Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикумы лаборатории оптических систем передачи
.pdf
HP 70004A
λ
6
STM-16
ТР
ТР
ОM-8
Н
О
EАU-100
ОВ G.652
50 км
АТТ
ИОМ
ТР
ТР
ТР
ТР
λ
1
λ
2
λ
3
λ
4
λ
5
3. Схема и состав лабораторного макета
Схема макета представлена на рис. 2. В состав лабораторного макета входят: транспондеры TP-2,5-3R (6 шт.); мультиплексор ОМ-8; крейт-3U,
содержащий два блока питания, блок управления CU-01 К, два усилителя
ЕРА-10 и два усилителя EAU-100 (используется один усилитель
EAU-100); намотанное на бухту оптическое волокно ОВ стандарта G.652
длиной 50 км; перестраиваемый аттенюатор АТТ (производства НТО
«ИРЭ-Полюс»); направленный оптический ответвитель НО; анализатор
оптического спектра HP 70004A и измеритель оптической мощности
ИОМ.
Аттенюатор предназначен для внесения в линию дополнительного
регулируемого затухания. Направленный ответвитель обеспечивает деление оптической мощности по двум направлениям, что позволяет контролировать мощность оптического сигнала на входе приемного устройства.
Ответвитель выполнен методом сплавления оптических волокон с последующей установкой их в герметичный корпус и заделкой окончаний разъемными соединителями.
Рис. 2
4. Порядок выполнения практикума
Включить питание измерительных приборов и лабораторного макета. С использованием кнопок «Амплитуда» - «Маркер» - «Дельта» анализатора оптического спектра HP 70004A для каждого из шести каналов измерить рабочую длину волны, ширину спектра, уровень сигнала и уро-
4.1. Измерение спектральных характеристик
11
вень шума. Установки анализатора спектра: span=15 нм, цена деления
Параметр
№ оптического канала
λ1
λ2
λ3
λ4
λ5
λ6
Рабочая длина
волны λ
изм
, нм
Номинальная длина волны λ
ном
, нм
Ширина спектра
Δλ, нм
Уровень (амплитуда) сигнала Pм ,
дБм
Уровень шума Pш ,
дБм
Отношение сигнал/шум, дБ
Ширина спектра
агрегатного сигнала Δλ∑ , нм
клетки 10 дБ/дел.
Результаты измерений занести в таблицу 4. В эту же таблицу необходимо предварительно занести номинальные длины волн соответствующих транспондеров. Эти значения указаны на лицевых панелях транспондеров.
Кроме того, необходимо измерить общую ширину спектра Δλ∑, занимаемую агрегатным сигналом. Результат измерений также занести в
таблицу 4.
Таблица 4
4.2. Измерение мощности компонентных и агрегатного сигналов
Используя измеритель оптической мощности ИОМ (оптический
тестер), измерить мощность сигнала для каждого канала. Для этого
необходимо поочередно включать в ОМ-8 сигналы с каждого из
транспондеров. Затем одновременно подать сигналы от всех транспондеров и измерить мощность агрегатного сигнала. Все измерения свести в
таблицу 5.
12
Результаты измерений необходимо сравнить с параметрами узлов
Параметр
№ оптического канала
λ1
λ2
λ3
λ4
λ5
λ6
Мощность компонентного
сигнала, дБм
Мощность
агрегатного
сигнала, дБм
аппаратуры «ПУСК», приведенными в таблица 2, и сделать соответствующие выводы.
Таблица 5
5. Требования к отчету
Отчет по практикуму должен содержать: цель практикума; схему лабораторного макета; таблицы с результатами измерений; графики полученных спектральных характеристик и выводы по полученным результатам.
Каждым студентом отчет выполняется индивидуально с оформлением
титульного листа.
6. Контрольные вопросы
1. Какие функции выполняет транспондер в аппаратуре ВОСП-СР?
2. Сколько оптических каналов можно организовать в C диапазоне при
частотном интервале между несущими 100 ГГц?
3. Объясните назначение оптических усилителей, используемых в ап-
паратуре ВОСП-СР.
4. Объясните понятие «оптическое отношение сигнал/шум». Как оно
измеряется?
5. Основные параметры оптических усилителей и их определения.
