2024年3月7日发(作者：焉书萱)
年 第
２０１４４期
总第
１８４期
光 通 信 研 究
ＳＴＵＤＹ ＯＮ ＯＰＴＩＣＡＬＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ
２０１４．０８
（）Ｓｕｍ．Ｎｏ．１８４
：／ｄｏｉ１０．１３７５６．ｔｘ．２０１４．０４．０１６
ｊｇｙｊ光电器件研究与应用
１００Ｇｂｉｔ／ｓ线路侧光收发模块
ＯＳＮＲ
测试研究
杨俊麒，胡 毅，邹 晖，黄开平
（武汉光迅科技股份有限公司 ，武 汉
４）３００７４
：／：）摘要 介 绍了评估 两个指标 接 收机
光 信噪比）容 限和 纠 错 前 对 应 模
块１００Ｇｂｉｔｓ线路侧光收发模块性能的
ＯＳＮＲ（Ｐｒｅ－ＦＥＣ（最大误码率的 值。前者用于评估光模块硬件和软件算法的总体性能 ，后者用于评估 光模块关闭软件算法后的性能。 给出ＯＳＮＲ
了测试框图 ，采用积分法进行测试 ，需要对测试结果进行校准 。该测试方法对其他线路侧光模块的 测试有一定的
借鉴作ＯＳＮＲ
用。
关键词 ：／；光 收发模块 ；光 信噪比 ；纠 错前 ；误 码率 １００Ｇｂｉｔｓ：：：（中图分类号 ＴＮ２５６ 文献标志码 Ａ 文章编号 １００５８７８８２０１４）０４００５１０３ －－－／ＯＳＮＲｔ＿ｓｔｒ＿ｓ＿［ｒ］ｈｏｎ１００Ｇ＼ｉｔｓｌｉｎ＿ｔｒ［ｎｓｏｎ＾＿ｒ
ｐ，，，Ｙ［ｎＪｕｎｉＨｕＹｉＺｏｕＨｕｉＨｕ［ｎＫ［ｉｉｎｇｑｇｐｇ
（，，，）ＡｃｃｅｌｉｎｋＴｅｃｈｎｏｌｏｉｅｓＣｏ．Ｌｔｄ．Ｗｕｈａｎ４３００７４Ｃｈｉｎａｇ
：Ｔｗ／：Ａ＼ｓｔｒ［］ｔｏｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｎｈｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆ１００Ｇｂｉｔｓｌｉｎｅｔｒａｎｓｏｎｄｅｒａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓａｅｒｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｏｔｇｔｐｐｐｐｐ（ｉｃａｌＳｉｎａｌＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ ＯＳＮＲ）ｔｏｌｅｒａｎｃｅａｎｄｐｒｅＦＥＣ ＯＳＮＲｃｏｒｒｅｓｏｎｄｉｎｏｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｍｏｄｕｌｅＢＥＲ．Ｔｈｅｆｏｒｍｅｒｉｓ ｕｓｅｄｔｇ－ｐｇｔ，ｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅａｌｏｒｉｔｈｍｓｏｆｔｈｅｏｔｉｃａｌｍｏｄｕｌｅｗｈｉｌｅｔｈｅｌａｔｔｅｒｉｓｕｓｅｄ ｔｏｅｖａｌｕａｔｐｇｐ，ｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｔｈｅｏｔｉｃａｌｍｏｄｕｌｅａｆｔｅｒｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅａｌｏｒｉｔｈｍｉｓｃｌｏｓｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅｔｈｅｔｅｓｔｂｌｏｃｋｉｓｇｉｖｅｎ，
