Измерения на линейном тракте проводных систем передач

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Лабораторные работы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Измерения на линейном тракте проводных систем передач

I. Краткие теоретические сведения.

1. Линейный тракт цифровой телекоммуникационной системы может быть организован на основе:

1.1 Волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП) с использованием одномодового (реже – многомодового) световода;

1.2 Электрической линии с использованием коаксиального кабеля или витой пары;

1.3 Радиоэфира (радиоканала).

К проводным системам передачи относятся построенные по п.п. 1.1 и 1.2, которым и уделено внимание в настоящей работе.

2. В каналах имеет место влияние возмущающих факторов (внешних, либо присущих элементам системы и являющихся их неотъемлемой частью с учётом физических принципов работы), приводящих к искажению цифрового сигнала, а следовательно – и передаваемой информации:

2.1 В оптоволоконном канале это: лазерный «звон», chirp-эффект в лазере, конечная ширина спектра излучения лазера, дисперсионное уширение длительности импульса, модовый шум, нелинейные и интерференционные эффекты в световодах и волоконно-оптических компонентах, специфические виды шумов, присущие каким-либо оптоволоконным компонентам (например, шум усиленного спонтанного излучения в волоконном усилителе EDFA).

2.2 В электрических линиях это: аддитивный гауссов шум (из-за влияния внешних электромагнитных и электростатических полей, фонового излучения и т.д.), дробовой шум (как правило с пуассоновским распределением – из-за квантового характера передачи электрического сигнала в полупроводниках с учётом малых значений рабочих мощностей) и межсимвольная интерференция (взаимное влияние сигналов) из-за ограниченности полосы пропускания линии по сравнению с верхней частотой спектра цифрового сигнала.

3. Цель проведения измерений на линейном тракте состоит в следующем:

3.1. Выявление степени соответствия линии передачи требованиям, заложенным в технических условиях (производителя, подрядчика, монтировавшего данную линию передачи – качество изготовления и монтажа).

3.2. Выявление степени влияния искажающих факторов, имеющих место в данной системе передачи, на достоверность принимаемых сигналов (особенности, связанные с условиями эксплуатации).

3.3. Поиск путей, направленных на улучшение работоспособности данной системы передачи (настройка при вводе в эксплуатацию, либо при проведении модернизации).

В п. 3.3 предполагается возможность итерационного изменения параметров системы передачи (в том числе перекомпоновка, пересмотр используемых компонентов управления на ВОЛП для обеспечения продольной согласованности оптического тракта и прочее), что позволит в определённых пределах снизить воздействие искажающих факторов.

II. Базовые измерения на проводном линейном тракте

Виды измерений, установленные нормативно-техническими документами МСЭ-Т для ВОЛП и электрических линий, представлены в лекционном курсе по данной дисциплине (Лекции 1…3 [3]). Кроме этого как с теоретической, так и практической точек зрения им уделено достаточное внимание в дисциплине «Линии связи».

В данной лабораторной работе предполагается ознакомление с основными устройствами, используемыми на ВОЛП, и ознакомление с измерением, направленным на выявление уровня работоспособности электрической линии.

Так базовым измерением на ВОЛП является измерение уровня оптической мощности на ближнем конце, т.е. принятой в результате отражений от мест дефектов и несогласованностей в оптоволоконном тракте. Прибор, осуществляющий подобные измерения (рис. 1), представляет собой оптический рефлектометр, в данном случае AQ7220 mini-OTDR [1, 3].

Рис. 1. Внешний вид оптического рефлектометра

Рис. 2. Внешний вид наиболее распространённых оптических коннекторов

На рис. 2 представлены наиболее распространённые оптические интерфейсы (коннекторы), применяемые на ВОЛП.

На рис. 3 представлена типовая рефлектограмма, содержащая характерные области, приводящие к отражению оптического сигнала.

