光纖通信課件-光纖通信實訓

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第8章 光纖通信實訓,1,本章內容和重點,本章內容 ? 2M塞繩的制作及光纖通信系統的認識。 ? 光纖損耗及光纖長度的測量。 ? 光端機電性能及光性能參數的測試。 ? 光纖通信系統誤碼和抖動性能的測試。 ? 光纖通信系統的維護和故障處理。 本章重點 ? OTDR的使用與光纖損耗及光纖長度的測量。 ? 數字傳輸分析儀的使用。 ? 光端機光性能參數的測試。 ? 光纖通信系統誤碼和抖動性能的測試。 ? 光纖通信系統的維護和故障處理。,第6章 SDH技術,2,學習本章目的和要求,? 熟練進行2M塞繩制作。 ? 熟悉光纖通信系統。 ? 熟練使用OTDR測量光纖損耗及光纖長度。 ? 熟練使用數字傳輸分析儀、光功率計和光衰耗器等常用儀表。 ? 熟練使用儀表測量光端機電性能及光性能參數。 ? 熟練使用儀表進行光纖通信系統誤碼和抖動性能的測試。 ? 掌握光纖通信系統電路調度的原則和方法。 ? 掌握光纖通信系統故障處理的基本方法。,第6章 SDH技術,3,8.1 2M塞繩的制作,介紹光纖通信系統中常用的2M塞繩的制作方法、過程及技術要求。 8.1.1 學習目的 （1）掌握2M塞繩的制作方法及過程； （2）掌握2M塞繩制作的技術要求。 8.1.2 工具與器材準備 同軸線、120/75歐姆同軸頭、專用壓接鉗、尖頭烙鐵和萬用表。,4,8.1.3 具體操作步驟,（1）選擇與同軸頭相匹配的同軸線。 （2）擰開同軸頭配件，將套管套到同軸線上。 （3）開剝同軸線：依據同軸頭的長度和要求，剝除同軸線的外層，其開剝長度與同軸頭的連接長度相一致，如圖8-1所示。注意盡量使屏蔽層保持完好。,,圖8-1 同軸線的開剝長度,5,8.1.3 具體操作步驟,（4）剝除同軸線內芯的絕緣層，露出內芯，其長度與同軸頭的連接長度一致，如圖8-2所示。,圖8-2 同軸線絕緣層的開剝長度,6,8.1.3 具體操作步驟,（5）將同軸線的內芯插入同軸頭的內芯中，要求插到同軸頭內芯的底部。 （6）用烙鐵將同軸線的內芯和同軸頭內芯的連接處焊牢，要求焊點光滑，有光澤，如圖8-3所示。,圖8-3 焊接,7,8.1.3 具體操作步驟,（7）裝配屏蔽層：使屏蔽層均勻地分布在同軸頭末端的四周，套上套管，用專用壓接鉗壓緊套管，使同軸頭的末端與屏蔽層接觸牢靠，如圖8-4所示。 （8）用相同的方法做好同軸線的另一端同軸頭。 （9）用萬用表測量電氣是否連通，同時檢查屏蔽層和內芯是否出現短路現象。 （10）將同軸頭剩余的部件裝好，2M塞繩制作完畢。,圖8-4 屏蔽層安裝,8,8.2 用背向散射法測量光纖的衰減和長度,光時域反射儀OTDR（Optical Time Domain Reflectometer），是利用光線在光纖中傳輸時的瑞利散射所產生的背向散射而制成的精密的光電一體化儀表。 OTDR用于光纜線路的施工、維護之中，可以進行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測量。 8.2.1 學習目的 （1）掌握用背向散射法測量光纖衰減和光纖長度的原理； （2）掌握光時域反射儀的工作原理和使用方法； （3）掌握用背向散射法測量光纖衰減和光纖長度的方法和操作步驟。,9,8.2.2 OTDR的原理與使用,1．OTDR工作原理 瑞利散射：當光線在光纖中傳播時，由于光纖中存在著分子級大小的結構上的不均勻，光線的一部分能量會改變其原有傳播方向向四周散射，這種現象被稱為瑞利散射。其強度與波長的4次方（?4）成反比，其中又有一部分散射光線和原來的傳播方向相反，被稱為背向散射，如圖8-5所示。,圖8-5 瑞利散射和背向反射,10,8.2.2 OTDR的原理與使用,菲涅爾反射：當光線由一種媒質進入另一種媒質時，會產生的一種反射。其反射強度與兩種媒質的相對折射率的平方成正比。如圖8-6所示，一束能量為P0的光，由媒質1（折射率為nl）進入媒質2（折射率為n2）產生的反射信號為P1，則 （8-1）,,圖8-6 菲涅爾反射,11,8.2.2 OTDR的原理與使用,OTDR利用光纖的上述特性進行工作，原理框圖如圖8-7。,,,圖8-7 OTDR原理框圖,12,8.2.2 OTDR的原理與使用,當光纖的一端注入一個功率為P0的窄脈沖在光纖傳輸時，距輸入端距離為L的A點經背向散射回到輸入端的光功率為 （8-2） 其中，S：光纖背向散射系數；?：光纖傳輸衰減常數。 光信號由注入端進入光纖到達A點經背向散射回到注入端的時間t和L之間的關系為 （8-3） 其中， c：光在真空中的傳播速度（3×105km/s）。 n l：光纖纖芯折射率。 t：一束光由注入端起到回到該點的時間。,,,,13,8.2.2 OTDR的原理與使用,可見，只要測出光信號返回時間及其對應的光功率就可算出光纖的長度，并由式（8-4）進行光纖衰減計算。在圖8-7中，光纖中B點經散射返回到始端的光功率為 （8-4） 則A～B間光纖的衰減為 （8-5） 根據上述原理，由光纖一端注入一個很窄的光脈沖，以在該端接收背向散射信號，并對數處理后，所得結果作為縱坐標，以信號回到該點的時間先后為橫坐標（實際儀表顯示采取長度L=ct/2n），顯示該光纖的背向散射曲線，如圖8-8所示。,,,,,,14,8.2.2 OTDR的原理與使用,,,,,,,圖8-8 OTDR的典型背向散射特性曲線,15,8.2.2 OTDR的原理與使用,OA段：為盲區(qū)，其長度和注入光脈沖寬度成正比。 A～B、B～C、C～D段：均勻光纖。 B點：光纖的熔接接頭產生的下降臺階。 