光纤通信测量光接口的传输指标和测试
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。
光纤通信测量光接口传输指标和测试
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
光接口指标值
1 附录1.1 附录一：再生段距离计算再生段距离的计算分为两种情况: 第一种情况是损耗受限，即再生段距离由光通道衰减决定。
第二种情况是色散受限，即再生段距离由光通道总色散所限定。
采用最坏值法设计时，损耗受限系统的实际可达再生段距离可用下式来估算:L=P-P-P-2A-M T R p CfCαα+s式中:PT－表示寿命终了时发送光功率(dBm)PR－表示寿命终了时接收灵敏度(dBm)(BER≤10E-12)Pp－表示光通道代价(dB) -----在G.652光纤上一般对于STM-1/4，取1dB；对于STM-16，类型S-16.1,L-16.1取1dB,类型L-16.2,V-16.2,U-16.2取2dB。
Ac－表示每个活动连接器损耗(dB)Mc－表示系统富裕度(dB)光纤衰减系数（包括光纤熔接头衰耗）1.31μm af=0.37dB/km1.55μm af=0.22dB/km每个活动连接器损耗：Ac=0.5 dB光纤熔接头平均衰减：as =0.055 dB/Km系统富裕度：Mc=3dB1.155Mbit/s光接口:长距离光接口发送光功率为-4dBm，按劣化1dBm考虑，其寿命终了时发送光功率为-5dBm；接收灵敏度为-36dBm，按劣化3dBm考虑，其寿命终了时的接收灵敏度为-33dBm.1.31μm长距离：[-5-(-33)-1-1-3]/(0.37+0.055)=54.1Km1.55μm长距离：[-5-(-33)-1-1-3]/(0.22+0.055)=83.6Km最大传输距离（衰耗限制）：83.6Km2.622Mbit/s光接口622Mbit/s光器件：S-4.1:光接口发送光功率为-13.5dBm,按劣化1dBm考虑，其寿命终了时发送光功率为-14.5dBm；接收灵敏度为-30dBm，按劣化3dBm 考虑，其寿命终了时的接收灵敏度为-27dBm.[-14.5-(-27)-1-1-3]/(0.37+0.055)=17.6kmL-4.1：光接口发送光功率为-2dBm，按劣化1dBm考虑，其寿命终了时发送光功率为-3dBm；接收灵敏度为-30dBm，按劣化3dBm考虑，其寿命终了时的接收灵敏度为-27dBm.[-3-(-27)-1-1-3]/(0.37+0.055)=44.7kmL-4.2：光接口发送光功率为-2dBm，按劣化1dBm考虑，其寿命终了时发送光功率为-3dBm；接收灵敏度为-30dBm，按劣化3dBm考虑，其寿命终了时的接收灵敏度为-27dBm.[-3-(-27)-1-1-3]/(0.22+0.055)=69.1kmV-4.2：光接口发送光功率为-2dBm，按劣化1dBm考虑，其寿命终了时发送光功率为-3dBm；接收灵敏度为-38.5dBm，按劣化3dBm考虑，其寿命终了时的接收灵敏度为-35.5dBm.[-3-(-35.5)-1-1-3]/(0.22+0.055)=100km最大传输距离（衰耗限制）：100km622Mbit/s色散限制：根据ITU-T建议G.957 ε=B·D·L·δλ×10-6ε=0.306（单模光发送模块）B为传输速率（Mbit/s）D为光纤色散系数（ 1.55μm：D=20 ps/nm.km）L为传输距离δλ为光源的均方根谱宽，一般SLM: -20dB谱宽δλ-20=1nm，δλ=δλ-20/6.07D.L=ε×δλ106B=(0.306×106)/(622.080×1/6.07)=2986 ps/nm1.55μm时：距离：L=2986/20=149.3Km所以，对于622Mb/s系统，一般可不考虑色散受限问题。
光纤通信测量技术
～ ～ ～ 滤波器
相移法光纤色散测量系统框图
27
截止波长测量 根据公式，
c
2a n12 n22
2.405
实际截止波长的测量有：
1. 在弯曲状态下，测量损耗—波长函数的传输功率法； 2. 改变波长，观察LP01模和LP11模产生的两个脉冲变为一 个脉冲的时延法；
3. 改变波长，观察近场图由环形变为高斯形的近场法。
18
OTDR曲线示例：
OTDR 连接器
熔接点
连接器 (P.P.)