6. Как найти уровень агрегатного сигнала ВОСП-СР, зная уровни ком-
понентных сигналов?
Список литературы
1. Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов /
В.Н. Гордиенко, В.В. Крухмалёв, А.Д. Мочёнов, Р.М. Шарафутдинов. Под
ред. профессора В.Н. Гордиенко. – М.: Горячая линия – Телеком, 2011.
– 368 с.: ил. (гл. 8, с. 272 – 289).
2. Климов Д.А. Методические указания по проведению практических и
лабораторных занятий по курсам «Проектирование оптических систем передачи» и «Функциональные узлы оптических систем передачи». Учебное
пособие / МТУСИ. – М., 2012. - 64 с.
13
Практикум № 2
ош
ош
К
N
N
Исследование качества передачи цифровых сигналов
в каналах ОСП методом анализа глаз-диаграммы
1. Цель практикума
Исследование качества передачи цифровых сигналов в каналах волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) с использованием метода
анализа глаз-диаграммы.
2. План практикума и задание к выполнению
При подготовке к практикуму необходимо изучить инструкции по
проведению измерений с помощью анализатора цифровых потоков HPDA
83480A и анализатора SDH Tektronix ST 2400A, схему лабораторного макета, порядок выполнения работы и заготовить бланк отчета (см. п. 5 −
требования к отчету). В процессе выполнения практикума выполнить исследование качества передачи цифровых сигналов по оптическим каналам
аппаратуры «ПУСК» методом анализа глаз-диаграммы и измерения
Q -фактора.
3. Краткое изложение теории
Интегральным показателем качества передачи цифровых сигналов
по каналам связи (в том числе и оптическим) является коэффициент
ошибок Кош (BER), который определяется отношением количества ошибочно принятых двоичных символов Nош цифрового сигнала к общему
числу символов N , переданных за интервал времени измерения, т.е.
.
Измерения Кош производят при изготовлении аппаратуры ОСП, пус-
ко-наладочных работах, приёмо-сдаточных испытаниях и в процессе экс-
плуатации. Требования к величине Кош на один регенерационный участок являются весьма жёсткими и составляют 10
–11
…10
–15
. Считается, что
точность измерений Кош достаточна, если зафиксировано не менее 10…12
битовых ошибок. Даже для потока со скоростью 10 Гбит/с для появления
10 ошибок среднее ожидаемое время при Кош = 10
а при Кош =10
–15
– более 11 дней. Значение Кош зависит от отношения сиг-
–12
составляет 17 минут,
нал/шум ОСШ в точке решения регенератора (ТРР). Для ускорения оценки
14
значения Кош разработан основанный на анализе глаз-диаграммы косвен-
Т
мин
Пороговый
уровень
Т
макс
А
макс
А
мин
Амплитуда
Время
"0"
"1"
мин
в
макс
100 % , (1)
А
Н
А
10
10
= .
2
VV
V
Q
мин
г
макс
100 % . (2)
Т
Н
Т
ный параметр качества, так называемый Q-фактор.
Глаз-диаграмма представляет собой результат многократного
наложения битовых последовательностей цифрового сигнала псевдослучайной последовательности (ПСП), отображаемый на экране осциллографа в виде диаграммы распределения амплитуды сигнала во времени на
двух периодах тактовой частоты. Примерный вид глаз-диаграммы двухуровневого сигнала представлен на рис. 1.
Рис. 1
По этой диаграмме, напоминающей форму «глаза», что и определило её название, можно найти так называемые раскрывы «глаза» по вертикали Н в и горизонтали Н г, которые обычно выражают в процентах:
Чем меньше значения Н в и Н
, тем выше величина коэффициента
г
ошибок.
Глаз-диаграмма, получаемая на экране специализированного осциллографа, представлена на рис. 2 а. Сигнал характеризуется своим размахом V, а помеха считается аддитивной флуктуационной с гауссовым
распределением и среднеквадратичными значениями
1
и
0
.
На рис. 2 б показано, что при передаче символа «0» и превышении порога
в момент принятия решения (стробирования), равного V/2, с вероятно-
Значение Q-фактора, определяемое по глаз-диаграмме, составляет
стью Р(1/0) происходит битовая ошибка.