C點：光纖的活動連接器接頭產生的菲涅爾反射的下降臺階或由光纖裂縫產生的局部菲涅爾反射。 D點：光纖末端由于光纖與空氣之間的折射率差而產生的菲涅爾反射。 在曲線中只要讀出兩點的電平差就是該點間的光纖衰減；水平兩點間的差即為該兩點間的距離；下降臺階的高度即表征了光纖的接頭衰減。 上述結果儀表均可直接讀出，并可得到光纖的衰減常數?，根據光在光纖中傳輸的速度與時間的關系，可測出光纖長度。,,,,,16,8.2.2 OTDR的原理與使用,2．OTDR的主要參數 （1）動態(tài)范圍 當被測光纖過長時，測試曲線就會出現如圖8-9所示的情況。儀表實際可以測量的光纖最大長度為 （8-6） 式中：D稱為OTDR的動態(tài)范圍，即：初始背向散射電平與噪聲電平的差值（dB）定義為動態(tài)范圍，?為光纖的衰減常數。 由分析可知：對衰減一定的光纖，儀表的動態(tài)范圍越大，可測量光纖長度越長，反之越短；對同一動態(tài)范圍的儀表，光纖衰減越小，可測長度越長，反之越短。OTDR的動態(tài)范圍并不是越大越好。,,,,,,17,8.2.2 OTDR的原理與使用,,,,,,,圖8-9 OTDR動態(tài)范圍示意圖,18,8.2.2 OTDR的原理與使用,（2）盲區(qū) 盲區(qū)是指：由于光纖和儀表耦合時存在空隙，由此產生的菲涅爾反射遠大于背向散射，致使放大器飽和，而掩蓋了背向散射信號，致使儀表無法測量那段光纖長度，如圖8-10所示。,,,,,,圖8-10 OTDR盲區(qū)定義示意圖,注：實際工程測量時，常加入一段“過渡光纖”來減小盲區(qū)對測量結果的影響。,19,8.2.2 OTDR的原理與使用,（3）測量精度 是指因儀表方面的因素對長度測量結果的影響，有： 第一是儀表折射率的設置。由于OTDR是依據測量時間，利用公式L=ct/2n來計算光纖長度的。為保證測量結果的準確性，每次測量之前必須根據光纖實際折射率值對儀表參數進行設置，但因它們之間總存在誤差，導致測量結果產生誤差。 第二是儀表內部作為時鐘的晶振頻率的準確性和穩(wěn)定度。因所測得時間的準確度受時鐘影響，所以時鐘影響會給長度測量帶來一定的誤差。 第三是儀表在進行數據處理時采樣的間隔。取樣點越多，取樣間隔越小，實際曲線和顯示曲線就越接近，誤差就越小。,,,,,,20,8.2.2 OTDR的原理與使用,3．OTDR的使用方法（以HP8147為例加以說明） （1）HP8147面板及功能鍵說明 ① 硬功能鍵 硬功能鍵由縮放鍵、改動旋鈕、打印鍵、存儲鍵軌跡/事件鍵、開始/停止鍵和自動測試鍵組成，其前面板示意圖如圖8-11。 縮放鍵：用于改變垂直和水平方向上顯示的幅度。 游標鍵：使游標在A～B～C～AB～A間滾動激活。 全景鍵：顯示整條曲線。 局部鍵（又叫游標區(qū)域）：激活以游標為中心的區(qū)域，對曲線進行放大。如果游標AB被激活時，顯示區(qū)域為AB之間的區(qū)域。,,,,,,,21,8.2.2 OTDR的原理與使用,,,,,,,圖8-11 HP8147前面板示意圖,22,8.2.2 OTDR的原理與使用,改動旋鈕：與縮放鍵配合使用時可以改變游標的位置。 自動鍵：可使儀表進入自動模式，連按兩次可使OTDR的優(yōu)化模式為標準模式。 存儲鍵：將OTDR測試的曲線存儲到指定的磁盤（軟盤或硬盤）中。 軌跡/事件鍵：可改變主顯示區(qū)的顯示內容為軌跡或事件表。 開始/停止鍵：用于OTDR的測試開始與停止。,,,,,,23,8.2.2 OTDR的原理與使用,② 軟功能鍵 軟功能鍵包括測量軟功能鍵（F1～F6）和菜單軟功能鍵兩部分。菜單軟功能鍵有3層顯示方式，習慣上經常用1/3、2/3、3/3菜單表示。 1/3：由設置、分析、文件、查看和配置組成。 2/3：由開始位置、區(qū)間、脈寬、波長和平均時間組成。 3/3：由概覽、最優(yōu)化、折射率（IOR）、垂直偏移和文件名（或空白）組成。 對應相應的軟功能鍵，可激活一系列相對應的菜單。每組功能鍵由5組菜單組成，每個菜單又有多項選擇，某些選項上還需進一步選擇。這些選項都以實心的右箭頭來標識。,,,,,,24,8.2.2 OTDR的原理與使用,（2）HP8147參數設定 根據被測光纖的長度、傳輸波長和折射率來設定OTDR的測試參數。需要設置的參數主要有測量參數、光纖參數、前面板連接和事件門限4類。 ① 測量參數 測量參數包括起始位置、測試區(qū)間、脈沖模式、優(yōu)化模式、測量模式和平均時間參數。 ? 起始位置：設定測量的起始位置。 ? 測試區(qū)間：設定測量的距離。 ? 脈沖寬度：設定測量所用脈沖寬度，如不知具體脈沖寬度，可以用自動測試方法獲得相應的測量結果。HP8147的脈沖寬度有10ns、30ns、100ns、300ns、1?s、3?s和10?s等。,,,,,,25,8.2.2 OTDR的原理與使用,? 波長：設定測量時所用波長，這與OTDR所配模塊有關。HP8147的測試波長有兩擋，即1 310nm和1 550nm。 ? 工作模式：主要指儀表是以自動或手動方式工作。 ? 最優(yōu)化：根據測試需求選擇不同的優(yōu)化模式。HP8147允許用戶根據需要選擇4種優(yōu)化模式，即標準模式、分辨率優(yōu)化模式、動態(tài)范圍優(yōu)化模式和線性優(yōu)化模式。 標準模式是儀表自動選擇模式； 當希望可測距離盡可能長時應選擇動態(tài)范圍優(yōu)化模式； 當用戶對一段短距離光纖進行測量時，測試結果中的分辨率十分重要，此時可采用分辨率優(yōu)化模式； 當希望對光纖上某點進行相對測量時應選擇線性優(yōu)化模式。,,,,,,26,8.2.2 OTDR的原理與使用,? 