光纤数字传输系统传输特性的测量

光纤数字传输系统传输特性的测量 Vol . 4No . 4 第 4 卷第 4 期安徽职业技术学院学报 2005 年 12 月J OU RNAL O F AN HU I VOCA TIONAL ETC HN ICAL COLL G EE Dec . 2005 光纤数字传输系统传输特性的测量 钱锋 ()安徽广播影视职业技术学院 ,安徽 合肥 230022 摘 要 :对任何系统来说 ,测量都是十分重要和必不可少的工作 ,光纤通信系统中的测量也是如此 。光纤 的生产 ,光收/ 发端机各组成部件的和制造 、光纤通信系统的正确设计和正确维护 ,都以测量获得的数据 作为可靠依据 。 关键词 :光纤 ;传输特性 ;指标 ;测量 () 中图分类号 : TN913 文献标识码 : A 文章编号 :167229536 20050420005203 Abstract :A s f a r a s a ny syst e m i s co ncer ned , mea sure me nt i s ver y nece ssa r y a nd i ndi sp e n sa ble . The sa me i s t r ue wit h op tic s fi ber di git al co mmunicatio n mea sure me nt . Scie ntific dat a f ro m t he mea s2 ure me nt s a re t he soli d fo u ndatio n o n w hich op tic s fi ber i s p ro duced , co mpo ne nt s it s receivi ng a nd e2 mit ti ng li ght i n st r ume nt s a re de si gned , a nd it s syst e m i s de si gned a nd mai nt ai ne d p rop erl y. The a r ticle deal s wit h mea sure me nt of i nlet a nd o ut let i nde x of li ght e mi ssio n i n st r ume nt , a nd t he n mea sure me nt of syst e matic p rop e r tie s p a ra met er s. Key words :op tic s fi be r ; t ra n smit ti ng p rop er t y ; i nde x ; mea sure me nt 光纤数字通信系统的性能参数包括系统性能,所以称为平均发送光随机光脉冲序列的平均值 参数和设备与光缆性能参数两大类 。其中系统性 功率 。它与光源器件的输出功率 、光脉冲宽度 、数 能参数可分为电性能参数和光性能参数两大类 字编码信号 、调制电流大小和环境温度有关 。 ; 而设备与光缆性能参数又可分为光缆性能参数 、平均发送光功率的测试如图 1 所示 。在 PCM 复用设备性能参数和光端机性能参数三类 。发射机开机达到稳定工作状态后 ,码型发生器送 出伪随机二进制序列作为测试信号 ,根据光端机 1 光端机光口指标的测量 的传输速率可采用不同的伪随机编码 。然后将光 光性能参数分为光发送性能参数和光接收性端机光发送端的活动连接器断开 ,再接上光功率 计即可测得发射机的平均发送功率 P 。平均发 能参数两部分 。其中 ,前者包括平均发送光功率 T 和发送消光比 ,后者包括接受灵敏度 、接收机动态 送功率的数据与所选的码型有关 ,测量时要注意 范围以及光功率余量 。 光功率计的选择 。 1 . 1 平均发送光功率 P T 的测量 光设备的发送部分是把电端机送来的电脉冲 序列变成光脉冲序列 ,然后送入光缆里进行传输 , 它是一个随机脉冲序列 ,用光功率计测得的光设 图 1 平均发送光功率和消光比的测试原理图 备发送光功率不是一个恒定的直流光 ,而是一个 收稿日期 :2005210223 () 作者简介 :钱 锋 1965 - ,男 ,江苏南通人 ,讲师 . 1 . 2 消光比 EX T 的测量类型以及接收机的前置放大电路等因 消光比定义为全“0”码平均发送功率与全“1” 测试时应注意误码率的观察需要一定码平均发送光功率之比 。 ,准确度越高 。由于灵敏度察时间越长 在连接器前测量的 ,因此实际的灵敏度 EX T = P/ 2 P ×100 % 0 T 式中 , P是全“0”码平均发送光功率 ; 由于码发生 连接器的损耗 。0 器产生的是伪随机码 ,出现“1”码和“0”码的概率 1 . 4 动态范围的测量 所谓的动 态范 围是 指 在一 定 的 误 相等 ,因此只要测出光发射机的平均输出光功率 下 ,接收机允许输入的最大光功率与最P ,就可得到全“1”码平均发送光功率为 2 P 。因 T T 为使用 功率之比的分贝值 L D 的过程中加了一定的偏置电流 ,使得 ,通常用 D 来表示 , ( )D = 10l g Pma x/ Pr dB 即使在全“0”信号的情况下 , 也会 有 一定 的光 输 出 ,这种光功率对通信表现为噪声 ,为此引入消光 定义式中的 Pr 为灵敏度 ,因此该 比指标 EX T 来衡量其影响 。 由于光端机内部有只需在得到灵敏度的基础上在测得最 扰码电路 ,所以全“0”码时 率 Pma x 即可计算得到 。