15
2
ош
exp / 2
K . (3)
2
Q
Q
Q
2
ош
exp / 2
1
K ,
2
22
Q
Q
Q erfc
Q
Вероятность ошибочного решения Р(0/1) при передаче символа «1»
в случае
=
0
будет равна Р(1/0), т.е. Р(0/1) = Р(1/0). Тогда при равно-
1
вероятной передаче двоичных символов величина Кош
где erfc(x) – табулированный дополнительный интеграл вероятностей.
а) б)
Рис. 2
При расчётах обычно полагают, что мощность шума не зависит от
передаваемого символа, т.е.
=
0
=, и используют приближение
1
Очевидно, что Q = ОСШ/2, а выраженные в децибелах Q-фактор и
ОСШ связаны соотношением QдБ = ОСШ
– 3 дБ.
дБ
На практике в анализаторах цифровых потоков Q-фактор определяется непосредственно по глаз-диаграмме путем статистической обработки
результатов измерения амплитуды и фазы сигнала на электрическом
уровне. При этом производится оценка математических ожиданий состояний V1 и V0 , среднеквадратических отклонений σ1 и σ0 , выполняется построение функций плотности вероятности W 1( u/σ ) и W 0( u/σ ) в предположении их гауссовой формы ( рис. 2 б) и вычисляется значение К
ош
.
3. Схема и состав лабораторного макета
Схема лабораторного макета представлена на рис. 3. В состав лабораторного макета входят: анализатор SDH Tektronix ST 2400A, выполняющий здесь роль генератора цифрового сигнала STM-16; оборудование
16
аппаратуры «ПУСК» (6 транспондеров TP, мультиплексор ОМ-8, оптиче-
HP 83480A
STM-16
ТР1
ТР4
ОM-8
EАU-100
ОК G.652
50 км
АТТ
Tektronix
ST 2400A
ТР3
ТР2
ТР5
ТР6
ский усилитель EAU-100); намотанное на бухту оптическое волокно ОВ
стандарта G.652 длиной 50 км; перестраиваемый аттенюатор АТТ и анализатор цифровых потоков HP 83480A, с помощью которого производится визуальное наблюдение глаз-диаграммы и измерение её параметров.
Рис. 3
4. Порядок выполнения практикума
Включить питание измерительных приборов и лабораторного макета. На анализаторе SDH Tektronix ST 2400A нужно включить поток
STM-16. Это выполняется в меню Setup анализатора (необходимо нажимать кнопку Setup до тех пор, пока на экране не появится возможность
выбора режима работы лазера уровня L-16, что соответствует потоку
STM-16). Нажать кнопку Enter, стрелками выбрать On и снова нажать
Enter. Убедиться, что загорелась красная лампочка порта 2488 Мбит/с.
Далее необходимо с помощью волоконно-оптического шнура
(патч-корда) подать сигнал потока STM-16 на вход одного из шести
транспондеров макета (номер канала задается преподавателем) и получить на экране анализатора цифровых потоков HP 83480A глаздиаграмму. Для этого необходимо последовательно выполнить следующие операции:
1. Выбрать Timebase, далее Bitperiod и выставить на модуле
2488Мбит/с (STM-16). Убедиться, что с Tektronix ST 2400A подается по-
17
ток STM-16.
2. Нажать на кнопку Autoscale.
3. Выбрать Display, далее Draw waveform и выставить: «fast»; «per-
sistence – variable»; «color grade – on».
4. На модуле нажать кнопку «setup» , далее «optical channel» и «Filter
Параметр
№ оптического канала
λ1
λ2
λ3
λ4
λ5
λ6
X1, нс
X2, нс
Y1, мВ
Y2, мВ
Q-фактор
Н
г
Н
в
Кош
– On».
5. Display выбрать Persisttime (можно уменьшить или увеличить ин-
тенсивность по желанию, но лучше всего выставить persisttime = 500ms).
6. Display выбрать Refreshrate (время обновления экрана) выставить 1с
и зафиксировать глаз-диаграмму.