測量模式設定：根據測試要求選擇測試模式分為平均、刷新、回損和連續(xù)（又叫CW）方式。 ? 平均時間設定：平均時間一般為30秒～3分種，推薦在1分鐘左右為好。 ? 光纖參數：包括折射率和散射系數。 ? 折射率設定：可選擇整體和部分折射率設定。,,,,,,27,8.2.2 OTDR的原理與使用,② 參數的設置方法 參數設置有兩種方式：一種用2/3和3/3中的相關單項設置；另一種方式為選擇3/3中的概覽項，統一對光纖的測試參數、光纖參數、前面板連接器和事件門限進行設置。 以統一設置方式為例說明。統一設置參數概覽顯示如圖8-12所示。,,,,,,28,8.2.2 OTDR的原理與使用,,,,,,,圖8-12 統一設置參數概覽示意圖,29,8.2.2 OTDR的原理與使用,參數設置的步驟如下。 ? 首先選擇3/3菜單，再選擇其中的概覽項，在顯示屏上將顯示如圖8-12所示的畫面。 ? 旋轉改動旋鈕，光標跟隨移動。當移動到設置點時按下改動旋鈕，再次旋轉改動旋鈕改變數據，調整好后按下改動旋鈕確認，該參數設置完畢。按此方法設置完所有應設置的參數。 ? 按確認軟功能鍵，確認所設參數。此時概覽菜單消失，剛才所設參數被記錄，至此參數設置結束。如果按取消鍵，剛才所設參數作廢，儀表將采用最近一次所設的有效參數。,,,,,,30,8.2.3 儀表、工具與器材準備,OTDR測量光纖衰減常數和長度所需的儀表、工具與器材有： ? OTDR一臺 ? 被測光纖（光纜） ? V溝連接器 ? 過渡光纖,,,,,,31,8.2.4 具體操作步驟,用OTDR測量光纖（光纜）的衰減常數和長度的測量系統如圖8-13所示。,,,,,,,圖8-13 光纖（光纜）的衰減常數和長度的測量系統,其測量步驟如下。 （1）按圖8-13連接OTDR和被測光纖（光纜）。 （2）開啟OTDR的電源，按照8.2.2節(jié)介紹的OTDR使用方法進行設置。,32,8.2.4 具體操作步驟,（3）參數設置：按照被測光纖（光纜）的折射率設置OTDR的折射率值，選取合適的脈沖寬度。 （4）測試鍵（按下測試鍵，輸出指示燈亮、測試完畢指示燈滅，曲線穩(wěn)定）。 （5）存曲線（起文件名、確認、儲存測試結果）。 （6）曲線分析。 ① 確定游標 ② 讀取AB間的距離即為光纜的纖長 ③ 讀取衰減常數,,,,,,33,8.3 光纖通信設備的參觀與認識,光纖通信系統是由光發(fā)送機、光接收機、光纖（或光纜）和各種耦合器件等組成的信息傳輸系統。,,,,,,8.3.1 學習目的 （1）熟悉和掌握光纖通信設備的組成； （2）掌握光纖通信系統的信號流程。,8.3.2 系統準備 參觀與認識光纖通信設備所需的設備為：電信分公司光纖傳輸機房運行的光纖通信系統或學校模擬運行的光纖通信系統。,34,8.3.3 具體過程,（1）對照光纖通信系統（圖8-14所示是一個34M的數字光纖通信系統），說明光纖通信系統的組成，每一部分的位置、作用及光纖通信系統的信號流程。 （2）光纖通信系統由傳輸設備和傳輸線路組成。傳輸設備和傳輸線路通過活動連接器相連接（指出活動連接器的位置）。 （3）光端機在系統中的位置介于電端機和傳輸線路之間。光端機主要有光發(fā)送機、光接收機及輔助部分組成。 （4）另外，光纖通信設備中的輔助部分有公務、監(jiān)控、告警、輸入分配、倒換、區(qū)間通信和電源等。,,,,,,35,8.3.3 具體過程,,,,,,,圖8-14 光纖通信系統框圖,36,8.4 光端機電性能參數測試,光端機的電性能參數，主要包括輸入口參數和輸出口脈沖波形的測試。 8.4.1 學習目的 （1）掌握光端機輸入口允許衰減、抗干擾能力及容許碼速偏移的測試方法和步驟。 （2）掌握光端機輸出脈沖波形的測試方法和步驟。 8.4.2 儀表原理與使用 本節(jié)使用的儀表的原理與使用方法見后面幾節(jié)。,,,,,,37,8.4.3 測量原理,1．輸入口允許衰減和抗干擾能力測試 （1）指標要求 輸入口應能正確接收經過衰減的信號，這種特性用允許衰減范圍表示，具體要求如表8-1所示。 表8-1 輸入口允許衰減和抗干擾能力指標,,,,,,38,8.4.3 測量原理,（2）測試原理 輸入口允許衰減和抗干擾能力測試原理框圖如圖8-15所示。,,,,,,,圖8-15 輸入口允許衰減和抗干擾能力測試原理框圖,39,8.4.3 測量原理,2．輸入口容許碼速偏移測試 當輸入信號的碼速或時鐘頻率在該范圍內變化時，系統能正常工作，不會發(fā)生誤碼。建議容許的指標要求如表8-2所示。,,,,,,,,表8-2 測試信號,輸入口容許碼速偏移測試框圖與圖8-15相同。,40,8.4.3 測量原理,3．輸出口脈沖波形測試 （1）脈沖波形樣板 光端機輸出口的脈沖波形應符合ITU-T的G.703建議中給定的波形樣板，建議的脈沖波形樣板如圖8-16、圖8-17和圖8-18所示，不同比特率的數字輸出口的指標要求見表8-3。 實際測試出的脈沖波形在樣板圖中斜線范圍內就認為符合要求。,,,,,,41,8.4.3 測量原理,,,,,,,圖8-16 2 048kbit/s和 8 448kbit/s接口脈沖樣板圖,42,8.4.3 測量原理,,,,,,,,圖8-17 34 368kbit/s接口脈沖樣板圖,43,8.4.3 測量原理,,,,,,,,,圖8-18 139 264kbit/s接口脈沖樣板圖,44,8.4.3 測量原理,,,,,,,,,表8-3 不同比特率的光端輸出口的指標要求,45,8.4.3 測量原理,,,,,,,,,表8-3 不同比特率的光端輸出口的指標要求,46,8.4.3 測量原理,（2）測試原理 輸出口脈沖波形測試框圖如圖8-19所示。