光纤末端
功率 (dB)
损耗 斜率显示衰减
反射
距离 (km)
19
AE3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ00介绍
RJ45网口
2个USB接口
测试端口
6.4吋TFT彩屏
便携提 手
方向控制键
单键测试
一键智 能
20
简洁直观的结果显示
21
光纤带宽的测量
1) 时域法（又称脉冲法）
频 率f / MHz 0
－6
f 6dB
H1( f )
H(f ) H2( f )
光纤频率响应和6dB电带宽
25
色散测量
光纤色散测量有相移法、脉冲时延法
和干涉法等。这里只介绍相移法，这种方
法是测C量(单)L模 光纤色散C的(基) 准方法。
Lw
26
光源 振荡器
包层模消除器
光检测器
波长选择器
被测光纤
相位计 计算机
光 源 L＞ Le
连 接 器 P 1
稳 态 模 光 纤
被 测 光 纤 L
连 接 器光 功 P 2 率 计
10
2. 瑞利散射光功率与传输光功率成比例。利用与传输光相反 方向的瑞利散射光功率来确定光纤损耗系数的方法，称为后向 散射法。 正向和反向平均损耗系数
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。
光纤活动连接器技术及指标要求
光纤活动连接器技术及指标要求一、引言光纤活动连接器，俗称活接头，国际电信联盟（ITU）建议将其定义为“用以稳定地，但并不是永久地连接两根或多根光纤的无源组件”。
主要用于实现系统中设备间、设备与仪表间、设备与光纤间以及光纤与光纤间的非永久性固定连接，是光纤通信系统中不可缺少的无源器件。
正是由于连接器的使用，使得光通道间的可拆式连接成为可能，从而为光纤提供了测试入口，方便了光系统的调测与维护；又为网路管理提供了媒介，使光系统的转接调度更加灵活。
由于光纤活动连接器在光纤通信系统中具有如此重要的作用，因此各国的厂家对此投入了大量的人力、物力，进行了积极和深入的研究，研制开发出了多种光纤活动连接器，现已广泛地应用于各类光纤通信系统中。
二、光纤活动连接器的一般特征大多数的光纤活动连接器是由三个部分组成的：两个配合插头和一个耦合管。
两个插头装进两根光纤尾端；耦合管起对准套管的作用。
另外，耦合管多配有金属或非金属法兰，以便于连接器的安装固定。
光纤活动连接器的对准方式有两种：用精密组件对准和主动对准。
高精密组件对准方式是最常用的方式，这种方法是将光纤穿入并固定在插头的支撑套管中，将对接端口进行打磨或抛光处理后，在套筒耦合管中实现对准。
插头的支撑套管采用不锈钢、镶嵌玻璃或陶瓷的不锈钢、陶瓷套管、铸模玻璃纤维塑料等材料制作。
插头的对接端进行研磨处理，另一端通常采用弯曲限制构件来支撑光纤或光纤软线以释放应力。
耦合对准用的套筒一般是由陶瓷、玻璃纤维增强塑料（FRP）或金属等材料制成的两半合成的、紧固的圆筒形构件做成的。
为使光纤对得准，这种类型的连接器对插头和套筒耦合组件的加工精度要求很高，需采用超高精密铸模或机械加工工艺制作。
这一类光纤活动连接器的介入损耗在（0.18～3.0）dB范围内。
主动对准连接器对组件的精度要求较低，可按低成本的普通工艺制造。
但在装配时需采用光学仪表（显微镜、可见光源等）辅助调节，以对准纤芯。
为获得较低的插入损耗和较高的回波损耗，还需使用折射率匹配材料。
光纤传输技术和标准
光纤传输技术和标准光纤传输技术是一种基于光信号传输的通信技术，它采用了光纤作为传输介质。
光纤传输技术具有高传输带宽、低传输损耗、抗干扰、安全可靠等优点，因此在现代通信领域得到了广泛应用。
光纤传输技术的发展离不开一系列国际标准的支持，这些标准规定了光纤传输系统的性能要求、技术指标、接口标准等，为光纤传输技术的推广和应用提供了有力保障。
本文将对光纤传输技术和相关标准进行详细介绍。
一、光纤传输技术1. 光纤传输原理光纤传输技术是利用光的全内反射特性传输光信号的技术。
光纤传输系统一般由光源、调制器、光纤、解调器和接收器等组成。
光源产生光信号，经过调制器调制后，由光纤传输，最后由解调器恢复成电信号，供接收器接收和解码。
光纤传输技术采用光信号传输，具有信号传输速度快、传输延迟低、抗干扰能力强等优点。
2. 光纤传输的类型根据传输方式的不同，光纤传输可以分为单模光纤传输和多模光纤传输两种类型。
单模光纤传输适用于长距离、高速传输，传输的光信号呈单模态传输；而多模光纤传输适用于短距离、低速传输，传输的光信号呈多模态传输。
