光纤通信测量光接口传输指标和测试
光模块距离指标
-3～2
Ve-4.2 80～ 100 1480～ 1580
-3～2
项目
标称比特率
光接口类型
传送距离 （km） 工作波长范 围（nm） 光纤类型
发送光功率 范围 （dBm）
指标值
155520kbit/s STM-1
Ie-1
S-1.1
0～2
2～20
L-1.1 20～60
1260～1360 1261～1360 1263～
L—1.1 L—1.2 L—1.3
STM-4
I—4
S—4.1 S—4.2
L—4.1 L—4.2 L—4.3
STM-16
I—16
S—16.1 S—16.2
L—16.1 L—16.2 L—16.3
代码的第一位字母表示应用场合：I表示局内通信；S表示短距离局间通信；L表示长距离局间通信。字
母横杠后的第一位表示STM的速率等级：例如1表示STM-1；16表示STM-16。第二个数字（小数点后的第
1335
单模LC
-10～-3
-5～0
-2～3
L-16.2 L-16.2Je V-16.2Je U-16.2Je
(BA)
(BA+PA)
50～80 80～105 105～145 145～200
1500～ 1530～ 1530～ 1580 1560 1565
1550.12
-2～3 5～7
不加BA：- 不加BA和
2～3
PA：-2～3
加BA：13 加BA：15
～15
～18
应用场合
局内
短距离局间
Байду номын сангаас
长距离局间
工作波长(nm)
光纤通信实验报告
2．了解电话呼叫接续过程；3．掌握电话呼叫时的各种可闻信号音的特征； 4．了解记发器的工作过程； 5．掌握PCM 编译码原理；6．了解双光纤全双工通信的组成结构。
二、实验仪器1．光纤通信实验箱 2．20M 双踪示波器3．FC-FC 单模光跳线 2根 4．小型电话单机 2部 5．铆孔连接线 若干三、基本原理本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。
电端机由电话用户接口电路A 、PCM 编译码A 、记发器电路、PCM 编译码B 、电话用户接口电路B 等组成，光信道为双光纤通信结构。
电话语音信号的光纤传输，可以有多种方式，一种是原始语音信号，经过光纤直接进行传输；另一种方式是先把话音信号数字化，然后再经过光纤传输，目前使用最多的是PCM 编译码方式。
下面先介绍本实验平台上两路电话电路接口示意图。
图7.1.1 电话用户A 、B 结构示意图图7.1.2 电话用户A 、B 模拟光传输结构示意图（A 到B 单工）P601用户A用户BP804激光/探测器P201P205PCM 编码 PCM译码TP801/802P801P802P804用户B ：49P803PCM 编码 PCM译码P601P602P603P604TP601用户A ：48图7.1.3数字电话光纤通信基本组成结构示意图（一）电话接口电路原理介绍用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Interface Circuit —SLIC ）。
任何交换机都具有用户线接口电路。
根据用户电话机的不同类型，用户线接口电路（SLIC ）分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。
模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成。
在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSHCT 功能中过压保护由外接元器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器（CODEC ），其余功能由集成模拟SLIC 完成。
SDH光接口参数测试分解
SDH光接口参数测试一、平均发送光功率A、指标要求：发送机的发送功率定义为发送参考点（S参考点）所测得的发送机发送伪随机序列（PRBS）信号时的平均光功率。
其指标要求见表1：L – 4.3 1480 1580 SLM 2dBm - 3dBmSTM –162488.320Mbit/s I - 16 1266 1360 MLM - 3dBm - 10dBm S –16.11260 1360 SLM 0dBm - 5dBm S –16.21430 1580 SLM 0dBm - 5dBm L –16.11280 1335 SLM 3dBm - 2dBm L –16.21500 1580 SLM 3dBm - 2dBm L –16.31500 1580 SLM 3dBm - 2dBm表1：SDH光接口平均发送光功率指标B、基本测试框图：C、测试步骤：1、按照图1进行配置连接；2、SDH测试设备发送规定传输比特率、码型和长度的伪随机信号；3、用标准测试光纤软线将待测光端机的发送端输出活动连接器与光功率计输入活动连接器相连，在光功率计上读得的光功率数值就是要测的平均发送光功率。
注：该项指标的测试尽管简单，但测量准确度却往往并不太理想，常可能超过0.5dB，因此，必须对光源、检测器（光功率计）、校准程序及环境条件按规定进行严格的要求，以控制测试偏差。
此外，采用标准测试光纤软线进行测试也是减小测试误差的重要手段。
二、眼图模板A、指标要求：在高比特率光通信系统中，发送光脉冲的形状不易控制，常常可能有上升沿、下降沿过冲、下冲和振铃现象。
这些都可能导致接收机灵敏度的劣化，需要严加限制。
为此，ITU-T G.957规定了一个发送眼图的模板，如图2，模板参数列于表2中。
采用眼图模板法比较简便，而且可能捕捉到一些观察单个孤立脉冲所不易发现的现象。
但测试结果与所选择的测试参考接收机（光示波器）密切相关，因此其低通滤波器必须标准化。