ｔｅｓｔｓａｒｅｐｅｒｆｐｇｏｒｍｅｄｂｓｉｎｈｅｉｎｔｅｒａｌｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｔｏｂｅｃａｌｉｂｒａｔｅｄ．Ｔｈｉｓｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｈａｓｃｅｒｔａｉｎｖａｌｕｅｏｆ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｙｕｇｔｇｅＯＳＮＲｔｅｓｔｓｏｎｏｔｈｅｒｌｉｎｅｏｔｉｃａｌｍｏｄｕｌｅｓ． ｐ：／；；Ｋ＿ｏｒ＾ｓ１００ＧｂｉｔｓｔｒａｎｓｏｎｄｅｒＯＳＮＲ；ｒｅ－ＦＥＣ；ＢＥＲ
ｙｗｐｐ
０
引 言
，国内各运营 近几年，迫于网络流量剧增的压力
／ｓ。商掀起了１０网络建设的 热潮０Ｇｂｉｔ２０１２
年底，
／中国 移 动 在 完 成 测 试 后，率 先 启 动 了
１００ Ｇｂｉｔｓ １大的好处［２］。
模块 遵 循
《Ｍｕｌｔｉｓｏｕｒｃｅ Ａｒｅｅｍｅｎｔｆｏｒ１００ Ｇ ＬｇｏｎＨａｕｌ ＤＷＤＭ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ＭｏｄｕｌｅＥｌｅｃｔｒｏ
Ｍｇ－－ｅ》，／即
长 距离
ＤＷＤＭ
传输模
块多ｃｈａｎｉｃａｌ１００ Ｇｂｉｔｓ，（源协议。电接口为
符 合
Ｏ光 通道传１６８ｐｉｎＴＬ４．１０／，／现网集采共采 购 单 板００Ｇｂｉｔｓ１００Ｇｂｉｔｓ１５００
块。送层）接口的要求。光接口收发都为单纤，速
率可达１２电信启动了
２年
ＤＷＤＭ ２０１３年４月，中国
０１３
／ｓ（包）。
括前向纠错编码 冗余 发射
链路包括窄８Ｇｂｉｔ（密集波分复用）及 光传送网）设备集中采 购，
线宽激光器
ＯＴＮ（、包
调 制器、驱 动器和复用器。 接收链路
［］投资规模超过３０亿人民币１。全球各主要设备及模
、、（／
数转换）＋ＤＳ括 本 振 激 光 器 相 干 接 收 机模ＡＤＣＰ
和解复用器等。
／块制造商也纷纷推出相关的１００Ｇｂｉｔｓ产品。华为、
、阿尔卡特朗讯、中 兴、烽 火、诺 基亚和西门子等
Ｃｉｅｎａ／厂商具有１还有一些
００Ｇｂｉｔｓ传输设备的提供能力，／厂商能提供１００Ｇｂｉｔｓ线路侧光收发模块。
／线 路 侧 光 收 发 模 块 采 用 双
ＰＭ－１００ Ｇｂｉｔｓ
）偏振复 用 正 交 相 移 键 控 调 制 方 式，利 用
ＱＰＳＫ（－
（）成熟的
Ｄ数 字 信 号 处 理 技 术 在 电 域 实 现
ＣＤＳＰ
（色度色散）、ＰＭＤ（偏振模 色散）等 信道损伤均衡补
偿、偏振解复用、时序恢复、载波相位估计、符号估计
和线性解码。数字相干接收技术使光传输系统具有
足够的
ＣＤ
容限和
ＰＭＤ
容限，无需考虑线路传输上
的
ＣＤ
和
ＰＭＤ
的影响，能给网络建设和运维带来较
的１ １００Ｇｂｉｔ／ｓ线路侧光收发模块性能
评估
（众所周知，接 收机
Ｏ光 信噪比
）容 限是衡
ＳＮＲ量光 收 发模块性能的重要指标 之 一。
在
《Ｎ ×
／（）》中，光波分复用系 统技术要求 接４０ＧｂｉｔｓＷＤＭ
收机 容限的定义如下：参 考接收机纠错后达
ＯＳＮＲ
（到应用最 大 误 码 率 如
时，光 传 送 单
１Ｅ－１２）ＯＴＵ（元）发送端 直接连接到参考接收 机 时
Ｒ可 容 忍
ｎ
点
的最小 值。
接收机 容限 并 不 考 虑 非
ＯＳＮＲ ＯＳＮＲ
、（、线 性效应
偏 振相关损耗）光 通道
ＣＤ、ＰＭＤ、ＰＤＬ
：收稿日期 ２０１４０１１３－－
基金项目 ：国 家“九 七三”计 划资助项目（）２０１０ＣＢ３２８３０１
作者简介 ：杨 俊麒（），男 ，湖 北随州人。 工程师 ，硕士研究生 ，主要研究方向为光通信系统 。