示波器一般采用高頻寬帶示波器，具體要求如表8-4所示。,,,,,,示波器與光端機輸出口的連接方式與碼速有關，具體如圖8-19所示。 對于2 048kbit/s接口，有75?不平衡阻抗和120?平衡阻抗兩種，示波器的連接方式稍有不同。 120?平衡輸出口用圖8-19（a）中的配置，75?不平衡輸出口和其他比特率的75?不平衡輸出口用圖8-19（b）或（c）中的配置，在PDH中一般多用（b）配置；（c）配置用于比特率較高的輸出口。,47,8.4.3 測量原理,表8-4 對示波器和探頭的要求,,,,,,48,8.4.3 測量原理,,,,,,,圖8-19 輸出口脈沖波形測試框圖及與示波器連接方式圖,49,8.4.4 儀表、工具準備,光端機電性能參數測試所需的儀表、工具有： ? 被測系統 ? 數字傳輸分析儀 ? 示波器 ? 探頭 ? 衰減器,,,,,,50,8.4.5 具體操作步驟,1．輸入口允許衰減和抗干擾能力測試 （1）時鐘源和圖案發(fā)生器發(fā)送標稱比特率、碼型和長度的偽隨機信號。 （2）調整干擾支路衰減器，使信號/干擾比等于表8-1中的要求值，連接電纜的衰減接近0dB時，誤碼檢測器應檢測不到任何誤碼。 （3）在外時鐘源速率有偏差（在表8-1的容差范圍內），連接電纜衰減增大的不利條件下，誤碼檢測器應檢測不到任何誤碼。,,,,,,51,8.4.5 具體操作步驟,2．輸入口容許碼速偏移測試 測試時，先調高或調低碼型發(fā)生器的時鐘頻率，使在誤碼檢測儀上觀察到誤碼，然后向相反的方向調整，使之剛好不出現誤碼。此時，碼型發(fā)生器的最高碼速（或頻率），或最低碼速（或頻率）與標準碼速（或頻率）之差，即為正負方向的最大容許碼速或時鐘頻率偏差。,,,,,,52,8.4.5 具體操作步驟,3．輸出口脈沖波形測試 （1）按圖8-19接好電路，碼型發(fā)送器發(fā)送規(guī)定比特率、碼型和長度的偽隨機測試信號。 （2）將測試負載阻抗（75?或120?）或者75?/50?阻抗變換衰減器的75?側接到被測光端機的輸出口上。 （3）校準零基線，方法是將示波器輸入端短路（即不給示波器送信號），將水平掃描線調到屏幕的適當位置（樣板的標稱0V線）處。 （4）再將被測信號送入示波器，從屏幕上讀出表8-3中的各參數，經簡單處理，應滿足表內的相應指標要求。 139 264 kbit/s輸出口，示波器是用交流（AC）耦合方式。CMI碼的幅度中線和示波器的零基線之差不超過范圍±0.05V。,,,,,,53,8.5 光端機平均發(fā)送光功率和消光比的測試,8.5.1 學習目的 （1）掌握光功率計的原理與使用方法； （2）掌握光端機平均發(fā)送光功率的測量方法和過程； （3）掌握光端機消光比的測量方法和過程。,,,,,,54,8.5.2 儀表原理與使用,1．光功率計的工作原理 測量光功率的方法有熱學法和光電法。光通信測量中普遍采用的光電法制作的光功率計。 光電法就是用光電檢測器檢測光功率，其基本原理框圖如圖8-20所示。,,,,,,圖8-20 光功率計原理框圖,55,8.5.2 儀表原理與使用,2．光功率計的主要技術指標 （1）波長范圍：主要由探頭的特性所決定，一種探頭只能在某一光波長范圍內適應。為了覆蓋較大的波長范圍，一臺主機往往配備幾個不同波長范圍的探頭。 （2）光功率測量范圍：主要由探頭的靈敏度和主機的動態(tài)范圍所決定。使用不同的探頭有不同的光功率測量范圍。,,,,,,56,8.5.2 儀表原理與使用,3．光功率計的使用 一是要選擇與被測光源相匹配的波長范圍的探頭；其次是端面的處理，以便耦合。 下面以ML93A為例說明光功率計的使用方法。,,,,,,,圖8-21 ML93A光功率計面板圖,57,8.5.2 儀表原理與使用,圖中：（1）電源開關：有“AC”和“DC”兩種。 （2）控制方式指示：當光功率計由外部控制時，“REMOTE”指示燈亮，其他方式時“LOCAL”指示燈亮。 （3）輸入連接器；用來連接光檢測器。 （4）零點調整（粗調）：零點校準的旋鈕。 （5）自動零點調整（細調）：在完全遮擋了光檢測器受光口的狀態(tài)下按該鍵，就可自動進行零點校準。 （6）平均化：按壓該鍵，可對輸入信號進行平均化處理。 （7）量程/保持：可用自動或手動方式轉換量程。,,,,,,58,8.5.2 儀表原理與使用,（8）模態(tài)轉換：光功率的單位有“dBm”和“W”兩種拱選擇。 （9）標準系數設定：設定光檢測器的靈敏度補償值。 （10）標準系數顯示：顯示光檢測器的靈敏度補償值。 （11）功率顯示：顯示功率測量值。 （12）電平表：輸入功率監(jiān)視用。,,,,,,59,8.5.3 測量原理,光端機平均發(fā)送光功率和消光比的測試原理如圖8-22所示。,,,,,,,圖8-22 光端機平均發(fā)送光功率和消光比的測試原理圖,8.5.4 儀表、工具準備 光端機平均發(fā)送光功率和消光比測試所需的儀表、工具有：被測光纖通信系統、光功率計。,60,8.5.5 具體操作步驟,1．光端機平均發(fā)送光功率測試 （1）自光端機A點送入PCM測試信號。 （2）把光纖測試線分別插入發(fā)送端連接器與光功率計連接器，此時從光功率計讀出的功率（P）就是光端機進入光纖線路的平均發(fā)送光功率。 （3）有的功率計可直接讀dBm，若只能讀mW（毫瓦）或?W（微瓦），則應換算成dBm，換算公式為 （dBm） （8-7） 說明：① 平均光功率與PCM信號的碼型有關，NRZ碼與占空比為50%的RZ碼相比，其平均光功率要大3dB。 ② 光源的平均輸出光功率與注入它的電流大小有關。,,,,,,,,61,8.5.5 具體操作步驟,2．