第9章光纤通信常用仪表及测试
使多模光纤达到稳态分布的注入方式有两种， 分别是满注入和限制注入。 满注入就是要均匀地激 励起所有的传导模式； 限制注入就是只激励起较低 损耗的低阶模， 下几种设备：
(1) 扰模器， 即采用强烈的几何扰动， 使多模 光纤不需要很长的距离就能迅速达到稳态分布。
(2) 滤模器， 滤除不需要的瞬态模或其他不需 要的传导模， 这些模损耗较大， 对光纤稍加弯曲就 可衰减掉。
(3) 包层模剥除器， 即除去不需要的包层中的 非传导辐射模。 当涂敷层折射率比包层低时， 辐 射模会在包层与涂敷层之间反射， 并在包层中传输。 方法是把涂敷层去掉， 把光纤浸在折射率比包层稍 大的匹配液中。 当光纤本身涂敷层的折射率大于包 层折射率时就不会产生包层模， 不需要去除。
第9章光纤通信常用仪表 及测试
2021年7月30日星期五
9.1 引 言
光纤测试的标准有三类： 基础标准、 器件测 试标准和系统标准。 基础标准用于测试和表征基本 的物理参数， 如损耗、 带宽、 单模光纤的模场直 径和光功率等。 在美国， 负责制定基础标准的主 要组织是国家标准和技术协会NIST(National Institute of Standards and Technology ）， 它负责 光纤和激光器标准的制定工作， 并发起了一个光纤 测试年会。 其他相应的组织有英国国家物理实验室 NPL(National Physical Laboratory）和德国的PTB （Physikalisch Technische Bundesanstalt）。
光接口指标含义
光接口是光纤通信系统的特有接口，它的指标测试依据由实际设计要求来确定。
图5-13中的S，R点为光接口，在S点的主要指标有平均发送光功率和消光比，在R点的主要指标有接收机灵敏度和动态范围。
1．平均发送光功率(1)平均发送光功率的含义平均发送光功率是指在光端机正常工作条件下输出的平均光功率，即光源尾纤输出的平均光功率．平均发送光功率的功率值用PT（μW）表示，电平值用LT( dBm)表示，光功率值与电平值之间的关系是：一般把dBm作为平均发送光功率的单位，平均发送光功率与光源类型、标称波长、传输容量、光纤类型有关．例如一个速率为139 264 kbit/s的单模光纤通信系统，标称波长为1 3 10nm，采用LD光源时，平均发送光功率应大于或等于一9dBm．还要指出的是，对于一个实际的光纤通信系统，平均发送光功率并不是越大越好．虽然，从理论上讲，发送光功率越大，通信距离就越长，但光功率太大会使光纤工作在非线性状态，这种非线性效应会对光纤产生不良影响，所以PT应有合适的数值．(2)测试方法平均发送光功率的测试方框图如图5-14所示．各种指标的测试都要送人测试信号，不同码速的光端机要求送入不同的PCM测试信号．速率为2 048 kbit/s和8 448 kbit/s的光端机送215-l序列的伪随机码，其速率为34 368 kbit/s和139 264 kbit/s的光端机送223一l序列的伪随机码，且2 048 kbit/s，8 448k bit/s和34 368 kbit/s三种速率的码型应为HDB3码，139 264 kbit/s速率的码型应为CMI码．误码仪的作用就是应能产生这些不同速率、码型和长度的伪随机测试信号．具体测试步骤如下：①如图5-14所示，将误码仪、光功率计与光端机连接．其中光纤测试线将光端机输出活动连接器与光功率计输入活动连接器相连．②误码仪发送符合要求的伪随机测试信号．③读取光功率计上的数值即是平均发送光功率，说明：①平均发送光功率与注入光源的电流大小有关，测试时的注入电流应是系统正常工作时的注入电流。
实验一(上)光通信系统数据传输与功率测量
实验一（上）光通信系统数据传输与功率测量一、实验目的1.了解光通信系统组成；2.掌握光发射机输出功率测量方法。
二、实验仪器1.光纤通信实验箱2.20M数字示波器3.光功率计（FC-FC单模尾纤）4.信号连接线三、基本原理实验系统组成如图1－1所示。
要传输的数据经线路编码，送给光发送机，转换为光信号，经光纤传输到光接收机，经光接收机进行光电转换、放大，取样、判决和再生恢复成数字信号输出，然后进行线路译码。
输入的数据可以是由系统生成的伪随机码，也可以由8位开关形成8位的自编数据，也可以由外部输入数据。
在本实验系统中，线路编码可以采用CMI码、5B6B，随机扰码等多种码型。
图1－1 光纤通信基本组成结构数字光纤通信传输信道中，对于低速率系统采用CMI(Coded Mark Inversion) 码,传号翻转码，即“1”码交替地用“00”和“11”表示，而“0”码则固定用“01”表示，因此在1个时钟周期内，CMI编码器输入1bit的时间内输出变为2bit。
CMI码属于二电平的不归零（NRZ）的1B2B码型，图1－2为CMI码变换规则示例，这种码的特点是: （1）不出现连续4个以上的“0”码或“1”，易于定时提取。
（2）电路简单，易于实现。
（3)有一定的纠错能力。
当编码规则被破坏后，即意味着误码产生，便于中继监测。
（4)有恒定的直流分量，且低频分量小，频带较宽。
（5)传输速率为编码前的2倍，适用于低速率的光纤传输系统。
CMI译码的设计思路：是采用串并变换电路把串行码变成并行码，即把CMI码的每一组00、11、或01码中的奇数码与偶数码分离开来，变成奇偶分列的、时序一致的码序列，再用判决电路逐一加以比较，判决输出传号还是空号，从而解出单极性信码。
0 0 1 0 1 1 1 0 1 0图1－2 CMI码变换规则示例CMI的连“0”连“1”为3，故这种线路码含有丰富的定时信息，便定时提取。
这种码都容许进行不中断业务的误码检测。
光纤通信实验报告全