根据不同的应用需求，可以选择合适的光纤传输类型。
3. 光纤传输的应用领域光纤传输技术广泛应用于通信、数据中心、医疗、工业自动化、军事等领域。
在通信领域，光纤传输技术被用于实现光纤通信网络，包括光纤到户、光纤骨干网等系统；在数据中心领域，光纤传输技术被用于构建高速、低延迟的数据传输网络；在医疗领域，光纤传输技术被用于激光手术、光纤内窥镜等医疗设备；在工业自动化领域，光纤传输技术被用于传感器信号传输、工业网络通信等；在军事领域，光纤传输技术被用于构建军用通信网络等。
二、光纤传输标准1. 光纤传输技术标准国际电信联盟（ITU）发布的G.652系列标准规定了单模光纤传输系统的性能要求、技术指标和接口标准，其中包括了光学参数、几何参数、传输性能要求等内容。
G.652系列标准为单模光纤传输技术的发展提供了技术规范支持。
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。
光纤通信实验
实验地点：信息楼10314在实验过程中注意以下几点：1、在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。
2、光电器件是静电敏感器件，请不要用于触摸。
3、做完实验后请将光纤用相应的防尘帽罩住。
4、在使用信号连接导线时应捏住插头的头部进行插拔，切勿直接拽线。
5、不能带电进行信号连接导线的插拔！6、光纤器件属易损件，应轻拿轻放，插光纤的时候要先对准，用力要轻，切忌倾斜、用力过大或弯折。
7、实验完成后整理好设备、接线。
实验光接收机的动态范围及眼图观测一、实验目的1.了解光收端机动态范围的指标要求。
2.掌握光收端机眼图的观测方法。
二、实验内容1.了解光收端机眼图的观测方法。
2.用示波器观察眼图。
三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。
2.示波器1台。
3.万用表1部。
4.光纤跳线1根。
四、实验原理（一）动态范围在实际的光纤通信线路中，光接收机的输入光信号功率是固定不变的，当系统的中继距离较短时，光接收机的输入光功率就会增加。
一个新建的线路，由于新器件和系统设计时考虑的富余度也会使光接收机的输入光功率增加。
为了保证系统的正常工作，对输入信号光功率的增加必须限制在一定的范围内，因为信号功率增加到某一数值时将对接收机性能产生不良影响。
在模拟通信系统中，输入信号过大将使放大器超载，输出信号失真，降低信噪比。
在数字通信系统中，当输入信号功率增加到某一数值时，将使系统出现误码。
应该指出，在 数字通信系统中，放大器输出信号的失真在测试时应与模拟系统区别开来。
为了保证数字通信系统的误码特性，光接收机的输入光信号只能在某一定范围内变化， 光接收机这种能适应输入信号在一定范围内变化的能力称为光接收机的动态范围，它可以表 示为：D = 10lg —max（dB ）min 式中，Pmax 是光接收机在不误码条件下能接收的最大信号平均光功率；Pmin 是光接收 机的灵敏度，即最小可接收光功率。
一般来说，要求光接收机的动态范围大一点较好，但如 果要求过大则会给设备的生产带来一些困难。
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。
光纤通信第一次实验报告
四川大学电气信息学院光纤通信第一次实验报告组员：__报告撰写人:学号:实验1电光、光电转换传输实验一、实验目的：目的：了解本实验系统的基本组成结构，初步了解完整光通信的基本组成结构，掌握光通信的通信原理。
要求：1.画出实验过程中测试波形，标上必要的实验说明。
2.结合实验步骤，叙述光通信的信号变换、传输过程。
3.画出两实验箱间进行双工通信的连接示意图，标上必要的实验说明。
4.如果将光跳线分别连接TX1310、RX1550两法兰接口，P204测试点是否有信号，信号与TX1310是否一样，写出你的答案，通过实验验证你的答案。
二、实验基本原理图：本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。
电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。
实验系统（光通信）基本组成结构（光通信）如下图所示：三、实验步骤1.连接电路用光跳线连接TX1310、RX1310接口（注意收集好器件的防尘帽）。
