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DWDM高速测试系统

2/14/2005来源:光纤通信人气:6505

  随着In t e r ne t的引入通信业受到了日益增长的带宽需求及速度要求的挑战。这些需求使得现今各类通信系统的局限性变得更为突出。近期产生一项新的技术,该技术能解决通信业所面临的任务。

  带宽的需求促成DWDM系统产生

  供应商曾为如何有效应付带定增加的要求而愁眉不展。虽然光纤技术的不断改进已部分减轻了供应商的压力,并为其打开了数据和语音传送的新领域,但由于各类格式的不兼容性,使得光纤必须被严格限用于某一单独格式。对于那些要涉及很多系统的供应商来说,高价的新光纤在成本中占很大的份额。于是,一项最具前景的专门解决高速问题的方案DWDM技术(密集波分复用)就应运而生。

  ITU·T·G692规定的DWDM为通信网络提供更大的功效。通过在~条光纤上同时传播多波长光的方式,DWDM技术大大增加了光纤传播的信息量。此外,每一信号可以在不同速率和格式中传送,这就降低了单一格式光纤的需求。

  DWDM技术还具备一个优点,它能使供应商为今后的增量打下基础。DWDM技术可用于单独的光纤跨度,并能与具备DWDM部分的传播系统平稳对接,它在降低用户最初费用的同时,仍能为今后的更高容量提供必需的基础。

  DWDM测试的高速率需要

  目前,DWDM技术虽然已能解决供应商的难题,但它仍会在不久的将来遇到一些障碍。由于噪音、抖动、信号衰变等问题的存在,有效地测试高数据速率通信传播系统已愈来愈困难,而这些问题又会导致大量的误码。除了自身已具备的高效性和灵活性外,DWDM仍面临许多高速率测试问题。在高速测试时,要涉及到3个领域物理层,定时与同步,以及BER测试。每一领域均面临各自的挑战,特别是在很高数据速率的情况下。

  物理层测量

  物理层测量提供了验证接口指标以及符合标准的能力。这些测量通常要求具有一些测试设备,诸如水波器、光学基准接受器、光谱分析仪多波长计等。作为确定或制造测试过程的一部分,物理层测量保证了界面设计的裕度得到保持。

  眼图

  眼图是一重要的物理层测量,1台示波器显示出当前时间域的信号特征,诸如bi t时,边缘上升和下降的时间、上过冲、下过冲以及抖动等信号特征均能快速简易地测量出来。通过原始跟图与工业标准图形的对比,就能快速显示发射机是否将所发送衰减的信号送至接收机。

  根据眼图能推断出如下的一些特征:

  小个较大的开口表示1个较大的系统裕度。

  1个较大的开口表示1个较大的信噪比。

  平均发射功率

  系统的功率预算是物理层测量的1个主要考虑,由于信号在系统中传送时,各种网络元件会引起信号的衰减。因此,以足够的功率发射光信号以保证接收器能可靠地区分逻辑时0逻辑1是极为重要的。平均发射功率可用功率计来测量,它亦可用1台示波器来测量。

  消光比

  消光比是对光传送器进行数字调整的调幅量度,它能影响光功率的预算,同时还影响到光纤系统发射信号所通过的距离,在这距离内,信号能由光纤系统可靠地发射和还原。它是由眼图来估算,并且定义为:平均渡光功率在逻辑1电平(E1)对激光功率在逻辑0电平(E0)的比率。当用dB来表示时(SONET/SDH通常采用),方程式为:dB:ER=10[lo g(E1/E0)

]  译注:ER为消光比Ex t ine t io n Ro t io的缩写。  在高速条件下调整时,激光必须在永远不被完全断开的情况下进行操作。激光发射的影响会对信号的使用受到限制。对于1个10Gb/s的系统来说,IOdB以上的消光比是可以接受的。消光比可以用示波器来测量。

  激光线性(误差)

  激光线性是激光波长频率的变化。其测量是在DWDM激光系统的组件设计相位里完成的。当激光内部调整时会引起激光的波长瞬时的位移,这就产生激光线性,其影响是引起脉冲增宽。

  在高数据速率时,由于内部单位间隔bi t比较短,因而脉冲的增宽就显得极为重要。在DWDM系统中,高速率情况下,狭窄的信道间隔也会增加信道单音的作用。由于线性发生的时间很短暂,因而激光线性测量相当困难。频率变化相当快,故亦难以测量。因此,将频率变化转化为调幅波,然后用干涉仪进行测量。

  激光线性可借调制技术使其最小化。为了避免激光线性,还可以用外部调制设备。为了线性最小化,可采用电子吸收调解技术。无论是减少还是避免激光线性,在高速DWDM系统中测试激光线性的效果对决定激光在数据传输中的适应性极为重要。

  增益倾斜

  增益倾斜反映出大多数光放大器的非线性。由于某些波长会比其它一些波长更为放大,因而调节放大器以保证通过所有的波长都有1个固定的增益是十分重要的。如果波长以不同强度放大,那就会产生1个所谓阴极效应,从而导致较弱放大的信号消失。调节放大器以避免信道被不均衡放大,否则会导致不同的信噪通过信道,并有可能在相邻的信道中产生串音。增益倾斜最好用光谱分析仪来测试。

  衰减:衰减影响到信号所能传播的互联距离,在这两个区域中衰减到最低点1300n m和1500n m,在这两点中,又以1500n m为最低点。这一最低衰减点代表了最长的互联距离,因此,1500n m的激光是DWDM系统最普遍采用的波长。

