光接口的传输指标和测试ppt课件

1、第第3章章 光接口的传输目的和测试光接口的传输目的和测试nS点是紧靠着发送机TX的活动衔接器CTX后的参考点，R点是紧靠着接纳机(RX)的活动衔接器(CRX)前的参考点 n光接口主要指S点和R点的物理接口，它们分别是发送机与光纤(光缆)线路，以及接纳机与光纤(光缆)线路之间的互连点 发送接纳CTXCRXSR光 缆 设备光接口表示图3.1 发送机发送机n平均发送光功率的定义平均发送光功率的定义n消光比消光比n光谱特性光谱特性n眼图模板眼图模板平均发送光功率的定义平均发送光功率的定义 n光端机的平均发送光功率是指给光端机电接口输入223-1或215-1的伪随机码时，光端机输出端S点丈量的平均光功率

2、。 n单位：绝对功率电平“dBm n当采用LD光源时，普通为-9dBm、-6dBm、-3dBm；当采用LED光源时，普通不小于-30dBm 标称比特率(kbit/s)光源平均发送光功率(dBm)多模系统单模系统850nm1310nm1310nm2048LED-18-25-308448LDLED-12-18-9-25-9-3034368LDLED-12-20-9-25-9-30264LDLED-9-9-30测试方法测试方法n速率为2.048Mbit/s和8.448Mbit/s的端机，要求送215-1序列的伪随机码，对于34.368Mbit/s和.264Mbit/s的光端机，要求送223-1序列的

3、伪随机码。n其码型应符合电接口的码型要求，即：2.048Mbit/s、8.448Mbit/s和34.368Mbit/s三种电接口的码型应为HDB3码，.264Mbit/s接口的码型应为CMI码。 衔接器TC S误码仪光端机光功率计平均发送光功率的测试图 测试步骤 n1 按图衔接电路。n2 误码仪或传输特性测试仪发送规定比特率、码型和长度的伪随机测试信号。n3 用规范测试光纤软线其长度不短于2米将待测光端机发送端输出活动衔接器与光功率计输入活动衔接器相连，此时从光功率计直接读出以dBm为单位的数值LT，而有的光功率计只能读得mw(PT)数，那么可按下式换算成dBm，即：nLT=10lg(10-3

4、PT) n阐明：平均发送光功率与光端机输出光脉冲波形有关，目前有NRZ码和50%占空比的RZ码两种波形，前者比后者的平均发送光功率大3dB。国标GB/T97-92光端机的技术要求中规定：单模光纤系统用NRZ码丈量，多模光纤系统用RZ码丈量 n平均发送光功率与光源的注入电流大小有关，测试应在正常注入电流条件下进展。消光比的定义消光比的定义 n光端机的电接口输入为全“1码和全“0码时的平均发送光功率之比，用EXT表示nP1=2PT 10PEXTP02TPEXTPn无输入信号时，光端机输出平均发送光功率P0，对接纳机来说是一种噪声，会降低接纳机灵敏度，因此希望消光比越大越好。但是，对激光器LD来讲，

5、要使消光比大就要减小偏置电流，从而使光源输出功率降低，谱线宽度添加等。特别是采用DFB激光器时，偏置电流大些可减少啁啾声线宽，而要求消光比大会使偏置电流减小从而使啁啾声功率代价添加，抖动也添加，所以要全面思索消光比与其它目的之间的矛盾。 消光比的测试消光比的测试n消光比的测试原理图与平均发送光功率的测试原理图一样 n1 误码仪(传输特性测试仪)发送规定传输比特率、码型和长度的伪随机测试信号，用光功率计测出平均发送光功率PT。n2 将光端机中线路编码盘拨出，测出此时全“0码输入的平均发送光功率P0。n3 按定义计算可得到消光比值。 光谱特性的定义光谱特性的定义 n对于140Mbit/s速率及更低

