《现代光纤通信技术及应用》课件 第9章 光纤通信常用仪表及应用

现代光纤通信技术及应用第9章

光纤通信常用仪表及应用目录CATALOG9.2

光功率计9.3误码测试仪及系统误码性能测试9.4数字传输分析仪

9.1光时域反射仪9.1光时域反射仪PART019.1.1光时域反射仪的工作原理光时域反射仪（OpticalTimeDomainReflectometer，OTDR）

是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密光电一体化仪表，广泛应用于光缆线路的维护、施工中，可进行光纤长度、光纤传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。2.基本原理

通过发射光脉冲到光纤内，然后在OTDR端口接收返回的信息来进行测试。光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质，以及连接器、接合点、弯曲或其他类似的事件而产生散射、反射。其中一部分散射和反射就会返回到OTDR中。d=（c×t）/2IORc是光在真空中的速度；t是从信号发射到接收信号的总时间（两值相乘除以2后就是单程的距离）。因为光在玻璃中的速度要比光在真空中的速度低，所以为了精确地测量距离，被测的光纤必须标明折射率（IOR）。9.1.1光时域反射仪的工作原理3.OTDR测试事件类型及显示（1）背向散射：光纤自身反射回的光信号称为背向散射光（简称背向散射）。（2）非反射事件：光纤中的熔接头和微弯都会带来损耗，但不会引起反射，我们称为非反射事件。（3）反射事件：活动连接器、机械接头和光纤中的断裂点都会引起损耗和反射，我们把这种反射幅度较大的事件称为反射事件。9.1.1光时域反射仪的工作原理9.1.1光时域反射仪的工作原理（4）光纤尾端。第一种情况为一个反射幅度较大的菲涅尔反射。第二种情况为光纤尾端显示的曲线从背向反射电平简单地降到OTDR噪声电平以下。9.1.2

光时域反射仪的使用方法

光时域反射仪如图所示，对于使用经验丰富的人来说，在测试模式中可以选择“手动测试”选项，其他人可以选择“自动测试”选项。9.1.2

光时域反射仪的使用方法人工设置测量参数包括以下几个：1.波长（λ）

不同的波长对应不同的光纤特性（包括衰减、微弯等），测试波长一般遵循与系统传输通信波长相对应的原则2.脉宽（PulseWidth）脉宽越大，动态测量范围越大，测量距离更长，但在OTDR曲线波形中产生的盲区更大；短脉冲注入光平低，但可减小盲区。脉宽通常以ns来表示。被测光纤长度和脉宽的关系可以参考下表：被测光纤长度0～50m50m～1km1～10km10～40km40km以上脉宽5～10ns10～30ns100～300ns300ns～3μs3μs以上9.1.2

光时域反射仪的使用方法3.测量范围（Range）OTDR测量范围是指OTDR获取数据取样的最大距离，该参数决定了取样分辨率的大小。最佳测量范围为待测光纤长度1.5倍距离内。4.平均时间

由于后向散射光信号极其微弱，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，平均时间越长，信噪比越高。平均时间一般不超过3min，以20s为宜。5.光纤参数

光纤参数包括折射率和后向散射系数。折射率与距离测量有关，后向散射系数则影响反射与回波损耗的测量结果。这两个参数通常由光纤生产厂家给出。9.2

光功率计PART029.2.1光功率计简介

光功率计（OpticalPowerMeter）是用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器。针对具体应用，选择合适的光功率计，选择时应注意以下几点。（1）选择最优的探头类型和接口类型。（2）评价校准精度和制造校准程序应和光纤及接头要求范围相匹配。（3）确定光功率计型号和实际测量范围及显示分辨率相匹配。（4）能直接进行插入损耗测量。9.2.2光功率计的使用光功率计如图所示，IN口代表输入口，在光功率计的接收模式下使用此口；光功率计的OUT口代表输出口，在光功率计的光源模式下使用此口。9.2.2光功率计的使用光功率计按键说明：（1）DEL键：删除测量数据。（2）dBm/WREL键：测量结果的单位转换，每按一次