Рис. 3. Характерный вид оптической рефлектограммы, показывающий уровень отражённой оптической мощности от длины кабеля

В отношении электрических кабелей также существуют характерные интерфейсы, или способы закрепления клемм электрического рефлектометра к кабелю (рис. 4). На каждом из рисунков (а, б и в) слева показано правильное соединение, справа – неправильное [3].

а б

в

Рис. 4. Варианты закрепления клемм прибора и измеряемого кабеля: а – коаксиальный кабель, б и в – витая пара

Далее на рис. 4 и рис. 5 представлены типовые рефлектограммы, характеризующие различные дефекты в электрических линиях.

Случай отражения сигнала от точки большого сопротивления (второй курсор), что соответствует обрыву кабеля. Состояние называется COMPLETE OPEN

Случай четырёх отпаек на кабеле. Отпайка, отмеченная вторым курсором, является дефектной, что хорошо видно по уровню отражения от неоднородности

Случай, когда за частичнымзамыканием (PARTIAL SHORT), отмеченным вторым курсором, следует полный обрыв кабеля

Случай частичного обрыва {второй курсор), за которым следует полный обрыв. Состояние называется PARTIAL OPEN

Случай короткого замыкания в кабеле и малого сопротивления неоднородности. Состояние называется DEAD SHORT

Рис. 5. Рефлектограммы, полученные на медных линиях

Внесение дополнительного сопротивления или сварочный шов приводят к появлению отражения в виде S на рефлектограмме. Вы-сокоомное отражение сопровождается низкоомным

Хорошо согласованный кабель с терминатором поглощает полностью сигнал отражения. Такая рефлектограмма служит гарантией правильности выбора терминатора, который не вызывает отражения

Наличие направленных пассивных ответвителей может принести к ошибке измерения вследствие множественного отражения. На рефлектограмме второй курсор отмечает ответвитель. Два разнонаправленных отраженных сигнала отображают два сегмента ответвителя

Коаксиальные отпайки, как внешние, так и внутренние, могут привести к появлению точек отражения по всей длине кабеля. Уровень отраженияявляется параметром качестваотпаек

Наличие усилителя в линии приводит к повышенному отражению от усилителя. Сигнал от рефлектометра должен обрываться на усилителе, однако реально возникает дополнительное отражение (фантомный образ) за усилителем

Коаксиальный кабель с цилиндрическим коннектором, отмеченный вторым курсором. Затухание, вносимое коннектором, прямо пропорционально качествусоединения

Рис. 6. Рефлектограммы, полученные на медных линиях

III. Измерительная концепция оптоволокнных сетей со спектральным уплотнением каналов

Представленные выше измерения на линейном тракте цифровых систем передач уже стали классическими. Учитывая высокие темпы внедрения оптоволоконных систем со спектральным уплотнением каналов (ВОСП-СР [18] или WDM-систем), было бы неправильным оставить данную тематику без внимания. Приведённый ниже материал кратко раскрывает измерительную концепцию WDM – характеристики функциональных узлов аппаратуры ВОСП-СР и методы их измерений.

На современном этапе измерения в WDM по своей основе очень близки к измерениям в ВОСП, использующих единственную длину волны. С принципиальной точки зрения это аналоговые измерения параметров, характеризующих работоспособность оптического тракта. Некоторое отличие в работе ВОСП-СР от классических ВОСП составляет выявление (учёт, компенсация) степени искажения сигналов, связанного с взаимным влиянием каналов, уплотнённых по длине волны. Очевидно, что эта особенность отражается и на измерительной концепции WDM.

Функциональные характеристики ВОСП-СР должны соответствовать представленным в [28].

Уровень оптической мощности при числе каналов менее 16 измеряют по методике, приведённой в [28]. При числе каналов более 16 используют оптический коммутатор и измерительный комплекс для ВОСП-СР. Схема измерений приведена на рис. 7. При обработке результатов к показаниям измерителя уровня мощности прибавляют потери, вносимые оптическим кабелем А_ок и оптическими соединителями А_ос (по паспортным данным).