6、的速率情况下，通常为损耗受限系统 n对于565Mbit/s速率以上的系统为色散受限系统 ，光源的光谱特性将成为制约系统性能的至关重要的参数 最大均方根宽度 n多纵模激光器和发光二极管 n度量其光脉冲能量的集中程度nP(l)是实测的光源光谱特性，l1和l2是相对峰值功率跌落规定分贝数的波长，l0是峰值波长 2211220/PdPd 221120/PdPdn的大小与积分区域的选择亲密相关。假设积分区域大，即l1和l2处功率电平相对峰值功率电平跌落的分贝数大，那么求得的就大 nITU-T建议G.957规定跌落分贝数至少应为20dB，其值大小那么随比特率而异。 dBdB01-x-x001122 MLM

7、的典型光谱特性 LED的典型光谱特性最大-20dB宽度 n单纵模激光器 n光谱宽度是按相对主模中正波长的最大峰值功率跌落-20dB时的最大全宽来定义的n高斯形主模光谱特性n-20dB全宽=6.07 n2.58倍的-3dB全宽t3 SLM的典型光谱特性dB0-20012最小边模抑制比(SMSR) n定义为最坏反射条件时，全调制条件下主纵模(M1)平均光功率与最强的边模(M2)的光功率之比的最小值 nITU-T建议G.957规定SLM的最小边模抑制比为30dB 1210lgMSMSRM光谱特性的测试光谱特性的测试 n1 用光谱分析仪测出光谱，从中找出最高功率电平并记录下峰值波长，在分别记录下比峰值

8、功率电平跌落规定分贝数的短波长l1和长波长l2。n2 根据定义即可求得符合要求的光谱特性参数：、SMSR和-20dB宽度。 T误码仪光端机光谱分析仪仪 光谱特性的测试图 严密测试光纤眼图模板 nSDH系统 n在高比特率光通讯系统中，发送光脉冲的外形不易控制，经常能够有上升沿、下降沿、过冲、下冲和振铃景象。这些都能够导致接纳灵敏度的劣化，需求严加限制。 n捕捉到一些察看单个孤立脉冲所不易发现的景象 逻辑“1平均电平逻辑“0平均电平时间幅度 光发送信号的眼图模板n眼图模板的测试 STM-1STM-4 x1/x40.15/0.850.25/0.75x2/x30.35/0.650.40/0.60y1/

9、y20.20/0.800.20/0.80 STM-16x3-x20.2y1/y20.25/0.75光发送机光测试参考接纳机示波器 发送机眼图模板的测试图 OIEO光纤H(P)光通道光通道 n衰减 nPDH光纤通讯系统 -最大衰减 nSDH光纤通讯系统 -衰减范围 PDH-最大衰减n最大允许衰减PSR指S-R之间所允许的光缆链路的总衰减，其中可直接用于光纤的部分为PSR nPSR=-PT-PR-2Ac-Me= PSR -2Ac n光缆链路的总衰减包括各段光缆的衰减、光缆间光纤接头的损耗、活动衔接器的损耗、其它无源器件(例如波分复用器件)的插入损耗、设计时预留的光缆富余度以及光通道代价 n光缆的衰

10、减由光缆内所含光纤以及成缆所引起的附加损耗所构成 标称速率(kbit/s)波长(nm)光源S-R点间光通道要求(BER=110-10)最大衰减(dB)最小3dB光带宽(MHz)2048850LDLED51*10101310LDLED463010108448850LDLED47*20*1310LDLED*34368850LDLED41*50*1310LDLED35225050264850LDLED35*100*1310LDLED2718100100标称速率(kbit/s)波长(nm)光源S-R点间光通道要求(BER=110-10)最大衰减(dB)最大色散(ps/nm)20481310LD46 1

11、550*84481310LD40不要求1550*343681310LD35不要求(MLM)1550*2641310LD28215(MLM)155028*42641310LD2492(MLM)155024*再生段间隔L1 1/SRfsfcPLAALM1/nffiiAan11/1nssiiAanSDH-衰减范围 n下限值：主要是由发送功率变化和接纳机动态范围所允许的过载点功率来决议的。n上限值：主要由最小发送功率和最小接纳灵敏度所决议的 衰减的测试衰减的测试 n光通道S-R点间的最大衰减测试是实践再生段光缆线路全程测试的主要内容 nPSR=10log10P1(l)/P2(l) n按照ITU-T建议