光端機消光比（EXT）測試 （1）將光端機的輸入信號斷掉時，測出的光功率為P00，即對應的輸入數字信號為全“0”時的光功率。 （2）測量P11時，信號源送入長度為2N?1的偽隨碼，N的選擇與平均發(fā)送光功率測試相同。全“1”碼時的光功率應是偽隨機碼時平均光功率P的2倍，即P11=2P。因此，消光比可表示為 （8-8） 測試結果可按式（8-8）計算。消光比還可以表示為 （8-9） 當P=0.1P11時，EXT=10dB。,,,,,,,,,,62,8.6 光端機接收靈敏度和動態(tài)范圍的測試,8.6.1 學習目的 （1）掌握光可變衰減器的原理與使用方法； （2）掌握光端機接收靈敏度的測試原理和方法，能熟練進行測試； （3）掌握光端機接收動態(tài)范圍的測試原理和方法，能熟練進行測試。,,,,,,,63,8.6.2 儀表原理與使用,光衰減器： （1）用途與分類 概念：光衰減器是對光信號進行衰減的器件。 作用：用于調整中繼段的線路衰減、評價光系統的靈敏度及校正光功率計等。 分類：光衰減器有兩種類型，即可變光衰減器和固定光衰減器。,,,,,,,,64,8.6.2 儀表原理與使用,（2）工作原理 圖8-23所示為可變光衰減器原理結構，其由兩級構成，一級為分擋衰減級，另一級為連續(xù)可變衰減級。,,,,,,,,,,圖8-23 可變光衰減器原理結構圖,65,8.6.2 儀表原理與使用,（3）使用方法（以DB-2900衰減器為例加以說明） ①此種衰減器面板結構及各部分的名稱：如圖8-24所示。 ② 各功能鍵作用。 ? 電源鍵：按下該鍵打開電源，再次按下該鍵關閉電源。 ? 偏置鍵：用于設定儀器本身引入的插入損耗值（X）。 ? 設置鍵：用于設置DB-2900的衰減值。一般有儀表損耗（dBm）和儀器損耗加儀器附加損耗（dB+X）兩種顯示模式。 ? 波長鍵：用于選擇波長，有1 310nm和1 550nm兩種。 ? 顯示屏：顯示屏一般分3行顯示，第一行為告警信息，如OVER RANGE為損耗設置已超出最大范圍（60dB）；第二行顯示當前損耗值，當超過最大值時顯示99.9，當小于最小值（0dB）時顯示為—LO—；第三行顯示所選定的工作波長。,,,,,,,,66,8.6.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,圖8-24 DB-2900衰減器的面板結構及各部分的名稱圖,67,8.6.2 儀表原理與使用,③ 具體操作應用 ? 確定插入損耗：將衰耗器顯示設定為零，用光源和光功率計測試此時的儀器本身損耗，以確定適當的偏置值。 ? 在光纖路由中加入光衰耗器。 ? 打開衰耗器電源，儀表自檢后偏置上方dBm指示燈亮。 ? 按波長鍵選擇測試波長。 ? 按偏置鍵和下方的（X）改變旋鈕輸入偏置值（偏置值預先測出）。 ? 按偏置鍵，關閉偏置指示燈，此時設置鍵上方dBm指示燈亮。 ? 通過旋轉紅色損耗旋鈕（dBm）輸入內部衰耗值。 ? 按設置鍵選擇內部損耗（dBm）或總損耗（dBm+X）。,,,,,,,,68,8.6.3 測量原理,光接收機靈敏度和動態(tài)范圍的測試原理如圖8-25所示。,,,,,,,,,圖8-25 光接收機靈敏度和動態(tài)范圍的測試原理圖,69,8.6.4 儀表、工具準備,光接收機靈敏度測試所需的儀表、工具有： ? 被測光纖通信系統 ? 光可變衰耗器 ? 光功率計 ? 數字傳輸分析儀,,,,,,,,70,8.6.5 具體操作步驟,（1）按圖8-25要求將誤碼測試儀、光可變衰減器與數字光纖通信系統連接。 （2）誤碼測試儀向光端機送入偽隨機碼測試信號。 （3）調整光衰減器，逐步增大光衰減，使輸入光接收機的光功率逐步減少，使系統處于誤碼狀態(tài)。然后，逐步減小光衰減器的衰減，使誤碼逐漸減少，當在一定的觀察時間內，使誤碼個數少于某一要求，即達到系統所要求的誤碼率。 （4）在穩(wěn)定工作一段時間后，從R點斷開光端機的連接器，用光纖測試線連接R點與光功率計，此時測得光功率為Pmin，即為光接收機的最小可接收光功率。 （5）按式PR=101g（Pmin/1mW）計算用dBm表示的靈敏度PR，例如，測得Pmin=9.3nW，則PR= ?50.3dBm。,,,,,,,,71,8.6.5 具體操作步驟,在靈敏度測試時，一定要注意測試時間的長短。誤碼率是一個統計平均的參數，它只有當n足夠大時才比較準確。各類系統誤碼率不同時，光接收機靈敏測試的最小時間t 如表8-5所示。 表8-5 靈敏度測量的最小時間,,,,,,,,,,,72,8.7 光纖通信系統誤碼性能的測試,8.7.1 學習目的 （1）掌握數字傳輸分析儀的原理與使用方法； （2）掌握光纖通信系統誤碼性能測試的原理； （3）掌握光纖通信系統誤碼性能測試的步驟。,,,,,,,,73,8.7.2 儀表原理與使用,1．誤碼測量原理 誤碼儀由發(fā)送機和接收機兩部分組成。 發(fā)送部分主要由時鐘信號發(fā)生器、碼型發(fā)生器以及接口電路組成，如圖8-26所示。它可以輸出各種不同序列長度的偽隨機碼（從27?1至223?1 bit）和人工碼，以滿足不同需要。 接收部分由碼型發(fā)生器、同步檢測、開關和比特誤碼檢測等部分組成，如圖8-27所示。 一般誤碼儀都有“誤碼率”、“誤碼計數”、“誤碼秒”和“不誤碼秒”等多項測試功能，有的還可自動計算出待測設備或系統的“利用率”和“可靠度”。,,,,,,,,74,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,圖8-26 誤碼儀發(fā)送部分框圖,圖8-27 誤碼儀接收部分框圖,75,8.7.2 儀表原理與使用,2．