第七章光纤传输系统实验Word文档格式.docx
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当前设置的脉冲宽度
/：
表示和表示之间的电平差
b/$=101g/皿背向散射光电平
$：
背向散射损耗（NP/加）
=0.23026x10E-3RS厶
RSL；
瑞利散射损耗（dB/km）
X光纤的群速率
£
：
光纤的有效常数
M：
光纤芯线的折射率
“2：
光纤覆层的折射率
N"
有纤的有效群折射率
C：
光速
3、实验框图
OTDR
—
被测光纤线路
3.实验步骤:
1、选择熔接后的光纤一条（选择带光纤连接器的光纤）2、接入OTDR设备3、分析OTDR测量所得的图
4、分别选择接续损耗和回损模式进行测量
五.
光时域反射仪
预习内容与思考
预习有关瑞利散射的有关内容
六、
思考如何用最小-乘法原理来测量光线接续损耗
实验内容
1＞记录损耗和全回损的数值
2、记录接续损耗和回损的数值
七、实验报告
1、从光时域反射仪选取接续损耗波形川•算其损耗值，并和
仪器读数进行比较
2、从光时域反射仪中选取一段波形计算它的会侧值•并和仪
器读数进行比较。
光纤传输系统中光纤线路的实验
（二）
光纤长度测量
1.实验目的
1、掌握光纤线路长度的测量方法
2、学会用OTDR分析判断■光纤线路中的故障点
2.实验原理
在光传输系统中光纤线路的畅通，是保证光信号正常传
输的关键，因此•在实际光纤线路的维护中•光纤线路的测量起
着重要的作用。
OTDR的原理是光脉冲的瑞利散射■山于瑞利散射光具有
和入射波长相同的波长，且功率与该点的入射光功率成正比,
因此通过测试光纤返回的反向光功率就可以获得入射光沿光
纤传输路径所受到的损耗特性•并且还可以通过分析返回光信
号的时间来确定待测光纤中不完善点的位置以及待测光纤的
总长度。
下图是一条典型的测试曲线：
其中n点为光纤的输入端,
是耦合设备和光纤输入端端面产生的菲涅尔反射信号，并且
此处的光信号最强,b点有一突降,说明此处有一接头或存在其
它的缺陷,从而所引起高损耗，C点突然有一个上升，说明此处
有光纤的断裂面，引起菲涅尔反射，d点为光纤的终点，是山
输出端引起反射。
P2为e点和
光纤长度唤
（1（1±
图可求出光纤衰减系数2L，其中
b点测得的光功率丄为这两点的长度。
）
因此测量光纤的长度，就利用光纤中光信号的背向散射原理。
光纤
v=—bn/s）
在光纤中传输的速度«
，其中，"
为光纤的折射率,
C为光在真空中的速度。
将光信号从始端的某点再反向传
回始端的时间T,变换成光信号在光纤传输中传输的距离，可表示为:
C
l=vT=-Tn
因为此距离为实际业离的2倍,故光纤的实际长度为
/=£
.!
n2
测量的原理框图:
3.实验步骤
1、将要测试的光纤段接入OTDR设备专用的槽中;
2、将信号送入光纤;
3、ItlOTDR发送•单模或多模光源;
4、分析OTDR测量所得的图;
5、记录数据。
4.实验仪器
5.预习要求与思考
1、预习有关背向散射及瑞利散射的有关知识;
2、思考在光纤传输工程中•如何检测光通路。
6.实验内容
1、分别选取48、96、144公里的光纤进行测量，记录所检测的
数据;
2、估算未知光纤的长度。
7.实验报告
1、在实际应用中•若某光路出现故障，如何用0TDR进行分析,
写出过程及测试框图;
2、分析为何OTDR测试的范圉要求比较大，当测试的光纤距离
较小时■为何出现盲区。
光纤传输系统中光纤线路的实验（三）
光纤色散的测量
一、实验目的
1、掌握测量光纤中色散的方法
2、会用0TDR分析仪记录光纤中的色散值
I、色散的定义:
数字宿号在光纤中传输时是山不同的频率
成分或不同的模式成分携带的，而这些不同的频率成分山不
同的传输速度，当他们在光纤中传输一段距离后将互相散
开，于是光脉冲被展宽，而被称为色散。
2、色散的影响:
在光信号的传输中，山于受到色散的影响■
信号的脉冲发生展宽，从而导致了码间干扰的产生，从而限
制光传输的速度和频带宽度。
3、色散测试原理:
A•多模光纤的色散测试
设光纤的输入/输出脉冲波形近似为高斯分布如下图
（B）
（A）为输入脉冲，幅度Al,则A,/2所对应的宽度为Ari是这个脉冲的宽度。
（B）为输出脉冲，幅度为A2,则A2/2所对应的宽度为是这
个脉冲的宽度。
经证明经光纤传输的脉冲展宽△!