12、G.650的最新规定，衰减测试的基准方法是剪断法，第一替代法是后向散射法，第二替代法是插入损耗法 衰减范围 n经过丈量发送机功率变化和接纳机动态范围所允许的过载点功率确定下限以及最小发送功率和最小接纳灵敏度确定上限。n详细步骤详见：平均发送光功率的测试、动态范围的测试和接纳灵敏度的测试。最大色散 n在单模光纤系统中，与光纤色散有关的系统性能损伤主要是由码间干扰、模分配噪声和啁啾噪声所引起的，前两者与多纵模激光器有关，啁啾声主要与单纵模激光器有关。 n码间干扰产生的等效功率代价PISI ns是脉冲均方根展宽值，T是信号时隙宽度，e是一表征相对脉冲展宽程度的参数，e越大，色散越严重 2105 lo

13、g12ISIP6/10TB D Ln模分配噪声所产生的等效功率代价PMNP为：nQ为高斯分布函数的积分限值，当误码率为110-11时，Q为6.365。K是表示多纵模激光器模分配噪声性能的参数，K值大小与激光器的构造和传输速率有关。法布里-珀罗腔(FP)激光器的K值范围为0.40.7，分布反响DFB激光器的边模抑制比很高，因此由模分配噪声所产生的功率代价很小，常可忽略。 2221010log1 0.51MNPPKQe n啁啾声(Chirp) n单纵模激光器中一类特殊的损伤 n在直接调制时，注入信号电流的变化特别是前后沿会引起载流子密度的变化，进而使有源区的折射率指数发生变化，从而导致振荡波长随时

14、间偏移，发生啁啾景象。n普通将1dB功率代价所对应的光通道色散值DL定义为光通道的最大色散值，对应的e值分别为0.306码间干扰和0.115码间干扰加模分配噪声n色散受限系统的再生段间隔Ld为：nS-R点的总色散 n单模光纤的色散测试，基准方法是相移法，第一替代法干涉法，时域脉冲延时法是第二替代法 610dmmLB D 1nSRiiiDlD系统富余度 nPDH：设备富余度Me和光缆富余度Mc nMe是思索了时间和环境对设备性能(发送功率、接纳机灵敏度和设备衔接器性能的劣化等)的影响后所需求预留的光功率余量 n光发送部分 (11.5)dB ，光接纳机随温度和时间的变化所导致的劣化大约为2dB ，

15、光衔接器在其寿命和额定插拔次数内的磨损达0.2dB左右 ， Me大约至少需求(34)dB 光缆富余度Mc(dB/km) n(1)未来光缆线路配置的小调整和修正，诸如由于维修添加的接头，光缆长度的添加。n(2)由于环境要素呵斥的光缆性能变化，例如低温所引起的光缆衰减的添加。直埋方式问题不大，冰冷地域的架空光缆影响较大。n(3)S-R点间光缆线路所包含的活动衔接器和其他无源光器件的性能劣化。 n国家规范GB11820规定市内单模光缆通讯系统Mc取0.4dB/km，但最小取3dB，最大取10dB。n国家规范GB13167规定长途单模光缆通讯系统Mc取0.10.2dB/km，普通不超越5dB。n长途通

16、讯系统Mc取0.050.15dB/km比较适宜，最大不超越5dB，最小不低于3dB。市话局间中继通讯系统的Mc直接取35dB。 系统富余度的测试系统富余度的测试 传输特性测试仪TXRXREGREGRXTX光功率计光纤本局对局环网G.703 系统富余度测试图n1 按照图进展配置衔接，系统应正常任务。n2 用光功率计在每个光端机的接纳端测出正常任务时的接纳光功率数值R(mw)或PR(dBm)。n3 接入光衰减器，进展接纳灵敏度测试，详见灵敏度的测试。设测得结果为R(mw)或PR(dBm)。n4 按照系统富余度M的定义可以直接得到：M=10logR/R或 M=PR- PR。 反射 n反射是由光通道折

