試驗一光波分復用系統(tǒng)試驗及其誤碼率測量

1、實驗一 光波分復用系統(tǒng)實驗及其誤碼率測量一實驗目的1. 通過本實驗，了解光波分復用傳輸系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)組成。2. 熟悉誤碼、誤碼率的概念及其測量方法。二 、 實驗原理（一）光波分復用系統(tǒng)光波分復用 （Wavelength Division Multiplexing, WDM） 技術(shù)是光纖通信系統(tǒng)中不 同波長光信號的復用方式。 這種技術(shù)使原來只采用一個波長作為載波的單一光信道變?yōu)?數(shù)個不同波長的光信道同時在光纖中傳輸，進而使光纖通信的容量成倍的提高。最初的 波分復用是由不同光纖通信窗口的中心波長復用，例如1.31卩m/1.55卩m的復用。目前，光纖通信已發(fā)展成為光纖通信長波長窗口內(nèi)間隔100

2、GHz或 200GHZ勺幾十個波長甚至上百個波長的復用。而光纖摻鉺放大（EDFA）技術(shù)的興起，使之與光波分復用技術(shù)結(jié)合建立 起新一代的光纖通信系統(tǒng)。因此掌握波分復用的基本概念是十分重要的。本實驗采用 1.31卩m/1.55卩m雙波長復用，并具有單向傳輸和雙向傳輸兩種方式，每一波長信道內(nèi) 傳輸一個由誤碼測試儀產(chǎn)生的存在一定誤碼率的數(shù)字信號，經(jīng)過波分復用系統(tǒng)傳輸（復 用，傳輸，解復用）后由光接收機變換為電信號。經(jīng)過光纖波分復用系統(tǒng)傳輸后的信號 再與誤碼測試儀產(chǎn)生的信號進行比較。本實驗中所用AV5232E/AV5233誤碼測試儀是可用于1-2次群（AV5233C可用于1-3 次群）的端對端測試，環(huán)回

3、測試和直線測試的基本設(shè)備，AV5233C的時鐘頻率包括2MHz8MHz和34MHz,AV5232E勺時鐘頻率包括2M和8M,可以自行設(shè)置從10-3 10-6的誤碼率， 可輸出AMI （交替?zhèn)魈柗崔D(zhuǎn)碼），HDB3（3階高密度雙極性碼），RZ（歸零碼），NRZ（非 歸零碼）四種碼型，并可輸出 215-1 ， 223-1 偽隨機二進制序列。（ 1 ）單向光纖波分復用傳輸系統(tǒng)單向光纖波分復用傳輸系統(tǒng)如圖 1.1 所示。誤碼測試儀的發(fā)射部分提供某一碼型的 偽隨機二進制序列，其碼速可以為2MHz 8MHz或 34MHz將AV5232E產(chǎn)生的電信號加到 波長為1.31卩m的光源上，將AV5233C產(chǎn)生的電信

4、號加到波長為1.55卩m的光源上，分 別進行強度調(diào)制,1.31卩m和1.55卩m兩路被強度調(diào)制的光信號同向輸出后經(jīng)波分復用 器合波，通過單根光纖同向傳輸。在接收端 1.31卩m和1.55卩m兩路光信號經(jīng)解波分復 用器將兩路光信號分開 , 分別送入到光接收機進行解調(diào) , 恢復成電信號 , 最后傳輸?shù)秸`碼 測試儀進行誤碼率的比較檢測。在數(shù)字光纖通訊系統(tǒng)中，常用光信號的有無來表示“ 1”碼和“0”碼，而在本實驗中，由誤碼儀輸出的AMI碼和HDB3碼是以“ T碼正負極性交替方式發(fā)送的三元碼型,包含“ 1”“o”“-1 ”碼，因此在光發(fā)射機中就需要有碼型變換電路將電端機傳來的碼 型變換成適合在光路中傳輸