打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验一CMI码PN”，在P101 口输出32KHZ的15位m序列。
通过示波器确认有相应的基带波形输出后，连接P101、P201两铆孔，示波器A通道测试TX1310测试点，调节W201改变送入光发端机信号幅度，不超过5V。
然后观察示波器B通道测试光收端机输出电信号的P202测试点，看是否有与TX1310 测试点一样或类似的信号波形。
2.采用固定CMI码作为基带信号重复以上步骤，并记录波形。
3.观察接口影响轻轻拧下TX1310或RX1310法兰接口的光跳线，观测P202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。
4.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。
5.如果将光跳线分别连接TX1310、RX1550两法兰接口，P204测试点是否有信号，信号与TX1310是否一样，写出你的答案，通过实验验证你的答案。
实验一、光纤通信演示实验
实验一光纤通信演示实验光纤通信以光波作为载波，以光纤作为传输媒质，正在成为当今通讯的主流。
本套系统将通信网络完整的演示为传输平台、接入平台、监控平台、管理平台。
通过本系统可实现视频、语音、数据在统一的光平台上传播。
一、实验目的：本实验目的了解光通信中各种信号的传输，熟悉光通信原理，掌握光通信的基本结构。
二、实验仪器：1.H10M0-120单频光端机2.智能PCM3.用户交换机4.VT600视频编、解码器5.E1/10Basee—T适配器6.电源7.监视器（电视机）8.工业摄像机9.计算机10.1.3pm单模光纤11.室内全方位云台一对局端、远端各一一台两对一对一对25寸、29寸各一台一部10m本套系统将通信网络完整的演示为传输平台、接入平台、监控平台、管理平台。
通过本系统可将视频、语音、数据在传输平台上自由传送与通信，语音传输应用的是智能PCM；传输平台选用120单频光端机；监控应用层以VT600视频编解码器为核心，实现视频的传输；数字传输通过E1/10Basee—T适配器来完成。
系统组成图如图1所示。
下面我们逐一介绍传输平台、语音传输、监控、数据传输的实现。
（一）传输平台传输平台由一对H10M0—120单频光端机、电源和10m长的1.3ym单模光纤组成。
120单频光端机是光电一体跳群光纤传输设备，采用全数字处理跳群系统专用集成电路。
包含减小抖动技术、数字锁相和时钟提取技术、抗干扰的2M接口技术等。
具有RS232、RS485和V.35等辅助数据通道、公务通道。
可实现集中监控。
设备具有体积小、重量轻、功耗低、抗干扰能力强和可靠性高等突出特点。
机箱厚度仅为4.5厘米，整机重约4公斤。
设备外观图见图2所示。
图2H10M0－120型光传输设备立体图H10M0—120型光传输设备的内部结构可由图3表示：H10M0—120型光端机的核心部分为其跳群单元，由HMX3101专用集成电路实现。
本单元将4个准同步2048Kbps 基群(E1)数字信号跳群复用至34368Kbps 三次群(E3)信号解复用还原成基群信号。
光纤特性及传输实验
光纤特性及传输实验在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来。
不管用什么方式调制，调制后的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。
载波的频率间隔若小于信号带宽，则不同信号间要互相干扰。
能够用作无线电通信的频率资源非常有限，国际国内都对通信频率进行统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求。
通信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。
光波波长比微波短得多，用光波作载波，其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的，光纤通信就是用光波作载波，用光纤传输光信号的通信方式。
与用电缆传输电信号相比，光纤通信具有通信容量大，传输距离长，价格低廉，重量轻易敷设，抗干扰，保密性好等优点，已成为固定通信网的主要传输技术，帮助我们的社会成功发展至信息社会。
【实验目的】1、 了解光纤通信的原理及基本特性。