■=佢云产石丁则色散带宽为
3=凹
△r
B.单模光纤的色散测试
在单模光纤中没有模间色散，只有色度色散（频率色散）,
色散和光源普密度密切相关，光源普宽越宽，色散越小•宽带越
大，通常用色散系数表示色散D的大小即
"
警丙/伽.如
D为单位长度上单位波长间隔内的光波在光纤上产生的
时延差•此时光纤带宽与色散系数的关系为
D•△兄
C•测试框图
1、用尾纤将OTDR与光纤线路相连如上图:
2、改OTDR的工作模武，同时将其转换成色散模式测量
3、选用近似公式（SMFDSF或ANY）和参考波长
4、记录数据的大小
四、实验仪器
OTDR分析仪
五、思考与预习要求
1、预习有关色散的概念。
2、思考影响光纤色散的因素。
六、实验内容:
1、分别选用1-31urn、1・55um波长的光进行测试，记
录在光纤中的色散。
1、分别选用1.31Um1.420umL55uml.65Ouni波长的光进行测量山OTDR分析仪绘出图表2、根据上图色散曲线图。
单盘光纤及线路接入损耗测试
1、了解光纤的基本参数对其传输特性的影响2、掌握单盘光纤及线路接入损耗的测试方法
在光纤传输系统中，线路的好坏将决定传输质量的
高低•因此对于光纤线路的测量是确保传输的关键。
在单盘光
纤中，为了施工护维护的方便，一般都规定有A、B端。
分
别将光缆的AB端剖开进行损耗、长度、色三等各项数据测
试。
其测试原理如下图:
单盘光纤
在光纤传输系统中，线路的衰耗是一个重要的参数，在本
实验中我将对实验室的光纤线路进行测量，来检测线路的衰
耗。
首先我们将光纤配线柜（ODF）中的各条线路进行宙联，连
成一条整线路。
在用OTDR来对线路进行测量■观察OTDR所
测得的曲线，记录数值大小。
其实验原理图如下:
三、实验仪器
OTDR、单盘裸纤（1O00米）
四、实验步骤：
1、将单盘裸纤的一头与尾纤进行熔接于0TDR。
2、将单盘裸纤的另一头与单盘光纤熔接
3、观察OTDR波形，记录数值
4、将尾纤一端接入光纤配线柜（ODF）中的G652光纤
5、将尾纤的另一端接入OTDR
6、观察OTDR的曲线并记录数值
7、重复过程4・6,测试ODF中的G655光纤。
五、预习要求
1、了解光纤的基本参数。
2、掌握光纤损耗的计算方法。
六、实验内容
1、用OTDR测试光纤线路
2、用OTDR测试单盘光纤
1、记录所测单盘光纤的损耗。
2、比较用ODTR所测的G652和G655光纤损耗，数值
上有何不同。
光功率的测试
1、掌握SDH设备的平均发送光功率的测试
1、平均发送光功率
平均发送光功率是指在正常工作条件下.SDH设备
（光端机）输出的平均功功率•即尾纤书的光功率，平均发送
光功率指标与实际的光纤线路有关■在长距离光纤数字通信
系统中，要求有较大的平均发送光功率,在短距离的光纤数字
通信系统中，要求较小的平均发送光功率。
2、实验原理及实验框图
本实验的实验原理是利用SDH分析仪送出“0”、“1”等
概率的伪随机码与SDH设备的电接口相连，将光功率计•通过
尾纤与SDH光路端口连接•即可得出发送光功率P,然后查
看光纤连接器的损耗值W,最后得出平均发光功率
PT=P+g•其连接框图如下图:
光功率计SDH分析仪
四、实验步骤:
5、
五、预习要求与思考题：
1、预习有关SH复用设备的知识及SDH传送网的知识。
2、若分析仪发送的伪随机码有相位抖动时会产生什么悄况
六、实验内容、
1、使用光功率计测试SDH设备的平均发送功率，并进行记录
2、使用光功率计分别测试本端或对端SH设备的接收光功率，并进行记录
七、实验报告
1、整理实验数回顾测试方法
2、当光功率汁指示的功率突然下降时，表明出现啥悄况。
3、若发送光功率测量过程中光功率突然上升，乂表明出现什么悄况