１９８０－５１
光通信研究
年 第 期２０１４４期 总第
１８４
反射和串扰等效应。
参考点 中的 椭发模块发射 机／接 收 机 的 性 能，此 时
Ｏ应 的
Ｒｎ
的位置见图
１ ＳＮＲ
对
圆形标记［３］。
误码率为纠错前模块能容忍的最大误码率。
光传送单元
…
光传送单元
光
合
波
器
光
放
大
器
光
Rn
分
波
器
Rn
光传送单元
…
２
测试框图
接收机
Ｏ限测试框图如图 所 示。
误
ＳＮＲ
容
２
／（）码仪需支持可插拔光 模块的误码
１００ＧｂｉｔｓＣＦＰ。
测试。
误码仪发射端帧 格 式选择为
ＯＴＵ４／／模 块 和 线 路 侧 光 收 发
１００ＧｂｉｔｓＣＦＰ １００ Ｇｂｉｔｓ
，／模块都装在测试板上。
其中模块
１００ ＧｂｉｔｓＣＦＰ
，通过光纤与 误 码 仪 相 连 通 过
Ｏ电 接 口 与
ＴＬ４．１０ １路侧光收发模块相连。
电接口 为１０个 通００Ｇｂｉｔ／ｓ线／，道，每 个 通 道 的 速 率 为总 速 率 为
１１．１８Ｇｂｉｔｓ１１／。（接 收监控时 钟
）１．８ＧｂｉｔｓＣＦＰ
输出的
ＲＸＭＣＬＫ为
３ 过 频 率 变 换，转 换 成
．１２５ ＧＨｚ，通６９８．８ 时 钟，作 为 线 路 侧光收发模块的
１２ ＭＨｚ的ＲＥＦＣ），时 钟 以 保 证 时 钟 的 同 步。
同 样，线ＬＫ（参考输入路侧光收发模块输出的
ＲＸＭＣＬＫ
为
６９８．８１２
，可 直 接 连 到
Ｃ模 块 的
Ｒ端。也可ＭＨｚＦＰ ＥＦＣＬＫ
，根据 测 试 板 的 实 际 情 况 在
ＲＸＭＣＬＫ
和
ＲＥＦＣＬＫ
之间增加去抖电路。
光传送单元
图１ Ｒｎ
参考点的位置
，／另外线 路 侧 光 收 发 模 块 采 用 基 于
１００Ｇｂｉｔｓ软判决和迭代算法的第三代纠错编码技术
，其 典型
（代表为
Ｔ和
Ｌ低 密度奇偶校验
）编 码，编
ｕｒｂｏＤＰＣ码增益可达１１ｄＢ
以上［４］。由于各厂家采用 的纠错
编码算法不一样，所以需要评估发射机／接收机的性
能以便更全面地展现光收发模块的性能。可以用关
闭纠错编码后光收发模块对应最大误码率的
ＯＳＮＲ
）来值（以下简 称 为 纠 错 前
Ｏ 表 征 光 收 发 模
ＳＮＲ
值
块发射机／接收机的性能。
／也就 是 说，对 于 线 路 侧 光 收 发 模
１００ Ｇｂｉｔｓ
块，我们除了需要测试接 收机
ＯＳＮＲ
容限来评估光
收发模块的总体性能（此 时
ＯＳＮＲ
对应的误码率为
）外，还需要测试纠错前 值来评估光收
１Ｅ－１２ＯＳＮＲ
测试板
RXMCLK(3.125 GHz) REFCLK(698.812 MHz)
频率变换
误码仪
Rx
Tx
CFP
OTL4.10(11.18 Gbit/s)
OTL4.10(11.18 Gbit/s)
线路侧
Tx
光收发模块
Rx
REFCLK(698.812 MHz)
100 GHz
间隔
分波器
RXMCLK(698.812 MHz)
耦合器
1
可调
衰减器
2
50 GHz
间隔
合波器
50 GHz
间隔
梳状滤波器
光放大器
50 GHz
间隔
梳状滤波器
可调衰减器
1
100 GHz
间隔
合波器
噪声源
50 GHz
间隔 分波器
可调衰减器
3
耦合器
2
光谱分析仪
图２
接收机
Ｏ容限测试框图 ＳＮＲ
线路侧光收发模块的发射信号经过
５０ＧＨｚ间
。隔合波器后 与 自发辐射噪声 进 行 耦 合 间
５０ＧＨｚ隔合波器可由１００ＧＨｚ间隔合波器和５０ＧＨｚ间隔
梳状滤波器构成。耦合器１输出的信号包含有用信
／／
号和噪声信号，经过光放 大器后，可 用 或者