2、 测量激光二极管的伏安特性，电光转换特性。
3、 测量光电二极管的伏安特性。
4、 音频信号传输实验。
5、数字信号传输实验。
【实验仪器】光纤特性及传输实验仪，示波器【实验原理】1、 光纤光纤是由纤芯，包层，防护层组成的同心圆柱体，横截面如图1所示。
纤芯与包层材料大多为高纯度的石英玻璃，通过掺杂使纤芯折射率大于包层折射率，形成一种光波导效应，使大部分的光被束缚在纤芯中传输。
若纤芯的折射率分布是均匀的，在纤芯与包层的界面处折射率突变，称为阶跃型光纤。
若纤芯从中心的高折射率逐渐变到边缘与包层折射率一致，称为渐变型光纤。
若纤芯直径小于10μm ，只有一种模式的光波能在光纤中传播，称为单模光纤。
若纤芯直径50μm 左右，有多个模式的光波能在光纤中传播，称为多模光纤。
防护层由缓冲涂层，加强材料涂覆层及套塑层组成。
通常将若干根光纤与其它保护材料组合起来构成光缆，便于工程上敷设和使用。
光纤通信(第四版)光通信常用仪表及测试
9.2 光纤特性参数及测量
色散系数测量
单模光纤色散测试的主要方法有：相移法和脉冲时延法。
信号发生器输出为模拟信号，为相移法，输出为脉冲信号，为脉 冲时延法。二者的实质是相移法的本质是通过比较基带调制信号 在不同波长下的相位来确定色散特性，而脉冲时延法是比较脉冲 调制后不同波长的光信号，经光纤传输后产生的时延差来确定色 散特性。
光通信常用仪表及测试
本章内容
9.1 引言
光纤测量的标准有三类 基础标准：测量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。 器件测试标准：定义了光纤器件性能的相关测试项目。 系统标准：指链路和网络的测量方法。
9.2 光纤特性参数及测量
光纤测量参数
1、几何特性参数：纤芯直径、包层直径、纤芯不圆度、 包层不圆度、芯包同心误差。 2、光学特性参数：单模光纤模场直径、截止波长，多模 光纤的折射率分布、数值孔径等。 3、传输特性参数：衰减系数、单模光纤的色散系数等。 4、机械特性参数：光纤的抗拉强度、疲劳因子等。 5、温度特性参数：衰减的温度附加损耗、时延温度等。
i
ti L
(
i )( 2fL
ps /
k m)
9.2 光纤特性参数及测量
色散系数测量
ITU-T对G.652、G.653、G.654等光纤色散系数和参数有相关规定， 对于G.654光纤的规定如下
i
ti L
(
i 2fL
)(
ps
/
k m)
1550
S1550 2
1550 2 D1550 •
9.5 误码测试仪与SDH传输分析仪
误码仪
误码测试仪由三大部分组成：码发生器、误码检测器和指示器。码 发生器可以产生测试所需的各种不同序列长度的伪随机码（从27-1到 223-1）和，接口电路可以实现输出CMI码，HDB3码，NRZ码，RZ码等码 型。误码检测器包括本地码发生器，同步电路和误码检测部分。本地 码发生器的构成和码发生器相同，可以产生和发码完全相同的码序列 ，并通过同步设备与接收到的码序列同步。误码检测电路将本地码和 接收码进行比较，检测出误码信息送入计数器显示。
光纤通信实验
一、实验平台简介光纤通信实验教学系统（简称光纤通信实验平台）为实验者提供了一个功能完整的光纤通信系统原理的示范性教学与实验的平台，提供了全方位的教学实验。
以实验者为主体的设计理念、高的性价比和丰富的实验内容，非常适用于教师的教学和学生动手能力的培养，使得实验性教学规范化、训练目的化、效果评估公正化，非常适合于本科、大专、中专各层次的光纤通信理论课的教学演示和实验性教学。
二、实验平台的特点该实验平台是一个开放式的实验教学系统，提供了标准的教学模块供学生进行实验，同时其开放的接口（如光发送和光接收模块的外输入接口、开放的2M接口和开放的计算机接口等）和CPLD模块可以二次开发出一些新的实验内容，具有如下特点。
1、独立光发送组件和光接收组件，可以脱离实验箱用作其他应用，如用户自己开发其他的光纤实验或相关产品。
2、开放的2M接口，可以与光纤通信常用仪表如误码分析仪、E1测试仪等一起使用，开放的实验有数据图像光纤传输（配置MPEG编解码卡、摄像头、计算机）。
3、特有的误码测试模块，完成误码测试与液晶显示，这样无需为每台实验箱配置误码测试设备。
4、开放的计算机接口，可以完成计算机数据光纤传输实验（配有相应的软件）。
因此，可以开发计算机图像光纤传输实验。