SDH

Рис. 7. Схема измерений уровня оптической мощности при числе каналов более 16

Результаты измерений должны соответствовать параметрам, представленным в табл. 1.

Таблица 1

Уровень мощности, дБм	Точки нормирования тракта	Оптические усилители
Пдi	ГПд	ГПр	Пр'	передачи	промежуточные	приёма
вх.	вых.	вх.	вых.	вх.	вых.
Минималь-ный	–5	£ + 27,0	£ + 1,0	£ + 10,0	–17,5	+3,5	–36,0	+3,5	–36,0	–10,0
Максималь-ный	+3	+16,6	+27,0	+10,0	+27,0	+1,0	+17,0

Сокращения: Пд – передатчик, ГПд – групповой (объединённый) передатчик, ГПр – групповой приёмник, Пр – приёмник (вход оптоэлектронного преобразователя), Пр' – приёмник (вход решающего устройства).

Спектральные характеристики – центральные частоты (длины волн) оптических каналов, отклонения центральных частот оптических каналов от номинальных значений, ширину спектра оптических каналов и коэффициент подавления боковой моды измеряют с помощью оптического спектроанализатора или измерителя длины волны с точностью измерения по длине волны не хуже 0,003 нм. При числе каналов более 16 применяют схему измерений, содержащую оптические ответвители для выведения контрольных сигналов, оставляя тем самым линейный тракт в работоспособном состоянии.

Номинальные значения центральных частот сетки с шагом 100 ГГц для диапазонов S, C и L в области пропускания WDM [1] можно вычислить по формуле:

f_n = А + n × 0,1, ТГц при n = 1…В. (1)

Как правило, результаты измерений представляются в значениях длин волн l, нм. Частота f и длина волны l связаны соотношением f = с/l, где с = 2,9979´10¹⁷ нм/с. Пересчёт отклонений значений центральных частот удобно производить по формуле:

Df_n = C×Dl, (2)

при этом погрешность пересчёта не должна превышать величины ±D,% . Значения констант А, В, С и D, использующихся в (1) и (2), приведены в табл. 2.

Таблица 2

Оптический диапазон	Константы
обозначение	частоты, ТГц	длины волн, нм	А	В	С	D
S	205,4…196,2	1459,56…1528,00	196,1
C	196,1…192,1	1528,77…1560,61	192,0			2,5
L	192,0…184,4	1561,42…1625,78	184,3

Допустимые отклонения центральных частот оптических каналов (в ГГц) от их номинальных значений приведены в табл. 3.

Таблица 3

Расстоя-ние между ОК, ГГц	Точки Пдi, скорость передачи, Гбит/с	Мультиплексоры
оконечные, при количестве оптических каналов	ввода/вывода, при общем количестве ОК / ответвляемых-вводимых в ОК
£0,622	2,5	10,0						8 / 4	16 / 8	40 / 16
	±20,0	±5,0	–	±5,0	–
	±10,0	–	±5,0	–	±5,0
	±10,0	±5,0	–	±3,0	–	±3,0

Сокращение: ОК – оптический канал

Ширину спектра (полосу оптического канала) определяют как разность длин волн, [нм], измеренных по заданным уровням мощности (на 3 дБ и 20 дБ ниже уровня мощности на центральной частоте оптического канала) и пересчитанных по формуле (2). Нормируемые значения параметров сведены в табл. 4. Схема измерений приведена на рис. 8.

Рис. 8. Схема измерений центральной частоты и её отклонения

Из точного (нормируемого) значения центральной частоты, устанавливаемого в том числе техническими условиями производителя, вычитают показания анализатора спектра. Результаты измерений должны лежать в пределах, указанных в табл. 3.