5、的碼型，本實驗中光發(fā)射機采用光強調(diào)制的辦法，即用無光 表示“-1 ”碼，用R （P1是“0”碼光脈沖的平均光功率）表示“ 0”碼，用2R表示“ 1 碼。1310 nm調(diào)制光源1550nm調(diào)制光源AV5232E誤碼測試儀AV29116光接收機AV5233C誤碼測試儀1550nmAV29116光接收機圖1.1單向光波分復用傳輸系統(tǒng)框圖（1） 雙向光纖波分復用傳輸系統(tǒng)如圖1.2所示，AV5232E和AV5233C誤碼測試儀發(fā)射部分提供 AMI或HDB3碼，分別 加到波長為1310 nm和155 Onm的光源上進行強度調(diào)制，兩路光輸出后沿相反方向傳輸， 各自經(jīng)過第一個波分復用/解復用器后，兩路光開始在

6、同一根光纖中反向傳輸，當各自 經(jīng)過第二個波分復用/解復用器后，分別將光信號送入光接收機，恢復成電信號，傳輸 到誤碼儀進行誤碼的比較檢測。圖1.2雙向光波分復用傳輸系統(tǒng)框圖（二） 誤碼儀工作原理AV5233C型誤碼儀是用于以光纖、微波、衛(wèi)星、同軸電纜等為傳輸媒質(zhì)PCM3次群通信系統(tǒng)的誤碼測試，集發(fā)射與接收于一體，可對被測試系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量進行綜合評 價。（1）發(fā)射部分工作原理AV5233C誤碼測試儀發(fā)射部分原理框圖如圖1.3所示。發(fā)射部分是一個通信信號源, 用以產(chǎn)生各種速率和各種編碼格式的圖形信號。可以設(shè)兩種偽隨機 （PRBS）圖形和一種1 16BIT字圖形，并可在這些圖形中插入所要求的誤碼率。輸

7、出電路對圖形進行 AMI、 HDB3編碼,或形成NZ、NRZ信號,CPU根據(jù)面板設(shè)置控制上述各電路。（2）接收部分工作原理接收部分是誤碼儀的核心，用以檢測設(shè)備和線路能否無丟失地傳送數(shù)據(jù)，其原理框 圖如圖1.4所示。輸入放大器將接收的數(shù)據(jù)放大，整形后送入解碼器進行編碼誤碼的解碼或數(shù)據(jù)的解 碼。將編碼誤碼直接送入計數(shù)器。數(shù)據(jù)解碼為二進制NRZ并送入誤碼檢測器。誤碼檢測器產(chǎn)生標準的本地碼圖形（PRBS或字圖形）并與解碼后的接收數(shù)據(jù)圖形（應與本地圖形一 樣）逐位進行比較，如有差異即為比特誤碼。誤碼檢測器檢出的誤碼送入計數(shù)器計數(shù)，再送CPU處理。圖1.3發(fā)射部分原理框圖圖1.4接收部分原理框圖（3）誤碼

8、特性參數(shù)誤碼性能參數(shù)是光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的重要質(zhì)量指標。誤碼的基本含義是：在數(shù)字傳 輸系統(tǒng)中，當發(fā)送端發(fā)送“ 1”碼時，接收端收到的卻是“ 0”碼，而當發(fā)送端發(fā)送“ 0” 碼時，接收端收到的卻是“ 1”碼，這種收發(fā)信碼的不一致就稱為誤碼。造成誤碼的原 因是由于系統(tǒng)的噪聲，脈沖抖動和光纖的色散等。這里所用的誤碼特性參數(shù)反映了數(shù)字 信號的傳輸過程受到損害的程度。誤碼率是指在某段時間內(nèi)出現(xiàn)誤碼的碼元與傳輸碼流的總碼元數(shù)之比，可表示為：_誤碼的碼元數(shù)BER傳輸碼元總數(shù)誤碼率與系統(tǒng)的傳輸碼速和測試時間的長短有關(guān)。同時，由于誤碼是隨機的，所以 還與具體的時間有關(guān)，誤碼率沿數(shù)字段長度是線性積累的，數(shù)字段內(nèi)的中