5、二次开发模块可以满足用户各种要求，如mBnB编码、TDM（时分复用）等（配相应的软件）6、专业化的实验指导书和配套的教学光盘，介绍了该实验箱可以继续开发的实验项目以及目前光纤通信的实验教学。
三、实验平台的总体介绍1、概述该实验平台结合光纤通信专业的特点，给同学们搭建了一个最基本的、点到点的、强度调制－直接检测（IM/DD）光纤通信系统。
选择这样一个典型的、基础的系统能较好地衔接专业基础课，如《光纤通信原理》、《光纤通信系统》和《光纤通信技术》等。
针对目前光纤线路上通常承载的业务种类，在实验平台上传输的业务将主要由语音、图像和数据组成；所传输的信号既有模拟信号又有数字信号；采用的传输方式主要是基带传输，图像信号例外（采用方波频率调制方式来传输）。
光纤通信系统常用仪表简介光功率计技术指标波长范围灵敏度光功率
光纤通信系统常用仪表简介
光 功 率 计
光电法就是用光电检测器检测光功率，实质 上是测量光电检测器在受光辐射后产生的微弱 电流，该电流与入射到光敏面上的光功率成正 比，因此，此类光功率计实际上是半导体光电 传感器（即检测器，亦称探测器）与电子电路 组成的放大、数据处理单元的组合。
光纤通信系统常用仪表简介
光纤通信系统常用仪表简介
稳 定 光 源
所谓稳定光源，顾名思义，其输出光功 率、波长及光谱宽度等特性（主要是光功率） 在给定的条件下（例如一定的环境、一定的 时间范围内）其特性是相对稳定的。 若要达到一定稳定度指标的要求，稳定光 源应有一定的措施以保证其特性的稳定。一 般 采 取 APC （ 自 动 功 率 控 制 ） 电 路 和 ATC （自动温度控制）电路等措施。
光纤通信系统常用仪表简介
时钟信号发生器
误 码 测 试 仪
人工码发生器
误码仪组成
伪随机码
接口电路
光纤通信系统常用仪表简介
ZY701误码仪
码发生器输出 比特率 线路码型 符合CCITT G.703建议的样板要求 2.048Mb/s HDB3码、AMI、NRZ、RZ码 75Ω(不平衡) 75Ω(不平衡) HDB3码、AMI、NRZ、RZ码 215-1伪随机码，16bit人工码，AIS码，1000码 单比特插入、以10-3、10-4或10-6误码率周期插入 0~6dB DC 15V，500mA 5~40℃ 5~85% 280×220×105mm
稳 定 光 源
输出方式
供电电源 工作温度 存储温度 外形尺寸 重量（含电池）
CW、270Hz、1KHz、2KHz
9v,160mAh可充电电池,充电器 0℃～+40℃ -40℃～+70℃ 180mm×100mm×40mm ≤0.41kg
光纤通信基础-传输常见参数介绍
传送L2 (km)
0 光纤传输对信号的影响示意图
【影响】 1、光在光纤中传输一段距离后，在衰耗和色散的双重作用下，光脉冲信号逐渐变矮变宽。 2、传输L1距离后，信号变宽产生交叠，但还能区分“0”“1”信号； 3、传输L2距离后，信号畸变严重，难以区分“0”“1”，导致误码，影响传输质量。
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业务类型 STM-4/C
2M/34/45M
FIBER CHANNAL
ESCON
FICON2M/10M/100M
行业集团
POS 4/STSMTM-110M/100M 2M/34/45M 业务类型DDN/ADTSML
OptiX 10G/2.5G SNCP/MSP/VP/IP RING
接入层
OptiX
2.5G/622M/155M
t 时间
光纤介质特性及光通信原理 【解决措施】----色度色散补偿
光纤及光通信原理
光纤重要参数
1. 目前降低色度色散的影响主要是采用色散补偿模块对光纤中的色散累积进行补偿,主要方式为使用DCF（色散补偿光纤）。
2. 色散补偿光纤与普通传输光纤的不同之处是它在1550nm处具有负的色散系数，DCF补偿法实际上就是利用这种负色散的光纤， 抵消 G.652 /G.655光纤中的正色散。
点；
2、G.653色散位移光纤：针对衰减和零色散不在同一工作波长上的特点，20世纪80年代中期，人们开发成功了一种把零色散波长从
1310nm移到1550nm的色散位移光纤；
3、G654截止波长位移光纤：纤芯为纯二氧化硅来降低光纤衰减（1550nm窗口衰减可降至0.185dB/km），包层通过参F来得到所需的
色散对传输信号的影响：色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码间干扰，降低信号质量，导致传输距离受限。