Таблица 4

Ширина спектра (полосы) ОК, по уровню

Точки Пдi , скорость передачи, Гбит/с

Мультиплексоры

оконечные, при количестве ОК

ввода/вывода, при общем количестве ОК / ответвляемых-вводимых ОК

£0,622

2,5

10,0

8 / 4

16 / 8

40 / 16

–3 дБ, не менее, при шаге, ГГц

–

–

50,0

–

50,0

–

–

50,0

–

25,0

–

25,0

–20 дБ, не более, при шаге, ГГц

–

14,0

20,0

40,0

80,0

–

–

–

80,0

–

–

80,0

–

–

–

40,0

–

–

40,0

Пример показаний спектроанализатора при измерении спектральных характеристик для оптического канала со средней частотой 192,1 ГГц (l₁ = 1560,61 нм) приведён на рис. 9.

Рис. 9. Результат измерения спектральных характеристик в точке S_n

Как следует из рис. 9, центральная длина волны излучения составляет l₂= 1560,62 нм. Отклонение длины волны излучения от номинальной составляет Dl = l₂ – l₁= 1560,62 – 1560,61 = =0,01 нм. Отклонение центральной частоты от номинальной для диапазона 1550 нм можно определить по (2): Df = 125×(l₁ – l₂) = 125×(–0,01) = –1,25 ГГц.

Характеристики формы сигнала (глаз-диаграмму (ГД), рис. 10, и коэффициент гашения) измеряют по методике, приведённой в [29]. Значение коэффициента гашения в точках Пд_i при скорости передачи до 10,0 Гбит/с должно быть не менее 8,2 дБ.

Рис. 10. Результаты измерения глаз-диаграммы потока STM-64

Результат измерений глаз-диаграммы представлен на рис. 10 и находится в пределах шаблона (элементы 1, 2 и 3 рисунка). Для выполнения измерения ГД используют, как правило, специализированные измерительные средства, либо анализаторы SDH с подключением к компьютеру (по RS-232) с применением соответствующего программного обеспечения.

Коэффициент гашения (1С1 Ex Db на рис. 10), равный 10,04 дБ, удовлетворяет норме (более10 дБ).

Затухание отражения в точках нормирования Пд_i (S_i) измеряют либо с помощью специального измерителя коэффициента отражения, либо согласно п. 7.2.3.1 [30] по схеме рис. 11. В этом случае для измерений используются измеритель оптической мощности с пределами измерений +20 дБм…–60 дБм и калиброванный отражатель, обеспечивающий отражение сигнала не менее –24 дБ. Перед измерениями производят калибровку измерительной установки. Для этого сначала измеряют уровень оптической мощности Р_пд на выходе транспондера. Затем выход транспондера через оптический соединительный кабель подключают к выходу 3 оптического разветвителя и измеряют уровень мощности Р₃₂ на выходе 2 оптического разветвителя, рис.11, а.

Затем выход транспондера подключают ко входу 1 оптического разветвителя и измеряют уровень оптической мощности Р₁₃на выходе 3, рис.11, б. Далее к выходу 3 оптического разветвителя подключают оптический соединитель (нагрузку) с нулевым отражением и измеряют уровень мощности Р₀на выходе 2, рис.11, в. В качестве нагрузки можно использовать оптический соединитель, помещённый в кювету с гелем, показатель преломления которого приблизительно равен показателю преломления сердечника волокна, например, это может быть обезвоженный глицерин.

Рис. 11. Схемы измерения затухания отражения согласно п. 7.2.3.1 ОСТ 45.131-99

а

б

г

в

После калибровки нагрузку отключают, тщательно очищают торец соединителя кабеля, после чего выход 3 оптического разветвителя подключают к точке Пд_i и измеряют мощность Р_пр на выходе 2 оптического разветвителя, рис.11, г. Значение затухания отражения К₃₀ по результатам измерений определяют по формуле:

К_пр = 10 lg [Р_пд (Р_пр – Р₀) / Р₁₃ ×Р₃₂], дБ; К₃₀ = –К_пр . (3)

Полученное значение затухания отражения должно быть не менее 24 дБ.

Уровень чувствительности и уровень перегрузки в точке Пр_i оптического канала измеряют по методикам, приведённым в [28]. Полученные значения должны быть не хуже приведённых в табл. 5.