２９８ ５９５的耦合器２将一小部分 光输出到光谱分析仪，另
一部分光输出到光可调衰减器
３。
光可调衰减器
３
的输出经过５０ＧＨｚ间隔的分 波器后回到线路侧模
块的输入端。５０ＧＨｚ间隔的分波 器由 间
１００ＧＨｚ３
测试方法和步骤
采用积分法（也称为 关断法）进 行
ＯＳＮＲ
测试。
首先，分别测量一定带宽内信号和噪声的积分功率
，
两者之差记为信号功率；，记为噪声功然 后，关 掉信号，测 量一定 带宽内的噪声积分功率
率；信号功率除
以噪声功率即为
ＯＳＮＲ。该方法由于关闭了当前测 发生微试通路的光源，光 放大器的自发辐射噪声谱分布将
小变化，导致
ＯＳＮＲ
测试值与实际值存在一
定偏差，所以需要偏差校正
。
，３隔的分波器和 隔的梳状滤波器构成。
其 中５０ＧＨｚ间
接收机
Ｏ容限测试步骤 ．１ ＳＮＲ
［，］５０ＧＨｚ间隔的梳 状滤波器带宽选择非常重要，
需接收机
ＯＳＮＲ
容限测试步骤如下５６：
，又不 要尽可能把带外噪声滤除 能对信号造成任 何（１）调节光可调衰减器３，使线路侧光收发模块
损伤。
５２
杨俊麒 等：
１／ｓ线路侧光收发模块 测试研究 ００ＧｂｉｔＯＳＮＲ
接收功率位于正常工作范围。
（２）调节光可调衰减器１和２，使误码仪误码显
示为１Ｅ－１２（或临界无 误码，观 察时间持续
２ ｍｉｎ
以
上）。
（３）设置光谱分析仪分辨率带宽
＜０．１ｎｍ。
（４）调整光谱分析仪显示带宽
，至少＞０．６ｎｍ。
将需要测试的通路波长显示在屏幕的中间。
（５）将 光 标 定 位于 测试 通路波长脉冲的峰值
处，标记为
Ｍａｒｋ１，选 择 该波 长光功率积分带宽为
当前通路间隔，记录光功率为
Ｐｏｎ
（单位：ｍＷ）。
（６）将光标定位于被测通路中心波长
－０．３ｎｍ
处，标记为
Ｍａｒｋ２，记录光功率为
Ｐｏｎ１
（单位：ｍＷ）。
（７）将光标定位于被测通路中心波长
＋０．３ｎｍ
处，标记为
Ｍａｒｋ３，记录光功率为
Ｐｏｎ２
（单位：ｍＷ）。
（８）将当 前 测 试 通 路 的 光 源 关 闭，在 相 同 光 功
率积分带宽下记录光功率值为
Ｐｏｆｆ
（单位：ｍＷ）。
（９）将 光 标 定 位 于
Ｍａｒｋ２，记 录 光 功 率 为
Ｐｏｆｆ１
（单位：ｍＷ）。
（１０）将光标定位于
Ｍａｒｋ３，记 录光功率为
Ｐｏｆｆ２
（单位：ｍＷ）。
（１１）根据 公 式 计 算 校 正 因 子
Ｒ，Ｒ ＝
（Ｐｏｎ１
＋
Ｐｏｎ２）／（Ｐｏｆｆ１
＋
Ｐｏｆｆ２）。
（１２）重复步骤（５）～
（１０）两次，计算三次
Ｒ
的
平均值
Ｒ’。
（１３）将当前测试通路的 光源关闭
，设 置当前测
试通路光功率积分带宽为
０．１ｎｍ，根据 仪表的数字
显示记录光噪声功率值为
Ｐｎ
（单位：ｍＷ）。
（１４）
根 据 公 式 计 算
ＯＳＮＲ，ＯＳＮＲ
＝
１０
×
ｌｇ｛（Ｐｏｎ
－Ｐｏｆｆ）／［（Ｐｎ／２）×Ｒ’］｝。
３．２
纠错前
ＯＳＮＲ
值的测试
测试纠错前
ＯＳＮＲ
值时，需 综合考虑误码仪的
误码测试极限和模块能达到的最大误码率
。３．１
节
中步骤（２）应 更 改 为：调 节 光 可 调 衰 减 器
１
和
２，使
误码仪显示 为 仪 表 本 身 或 模 块 能达到的最大误码
率，其他步骤不变，则最终测试得到的结果即为纠错
前
ＯＳＮＲ
值。
接收机
ＯＳＮＲ
容限测试需要 打开所有的纠错
编码，而纠错前
ＯＳＮＲ
值测试则需要关闭所有的纠
错编码。
４
结束语
本文主要介绍了评估
１００ Ｇｂｉｔ／ｓ
线 路 侧 光 收
发模块性能的两个指标
：接 收机
ＯＳＮＲ
容限及纠错
前
ＯＳＮＲ