此键，单位就在“W”和“dBm”之间切换一次。（3）λLD键：在光源模式下，1310nm和1550nm波长转换，常用1310nm。（4）λ/+键：校准点切换，有6个基本波长校准点，即850nm、1300nm、1310nm、1490nm、1550nm、1625nm。（5）SAVE/-键：存储测量数据。（6）LD键：模式转换。（7）POWER键：电源开关。9.2.2光功率计的使用2.光功率计测量实例：光功率计测量示意图如图所示，左侧光功率计设置：使用LD键设置为光源模式，波长为1310nm，使用OUT口；右侧光功率计设置：使用LD键设置为接收模式，用dBm/WREL键切换单位查看结果，并用SAVE/-键存储测量结果。光功率计的维护及保养

（1）保持传感器端面清洁，做到无油脂、无污染。不使用不清洁、非标准适配器接头，不要插入抛光面差的端面，否则会损坏传感器端面。（2）尽可能使用一种适配器。（3）光功率计不用时，立即盖上防尘帽，防止长期暴露在空气中附着灰尘而产生测量误差。（4）小心插拔光适配器接头，避免端口出现刮痕。（5）定期清洁传感器表面。清洁传感器表面时，应使用镜头纸，加清洗液后沿圆周方向轻轻擦拭。（6）长期不用应取出电池，防止电池受潮而影响测量。9.2.2光功率计的使用9.3误码测试仪及系统误码性能测试

PART039.3.1误码测试仪简介

误码测试仪由发送和接收两部分组成：发送部分的测试码发生器产生一个已知的测试数字序列，编码后送入被测系统的输入端，经过被测系统传输后输出，进入误码测试仪的接收部分解码并从接收信号中得到同步时钟。接收部分的测试码发生器产生和发送部分相同且同步的数字序列，和接收到的信号进行比较，如果不一致，便是误码，用计数器对误码的位数进行计数，然后记录存储，最后分析、显示测试结果。9.3.2误码性能1.基群速率的数字连接的误码性能误码秒（ES）：在1s时间周期内有一个或更多差错比特。严重误码秒（SES）：在1s时间周期内的差错比特比

≥10-3。误码秒比（ESR）：在一个固定测试时间间隔上的可用时间内，ES与总秒数之比。严重误码秒比（SESR）：在一个固定测试时间间隔上的可用时间内，SES与总秒数之比。9.3.2误码性能2.基群及更高速率的数字通道的误码性能●误块（EB）：在一块中有一个或多个差错比特。●误块秒（ES）：在1s中有一个或多个误块。●严重误块秒（SES）：在1s中含30%及以上的误块，或者至少有一个缺陷。●背景误块（BBE）：发生在SES以外的误块。●误块秒比（ESR）：在一个确定的测试期间，在可用时间内的ES和总秒数之比。●严重误块秒比（SESR）：在一个确定的测试期间，在可用时间内的SES和总秒数之比。●背景误块比（BBER）：在一个确定的测试期间，在可用时间内的背景误块与总块数扣除SES中的所有块后剩余块数之比。9.3.3

SDH设备的误码测试

各类SDH设备误码测试的操作步骤如下：（1）按照测试配置图进行配置连接，使系统正常工作，调节光衰减器的衰减量，使接收侧收到合适的光功率。（2）按测试口类型和速率等级，为测试设备选择合适的测试信号。9.3.3

SDH设备的误码测试

（3）用下面的方法判断设备工作是否正常：第一个测试周期为15分钟，在此周期内如无误码和不可用等其他事件，则确认设备已工作正常；在此周期内，若观测到任何误码或其他事件，应重复测试一个周期（15分钟），至多两次。如果在第三个测试周期内，仍然观测到误码或其他事件，则认为设备工作异常，需要查明原因。（4）在设备正常工作的条件下，进行长期观测，24小时观测结果应无误码（即误码为零）。如果第一个24小时测试出现误码，应查找原因，允许再次进行24小时测试。9.3.4系统误码性能测试