Таблица 5

Наименование характеристики	Скорость передачи цифрового сигнала
£ 0,622 Гбит/с	2,5 Гбит/с	10,0 Гбит/с
Уровень чувствительности при коэффициенте ошибок 10–12, не более, дБм	–23	–15	–12
Уровень перегрузки при коэффициенте ошибок 10–12, не менее, дБм	–8

Коэффициент отражения приёмника в точке Пр_i оптического канала измеряют либо с помощью оптического рефлектометра непрерывного излучения по методике, изложенной в п. 7.2.3.1 [30] при подключении выхода 3 оптического разветвителя к точке Пр_i, либо согласно п. 7.2.3.2 [30]. В последнем случае измерения производят с помощью оптического рефлектометра во временной области с источником оптического импульсного сигнала большой скважности (>10⁴) и высокочувствительным оптическим приёмником (схема измерений – рис.12, а).

При проведении измерений применяют оптический соединительный кабель длиной, превышающей величину "мёртвой зоны" рефлектометра, оптический соединитель с известным коэффициентом отражения К₀ и регулируемый калиброванный оптический аттенюатор со следующими характеристиками [30, 31]:

– диапазон рабочих длин волн: 1200…1600 нм;

– максимальное затухание: 60 дБ;

– точность установки затухания: ±0,05 дБ;

– вносимые потери: £ 3 дБ;

– затухание отражения: не менее 33 дБ.

Перед измерениями проводят калибровку измерительной установки, для чего выход аттенюатора подключают к оптическому соединителю и увеличивают затухание, вносимое аттенюатором, до момента начала уменьшения амплитуды отражённого сигнала на экране рефлектометра и измеряют величину амплитуды отражённого сигнала А₀, рис.12, б. Полученные значения должны соответствовать приведённым в табл. 6.

б

а

Рис. 12. К методике измерений коэффициента отражения по п. 7.2.3.2 ОСТ 45.131-99

Таблица 6

Нормируемый параметр: коэффициент отражения, не более, дБ	Точка Прi	Оптические усилители	Оптические мультиплексоры
оконечные	ввода/вывода
–27	–30	–40	–30

Уровень оптического излучения в одном канале в точках нормирования ГПд, Пд_i, ГПр и Пр_i измеряют с помощью спектроанализатора, причём при измерениях в точках ГПд, Пд_i используются соединительные кабели специального типа и калиброванные оптические аттенюаторы, выдерживающие повышенные уровни оптического излучения. К уровням мощности каждого оптического канала, индицируемым спектроанализатором, следует прибавить затухание калиброванного оптического аттенюатора. Полученные значения должны соответствовать приведённым в табл. 7.

Таблица 7

Уровень мощности на один оптический канал, дБм	Точки нормирования оптического тракта
ГПд, Пдi	ГПр, Прi
минимальный	£ +20	–36,0
максимальный	–15,0

Максимум различия уровней оптической мощности в оптических каналах определяют как разность максимального и минимального измеренных уровней. Это различие не должно превышать 2 дБ.

Оптическая переходная помеха между оптическими каналами в точках нормирования ГПд, Пд_i, ГПр и Пр_i, а также для оптических мультиплексоров, измеряется с помощью спектроанализатора в двух режимах:

– переходная помеха по смежным каналам (измеряемый канал незагружен, соседние по спектру каналы – загружены сигналом);

– переходная (кумулятивная) помеха от дальних каналов (измеряемый и соседние с ним по спектру оптические каналы не загружены; остальные – загружены).

Измеренный уровень помехи должен быть не менее чем на 30 дБ ниже уровня сигнала в измеряемом канале при его загрузке в каждом случае, за исключением кумулятивной помехи для оконечных мультиплексоров (–25 дБ) и для мультиплексоров ввода-вывода (–27 дБ).