消光比测试
一、实验目的
2、
1、掌握消光比的测试方法
了解SDH设备的性能指标“消光比”
二、实验原理
1、消光比：
是指最坏反射条件时，在调制条件下传号平均光功率与信号平均光功率比值的最小值,用公式来表示为
4
x=10lg（£
x,）=I01g—B
式中A代表传号时平均功率,B代表空号时平均光功率。
测试原理框图
首先将PCM系统分析仪接于SDH电路接口，然后分别向电路接口输入全“1”码和全“0”码，然后用光功率计分别测试出全“1”码时的输出光功率A和全“0”码时的输出光功率B,其原理图如下：
尾纤
光功率计
1、将PCM分析仪与SDH的电路接口通过跳线相连;
2、将光纤线路进行自环；
3、发全“1”码,按图所使用光功率计测试功率片；
4、发全“0”码，按图所使用光功率计测试功率巴；
的输出光功率。
七、
2、由测试数据计算SDII设备的消光比。
实验报告
1、当消光比指标恶化时，对SDH的接收灵敏度有何影响;
2、由消光比公式Ev=101g△，可知上丫是否可能为无穷
B
大。
3、消光比越大越好，还是越小越好，为何。
灵敏度测试
1、掌握接收机灵敏度的测试方法
1、接收机灵敏度指紧靠SDH设备接收端前，为达
到1x10"
。
的BER（误比特率）值所需要的平均接收功率Pr
的最小可接收值。
即10■八丿此最小值考虑的
SDH设备所引起的各种功率代价，包括设备的最坏消光比,
最差上升的下降沿，测试容差等因素，但未考虑色散、抖动或光通道反射有关的功率代价。
2、接收机测试的原理：
设SDH设备的电接口分别
于SDH分析仪向连接，根据之路的速率，在SDII分析仪上设置相应的PRBS调节可变光衰减器，逐渐增大衰减量，使SDH分析仪测到的误码尽量接近，但不大于接收灵敏度定义中所规定的BER值，在SDH设备的光输入
口处断开输入的光纤，接光功率计读出光功率值，即为接收灵敏度，其原理框图为:
光功率讣
三、实验步骤:
1、将SDH分析仪接入SDH设备；
2、将符合速率及幅度要求的伪随机码测试信号送入光端机的
输入端；
3、逐步增大光可变衰减器的衰减量,使系统误码逐步增大，直
4、至误码检测器所期望的指标。
5、将光端机的接收端与光纤断开，将光功率接入光纤线路中,记录光接收机在所期望的误码率条件下的最小平均接收光功率Pr：
四、实验仪器
SDH分析仪，光功率计,可变光衰减器
五、预习要求与思考题
1、了解误比特率（BER）的概念。
2、考虑若接收灵敏度指标出现问题，可能有的原因。
六、实验内容
1、测试SDH的接收灵敏度
2、利用1中测试方式得到的数据分析误码率与灵敏度之
间的关系。
1、用绘图法描述出误码率与灵敏度间的关系。
2、当接收灵敏度过低或过高，表明SDH设备会出现哪些悄况。
本端
SDH
三、测试步骤
1、将SDH分析仪用跳线与SDH电口相接。
2、用尾纤将光纤线路回环
3、调节可衰减器，在无误码时，将尾纤与SDH设备的收端断开,同时接上光功率计记录“max
4、将尾纤再次接入SDH设备■调节可变衰减器■在误码为10亠时再
将尾纤与SDH设备断开,将尾纤与光功率计相连记录Pmm
5、计算动态范W
SDH分析仪光功率计光可变衰减器
五、预习要求与思考
1、预习有关动态范H的概念2、思考在动态范H的测量过程中入"
/治X功率是如何测出的。
1、测量计算光接收系统的最大接收范m2、记录在不同期望误码率下如：
i（r\i（rw、i（rH下所得的
最小平均发送光功率几丽并比较其动态范ffl
1、根据所测得数据，写出所测设备的动态范M
2、il•算在不同误码率下的设备动态范W值
SDII设备的光谱特性
1、掌握最大一20dB普宽的概念及观测方法
2、掌握最小边模抑制比（SMSR）的概念及观测方法