1.在线测试在日常的维护过程中，要进行中断业务的长时间误码测试是不可能的，常常采用在线监测的方式。对于STM-N光通道需要用光耦合器（如果SDH网元没有光监测接口），而对于电通道则需要采用高阻跨接方式（如果设备上没有高阻监测接口）进行监测。9.3.4系统误码性能测试

2.停业务测试①在SDH系统投入实际运行前或维修后，一般都要进行停业务测试。此时若在STM-N线路上进行误码测试，则需在所有网元用网元控制计算机设置为内部环回所有支路信号（如不能进行设置，则需人工在所有支路上进行环回）。9.3.4系统误码性能测试

②另外一种方式是在SDH网络单元的PDH支路口进行误码测试（在所有网元环回该支路），这样不仅不会影响整个系统的正常运行（只影响此被测支路），而且可以长时间进行监测。缺点是只能得到一条支路在系统中的误码性能，其他支路还要再进行测试，而且无法得到整个STM-N线路的误码特性。9.3.5光端机接收灵敏度性能测试

定义：

光接收机灵敏度是指在满足一定误码率门限值的条件下，光接收机所允许

接收的最低光功率，用Pmin来表示。这一指标体现了接收机接收微弱光信

号的能力，是系统再生中继段设计的重要依据。若不考虑与色散、抖动或光通道反射有关的因素。光接收机灵敏度中的光功率若用相对值来描述，则其表达式为：Pr=10log（Pmin

/10-3）（dBm）Pmin为在满足给定的误码率指标条件下最低的接收光功率；10-3是1mW的光功率9.3.5光端机接收灵敏度性能测试

光通信系统接收灵敏度的现场测试框图如图所示：测试步骤如下。

（1）按图将测试电路连接好，使系统正常工作。

（2）由传输特性测试仪ME520B（发送机）发送规定的比特率和码型。

如模拟长中继单

模光纤140Mbps的光通系统，其码型选择CMI伪随机码。

（3）将光可变衰耗器置于最大值，然后逐渐减小，直到误码检测仪上的BER

指示值降为1×10-11，由于误码是随机出现的，因此必须保持一定长的测

试时间，使误码检测仪至少能检测出一个误码。9.3.5光端机接收灵敏度性能测试

9.4数字传输分析仪

PART049.4.1数字传输分析仪简介数字传输分析仪主要用于测试数字通信信号的传输质量，其主要测试参数包括误码、告警、开销、抖动和漂移等，其广泛应用于数字通信设备的研制、生产、维修和计量测试，还可应用于数字通信网络的施工、开通验收和维护测试。它由发射机（TX）和接收机（RX）两部分组成。发射机用于模拟一个信号源，它产生PDH和SDH帧结构信号，并能插入各种错误和告警。发射机的核心是SDH/PDH复用器、STM-1映射/去映射器和抖动调制。接收机主要用来进行误码、告警、开销和抖动的测量主要技术指标：（1）测试速率：指数字通信的标准接口速率，通常PDH包括2.048Mbps、8.448Mbps、34.368Mbps、139.264Mbps，SDH包括155.520Mbps、622.080Mbps、2488.320Mbps、9953.280Mbps。（2）误码插入/测量类型：Frame、B1、B2、B3、BIP-2、MS-REI、HP-REI、LP-REI、HP-IEC、BIT、CODE。（3）告警插入/检测类型：LOS、LOF、OOF、MS-AIS、MS-RDI、HP-AIS、AU-LOP、HP-RDI、TU-AIS、LP-RDI。9.4.1数字传输分析仪简介主要技术指标：（4）抖动发生/测量范围：是指在对应接口速率下所能插入和检测的范围，通常必须满足ITU-TO.171和ITU-TO.172的规定。（5）误码分析：根据所测的误码和告警，按照相关标准进行的误码性能分析。误码分析的种类较多，PDH最基本的误码分析是ITU-TG.821，SDH最基本的误码分析是ITU-TG.826，其他可选的误码分析还包括G.828、G.829、M.2100、M.2101、M.