值。前者用于评估模块的总体性能，采 用
软判决时，接 收 机
ＯＳＮＲ
容 限 为
１３ｄＢ（ＢＯＬ
生 命
初 期
）；采 用 硬 判 决 时，接 收 机
ＯＳＮＲ
容 限 为
［４］
１４．５ｄＢ（ＢＯＬ）
。后者用于评估模块关闭纠错编
码算法后发射 机／接 收机的性能。
给出了这两个指
标的参考测试框图
、测试 方法和测试步骤。
本文为
１００Ｇｂｉｔ／ｓ线路侧光收发模块的
ＯＳＮＲ
测试和性能
评估提供了一定的参考
，对 其他光收发 模 块 的
ＯＳ－
ＮＲ
测试也有一定的借鉴意义。
参考文献：
［１］ 赵光磊
．中 国电信
１００Ｇ
集采开启 中国市场全面引领
１００Ｇ
产 业 发 展
［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１３－０４－１６）［２０１４－０１－
１３］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｉｉ．ｃｏｍ．ｃｎ／ｂｒｏａｄｂａｎｄ／２０１３－０４／
１６／ｃｏｎｔｅｎｔ＿１１２６９４５．ｈｔｍ．
［２］ 烽 火 科 技
．烽 火
１００ Ｇ
技 术 带 来 传 输系统重大变革
［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１３－０５－０３）［２０１４－０１－１３］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃ－ ｆｏｌ．ｎｅｔ／ｎｅｗｓ／２２／２０１３０４／２０１３０４０７１９３４０９．ｈｔｍｌ．
［３］
ＹＤ／Ｔ１９９１－２００９，Ｎ×４０ Ｇｂｉｔ／ｓ光 波 分 复 用
（ＷＤＭ）
系统技术要求 ［Ｓ］．
［４］ 烽 火 科 技
．１００ Ｇ
传输中的软判决技术 ［ＥＢ／ＯＬ］．
（２０１２－０９－０７） ［２０１４－０１－１３］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｃｔｉｍｅ． ｃｏｍ／ｈｔｍｌ／２０１２－９－７／２０１２９１３１１３３６２８１０＿２．ｈｔｍ．
［５］
ＹＤ／Ｔ２６４９－２０１３，Ｎ×１００ Ｇｂｉｔ／ｓ光 波 分 复 用
（ＷＤＭ）
系统测试方法 ［Ｓ］．
［６］
ＹＤ／Ｔ２１４７－２０１０，Ｎ×４０ Ｇｂｉｔ／ｓ光 波 分 复 用
（ＷＤＭ）
系统测试方法 ［Ｓ］．
５３
2024年3月7日发(作者：焉书萱)
年 第
２０１４４期
总第
１８４期
光 通 信 研 究
ＳＴＵＤＹ ＯＮ ＯＰＴＩＣＡＬＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ
２０１４．０８
（）Ｓｕｍ．Ｎｏ．１８４
：／ｄｏｉ１０．１３７５６．ｔｘ．２０１４．０４．０１６
ｊｇｙｊ光电器件研究与应用
１００Ｇｂｉｔ／ｓ线路侧光收发模块
ＯＳＮＲ
测试研究
杨俊麒，胡 毅，邹 晖，黄开平
（武汉光迅科技股份有限公司 ，武 汉
４）３００７４
：／：）摘要 介 绍了评估 两个指标 接 收机
光 信噪比）容 限和 纠 错 前 对 应 模
块１００Ｇｂｉｔｓ线路侧光收发模块性能的
ＯＳＮＲ（Ｐｒｅ－ＦＥＣ（最大误码率的 值。前者用于评估光模块硬件和软件算法的总体性能 ，后者用于评估 光模块关闭软件算法后的性能。 给出ＯＳＮＲ
了测试框图 ，采用积分法进行测试 ，需要对测试结果进行校准 。该测试方法对其他线路侧光模块的 测试有一定的
借鉴作ＯＳＮＲ
用。