Отношение мощности оптического сигнала к мощности оптического шума (ООСШ) измеряют с помощью оптического спектроанализтора, подключаемого через оптический ответвитель с коэффициентом деления 1:10 к выходу оптического усилителя передачи. При этом измеряют уровень оптической мощности шумов в диапазоне рабочих длин волн за пределами полосы пропускания оптических каналов и суммарный уровень оптической мощности сигнала и шума в индивидуальном канале в пределах его полосы (или ширины спектра сигнала) по максимальному значению. Разность между уровнями суммарной мощности оптических сигнала и шума и уровнем мощности оптического шума даёт значение ООСШ в оптическом канале, которое не должно быть менее 20 дБ для точек ГПд, Пд_i и 18 дБ для точек ГПр, Пр_i.

Диапазон рабочих длин волн оптического усилителя (ОУ, как правило используемом в линейном тракте WDM) измеряют по схеме рис. 13 поочерёдно для минимального и максимального значений входных уровней сигнала, указанных в табл. 1. Диапазон рабочих длин волн, определяемый по уровню -3 дБ амплитудно-частотной характеристики на экране спектроанализатора, должен соответствовать номинальной сетке частот (диапазонов спектральных каналов), табл. 2. Измеряют также уровни оптического сигнала на входе и выходе оптического усилителя для минимального и максимального значений входных уровней сигнала для длины волны (как правило, центральной) из рабочего диапазона.

Рис. 13. Схема измерений диапазона рабочих длин волн

и шум-фактора оптического усилителя

Коэффициент усиления оптического усилителя рассчитывают как разность уровней оптического сигнала на его выходе и входе для рассматриваемых значений уровней входного сигнала и трёх значений длины волны. Полученные значения должны соответствовать приведённым в табл. 8

Неравномерность коэффициента усиления оптического усилителя рассчитывают как разность между наибольшим и наименьшим в рабочем диапазоне коэффициентами усиления для рассматриваемых значений уровней входного сигнала. Полученные значения должны соответствовать приведённым в табл. 8.

Шум-фактор оптического усилителя измеряют при минимальном уровне входного сигнала по схеме рис. 13. Источник оптического излучения с перестраиваемой длиной волны должен иметь точность установки длины волны не хуже 0,005 нм.

Измерения производятся в следующей последовательности.

1. С помощью оптического соединительного кабеля выход оптического источника с перестраиваемой длиной волны подключают ко входу калиброванного оптического аттенюатора, на выходе которого устанавливают минимальный уровень входной оптической мощности, после чего соединяют со входом усилителя.

2. Устанавливают уровень оптической мощности на входе оптического спектроанализатора в пределах диапазона его допустимых входных уровней.

3. По спектрограмме на центральной длине волны сигнала l_с определяют разрешение прибора на уровне спонтанного усиленного излучения (ASE) – Dl_с.

4. По спектрограмме определяют уровень ASE , Р_ase, дБм.

5. Вычисляют уровень спонтанного излучения в полосе Dl_с для идеального ОУ, Р_{ase ид} по формуле:

мВт, (4)

где h = 6,6252´10^–34 Дж×с = 6,6252 ´ 10^–31 мВт×с² – постоянная Планка; с = 2,9979 ´ 10¹⁷ нм/с – скорость света; Dl_с – разрешение (полоса прибора, ширина спектрального окна), нм; l_с – центральная длина волны сигнала, нм.

Таблица 8

Наименование параметра	Тип оптического усилителя
передачи	промежуточный	приёма
Коэффициент усиления, дБ: – минимальный – максимальный	14,0 28,0	15,0 41,0	10,0 33,0
Неравномерность коэффициента усиления в заданном диапазоне рабочих длин волн, не более, дБ	2,0	3,0
Шум-фактор в заданном диапазоне рабочих длин волн, не более, дБ	7,0	6,0

6. Значение шум-фактора вычисляют по формуле:

NF = P_ASE – 10×lg P_{ASE ид} – А_КОАТ – G , дБ, (5)

где А_КОАТ– затухание калиброванного оптического аттенюатора, дБ; G – усиление, дБ. Полученное значение должно соответствовать указанному в табл. 8.