光纤通信实验报告实验1.1了解和掌握了光纤的结构、分类和特性参数，能够快速准确的区分单模或者多模类型的光纤。
实验1.21.关闭系统电源，将光跳线分别连接TX1550、RX1550两法兰接口（选择工作波长为1550nm的光信道），注意收集好器件的防尘帽。
2.打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验—CMI码PN”。
确认，即在P101铆孔输出32KHZ的15位m序列。
3.示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。
4.用信号连接线连接P101、P203两铆孔，示波器A通道测试TX1550测试点，确认有相应的波形输出，调节 W205 即改变送入光发端机信号（TX1550）幅度，最大不超过5V。
即将m序列电信号送入1550nm光发端机，并转换成光信号从TX1550法兰接口输出。
5.示波器B通道测试光收端机输出电信号的P204试点，看是否有与TX1550测试点一样或类似的信号波形。
6.按“返回”键，选择“码型变换实验—CMI码设置”并确认。
改变SW101拨码器设置（往上为1，往下为0），以同样的方法测试，验证P204和TX1550测试点波形是否跟着变化。
7.轻轻拧下TX1550或RX1550法兰接口的光跳线，观测P204测试点的示波器B通道是否还有信号波形？重新接好，此时是否出现信号波形。
8.以上实验都是在同一台实验箱上自环测试，如果要求两实验箱间进行双工通信，如何设计连接关系，设计出实验方案，并进行实验。
9.关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。
实验2.13.示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。
4.用信号连接线连接P101、P203两铆孔，示波器A通道测试TX1550测试点，确认有相应的波形输出，调节W205即改变送入光发端机信号（TX1550）幅度最大（不超过5V），记录信号电平值。
即将拨码器设置序列电信号送入1550nm 光发端机，并转换成光信号从 TX1550法兰接口输出。
5.6.拨码器设置其它序列组合，W205 保持不变，记录码型和对应的输出光功率，得出你的结论。
光纤通信原理5 系统性能指标
误码参数的定义以块为基础，这有利于 进行在线的误码检测。
块是通道上连续比特的集合。每一比特 属于、且仅属于唯一的一块。
名词解释：
■块Block：由一串连续的比特组成，是 一组与通道有关的连续比特的集合。
■块差错：当与块有关的任意比特发生错 误时，称为块差错。 ■误块：在1块中有一个或多个比特差错， 称为误块。 ■误块秒（ES）：在1秒时间周期内有一 个或多个误块，称为误块秒。
10Hz以下的长期相位变化称 为漂动
产生抖动的原因：
1. 随机噪声 2. 时钟提取电路的性能 3. 多中继器产生的抖动积累 4. 码间干扰等 5. 指针调整
抖动对网络的性能损伤 ：
对数字编码的模拟信号，在解码后数字流的随机 相位抖动使恢复后的样值具有不规则的相位，从 而造成输出模拟信号的失真，形成所谓抖动噪声。
■严重误块秒比（SESR）：在一个确定的测试期 间内，在可用时间内的SES与总秒数之比。
■背景误块比（BBER）：在一个确定的测试期间 内，在可用时间内的BBE与总块数扣除SES中的 所有块后剩余块数之比。
■严重误块周期强度（SEPI）：在一个确定的测 试期间内，在可用时间内，SEP事件数与总秒数 之比。
2.抖动性能
■定义：数字脉冲信号的特定时刻(如最佳判 决时刻)相对于其理想时间位置的短时间偏 离。
■抖动包括两个方面：
a.输入信号脉冲在某一平均位置上左右 变化
b.提取的时钟信号在中心位置上的左右 变化
抖动示意图
理想信号
实际信号
A1
A2
抖动函数
A(t)
A3
A4
抖动 峰－峰值
t
变化频率10Hz以上的相位变 化则称为抖动
在信号再生时，定时的不规则性使有效判决点偏 离接收眼图的中心，从而降低了信噪比裕度，直 至发生误码。
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光 特率
(kbit/s)
光源
2048
LED
8448
LD LED
34368
LD LED
139264
LD LED
平均发送光功率(dBm)
多模系统
单模系统
850nm
≥-18
≥-12 ≥-18
≥-12 ≥-20
l2 l
0
l1
l2
l
MLM的典型光谱特性
LED的典型光谱特性
σ的大小与积分区域的选择密切相关。若积分
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，则求得的σ就大
ITU-T建议G.957规定跌落分贝数至少应为20dB， 其值大小则随比特率而异。
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
最大-20dB宽度
多纵模激光器和发光二极管 度量其光脉冲能量的集中程度
l2
l2
2ll02•Pldl/Pldl
l1
l1
l2
l2
l2 0
l•Pldl/Pldl
l1
l1
P(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
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
dB
dB
0
1
-x
-x
0
l1
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
SMSR
10lg
M1 M2
ITU-T建议G.957规定SLM的最小边模抑 制比为30dB