关键词 ：／；光 收发模块 ；光 信噪比 ；纠 错前 ；误 码率 １００Ｇｂｉｔｓ：：：（中图分类号 ＴＮ２５６ 文献标志码 Ａ 文章编号 １００５８７８８２０１４）０４００５１０３ －－－／ＯＳＮＲｔ＿ｓｔｒ＿ｓ＿［ｒ］ｈｏｎ１００Ｇ＼ｉｔｓｌｉｎ＿ｔｒ［ｎｓｏｎ＾＿ｒ
ｐ，，，Ｙ［ｎＪｕｎｉＨｕＹｉＺｏｕＨｕｉＨｕ［ｎＫ［ｉｉｎｇｑｇｐｇ
（，，，）ＡｃｃｅｌｉｎｋＴｅｃｈｎｏｌｏｉｅｓＣｏ．Ｌｔｄ．Ｗｕｈａｎ４３００７４Ｃｈｉｎａｇ
：Ｔｗ／：Ａ＼ｓｔｒ［］ｔｏｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｎｈｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆ１００Ｇｂｉｔｓｌｉｎｅｔｒａｎｓｏｎｄｅｒａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓａｅｒｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｏｔｇｔｐｐｐｐｐ（ｉｃａｌＳｉｎａｌＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ ＯＳＮＲ）ｔｏｌｅｒａｎｃｅａｎｄｐｒｅＦＥＣ ＯＳＮＲｃｏｒｒｅｓｏｎｄｉｎｏｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｍｏｄｕｌｅＢＥＲ．Ｔｈｅｆｏｒｍｅｒｉｓ ｕｓｅｄｔｇ－ｐｇｔ，ｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅａｌｏｒｉｔｈｍｓｏｆｔｈｅｏｔｉｃａｌｍｏｄｕｌｅｗｈｉｌｅｔｈｅｌａｔｔｅｒｉｓｕｓｅｄ ｔｏｅｖａｌｕａｔｐｇｐ，ｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｔｈｅｏｔｉｃａｌｍｏｄｕｌｅａｆｔｅｒｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅａｌｏｒｉｔｈｍｉｓｃｌｏｓｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅｔｈｅｔｅｓｔｂｌｏｃｋｉｓｇｉｖｅｎ，
ｔｅｓｔｓａｒｅｐｅｒｆｐｇｏｒｍｅｄｂｓｉｎｈｅｉｎｔｅｒａｌｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｔｏｂｅｃａｌｉｂｒａｔｅｄ．Ｔｈｉｓｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｈａｓｃｅｒｔａｉｎｖａｌｕｅｏｆ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｙｕｇｔｇｅＯＳＮＲｔｅｓｔｓｏｎｏｔｈｅｒｌｉｎｅｏｔｉｃａｌｍｏｄｕｌｅｓ． ｐ：／；；Ｋ＿ｏｒ＾ｓ１００ＧｂｉｔｓｔｒａｎｓｏｎｄｅｒＯＳＮＲ；ｒｅ－ＦＥＣ；ＢＥＲ
ｙｗｐｐ
０
引 言
，国内各运营 近几年，迫于网络流量剧增的压力
／ｓ。商掀起了１０网络建设的 热潮０Ｇｂｉｔ２０１２
年底，
／中国 移 动 在 完 成 测 试 后，率 先 启 动 了
１００ Ｇｂｉｔｓ １大的好处［２］。
模块 遵 循
《Ｍｕｌｔｉｓｏｕｒｃｅ Ａｒｅｅｍｅｎｔｆｏｒ１００ Ｇ ＬｇｏｎＨａｕｌ ＤＷＤＭ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ＭｏｄｕｌｅＥｌｅｃｔｒｏ
Ｍｇ－－ｅ》，／即