誤碼儀的性能指標 以日本安立公司生產的ME520A/B誤碼儀（數字傳輸分析儀）為例介紹具體儀表的性能指標（摘錄）。 ME520A/B誤碼儀適用于一次群到四次群數字傳輸系統，測試比特碼速率為1kbit/s～150Mbit/s，其發(fā)送機和接收機的性能指標有： （1）發(fā)送機 ① 比特率 ② 時鐘輸出 ③ 碼形圖案 ④ 插入誤碼 ⑤ 輸出碼 ⑥ 抖動調制 （2）接收機 ① 比特率② 時鐘輸入③ 圖案④ 誤碼測量⑤ 狀態(tài)顯示⑥ 抖動測量,,,,,,,,76,8.7.2 儀表原理與使用,3．誤碼儀的使用方法 （1）儀表面板介紹 ME520A/B誤碼儀面板由發(fā)射機前、后面板，接收機前、后面板組成。 發(fā)射機前面板和后面板分別如圖8-28和圖8-29所示。其功能說明如表8-6所示。 接收機前面板和后面板分別如圖8-30和圖8-31所示。其功能說明如表8-7所示。,,,,,,,,77,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,,圖8-28 誤碼儀發(fā)射機前面板,78,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,圖8-29 誤碼儀發(fā)射機后面板,79,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,表8-6 發(fā)射機面板功能說明,80,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,表8-6 發(fā)射機面板功能說明,81,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,表8-6 發(fā)射機面板功能說明,82,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,表8-6 發(fā)射機面板功能說明,83,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,表8-6 發(fā)射機面板功能說明,84,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,表8-6 發(fā)射機面板功能說明,85,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,表8-6 發(fā)射機面板功能說明,86,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,表8-6 發(fā)射機面板功能說明,87,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,表8-6 發(fā)射機面板功能說明,88,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,圖8-30 誤碼儀接收機前面板,89,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,圖8-31 誤碼儀接收機后面板,90,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,91,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,92,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,93,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,94,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,95,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,96,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,97,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,98,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,99,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,100,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,101,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,102,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,103,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,104,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,105,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,106,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,107,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