Вносимое затухание определяют как разность уровней оптического сигнала при непосредственном подключении источника оптического излучения к измерителю его средней мощности и при подключении через измеряемый объект. Из полученного результата вычитают удвоенные потери в оптических разъёмах на входе и выходе объекта (не более 0,2 дБ). При измерении затухания, вносимого одним оптическим каналом мультиплексора, частоту оптического источника устанавливают равной одной из центральных частот принятой сетки (диапазона). Полученные значения должны соответствовать указанным в табл. 9.

Поляризационно-зависимые потери измеряют по схеме рис. 14. Для проведения измерений устанавливают длину волны излучения оптического источника в соответствии с одной из центральных длин в сетке частот. Поляризатор настраивают на максимальное значение показаний измерителя мощности Р_mах. После этого путем перестройки поляризатора устанавливают минимальное значение мощности P_min.

Рис. 14. Схема измерения поляризационно-зависимых потерь

Поляризационно-зависимые потери будут равны: А_р = Р_mах – Р_min , дБ. Полученное значение должно быть не более 0,5 дБ.

Таблица 9

Вносимое затухание, дБ, не более, при шаге сетки частот, ГГц	Мультиплексоры
оконечные, при количестве ОК	ввода/вывода, при общем количестве ОК / ответвляемых-вводимых в ОК
					8 / 4	16 / 8	40 / 16
	6,0	7,5	–	–	–	6,0 / 12,0 *)	7,5 / 15,0 *)	–
	–	–	12,	14,	16,	–	–	8,0 / 16,0 *)
	–	–				–	–	–

^*) в числителе указано значение для ответвляемых/вводимых оптических каналов, а в знаменателе – для транзитных оптических каналов.

IV. Средства измерений для ВОСП-СР

При измерениях параметров аппаратуры систем передачи со спектральным разделением каналов в ходе сертификационных испытаний используются как стандартные средства измерений для систем передачи плезиохронной и синхронной цифровых иерархий (ПЦИ и СЦИ), так и специально разработанные. К средствам измерений для ВОСП ПЦИ и СЦИ относятся [32]:

– измерители мощности оптического излучения;

– оптические аттенюаторы;

– источники оптического излучения;

– оптические рефлектометры;

– анализаторы СЦИ;

– осциллографы.

Для исследовательских целей и измерений в процессе производства элементов ВОСП-СР, выпускаются высокоточные приборы для анализа спектра и измерения других параметров.

При сертификационных испытаниях целесообразно использовать приборы фирмы Anritsu (Япония) MS 9710, MS9715, MS9720. Новый прибор MN9320A имеет точность установки длины волны ±10 пм при сетках частот 100 ГГц и 50 ГГц или задаваемой пользователем. Оптический анализатор спектра корпорации ANDO типа AQ6317B обладает точностью установки длины волны ±20 пм в диапазоне 1520…1580 нм при разрешающей способности лучше 15 пм. Эта же корпорация предлагает модульную измерительную и испытательную систему AQ8201, содержащую все необходимые элементы в виде плат полки для помещения в стойку.

С внедрением ВОСП-СР появилась необходимость в приборах для эксплуатации этих систем передачи. В [3] содержится развернутая сравнительная характеристика средств измерения при эксплуатации ВОСП-СР: OSA-155 фирмы Wavetek Wandel Goltermann и 750 OSA фирмы GN Nettest. Тестеры MS9715 обладают высокой стабильностью и позволяют измерять длину волны, уровни ОСШ, центральные частоты оптических каналов, форму частотной характеристики усиления и т.д. Устройства, как правило, снабжаются встроенным драйвером LabVIEW. Фиксация результатов возможна на жёстком диске. Измерениям ВОСП-СР посвящена работа [32] и значительная часть книги [33].