关于SDH设备中的光谱特性通常包括三个参数:
最大均方根宽度、最大一20dB宽度、最小边模抑制比（SMSR）在本实验
中只介绍后两种。
1、最大・20dB宽度
单纵模激光器的光谱特性如下图，主要能量集中在主模中,因而其光谱特性是按主模中心波长的最大峰值功率跌落一20dB的最大宽度来定义，对于面斯形主模光谱，可以计算出一20dB的全宽相当
+6.07^（5：
表示脉冲能量的集中程度，定义为最大均方根宽度）258倍的・3dB全宽厂（乂称脉冲半宽FWHM）,通过这两个换
算系数■就可以对不同的光谱宽度进行比较和换算了。
2、最小边模抑制比（SMSR）
单纵模激光器在动态调制时也会出现多个纵模,只是边模的功率比主模功率小很多。
为了控制SLM模分配噪声，必须保证SLM有足够的边模抑制比SMSR
SMSR为最坏反射条件时■全调制条件下主纵模（Ml）的平均光功率
与最显著的边模（M2）的光功率之比的最小值•用公式表示为
SMSR=W\s—
三、实验步骤
1、用尾纤将光谱分析仪与SDH设备相连
2、观察光谱分析仪所产生的图形
3.记录数值，察看・20dB谱宽
4、il•算SMSR
光谱分析仪、光衰减器
预习与思考
、了解光谱特性的三种参数的定义査看有关STM-1STM-4STM-16接口参数规范考虎如何对不同的光谱宽度定义和进行比较换算实验内容
掌握最大一20dB谱宽与最小边模抑制比的测试方法
记录激光器最大一20dB谱宽数值
3、记录最小边模抑制比数值
1、谱宽是越小越好，还是越大越好，为什么?
2、造成单纵模激光器在动态调制时也会出现多个纵模主要原因
—SDH帧结构中的开销功能测试
1、了解SDH的帧结构。
2、掌握使用SDI1分析仪对SDH帧结构中各种开销的功
能检测。
在SDH的帧结构中有两大类不同的开俏，分别为断开销
SOH和通道开销POII•分别用于段层和通道的维护。
而在SOH中包含有定帧信息,用于维护和性能监视■它乂
可分为在生段开销RSOH和复用段开销MSOH如下图:
为与传綸媒成仃关的特征字节（暂用〉为国内枚用保国字Fj
为＞1、扰码国内便出了打
所冇未标记字M待将*IN际林准他定（与媒丿员命关的应用•附加IN内使用和K地用途〉
图1-9STM"
7节安押F乙总图
可少的，故在本实验中主要针对上述4个字节进行检测。
1、帧定位字节:
A1和A2
SOH中的A1和A2字节可用来识别帧的起始位置。
A1和A2具有固定的二进制数值，即AI为II1I0I10,
A2为OOlOlOOOo当连续5帧以上收不到正确的ALA2
字节，即连续5帧以上无法区分出不同的帧，那么接收端进入帧失步状态，产生帧失步告警（OOF）o若OOF持续了3ms则进入帧丢失状态■设备产生帧丢失告警（LOF）■
插入告警指示信号（AIS）,整个业务中断；
在LOF状态下若收端连续1ms以上处于定帧状态,那么设备恢复到正常
状态。
2、比特间插奇偶校验NX24位码（BIP—NX24位码）:
B2
B2字节用于复用段误码监视，段开销中安排有3个
B2字节（共24比特）作此用途。
B2字节是使用偶校验的
比特间插奇偶校验NX24位码,其产生方式与BIP・8类
似。
BIP-NX24码对前•一个STM-N帧（除SOH中的第1到第3行以外）的所有字节进行计•算，结果置于扰码前的
B2字节位置，STM-N帧中有NX3个B2字节，每3
个B2对应于一个STM-1帧的奇偶校验码。
3、复用段远端缺陷指示（MS-RD1）K2（b6・b8）
MS-RD1用于向发端回送一个指示，表示收端以
检测到上游段失效或受到MIS-AlSoMS-RD1用扰码
前在K2字节的b7、b6和b8插入II0。
本实验的原理框图为:
分析仪
分折仪