,108,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,109,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,110,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,111,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,112,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,113,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,114,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,表8-7 接收機面板功能說明,115,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,（2）使用方法 ① 自測試： ? 自測試準備 ? 自測試開始 ? 自測試通過/不通過判斷 ? 自測試結束 ② 設置步驟（以AMI、HDB3比特誤碼測量為例） 發(fā)射機 ? 置[BIT RATE]為系統對應的速率，置[FORMAT]為AMI或HDB3。 ? 置PATTERN為[215?1]或[223?1]。 ? 用MODE鍵將ERROR ADDITION置為BIT，用[RATE]置為OFF。 ? 用接收機MODE鍵將FREQ OFFSET/JITTER MOD 置為OFF。,116,8.7.2 儀表原理與使用,,,,,,,,,,接收機 ? 用RECOVER鍵設置與發(fā)射機相同的BIT RATE值，用[FORMAT]設置與發(fā)射機相同的格式。 ? PATTERN設置與發(fā)射機相同。 ? 用[∧]與[∨]將GATING PERIOD設置為[TIME]、[CLOCK]或[MAN]。 ? 根據測量要求選擇SINGLE或REPEAT、LAST DATA或CURRENT DATA。 ? 將ERROR MODE設置為BIT，將SYNC設置為AUTO，用[MODE]選擇顯示的誤碼參數。 ? 用同軸電纜將發(fā)射機的AMI、HDB3輸出接到被測設備的輸入，被測設備的輸出接到接收機的AMI、HDB3輸入。 ? 當START/STOP鍵按下時，測量開始。,117,8.7.3 儀表、工具準備,,,,,,,,,,用誤碼儀測量誤碼需要的儀表工具有： ? 被測光纖通信系統 ? 誤碼儀 ? 塞繩 ? 儀表連線 ? 接地線 ? 光可變衰耗器。,118,8.7.4 測量系統圖及具體操作步驟,,,,,,,,,,1．測量系統圖 用誤碼儀測量誤碼的方框圖如圖8-32所示。,,圖8-32 用誤碼儀測量誤碼的方框圖,119,8.7.4 測量系統圖及具體操作步驟,,,,,,,,,,2．具體操作步驟 （1）接通誤碼儀電源，按前述儀表使用步驟對儀表進行自測試。 （2）根據系統速率和碼型對儀表進行設置。 （3）按圖8-32要求將誤碼測試儀與數字光纖通信系統連接，并保證誤碼儀接地端子可靠接地。 （4）誤碼儀向光端機送入測試信號。 （5）此時，會發(fā)現誤碼儀上的誤碼檢測指標長時間為0，說明光纖通信系統的性能優(yōu)越。 （6）為了直觀地觀察誤碼指標，按圖8-32將光可變衰耗器連入測試系統中。 （7）調整光衰減器，逐步增大光衰減，使輸入光接收機的光功率逐步減少，使系統處于誤碼狀態(tài)，此時可讀取誤碼指標。,120,8.8 光纖通信系統抖動性能的測試,,,,,,,,,,（1）掌握光纖通信系統抖動測量的原理； （2）掌握光纖通信系統輸入抖動容限的測量方法和測量步驟； （3）掌握光纖通信系統無輸入抖動時的輸出抖動的測量方法和測量步驟； （4）掌握光纖通信系統抖動轉移特性的測量方法和測量步驟。,8.8.1 學習目的,121,8.8.2 測量原理,,,,,,,,,,對測量抖動的儀表有兩個要求：既能產生滿足一定要求的抖動信號，又能測量抖動信號的抖動幅度。其結構如圖8-33所示。,,圖8-33 抖動測量配置圖,122,8.8.2 測量原理,,,,,,,,,,1．抖動的產生技術 圖8-34所示為抖動序列產生器的原理圖。,,圖8-34 抖動序列產生方框圖,123,8.8.2 測量原理,,,,,,,,,,2．抖動測量技術 抖動測量的原理是以帶有抖動的被測信號與同一頻率的不帶抖動的參考信號之間進行相位比較，然后再經過一定處理后即可輸出被測信號相位抖動幅度的模擬值。圖8-35給出了抖動測量原理框圖。,,圖8-35 抖動測量原理框圖,124,8.8.2 測量原理,,,,,,,,,,3．輸入抖動容限測試 數字設備的輸入口應有一定容納數字信號抖動的能力，這就叫作輸入口所容許的抖動，通常稱為抖動容限。 圖8-36所示為輸入口容許輸入抖動的下限。圖中的f1～f4，A1～A2是被測設備或數字段能正常工作的正弦抖動頻率和極限抖動幅度，它們對不同碼速有不同的值，如表8-8所示。,125,8.8.2 測量原理,,,,,,,,,,,圖8-36 輸入口容許輸入抖動的下限,126,8.8.2 測量原理,,,,,,,,,,輸入抖動容限的測試框圖如圖8-37所示。這是工程測量所采用的自環(huán)測試法，也可以采用對端測試法，自環(huán)法的測試結果相當于兩個工程串聯的情況。,,圖8-37 輸入抖動容限測試框圖,127,8.8.2 測量原理,,,,,,,,,,4．