9、繼段越多，誤 碼率越大。在測試結(jié)果中，誤碼測試儀上顯示有四頁內(nèi)容，可以即時觀察到 EC （誤碼計數(shù)）， SER（秒誤碼率），ER （誤碼率），EFS（無誤碼秒），ES （誤碼秒），SES（嚴重誤碼 秒），US （不可用秒），DM（劣化分），ES%（誤碼秒百分數(shù)），SES（嚴重誤碼秒百 分數(shù)），US%（不可用秒百分數(shù)），DM%劣化分百分數(shù)）。ITU-T （the Telecommunication Standardization Sector of the International Telecommu ni catio n Un io n）建議64Kbit/s 接口處的三項誤碼性能參數(shù)為： 劣

10、化分（DM、 誤碼秒（ES）、嚴重誤碼秒（SES。這三項參數(shù)的定義和要求為：誤碼秒（ES在可用時間內(nèi)，至少出現(xiàn)一次誤碼的秒。對于 27500km的假設(shè)參考數(shù)字連接（參看 光纖通信系統(tǒng)測量有關(guān)書籍、而言，其指標要求為：從總觀測時間Tl中扣除不可用時間(當誤碼率連續(xù)10s劣于10-3時，不可用秒開始，加上前面10s,被看作不可用時間)后 累積的誤碼秒數(shù)目/Tl中的可用秒數(shù)目w 8%。(2) 嚴重誤碼秒(SES在可用時間里，誤碼率劣于10-3的秒，稱為嚴重誤碼秒。其性能指標為：從總測量 時間Tl中扣除不可用時間后積累的嚴重誤碼秒數(shù)目/Tl中的可用時間秒數(shù)目w 0.2%。(3) 劣化分(DM因為當全程

11、平均誤碼率高于10-5時，對于低聲講話的干擾影響剛可以覺察到。為留 有余地，取10-6為判別劣化分的門限值。平均誤碼率高于10-6的分鐘稱為劣化分。其指標為：從總觀測時間 Tl中扣除不可用時間和嚴重誤碼秒后所得的分鐘數(shù)為可用分，在 Tl內(nèi)積累的劣化分數(shù)目/可用分數(shù)目W 10%三、實驗設(shè)備1. AV5232E/AV5233誤碼測試儀各一臺2. AV38124A 1550nm單模調(diào)制光源 一臺3. AV38121A 1310nm單模調(diào)制光源一臺4. 1550nm/1310nm波分復用器 兩個5. AV29116光接收機 兩臺6. 光纖，電纜線若干四、實驗步驟1. 按圖11連接好儀器，開機。2. 按

12、誤碼測試儀面板上翻頁鍵或* * 鍵，分別使光標擊活速率、碼型、圖形、誤碼方式、誤碼率等選項，按+或-鍵，設(shè)置誤碼測試儀的時鐘頻率為2MHz,碼型為AMI,圖形為215-1,誤碼方式為BIT,插入誤碼率為0。3. 使光源工作在EXT外調(diào)制方式。4. 按誤碼測試儀開始/停止鍵開始測試，這時誤碼顯示應為0。5. 將AV5232E誤碼儀的時鐘頻率設(shè)置為 2MHz，將AV5233C誤碼儀的時鐘頻率設(shè) 置為8MHz，并設(shè)它們的插入誤碼率為 10-3,觀察這時它們測量的誤碼率是否與 插入的誤碼率相同，并在一定時刻按開始/停止鍵，停止測試，填寫表1-1。6. 這時改變AV5232E的時鐘頻率為8MHz，AV5233C的時鐘頻率為34MHz，觀察 這時它們測量的誤碼率是否與插入的誤碼率相同。7. 在誤碼方式為BIT情況下，改變插入誤碼率為10-4、10-5、10-6,觀察測量的誤碼率。8. 按圖1.2雙向傳輸方式連接好儀器，重復上述 1-7各步驟并填寫表1-2。五、實驗報告要求1.認真觀察所記錄數(shù)據(jù)，進行結(jié)果并填寫表1-1和表1-22. 討論影