1、将SDH分析仪与被测光纤相连。
2、将被测光纤线路的另一头接入SDH分析仪3、观察SDH分析仪上的指示灯
4、在本端发送STM-1信号
5、在对端观察SDH分析仪信号的帧结构6、记录观察到的A1、A2、B2、K2的数值
SDH分析仪
五、预习内容
1.SDH帧结构的组成2、SDK帧结构中段开销的字节安排
1、观察记录段开字节A1、A2、B2、K2的数值。
2、分别改变的数值，观察SDII分析仪上的指示灯的变化并进
行记录
SDH传输系统实验（十一）
误码特性测试
1、了解SDH传输系统产生误码的原因
2、掌握对SDH传输系统误码测试的方法
1、误码的定义:
当承载信息的光脉冲信号被光接收机接收后,
山于信号本身的畸变或接收机的噪声影响会使判决后的再生数字
流的某些比特发生差错。
2、对于SDH传输系统误码性能测试通常包括以下三种误码性能
参数：
<
1）.平均误码率BER：
一般是指在一段较长的时间内出现误码的个数和传输的总码元数的比值。
BER=误码个数/传输的总码元数
（2）、误码秒比ESR:
当某1秒钟出现背景块差错时即可记为误码秒ES：
误码秒与总的可用时间之比为误码秒比ESRo
（3）、严重误码秒比SESR：
当1秒内包含有不少于30%的差错块或者至少出现1个严重扰动期（SDP）时,认为该秒为严重误码秒SES；
严重误码秒与总的可用时间之比为严重误码秒比SES
Ro
（4）、背景块差错比BBSR：
背景块差错BBE是指扣除不可用时间和SES期间所有块数后的总块数之比称BBERo
3、系统误码测试原理
将SDH传输系统中的本端设备的电路支口接于SDH分析仪，对
端将设备的电路接口回环•观察误码数，其原理框图如下:
电口光口
Tx
收
Rx
发
对端
八
回环
首先ihSDH分析仪向本端SDH设备发送测试码撚后经对端设备将信号回环后送入本端有SDH分析仪记录传输系统中信号的误码值。
1、用跳线将SDH分析仪与SDH设备的电路口相连;
2、用本端和对端的SDH分别与光纤相连;
3、将对端SDH设备用跳线回环;
4、记录误码数值。
SDII分析仪
五、预习内容与思考
1、预习有关误码以误码性能参数的知识2、了解产生误码的原因
1、掌握测试误码的一般方法2、记录传输系统的误码性能参数
1、造成内部误码的原因有哪些2、造成外部产生误码的原因有哪些
SDH传输系统实验（十二）
—大通道代价测试
1、掌握测光通道功率代价的方法
2、了解影响光通道功率代价的原因。
光通道代价：
山于码间干扰、模分配噪声、激光器碉秋声等原因，脉冲在光通道中的传输导致接收机灵敏度的变化，这种变化称为光通道代价，即为系统接入光通道时与不接入通道时接收机灵敬度的差值。
2、测试光通道代价的原理:
按G.975建议规定光通道的总功率代价不得超过IdB。
于是首先在光功率传输系统的本端SDH设备电路接口端接入山SDH分析仪送入的电路信号，再用可变光衰减器将本端与对端两SDH设备相连■如下图所示:
；
采用实验测试接收机灵敏度中外推测试法，测试出光路的接收灵敏度人
然后在本端与对端的SDH设备中接入实际光纤线路,并接入
可变光衰减器■如下图：
测出光路的光接收灵敏度将测出的数据几、片记录，最后按下公武计算光通道代价二&
•片
3.实验仪器
SDH分析仪，光功率计，可变光衰减器
4.实验步骤:
1、将本端和对端SDH设备通过尾纤与可变光衰减器相连;
2、将SDH分析仪用跳线与SDH的电路口相连；
3、用跳线回环SDH设备的电路口；
4、调节可变光衰减器，记录光接收机的灵敏度耳；
5、将光纤线路接入如图（b）;
6、调节可变光衰减
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