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l2
l
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。
最大-20dB宽度
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 dB 的 0 高斯形主模光谱特性 -20dB全宽=6.07σ -20 2.58倍的-3dB全宽t3 l l l
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 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)
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。 3 按定义计算可得到消光比值。
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
最大均方根宽度（σ ）
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
ll 0 P l d l / P l d l
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
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、6dBm、-3dBm；当采用LED光源时，一 般不小于-30dBm
平均发送光功率(dBm)
标称比 特率 (kbit/s)
光源
多模系统 850nm 1310nm
单模系统 1310nm
2048
8448
LED
LD LED LD LED
≥-18 ≥-12 ≥-18 ≥-12 ≥-20
≥-25
≥- 9 ≥-25 ≥- 9 ≥-25
≥-30
≥-9 ≥-30 ≥-9 ≥-30
误码仪
T′
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 的短波长l1和长波长l2。 2 根据定义即可求得符合要求的光谱特 性参数：σ 、SMSR和-20dB宽度。
眼图模板
SDH系统 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 都可能导致接收灵敏度的劣化，需要严 加限制。 捕捉到一些观察单个孤立脉冲所不易发 现的现象
2 2
l 2
l 2
l 1
l 1
l l P l /P l l d l d
2 0
l 2 l 1
l 2 l 1
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
dB 0
dB 1
-x 0 l1 MLM的典型光谱特性 l2 l
-x
0
l1 LED的典型光谱特性
第 3章 光接口的传输指标和测试
CTX 发送 S 光 缆 设 施 R
CRX
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
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 P1
EXT P0
P1=2PT
2 PT EXT P0
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。
0
12SLM的典型光 Nhomakorabea特性最小边模抑制比(SMSR)
定义为最坏反射条件时，全调制条件下 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
M1 SMSR 10lg M2
ITU-T建议G.957规定SLM的最小边模抑 制比为30dB
光谱特性的测试
紧密测试光纤
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。
34368
139264
LD LED
-
≥-9 -
≥-9 ≥-30
测试方法
误码仪 T′
C S
光端机 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。 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CMI码。