长 距离
ＤＷＤＭ
传输模
块多ｃｈａｎｉｃａｌ１００ Ｇｂｉｔｓ，（源协议。电接口为
符 合
Ｏ光 通道传１６８ｐｉｎＴＬ４．１０／，／现网集采共采 购 单 板００Ｇｂｉｔｓ１００Ｇｂｉｔｓ１５００
块。送层）接口的要求。光接口收发都为单纤，速
率可达１２电信启动了
２年
ＤＷＤＭ ２０１３年４月，中国
０１３
／ｓ（包）。
括前向纠错编码 冗余 发射
链路包括窄８Ｇｂｉｔ（密集波分复用）及 光传送网）设备集中采 购，
线宽激光器
ＯＴＮ（、包
调 制器、驱 动器和复用器。 接收链路
［］投资规模超过３０亿人民币１。全球各主要设备及模
、、（／
数转换）＋ＤＳ括 本 振 激 光 器 相 干 接 收 机模ＡＤＣＰ
和解复用器等。
／块制造商也纷纷推出相关的１００Ｇｂｉｔｓ产品。华为、
、阿尔卡特朗讯、中 兴、烽 火、诺 基亚和西门子等
Ｃｉｅｎａ／厂商具有１还有一些
００Ｇｂｉｔｓ传输设备的提供能力，／厂商能提供１００Ｇｂｉｔｓ线路侧光收发模块。
／线 路 侧 光 收 发 模 块 采 用 双
ＰＭ－１００ Ｇｂｉｔｓ
）偏振复 用 正 交 相 移 键 控 调 制 方 式，利 用
ＱＰＳＫ（－
（）成熟的
Ｄ数 字 信 号 处 理 技 术 在 电 域 实 现
ＣＤＳＰ
（色度色散）、ＰＭＤ（偏振模 色散）等 信道损伤均衡补
偿、偏振解复用、时序恢复、载波相位估计、符号估计
和线性解码。数字相干接收技术使光传输系统具有
足够的
ＣＤ
容限和
ＰＭＤ
容限，无需考虑线路传输上
的
ＣＤ
和
ＰＭＤ
的影响，能给网络建设和运维带来较
的１ １００Ｇｂｉｔ／ｓ线路侧光收发模块性能
评估
（众所周知，接 收机
Ｏ光 信噪比
）容 限是衡
ＳＮＲ量光 收 发模块性能的重要指标 之 一。
在
《Ｎ ×
／（）》中，光波分复用系 统技术要求 接４０ＧｂｉｔｓＷＤＭ
收机 容限的定义如下：参 考接收机纠错后达
ＯＳＮＲ
（到应用最 大 误 码 率 如
时，光 传 送 单
１Ｅ－１２）ＯＴＵ（元）发送端 直接连接到参考接收 机 时
Ｒ可 容 忍
ｎ
点
的最小 值。
接收机 容限 并 不 考 虑 非
ＯＳＮＲ ＯＳＮＲ
、（、线 性效应
偏 振相关损耗）光 通道
ＣＤ、ＰＭＤ、ＰＤＬ
：收稿日期 ２０１４０１１３－－
基金项目 ：国 家“九 七三”计 划资助项目（）２０１０ＣＢ３２８３０１
作者简介 ：杨 俊麒（），男 ，湖 北随州人。 工程师 ，硕士研究生 ，主要研究方向为光通信系统 。
１９８０－５１
光通信研究
年 第 期２０１４４期 总第
１８４
反射和串扰等效应。
参考点 中的 椭发模块发射 机／接 收 机 的 性 能，此 时
Ｏ应 的
Ｒｎ
的位置见图
１ ＳＮＲ
对
圆形标记［３］。
误码率为纠错前模块能容忍的最大误码率。
光传送单元
…
光传送单元
光
合
波
器
光
放
大
器
光
Rn
分
波
器
Rn
光传送单元
…
２
测试框图
接收机
Ｏ限测试框图如图 所 示。
误
ＳＮＲ
容
２
／（）码仪需支持可插拔光 模块的误码
１００ＧｂｉｔｓＣＦＰ。
测试。
误码仪发射端帧 格 式选择为
ＯＴＵ４／／模 块 和 线 路 侧 光 收 发
１００ＧｂｉｔｓＣＦＰ １００ Ｇｂｉｔｓ
，／模块都装在测试板上。
其中模块
１００ ＧｂｉｔｓＣＦＰ
，通过光纤与 误 码 仪 相 连 通 过
Ｏ电 接 口 与
ＴＬ４．１０ １路侧光收发模块相连。
电接口 为１０个 通００Ｇｂｉｔ／ｓ线／，道，每 个 通 道 的 速 率 为总 速 率 为
１１．１８Ｇｂｉｔｓ１１／。（接 收监控时 钟
）１．８ＧｂｉｔｓＣＦＰ
输出的
ＲＸＭＣＬＫ为