17、射率不延续引起的 n影响1在发送机输出口由系统元器件反射回来的光功率会使激光器的输出功率发生动摇，降低了输出信噪比，反响回来的光波还会使激光器的任务波长发生偏移。n2当光通道中有两个以上反射点时会产生多次反射，多次反射间会发生干涉，进入发送机后干涉信号间相对延时会呵斥激光器的相位噪声，并在接纳机处化为强度噪声，使接纳灵敏度变坏。光延续波反射计(OCWR) n光延续波反射计是利用延续波或调制稳定光源和一个高灵敏度的时间平均光功率计进展丈量，适用丈量S点光缆设备回波损耗，也可丈量R点的接纳机反射系数 光源光功率计耦合器PSPRS或R点P 13 OCWR法测试图123n(1)先进展测试校准。(a)将

18、光源和光功率计直接相连测得光源的光功率Ps。(b)将光源接到输出端口3，运用光功率计在输入端口2测得光功率P32。(c) 将光源接到输入端口1，运用光功率计在输出端口3测得光功率P13。(d)将一根无反射的跳线衔接到输出端口3，在输入端口2测得光功率P0。n(2)测试S点回波损耗时，将S点的活动衔接器接到端口3，测试接纳反射系数时，将R点的活动衔接器接到端口3。然后测出端口2的光功率Pr。n(3)按照S点的回波损耗定义，即入射功率与反射光功率之比为回波损耗RL，于是 n按照R点反射系数定义，即反射光功率与入射光功率之比为反射系数R，于是：R=-RL。 1332010lg()SrPPRLPPP光

19、时域反射法(OTDR) n光时域反射法利用低占空比的脉冲调制光源和一个灵敏度的时间分辨光接纳机进展丈量 n适于丈量点S点和R点间的离散反射系数，或用来丈量R的接纳计反射系数。 OTDR光可变衰减器入射光纤S或R点OTDR法测试图n(1)先将一知反射系数为R0的跳线接到入射光纤的出端，于是OTDR会出现后向散射轨迹。调理可变衰减器使反射峰值恰好低于仪表本身的饱和电平。设反射脉冲的峰值高度为H0，那么校准系数F为：n(2)将OTDR接到参考点S或R，设此时的最大反射脉冲峰值为H，那么最大离散反射系数R为：n 0501010log101HFR510 101HRF接纳机 n接纳机灵敏度 n动态范围 n

20、接纳机反射系数 接纳机灵敏度 n接纳机灵敏度是指满足给定误码率BER的条件下，光端机接口R点可以接受的最小平均光功率电平值，单位是dBm。 n表示了光端机接纳微弱光信号的才干，代表设备的质量水准n当误码率不劣于110-11时，在光端机或光中继器输入端衔接器C之前R点丈量的最小平均接纳光功率即接纳灵敏度值 标称比特率kbit/s接纳灵敏度(dBm)(BER110-11)850nm1310nmSI-APDPINPIN-FETAPD2048-60-58-51-49-54-52-8448-58-56-48-46-50-46-34368-52-50-44-40-44-40-264-38-36-43-40

21、n对于1.31mm光纤数字通讯系统，都运用以FET构成最前端的互阻抗前置放大器和PIN光检测器混合集成的PIN-FET组件，光端机的接纳灵敏度主要由组件的特性参数所决议 n (dBm)nPR是接纳接灵敏度；Q表征组件信噪比的参数，其值与误码率有关；Z是组件的噪声输出功率；P是PIN的呼应度；T是光脉冲反复周期，等于传输码速fb的倒数 RQ ZP10lgPTn 噪声功率Z的影响 n2Q参数的影响 -超扰比nQ与误码率BER的关系 n在丈量接纳灵敏度时，首先应明确所要求的误码率目的 max01bQ22/221122xQQeBERedxQn呼应度P的影响 -表示单位入射光功率所产生的电流 ，呼应度越大、接纳灵敏度越高 n脉冲反复周期T的影响 -T越小，PR负的越多，即接纳灵敏度越高 n输入光脉冲占空比的影响-输入脉冲越窄，即占空比越小，放大器的带宽越窄，那么对噪声的限制造用就好，接纳灵敏度也就提高 接纳机灵敏度的测试接纳机灵敏度的测试 误码仪光端机SR发送计数误码检测发送接纳可变光衰减器光功率计接纳灵敏度测试图n测试方法： n1误码仪发送部分传输特性测试仪的发送机送出规定比特率、码型和长度的伪随机码测试信号。n2增大可变衰减器的衰减值，使系统处于误码形状，此时的误码率低于给