现代通信系统与网络测量 教学课件 作者 裴昌幸 04.ppt

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1、第4章数字光纤通信系统性能测量数字光纤通信系统测量概述4.1发射机性能参数及测试4.2光接收机性能参数及测试4.3光纤通信系统性能测试4.4光纤、光缆及其测量4.54.1.1假设参考连接4.1数字光纤通信系统测量概述图4-1标准数字假设参考连接（HRX）1．系统总指标对误码率（BER）要求4.1.2系统对性能指标的要求图4-3误码率随时间的变化关系表4-1误码率参数和HRX的误码率指标2．抖动对系统的影响4.1.3系统的可靠性指标对光纤通信系统而言，可靠性包括光端机、中继器、光缆线路、辅助设备和备用系统的可靠性。1．可靠性表示方法2．可靠性指标表4-6数字

2、光纤通信系统可靠性指标4.2数据基带脉冲传输与码间串扰图4-7光发射机框图4.2.1平均发送光功率光发射机的平均发送光功率是指在正常工作条件下，光发射机输出的平均光功率，即光源尾纤输出的平均光功率。图4-8平均发送光功率测量4.2.2消光比4.3光接收机性能参数及测试光接收机有数字接收机和模拟接收机两种形式。4.3.1光接收机基本组成图4-9光纤通信接收机框图4.3.2光接收机的主要参数及其测试方法光接收机的主要参数有灵敏度、动态范围和误码率。1．灵敏度的测试（1）在测量光接收机灵敏度时，首先要确定系统所要求的误码率指标。（2）要注意定义中的最小平均光功率

3、，而不是任何一个能保证系统要求的误码率的光功率。（3）灵敏度指的是平均光功率，而不是光脉冲的峰值功率。图4-10灵敏度测试灵敏度测试步骤如下：①将对端（B）光端机的电接口发和收环接；②误码仪选择合适的随机图案送入A光端机作测试信号，并观察误码变化；③调节可变光衰减器的衰减，逐步增大衰减值使接收到的光功率逐渐减小，直至误码仪显示的误码率为规定的指标值为止；④断开光纤与光接收机的活动连接器。将光纤和光功率计连接后读出光功率计的读数Pmin；⑤根据灵敏度定义计算接收灵敏度Pr。2．动态范围图4-11光端机动态范围测试框图图4-12光中继器动态范围测试框图3．接收

4、过载功率接收过载功率定义为在接收端达到1×10−10的误码率值（BER）所需要的平均接收光功率的最大值。4.4光纤通信系统性能测试4.4.1光端机收发自环测试图4-14光端机自环测试框图4.4.2抖动和漂移测试在接收端从信号中提取出来的定时信号不再是等间隔的，而是随时间不规则波动的，这就是定时抖动，简称抖动（jitter）。抖动是指数字码元出现的时刻频繁的变化，如同码元在时间域上发抖一样。对抖动的确切定义是数字信号的各有效瞬间相对预期理想参考时间位置的短时偏离。抖动速率低到一定程度，这种“短时”概念长到某种程度，则不再被称为抖动，而被称为漂移（wander

5、）。定时抖动是再生后的信号产生一个位置调制，它不但使再生判决瞬间信噪比恶化，而且还反映到再生后的信号中，传到下一个中继器，抖动使中继链往下积累，从而限制了通信距离。定时抖动对网络的性能损伤表现在以下几个方面。（1）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，形成所谓相位抖动。（2）在再生器中，定时的不规则使有效判决点偏离接收眼图的中心，从而降低了再生器的信噪比余度，直至发生误码。（3）在光同步数字传输网中，像同步复用器等配有缓存器的网元，过大的输入抖动会造成缓存器的溢出或取空，从而产生滑动损

6、伤。（1）抖动测量原理和测量方法图4-15抖动测量原理图（2）漂移的测量图4-16漂移测量基本原理图4.4.3眼图眼图的几个重要特征如下：图4-17眼图测量法的原理框图①眼睛张开的高度和宽度；②20%～80%上升的时间和下降时间；③逻辑“1”和逻辑“0”电平处的脉冲突起；④逻辑“0”电平处的脉冲凹陷；⑤眼图的抖动。从显示的眼图中能够推断出大量的系统性能信息。图4-18显示基本测量参数的眼图结构图4-19显示关键性能参数的简化眼图4.5光纤、光缆及其测量光纤是头发丝般粗细的玻璃或塑料结构，由纤芯及其周围的包层组成，包层的折射率略低于芯的折射率。光线在芯/包层

7、的界面处可以全反射，从而得以传播。由于光纤具有带宽大、重量轻、不易受干扰和成本低廉、安全性高、寿命长等优点，因此光纤在现代通信中的应用越来越广泛。实用光纤主要有3种基本类型，突变型多模光纤（Step-IndexFiber,sIF）、渐变型多模光纤（Graded-IndexFiber,GIF）和单模光纤（Single-ModeFiber,sMF）。4.5.1光纤传输特性光信号在光纤中传输的距离要受到色散和损耗的双重影响。色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽引起码间干扰从而降低信号质量；当码间干扰使传输性能劣化到一定程度时传输系统就不能工作了。损耗的存在使光纤中

8、传输的光信号随着传输距离的增加而功率不断下降，当光功率下降到一定程