傳輸測試:誤碼率和衰減器的重要性

1、誤碼率測試和測試儀

光傳輸系統(tǒng)的性能主要通過測量接收器的BER(Bit Error Ratio,誤碼率)來判斷,取決于傳輸系統(tǒng)攜帶的噪聲、傳輸速度和接收信號的光功率級別。其中,接收信號的光功率級別至關重要,對傳輸信號的準確性有很大影響:功率太大,接收器將飽和;功率太小,接收器將無法從噪聲中區(qū)分有效信號。接收信號的光功率級別主要受到兩個因素影響,分別為發(fā)送器輸出功率和傳輸路徑(耦合器、過濾器、光纖)中光學組件造成的衰減。

鑒定接收器光功率靈敏度的最佳方式是改變某些范圍的接收功率,然后使用BER測試儀測量其BER。BER測試儀包括三個主要組件:測試圖案信號發(fā)生器(創(chuàng)建測試圖案)、時鐘(匹配傳輸數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù))、錯誤檢測器(比較接收數(shù)據(jù)和原始發(fā)送的數(shù)據(jù))。每次接收的比特不符合已知的傳輸比特時都會記錄一個錯誤。

為了正確模擬真正的通信,還使用一個偽隨機二進制序列(PRBS)。PRBS速率介于1/231~1/29之間,對于更高比特率的設備,最好使用高速率PRBS模式以便有效加強測試。PRBS模式用于SONET/SDH、以太網(wǎng)測試以及設備測量(例如EXFO的IQS-8130、IQS-8120、IQS-8115 SONET/SDH Transport Blazer模塊、IQS-8510或IQS-8510G Packet Blazer測試模塊)。

2、衰減器

衰減器是模擬插入損耗的基本儀器,對傳輸測試(包括DWDM通道)非常重要,可用于BER測試和光放大器(增益、噪聲指數(shù)、線性度等)的鑒定。除了BER測試以外,衰減器還用于通過提高或降低接收的光功率來測量相應的BER,并獲得接收器靈敏度曲線,如圖1所示。

傳輸測試:誤碼率和衰減器的重要性

圖1 輸入功率接收器靈敏度曲線

圖1中的曲線非常重要,它描述了接收器的總體性能,對于傳送數(shù)據(jù)來說,目標BER應介于10-13~10-9之間。接收器靈敏度曲線對網(wǎng)絡設計同樣重要,它能夠確定應該達到最終接收器的功率級別,并且?guī)椭_定其他重要參數(shù),如需要的放大器數(shù)量和它們之間的距離等。此外,還必須為所有ITU通道測量該BER。

3、接收器制造商特別需要關注的問題

獲得接收器響應曲線(例如收發(fā)器制造商提供的響應曲線)的方法,是在一個寬范圍內(nèi)改變接收器所接收的信號光功率并將這些功率值與測量的BER關聯(lián)起來,如圖2所示。對于收發(fā)器制造商,表1中的規(guī)定特別重要,在選擇測試和測量系統(tǒng)時必須考慮和評估。

傳輸測試:誤碼率和衰減器的重要性

表1 收發(fā)器制造商測試條件及相應功能和規(guī)格

傳輸測試:誤碼率和衰減器的重要性

圖2 生成接收器響應曲線的典型測試設置

4、系統(tǒng)制造商特別需要關注的問題

與器件生產(chǎn)測試相比,系統(tǒng)設備測試有很大差異,在開發(fā)的每一步,包括最終測試、部署和維護,都會進行鑒定。

4.1 系統(tǒng)開發(fā)

開發(fā)或制造中的系統(tǒng)按圖3所示方法進行測試。對于收發(fā)器,系統(tǒng)制造商將小步長地改變接收的功率以測量相對于每個接收功率值的BER。除了在衰減前復用信號,此應用和收發(fā)器應用非常近似。該測試應用的環(huán)境及所需的功能/規(guī)格見表2。

傳輸測試:誤碼率和衰減器的重要性

圖3 在系統(tǒng)開發(fā)階段使用的曲型BER測試設置

傳輸測試:誤碼率和衰減器的重要性

表2 開發(fā)階段所需的功能/規(guī)格與測試條件之間的關系

4.2 最終測試

最終測試的前提是假設客戶已購買了一套系統(tǒng),即鏈接距離、放大器數(shù)量以及它們之間的距離都是已知參數(shù)。系統(tǒng)制造商必須驗證客戶系統(tǒng)(包括光纖和客戶使用的放大器)的BER。圖4為最終測試階段使用的典型設置。

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圖4 系統(tǒng)制造的最終測試階段中使用的典型BER測試設置

此應用和系統(tǒng)開發(fā)應用之間的主要差異是存在光纖和放大器。此外,最終測試僅在集成階段進行。表3是所需的功能/規(guī)格與測試條件之間的關系。

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表3 最終測試階段所需的功能/規(guī)格與測試條件之間的關系

4.3 示例結果——測試案例

為了優(yōu)化測試時間,可采用一種非常有效的方式收集并分析結果,即在提高輸入信噪比的同時執(zhí)行測試,在日志—日志圖形上記錄每個功率設置,測量的BER值作為接收器功率的一個函數(shù)。結果將顯示線性趨勢,如圖5所示。

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圖5 作為接收器功率的一個函數(shù)來測量BER值的日志—日志圖形

低功率級別所需的結果可以非常快速地測量出來,因為錯誤發(fā)生的間隔非常短。例如,對于OC-48 SONET,會在10 bit錯誤發(fā)生后的4 s內(nèi)測量到10-9 BER值。為低功率值建立好趨勢后,可以推測出圖形另一端的值,通常需要測試數(shù)天以捕獲錯誤。以BER=10-14為例,在OC-48速率下,11 h內(nèi)不會有比特錯誤。

5、EXFO的解決方案

EXFO推薦的測試系統(tǒng)如圖6所示。對于BER測試,IQS-8130可用于生成高達10 Gbit/s的簡單SDH模式,通過查看不同參數(shù)(衰減等)的警報(錯誤)來判斷是否適用于系統(tǒng)。此外,IQS-812O可用于2.5 Gbit/s測試,IQS-8115可用于622 Mbit/s測試,IQS-3150可變衰減器可采用單模式和多模式選項,并且功率計也可集成到模塊中。

傳輸測試:誤碼率和衰減器的重要性

圖6 使用EXPO設備的BER測試設置

EXFO這種基于PC的IQS-505 P或510 P模塊化平臺所內(nèi)置的模塊組合,形成了一種緊湊、方便的測試解決方案,可通過一系列SCPI命令遙控。

作者:鄧立   來源:電信技術
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