無輸入抖動的輸出抖動測試 在任何情況下，數字段無輸入抖動時的最大輸出峰—峰抖動不應超過表8-9中所給出的限制，數字復用設備的輸出抖動要求如表8-10和表8-11所示。,,128,8.8.2 測量原理,,,,,,,,,表8-9 無輸入抖動時數字段的最大輸出抖動,,129,8.8.2 測量原理,,,,,,,,,,表8-10 復接設備支路輸出抖動,,130,8.8.2 測量原理,,,,,,,,,,表8-11 復接設備群路輸出抖動,,131,8.8.2 測量原理,,,,,,,,,,5．抖動轉移特性測試 數字設備或數字段輸出口殘余抖動與輸入口抖動量的比值（用對數形式表示，即抖動增益）與抖動頻率的關系稱為數字設備或數字段的抖動轉移特性。抖動轉移特性測試方框圖如圖8-38所示。,,圖8-38 抖動轉移特性測試方框圖,132,8.8.3 儀表、工具準備,,,,,,,,,,光纖通信系統抖動性能測試所需的儀表、工具有： ? 被測光纖通信系統 ? 數字傳輸分析儀 ? 正弦信號發(fā)生器,133,8.8.4 具體操作步驟,,,,,,,,,,1．輸入抖動容限測試 （1）首先將各種測試儀表和被測系統按圖8-37連接。碼型發(fā)生器和光端機輸入口間的電纜衰減與系統碼速有關，如表8-1所示。 （2）調整正弦信號發(fā)生器的頻率，其正弦抖動頻率應在表8-8所建議的范圍內取值，使之產生相位抖動。 （3）增加正弦信號的幅度，以系統無誤碼（即將出現誤碼的臨界狀態(tài)）時，抖動檢測儀所檢測的最大輸入抖動幅度，為輸入抖動容限的下限。測試的結果只能在如圖8-36所示的曲線之上。曲線以上為合格區(qū)，曲線以下為不合格區(qū)。 工程線路的測量必須在兩個方向進行，其測量結果都應滿足圖8-36和表8-8的要求。測試頻率應在f 1和f 4之間測試多個頻率，每個頻率的測試結果也都應滿足以上要求。,,134,8.8.4 具體操作步驟,,,,,,,,,,2．無輸入抖動的輸出抖動測試 （1）測試時，首先將各種測試儀表和被測系統按圖8-37連接（不含正弦信號發(fā)生器）。 （2）向被測設備送測試信號，要求相應的碼速率、碼型及偽隨機序列長度且無抖動的PRBS信號。 （3）讀取檢測出的輸出抖動的大小。,,135,8.8.4 具體操作步驟,,,,,,,,,3．抖動轉移特性測試 （1）先按圖8-38將測試儀表和數字段設備相連，抖動轉移特性測試有兩種方法：寬頻法和選頻法。下面以選頻法為例。 （2）先將兩組開關接通Ⅰ，以確定數字段的輸入抖動，此時，選頻表的讀數設為P1 ，即輸入抖動幅度。然后，將兩組開關接通Ⅱ，測試數字段的輸出抖動，此時，選頻表讀數為P2 ，則抖動增益為 G=P2?P1 （dB） （8-10） 若無選頻表，可直接由抖動檢測器讀數，先測出P1 （UI）和P2（UI），然后按式（8-11）計算出它的抖動增益 （dB） （8-11） （3）改變信號發(fā)生器的抖動頻率，測出各頻率時數字段的輸出抖動，找出出現最大抖動增益的頻率，使測得的最大抖動增益不超過1dB。,,136,8.8.4 具體操作步驟,,,,,,,,,,對于數字復用設備，ITU-T建議的抖動轉移特性函數的最大增益不超過0.5dB，抖動轉移特性應滿足圖8-39的要求。不同數字復用設備支路各碼速的抖動轉移特性參數值如表8-12所示。,,,,圖8-39 數字復用設備的抖動轉移特性極限,137,8.8.4 具體操作步驟,,,,,,,,,,,,,表8-12 數字復用設備支路各碼速的抖動轉移特性參數值,138,8.9 電路的開放與調度,,,,,,,,,,8.9.1 學習目的 （1）掌握電路開放的程序和方法； （2）掌握電路調度的原則和方法。 8.9.2 材料準備 進行電路的開放與調度所需的材料有： ? 相關的設備端口以及ODF ? DDF架的端口資料 ? 開放或調度方案 ? 塞繩等。,,139,8.9.3 具體操作步驟,,,,,,,,,,1．電路開放 （1）用戶申請：用戶在前臺辦理申請，經相關部門辦理后交到光纖傳輸機房。 （2）設置開放路由：傳輸機房根據現有的設備開通情況，制定開放的電路和路由。 （3）相關連接、調測：對擬開放的路由進行連接和調測，并記錄調測資料。 （4）開放電路。 （5）資料變更：對機房的資料進行變更。,,140,8.9.3 具體操作步驟,,,,,,,,,,2．電路調度 （1）電路調度的原則 ① 先重要專線，后一般；② 先高層網業(yè)務，后普通；③ 先確保國際和際中業(yè)務，后國內； ④ 先搶通系統性全阻，后支路（通道）；⑤ 先高次群，后低次群； ⑥ 先干線，后省內（地方）。 （2）電路調度的步驟 ① 制定電路調度方案；② 按照電路調度方案，找到相應的調度設備的位置；③ 找到相應的設備端口以及ODF、DDF架的端口；④ 用塞繩跳接相應的路由；⑤ 測試相應的路由，并做好相應的測試記錄；⑥ 系統開通。,,141,8.10 系統告警與故障處理,,,,,,,,,,8.10.1 學習目的 （1）掌握光纖通信系統常見的告警及故障現象； （2）掌握光纖通信系統的故障處理方法。 8.10.2 常見的告警及故障現象與故障處理 光端機的告警又分為緊急告警和非緊急告警。 ? 緊急告警（即時告警）的項目有：本端輸入口PCM信號中斷、發(fā)無光、收無光、幀失步、公務失步、10-3誤碼、區(qū)間通信失步和電源告警等，此時機架頂部紅燈亮，告警鈴響。 ? 非緊急告警（延遲告警）的項目有：光源（指LD）壽命告警、10-6誤碼和系統倒換等。此時機架頂部白燈亮，不振鈴。,,142,8.10 系統告警與故障處理,,,,,,,,,1．系統告警功能的檢查 光纖通信系統的告警功能應定期檢查，檢查方法如表8-13所示。 表8-13 光端機及光中繼器故障情況及告警指示,