摘 要:光通信系统是由无数的设备、仪表、光电器件以及光纤光缆构成,结构复杂且互相关联,任何一个环节一旦出现错误故障,就可能会造成整个传输错误甚至瘫痪。因此,我们要通过对网络系统进行测试,提前发现各环节出现的问题并及时处理,保障通信的稳定畅通。
关键词:比特差错率光信噪比消光比前向纠错
中图分类号:TN913文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)01(c)-0096-01
在信息化迅猛发展的今天,宽带上网、3G上网、视频播放等各种新的通信业务走进了人民生活中,随着需求的提高对网络带宽的要求也越来越高,传统的电缆已无法满足如今的带宽需求。使用光纤做为新的通信信媒介可以提高非常大的带宽,全面实现城域网、各级接入网以及骨干网络的光纤传输是目前网络传输的最大目标。由此也将带动起光纤制造、光电器件、光电传输设备的研发以及光电通信系统的维护保养和管理等多方面的全面发展。
1 光传输误码/抖动分析仪表
在光电通信系统中,光传输误码/抖动分析仪表就是检测通信系统中光传输设备和监控网络性能最为重要的一个仪表。在光传输误码/抖动分析仪最初问世时其线路传输速率仅为155Mbit/s,近几十年来,随着科技的迅猛发展其传输速率也达到了160Gbit/s。提高的不光是传输速度,还有很多新功能,新技术也随之增加,包括向前纠错功能,抖动测试和漂移测试功能、兼容以太网等新功能。另外新的编码,调制解调技术的应用,有效的减少了色散、非线性效应等传输光的特性在光信息传输过程中造成的不良影响。
2 光传输误码/抖动分析仪表的测试
2.1 测试平均发送、接受和过载功率
判断发送机的发射光功率是是根据发送出的二进制信号的“1”所占的比例大小来判定的,发送功率越大信号中的“1”越多。当发射机在发送伪随机序列信号的时候,信号中的“1”约占一半,此时所测到的功率称为平均发送光功率。光信号会在经过光纤长距离传输后发生信号衰减,通常采用增加光放大器对衰减信号进行补偿,光放大器的过多使用能够降低光信号的信噪比,因此输出信号的的平均光功率有这比较高的要求,而且对于不同接口也有着不同的指标要求。为了保证能够接收到功率比较低的光信号,同时不会有告警或者出现误码,需要在安装高灵敏度的输入口。将接收处达到1×10-10的比特差错率值是的平均接收光功率的最大值定义为接收机的过载功率。信噪比会在接收光功率慢慢大于其接收灵敏度的时候逐渐改善使比特差错率减小,但是光的接收功率仍会增加直到进入非线性工作区,此时会使比特差错率下降。在检测仪表的平均发送光功率之前应该要对其光输出/输入口的光纤截面以及适配器进行仔细的清洁。最要是用高精度、低插入损耗的光功率计对输出平均光功率进行测量,然后测试的结果与传输光纤和接头的损耗值进行比较修正。
2.2 光接收机反射系数的测试
使用光回损测试仪可以检测沿着输入的线路又返回来的输入光功率的一那部分。在光电通信系统中的光传输设备中连接器、光纤接口、端面以及探测设备的表面都会发送菲涅尔反射。过强的反射能够干扰激光发射器正常运行,使其中心波长和输出功率有波动,甚至损伤激光器。在测试光接收器反射系数时,不清洁的表面会对严重的影响到测试的结果,端面不清洁所引起的误差甚至可高达10dB,测试跳线因为需要经常的插拔所以容易造成端面的磨损,因此要保持测试端面的清洁,定期进行更换。
2.3 输出信号眼图
眼图可以整体的反映出数字信号的特征,眼图可以通过分析码间串扰和噪声的影响,来对系统的好坏进行评估。眼图的线迹宽度越宽,显示越模糊,说明系统噪声越大;眼图不端正是反映出码间扰大小。
2.4 消光比
消光比的定义是,分别用P1,P2代表眼图中的高低电平,消光比=101g(P1/P2)。对眼图测试之前,为保证测试的准确性,要先对贷款示波器和通信信号分析仪进行无光输入条件下的自校准。自校准后,根据开款示波器和信号分析仪的灵敏度范围把被测的光信号接入,对应的选择眼图模板和触发方式等,下一步进行测量,为了能完整的将眼图情况反映出来,一般测量时间要大于30s。因为有些情况下,开始阶段的波形并没有进入到测试模板,所以显示的是合格的眼图,但持续一段时间后,眼图波形在后期才进入测试模板。
2.5 功能检测
首先选用一台经过定期检测进过校准的,标准光传输分析仪,将其输入输端与被测的分析仪互联,然后进行功能检查。检查项目主要是映射方式、NDF的设置、误码次数、误码比率、AU/TU指针调整、误码性能分析等等。
3 传输信号的特性
3.1 信号的光谱特性
使用光谱分析仪完成对信号光的工作波长、普宽、最小边模抑制比的测量。首先是对北侧光源的选择,根据所要测量的激光器的不同类型来选择。以测量DFB为例,误码需要测的是其工作波长也就是激光器的中心波长、最小边模抑制比、最大普宽。在测量多纵模和发光二极管的时候,需要测量的则是激光器的工作波长、均方根普宽(表示为多纵模或者发光二极管在光谱的积分区规定之内的总功率,规定积分区的边界功率要比主峰低2～30dB。在距离中心波长1310nm和1550nm的地方有两个光纤衰减程度比较小波段,分别被称为1310和1550窗口。当工作波长偏离了中心波长过大时就会使衰减快速增大,因此必须现在激光器的工作波长保持在这一最小衰减范围之内。在测量工作波长的时候也能用光波长计进行测量,同时为了防止直接调制激光器中产生过大的啁啾声使得信号间发生串扰,要对普宽进行限定。
3.2 光信号的抖动特性
抖动的产生式因为光信号在时域内发生变化,它反应出了光信号在周期距离上与其预定值之间的偏差程度。对频率在10Hz以下的信号其周期变化称为漂移,频率在10Hz以上的周期变化称为抖动。抖动又可以分为两种,由系统性能决定的抖动叫做系统抖动。随机抖动则是来自于系统内外的噪声、串扰、反射等干扰信号,其最大特征为随机性,与传输系统并无关系。虽则光通信系统中信息传输速率的提升,系统的时钟频率也随之升级。时钟频率和数据的抖动都会对数据的完整传输构成影响,所以在信号的上下沿,即使一个微小变化也会对系统起到重要影响。一般评估抖动对系统产生的影响有两种方法:
一是时间间隔法,测量时域上的抖动幅度,这种测量方法要求测量设备有比较高的时间特性,所以很难做到精确的测量。因此在实际测量中一般采用的是频谱分析法,通过对相位调制信号的频谱性的分析,来测量正弦调整抖动,根据测得边频幅值计算出抖动的幅值。首先用光电转换器将被测的光信号转变为电信号,然后将其输入到频谱分析仪,调节各项参数得到稳定的频谱。分阶段记录下4个频谱幅值,用贝塞尔函数对频谱幅值进行计算,从而得出被测仪表正弦调制的真实幅值。
4 结语
通过以上对传输通道测试中的参数分析,我们对疑难故障的判断定位和处理得到有效的依据,缩短故障延时;也是我们在开局建设中调测全网的性能提供参数,保证调试安全,顺利开通全网。总之,传输通道的测试是实际工作中很重要的手段,必须熟悉其基本原理,加强工作中定期计表测试,并加以记录,采取各种有效措施,才能保证网络的安全,从而为铁路运输提供安全有序的保障。