度为9.1 km，是由各段光缆长度累积相加而得。如图6所示：

引入误差的原因主要有：

（1）由于光配转接引入的时延较小，本文提出的算法没有将这部分时延计入总时延。但是网管站-C站这段线路经过了4处光配，会引入部分误差。

（2）网管站到C站光缆总长度由四段光缆长度累加而得，每段光缆长度的精度均为0.1 km，光缆长度在累加前就已经经过近似取舍，会引入部分误差。

5 时延测算的应用

为了保证测算的准确度，测算中需要注意的细节主要有：

（1）在测试设备的映射去映射时延时，需要环回设备的光口。

（2）在根据本文模型搭建测试系统时，尽量利用在同机房的设备。由于相对于长距离的传输媒质引起线路时延及其误差，光传输设备时延相对较短。同一机房的设备物理距离比较近，连接设备的尾纤很短，可以避免长距离的线路时延引进的误差。

（3）被测台站之间的光缆长度信息一定要准确，否则会增加传输时延的测算误差。

（4）选用的测试仪表精度要高，避免引入更多误差。

（5）为测试创建的2M线路应该没有保护，以便收发路由一致。在一般情况下，2M分析仪要接在中心站进行测试，这样可以充分利用网管资源进行2M电路的调配以及测试方向的选择。

（6）在根据时延估算相邻台站间距离时，如果SDH传输网中各台站的距离较短时，总时延较短，设备时延所占比重较大，因此一定要考虑SDH设备引起的时延。

5.1 计算业务起止台站的传输时延

在设计光传输网络或在条件简陋时无法利用当场仪表测试传输时延的情况下，利用本文提出的算法可以计算业务在起始台站间的时延，避免传输网络时延指标不满足业务要求。

5.2 计算相邻网元间的光缆长度

要计算相邻同类别网元（n-1）与n之间的光缆长度，按照图7环回网元（n-1）和网元n的对应2M线路，在网元1处测量，分别测出A到B和A到C的时延。根据前面时延构成的分析，A到C的时延比A到B的时延增加的部分为网元n（或网元（n-1））的直通时延和网元（n-1）到网元n的线路时延，即Δt=tz+tx，tx=Δt-tz=4.93L，这样就可以计算出相邻两个网元间的光缆长度。

6 结束语

SDH是传输网发展的主流。本文提出了建立模型、搭建测试系统测算SDH光传输系统时延的方法，利用SDH光传输设备和若干光模块组建测试网络，测试计算SDH设备传输时延的各个组成部分。该方法能够测算出不同传输速率、生产厂家、系列型号的SDH光传输设备的传输时延，为工程设计提供依据，为工程验收提供参考。

参考文献：

[1] 何一心. 光传输网络技术-SDH与DWDM（第2版）[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013： 179-182.

[2] 王华，肖兵，赵育良. SDH光纤环网传输节点数、时延及保护方式研究[J]. 青海电力， 2009，28（3）： 7-10.

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