Pma x 的测试 敏度的测试方法一样 。在得到灵敏度的平均功率测量采用切断送至光发送电路的信号 来获得 。因此 ,消光比的测量原理图同平均发送 衰减量以增加入射光功率 ,此时误码率 光功率的测试图一样 。理想情况下 , EX T 为无穷 降低 ,但随着衰减量的再减小 ,接收机 载 ,使得误码率又升高 ,当衰减量的减 大 ,实际中 ,我们希望 EX T 越大越好 ,一般 EX T 误码率达到指定的要求时 ,测得相应的应大于等于 10 dB 。 1 . 3 灵敏度的测量 所谓光接收灵敏度是指在一率即为 Pma x 。然后根据定义式即可计 定的误码率指标 动态范围的值 。 ( 下 ,光端机可接收的最小平均光功率 , 通常用 Sr接收动态范围用以衡量光端机 中 表示 ,其单位为 dB m 。部分对所接收到的 光信 号 随功 率变 化 ( )Sr = 10lo g Pr dB m 况 ,其 指 标 均 要 求 ?18 dB 。一 般 情 光接收灵敏度的测试原理如图 2 所示 。测试 20 dB左右 。时 ,由码型发生器送出相应的伪随机编码作为发 2 光纤传输系统特性的测量射机的调制信号 ,同时误码测试仪在光接收机的 输出端监测误码率 ,先将可变衰减器的衰减量调 光纤通信系统全程特性包括误码 到最大 ,由于此时接收机的入射光功率很小 ,故系 特性和系统冗余度等指标 ,对系统传输 (统处于误码状态 ,而后慢慢减小衰减 增大接收光 ) 功率,相应的误码率也渐渐减小 ,减至误码仪显 既简单又有效的方法是眼图测试法 ,而 ( 示的误 码 率 为 制 定 的 界 限 值 为 止 如 B ER 为 输特性仪也可方便地测得各项指 - 10 ) ,10 此时对应的接收光功率即为平均最小接 前两项指标的测试方法进行简单介绍收光功率 ,也就是接受灵敏度 。 2 . 1 误码特性 误码率检测有中断业 务检测和不 测两种 。如图 3 所示的连接方法为一 的检测 。图中为了测试方便实现本端 环回 。测试时 ,误码测试仪首先向系统 结构的伪随机信号 ,然后在本端接收口 监测即可得到平均误码率以及劣化分 秒 、误码秒等指标 。不中断业务的误码 统日常运行过程中进行 ,可随时了解系 图 2 灵敏度测量原理图 行数字法及非同步奇偶检测法等 。在商用的光纤1”判为“0”或相反 ,造成误码 。由于数字传输将“ 通信系统中 ,采用微机自动监控系统 ,监测和控制 系统不可能完全消除抖动产生的影响 ,只能要求 系统中各环节或设备的工作状态 ,其中包括误码 限制抖动在一定的允许范围内 ,以保证系统的性 检测 ,使维护非常方便 。 能指标 ,这就是所谓的抖动容限 。包括输入抖动 容限 、输出抖动容限和抖动转移特性等指标 。 () 1输入抖动容限的测量 : 输入抖动容限是 指系统允许的输入信号最大抖动范围 ,它是衡量 数字设备输入口适应一定数字信号抖动的能力 , 与光端机的性能有关 , 其测试框图如图 4 所示 。 图 3 误码特性测试原理图 ,通过改变正弦低频信号发生器是幅度和测试时 2 . 2 抖动特性 抖动是指数字信号脉冲的有效瞬 频率 ,调治伪随机码 ,使光端机的输入信号产生抖 时相对于标 动 。固定一个低频信号频率 ,加大其幅度 ,直到产 准时间位置的偏差 ,它包括输入信号脉冲在某一 生误码 ,用抖动测试仪测出此时的抖动值即为抖平衡位置附近的变化及提取的时钟信号在中心位 动容限 。 置附近的变化 。抖动严重时可因接收脉冲移位而 图 4 抖动特性测试原理图 () ,光源稳定 、发射技术 、耦合方式 、输系统 。测试中 2无输入信号抖动时的输出抖动 : 该项指 标的含义是在输入信号无抖动的情况下 ,光端机 测试条件 、样品处理和检测信息的处理等等对光 的输出抖动 ,用来衡量系统输出的信号抖动特性 。 纤呈现的特性都有密切的关系 。其测试原理图同图 4 所示 ,仅输入端不接正弦信 参考文献 : 号发生器 ,此时误码仪送出的是无抖动的伪随机 [ 1 ] 王延恒 . 光纤通信技术基础 [ M ] . 天津 : 天津大学出 码 。 版社 ,1990 .() 3抖动转移特性 : 抖动转移特性指输入信 ( ) [ 2 ] 李泽民 . 光纤通信 原理和技术[ M ] . 北京 : 科学技 号的抖动值和输出信号的抖动值之比 ,它衡量光 术文献出版社 ,1992 . 端机自身对抖动特性的传递关系 。其测试框图同 [ 3 ] 刘德民 ,向 清 ,黄德修 . 光纤技术及其应用 [ M ] . 西图 4 所示 ,测量时将输入抖动调整到适当数值 ,接 安 :电子科技大学出版社 ,1994 .收端读出抖动数值 ,输出抖动与输入抖动的比即 [ 4 ] 韩 伟 , 吴贤纶 , 谷 道 , 丁士 育 . 光纤有线 电视技 为抖动增益 。改变低频信号的频率 ,可测出不同 术 [ M ] . 北京 :广电部广科院有线研究所 ,1995 . 频率下的抖动增益 ,这就是抖动转移特性 。通常 吴承治 ,徐敏毅 . 光接入网 [ M ] . 北京 :人民邮电 [ 5 ] 要求抖动转移函数的最大增益应小于 1 dB 。 出版社 ,1998 . 高稚允 ,高 岳 . 光电检测技术 [ M ] . 北京 :国防工业[ 6 ] 3 结束语 出版社 ,1995 . 光纤测量是对光纤某一特性的定量测定 ,但 ()责任编辑 :谢 暴 是测量技术 、任何一种参数的测量方法 ,实际上都 ( ) ( ) 是一个包括发射 E/ O 和接受 O/ E的光纤传