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
光谱特性的测试
误码仪
T′
紧密测试光纤 光端机
光谱分 析仪仪
光谱特性的测试图
1 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 记录下比峰值功率电平跌落规定分贝数
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
3.1 发送机
平均发送光功率的定义 消光比 光谱特性 眼图模板
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
平均发送光功率的定义
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点测量的平均光功率。
单位：绝对功率电平“dBm” 当采用LD光源时，一般为-9dBm、-
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
消光比的定义
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
E X T P1 P0
P1=2PT
EXT 2 PT P0
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
无输入信号时，光端机输出平均发送光
功率P0，对接收机来说是一种噪声，会
降低接收机灵敏度，因此希望消光比越 大越好。但是，对激光器LD来讲，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，谱线宽度增加等。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增 加，抖动也增加，所以要全面考虑消光 比与其它指标之间的矛盾。
第3章 光接口的传输指标和测试
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
发送
CTX S
光缆设 施
CRX R
接收
光接口示意图
S点是紧靠着发送机（TX）的活动连接器（CTX） 后的参考点，R点是紧靠着接收机(RX)的活动 连接器(CRX)前的参考点
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，以及接收机与光 纤(光缆)线路之间的互连点
说明：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/T1399792（光端机的技术要求）中规定：单模 光纤系统用NRZ码测量，多模光纤系统 用RZ码测量
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 行。
率、码型和长度的伪随机测试信号。 3 用标准测试光纤软线（其长度不短于2米）
将待测光端机发送端输出活动连接器与光功率 计输入活动连接器相连，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，则可按下式换算成dBm，
即：
LT=10lg(10-3·PT)
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
单纵模激光器
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
dB
0
高斯形主模光谱特性
-20dB全宽=6.07σ
2.58倍的-3dB全宽t3
-20
0
l1 l2
l
SLM的典型光谱特性
光纤通信测量光接口传输指标和测
试
最小边模抑制比(SMSR)
定义为最坏反射条件时，全调制条件下
3 按定义计算可得到消光比值。
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
光谱特性的定义
对于140Mbit/s速率及更低的速率情况下， 通常为损耗受限系统
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
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
最大均方根宽度（σ）
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，139.264Mbit/s接 口的码型应为光纤C通M信测I量码光接。口传输指标和测
试
测试步骤
1 按图连接电路。 2 误码仪（或传输特性测试仪）发送规定比特
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
消光比的测试
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
1 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。
2 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。
的短波长l1和长波长l2。
-
1310nm
≥-25
≥-9 ≥-25
≥-9 ≥-25
≥-9 -
1310nm
≥-30
≥-9 ≥-30
≥-9 ≥-30
≥-9 ≥-30
光纤通信测量光接口传输指标和测 试
测试方法
T′ 误码仪
光端机
CS 连接器
光功率计
平均发送光功率的测试图
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139.264Mbit/s的光端机，要求送223-1序列 的伪随机码。