При проведении испытаний аппаратуры ВОСП-СР рекомендуется использовать измерительные приборы, представленные в табл.10.

Таблица 10

Наименование прибора	Требуемые технические характеристики	Рекомендуемый тип прибора, предприятие-изготовитель, (страна)
Измеритель средней оптической мощности (не селективный по длине волны)	Диапазон измерений -40 дБм…+30 дБм; погрешн. измер.: £ 0,1 дБм	FOT-920 EXFO (Канада)
Оптический спектроанализатор (ОСА)	Погрешность измерения ±0,01 нм	EXFO (Канада)
Высокочувствительный измеритель средней оптической мощности (ИОМ)	Диапазон измерений: -60дБм ¸ 20дБм погр. изм. ± 0,5 дБ	FOD 1204 (Россия)
Источник оптического сигнала СЦИ (ОИ)	СТМ-16, СТМ-4, СТМ-1. Параметры выходных и входных сигналов по Рек. МСЭ-Т G.957	ANT-20, ACTERNA (Австрия)
Оптическая измерительная система (ОИС)	Состав устройств: – высокоскоростной измеритель средней оптической мощности; – источник с перестраиваемой длиной волны; – источник с непрерывным спектром излучения; – оптический спектро- анализатор; – измеритель оптических длин волн; – оптический ответвитель; – перестраиваемый поляризатор	EXFO Electro-Optical Engineering (Канада)
Оптический рефлектометр во временной области (ОРВО)	Пределы измерения затухания отражения 0…60 дБ, погрешность измерений: ± 0,5 дБ	FTB-100 EXFO (Канада)
Оптический рефлектометр непрерывного излучения (ОРНИ)	Пределы измерения затухания отражения 0…60 дБ, погрешность измерений: ± 0,5 дБ	AQ7250 ANDO (Япония)
Оптический аттенюатор (ОАТ)	3 дБ, 6 дБ, 10 дБ	FAIIOHP5 SEIKOGIKEN (Япония)
Регулируемый калиброванный оптический аттенюатор (КОАТ)	диапазон рабочих длин волн: 1200-1600 нм; максимальное затухание: 60 дБ; точность установ-ки затухания: ± 0,05 дБ; вносимые потери: £ 3 дБ; затухание отражения: не менее 33 дБ	EXFO (Канада), AQ-3105 ANDO (Япония), DB2900 GNIIVETEST (США)

V. Содержание отчёта

Отчёт по лабораторной работе должен содержать название, сформулированную цель исследований, краткие теоретические положения во построению и эксплуатации линейных трактов цифровых систем передач, анализ измерений параметров линейных трактов и выводы по работе. При написании выводов следует сформулировать степень полноты охвата измеряемых физических параметров при исследовании работоспособности линейного тракта системы ВОСП-СР представленными в работе измерениями.

VI. Контрольные вопросы

1.Для каких измерений применяют прибор AQ7220 mini-OTDR ?

2.Поясните понятие «рефлектограмма». В результате каких физических процессов получается рефлектограмма ?

3.Приведите примеры дефектов оптоволоконного линейного тракта, отображаемых на рефлектограммах.

4.Какие Вы знаете оптоволоконные коннекторы. Какова цель использования коннекторов ?

5.Что можно сказать о соединителях для электрических линий ? Какие Вы знаете способы подсоединения металлических витых пар к клеммам электрического рефлектометра ?

6.Что характеризуют рефлектограммы, полученные на электрической линии ? Приведите примеры дефектов электрического линейного тракта, отображаемых на рефлектограммах.

7.Что Вы понимаете под системами передачи со спектральным уплотнением каналов (системами WDM) ?

8.Приведите основные функциональные устройства линейного тракта систем со спектральным уплотнением каналов.

9.Какие виды измерений добавляются для систем WDM в сравнении измерениями на линейном тракте одноканальных оптоволоконных систем ? Что Вы понимаете под спектральными характеристиками оптического канала ?

10.Какие средства измерений используются на линейном тракте систем WDM ?