Для снятия характеристик раскрыва глаз-диаграммы в необходимых
точках включить маркер Marker , далее Mode «Manual» или «Measurement». На приборе маркеры по горизонтали обозначаются буквами Х1 и
Х2, а по вертикали − Y1 и Y2. С помощью кнопки «Меню» установить
«Маркер» в позицию X1, затем в позицию X2, тем самым измерив ширину
раскрыва «глаза». Аналогичным образом измерить высоту раскрыва глаздиаграммы (маркеры Y1 и Y2). Далее, нажав синюю кнопку, которая
включает измерение Q-фактора, записать все измеренные параметры глаздиаграммы в таблицу 1.
По результатам измерений определить Н
(3), выполнить расчет К
. Результаты всех расчетов занести в таблицу 1
ош
и сделать соответствующие выводы.
Таблица 1
и Н в. Используя формулу
г
18
5. Требования к отчету
Отчет по практикуму должен содержать: цель практикума, схему
лабораторного макета, таблицу 1 с результатами измерений и расчетов,
выводы по полученным результатам.
Каждым студентом отчет выполняется индивидуально с оформлением титульного листа.
6. Контрольные вопросы
1. Какие факторы в волоконно-оптических системах передачи со спек-
тральным разделением влияют на величину раскрыва глаз-
диаграммы по вертикали, по горизонтали?
2. В какой точке регенератора определяется глаз-диаграмма?
3. Почему измерение Q-фактора позволяет оценить качество передачи
цифрового сигнала не точно, а косвенно?
4. Объясните назначение всех блоков, приведенных на схеме лабора-
торного макета.
5. Как можно увеличить раскрывы глаз-диаграммы?
Список литературы
1. Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов /
В.Н. Гордиенко, В.В. Крухмалёв, А.Д. Мочёнов, Р.М. Шарафутдинов.
Под ред. профессора В.Н. Гордиенко. – М.: Горячая линия – Телеком,
2011. – 368 с.: ил. (гл. 8, с. 272 – 289).
2. Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Многоканальные телекоммуника-
ционные системы. Учебник для вузов. – Изд. 2-е, испр. и доп. – М.:
Горячая линия – Телеком, 2013. – 396 с.: ил. (гл. 5, с. 104 – 113).
19
Практикум № 3
Изучение мультиплексора
волоконно-оптической линии FMUX/1U-R
1. Цель практикума
Изучение функциональных возможностей, технических характеристик, проверка работоспособности и измерение параметров оптического
модуля мультиплексора FMUX/1U-R.
2. План практикума и задание к выполнению
При подготовке к практикуму необходимо изучить функциональные возможности и характеристики мультиплексора, изучить инструкцию
по проведению измерений с помощью анализатора оптического спектра
HP 70004A [2] и оптического тестера, описание лабораторного стенда,
порядок выполнения практикума и заготовить бланк отчета (см. п. 6 −
требования к отчету). В процессе выполнения практикума исследовать
индикацию аварийного и рабочего состояний мультиплексора и выполнить измерения уровня мощности и рабочей длины волны оптического
сигнала на выходе мультиплексора.
3. Краткое описание мультиплексора
Мультиплексор волоконно-оптической линии FMUX/1U-R представ-
ляет собой систему передачи, позволяющую передавать по волоконнооптической линии четыре канала Е1 и один канал Ethernet 10/100 Base-T
(для использования по протоколу удаленного моста - remote bridge). Термин «канал Е1» обозначает канал передачи данных, имеющий интерфейс
в соответствии со стандартом ITU-T G.703 с номинальной битовой скоростью 2048 кбит/с, как с цикловой организацией (структурированный согласно рекомендации ITU-T G.704) или ИКМ-30, так и без цикловой организации (неструктурированный). Термин «канал Ethernet 10/100 Base-T»
обозначает канал передачи данных, имеющий переключаемый или автоопределяемый интерфейс 10Base-T или 100Base-T (в этом случае используется физический уровень 100Base-TX) для подключения локальной вычислительной сети (ЛВС) в соответствии со стандартом IEEE.802.3.
Каждый из каналов Е1 и Ethernet передается независимо. Эффективная скорость канала Ethernet составляет 8 Мбит/с. Благодаря увеличенному до 4224 байт размеру пакета поддерживаются виртуальные сети
Ethernet (VLAN). Частота синхронизации каждого канала Е1 не зависит от
частот синхронизации других каналов Е1.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]