  衰减引起数据服形尺寸的减小。因此,随着信号速度提高,衰减显得更为重要。衰减的影响可用光功率计来确定。过大的信号衰减会导致数据中过多的误码,这是因为输入信号中的大部分信号在传输途中损失,使得光接收器无法将输入的信号准确复原和确定。

  信道测试

  到目前为止,我们所讨论的测量器均用于系统的测试,而没有1个是测试单信道的,这一类测量需要光谱分析仪、光学功率计和多波长测量器等。

  中心波长是对在信号源的峰值功率发射波长的每一信道波长的简易测量。信道间隔是指相邻信道间的距离(对DWDM来说,通常为0.8n m或100GHz)。在测试单信道时,必须对波长和信道间隔进行测量,以保证信道适当定位及信道间的距离。

  信道功率是用以确定信道间的信噪比(SNR)。此测量包括在信道中的被放大的自发射噪音(ASE),并被定义为平均光信道功率。当高速率未对中心波长或信道功率影响时,信道间隔就会受到影响,由于受到诸如线性、PMD以及多色色散(它引起脉冲带宽增大)等的影响,这就引起申音的问题。

  定时和同步:通常,DWDM系统的测试是在超过OC—48速率时所适应的抖动电平情况下进行的。但随着传输速率不断提高,在OC—192速率条件下进行测试就显得至关重要。由于速率提高,信息流的不规则性就增加或加重,所有的测试就显得更为困难。因为数据和影像的供应商对网络的定时和同步要求很高,只有这样才能有助于契约性的服务质量(QOS)。所以在高速传输时,抖动特性的精确度就十分重要。

  抖动测量技术目前是从模拟向数字化演变。随着向数字化的转换,抖动和偏移的测试问题就迎刃而解,而且具有可重复性。同时,网络定时问题也可快速确定。目前大多数SONTE/SDH测试装置部具测试抖动的能力。抖动测试可用的3种仪器在DWDM系统中起着十分重要的作用。这3种仪器的功能分别是输出抖动、输入抖动容差和抖动传送功能。

  抖动输出是在设备或网络的界面发生的。这是设备本身的潜隐性的抖动。随着系统速率的提高,裕度允差减小,于是,间歇性的误差就会遍及整个系统。当适应性测试、网络试运行、保养和发生故障时,就要进行抖动输出测试。

  为了保证网络的互联动作的可能性,所有设备要保持抖动电平不超过ITU标准所规定的极限。输入抖动容差就是用来测试设备所能容许的抖动量,以避免性能极限(通常是误差极限被违反)。

  从输入界面到输出界面,无论抖动放大还是衰减,都要对传送抖动的功能进行测量。若一元件所产生的抖动大于输入界面所出现的抖动,那么就会引发系统中同样的几个级联的元件发生抖动,于是,网络中的抖动就急剧增加。BER特性(误码率,比特差错率)BER特性测试是对一系统进行长期加载测试。用来对使用衰减、抖动和长的伪随机测试方式的系统加载。BER性能测试能对经受测试的系统的性能在接通之前得到更充分的证实。  通常,生产性的BER测试内容包括确定接收器的灵敏度和过载能力。

  在DWDM系统中,传输强度因系统不同而异。评定实况传播的图形来核实误差性能的要求。实现传播是以一伪随机位序(PRBS)来评定的。一系统符合PN23(223—1PRBS)有效载荷下有关的各项误差性能,那么就能保证系统在合适的传输质量下运行。

  为了进一步改善裕度测试,要使用一较长的PN31(231—1PRBS)方式及很大的有效载荷(OC—48c/STM—16c)。用PN31进行BER性能测试需要很长的时间以重复这种方式。这样,PN31更有效评定现场传播,因而对经受测试的系统更好的增加测试强度。

  快速的BER测试

  由于目前工业上要求具有的误差小于(10的14次方)的性能,因此BER性能和加载测试需要很长的时间。这样对时间和设备来说,耗费既高,效率又差。

  幸好,众所周知的快速BER测试法面世。此法对BER的测试更为快速而有效。快速BER测试法在较高误差速率下监控BER测试,耗用的时间太多,可根据快速得到的结果藉数字外推法来推断。

  为了提高误差的速率,可用一光学衰减器修整接收器的权限值,可标绘出BER对应于极限值的图。根据此图,则光板限值和系统的最小BER很容易确定。采用这个方法,可以有把握地用数学外推法求得较低的误差速率,并明显地减少长度测试时间而得到更多的可处理的数据量。

   总结  通信业曾不得不承受急速的变化以支持世界日益增长容量的需要。现在,由于采用了DWDM技术,供应商有可能满足用户的要求。由于传输速度达到10GB/S,新的测试问题就随之而生。这些问题包括脉冲扩宽,信号衰减及信道间隔狭窄等等。

  对于长距离及高数据速率的传输,使用较好的光纤及最小色散值的优良激光器有助于控制色散的影响,为了测定和保持系统处于良好健全的状态,特别是在高速传输时,对抖动测定的要求是很严格的。

  当性能测试时,为了更好给系统加载,可采用长的PRBS规范,PN31。而且,快速的BER测试法有助于减少长度测试时间。

  通信业没有停滞不前,它正在变化和发展。但由于精细的测试及具有对新问题的知识,供应商能卓有成效地充分满足顾客的要求,防止系统失效,并使系统保有高的QoS值。

摘自《通信产业报》