３ 过 频 率 变 换，转 换 成
．１２５ ＧＨｚ，通６９８．８ 时 钟，作 为 线 路 侧光收发模块的
１２ ＭＨｚ的ＲＥＦＣ），时 钟 以 保 证 时 钟 的 同 步。
同 样，线ＬＫ（参考输入路侧光收发模块输出的
ＲＸＭＣＬＫ
为
６９８．８１２
，可 直 接 连 到
Ｃ模 块 的
Ｒ端。也可ＭＨｚＦＰ ＥＦＣＬＫ
，根据 测 试 板 的 实 际 情 况 在
ＲＸＭＣＬＫ
和
ＲＥＦＣＬＫ
之间增加去抖电路。
光传送单元
图１ Ｒｎ
参考点的位置
，／另外线 路 侧 光 收 发 模 块 采 用 基 于
１００Ｇｂｉｔｓ软判决和迭代算法的第三代纠错编码技术
，其 典型
（代表为
Ｔ和
Ｌ低 密度奇偶校验
）编 码，编
ｕｒｂｏＤＰＣ码增益可达１１ｄＢ
以上［４］。由于各厂家采用 的纠错
编码算法不一样，所以需要评估发射机／接收机的性
能以便更全面地展现光收发模块的性能。可以用关
闭纠错编码后光收发模块对应最大误码率的
ＯＳＮＲ
）来值（以下简 称 为 纠 错 前
Ｏ 表 征 光 收 发 模
ＳＮＲ
值
块发射机／接收机的性能。
／也就 是 说，对 于 线 路 侧 光 收 发 模
１００ Ｇｂｉｔｓ
块，我们除了需要测试接 收机
ＯＳＮＲ
容限来评估光
收发模块的总体性能（此 时
ＯＳＮＲ
对应的误码率为
）外，还需要测试纠错前 值来评估光收
１Ｅ－１２ＯＳＮＲ
测试板
RXMCLK(3.125 GHz) REFCLK(698.812 MHz)
频率变换
误码仪
Rx
Tx
CFP
OTL4.10(11.18 Gbit/s)
OTL4.10(11.18 Gbit/s)
线路侧
Tx
光收发模块
Rx
REFCLK(698.812 MHz)
100 GHz
间隔
分波器
RXMCLK(698.812 MHz)
耦合器
1
可调
衰减器
2
50 GHz
间隔
合波器
50 GHz
间隔
梳状滤波器
光放大器
50 GHz
间隔
梳状滤波器
可调衰减器
1
100 GHz
间隔
合波器
噪声源
50 GHz
间隔 分波器
可调衰减器
3
耦合器
2
光谱分析仪
图２
接收机
Ｏ容限测试框图 ＳＮＲ
线路侧光收发模块的发射信号经过
５０ＧＨｚ间
。隔合波器后 与 自发辐射噪声 进 行 耦 合 间
５０ＧＨｚ隔合波器可由１００ＧＨｚ间隔合波器和５０ＧＨｚ间隔
梳状滤波器构成。耦合器１输出的信号包含有用信
／／
号和噪声信号，经过光放 大器后，可 用 或者
２９８ ５９５的耦合器２将一小部分 光输出到光谱分析仪，另
一部分光输出到光可调衰减器
３。
光可调衰减器
３
的输出经过５０ＧＨｚ间隔的分 波器后回到线路侧模
块的输入端。５０ＧＨｚ间隔的分波 器由 间
１００ＧＨｚ３
测试方法和步骤
采用积分法（也称为 关断法）进 行
ＯＳＮＲ
测试。
首先，分别测量一定带宽内信号和噪声的积分功率
，
两者之差记为信号功率；，记为噪声功然 后，关 掉信号，测 量一定 带宽内的噪声积分功率
率；信号功率除
以噪声功率即为
ＯＳＮＲ。该方法由于关闭了当前测 发生微试通路的光源，光 放大器的自发辐射噪声谱分布将
小变化，导致
ＯＳＮＲ
测试值与实际值存在一
定偏差，所以需要偏差校正
。
，３隔的分波器和 隔的梳状滤波器构成。
其 中５０ＧＨｚ间
接收机
Ｏ容限测试步骤 ．１ ＳＮＲ
［，］５０ＧＨｚ间隔的梳 状滤波器带宽选择非常重要，
需接收机
ＯＳＮＲ
容限测试步骤如下５６：
，又不 要尽可能把带外噪声滤除 能对信号造成任 何（１）调节光可调衰减器３，使线路侧光收发模块
损伤。
５２
杨俊麒 等：
１／ｓ线路侧光收发模块 测试研究 ００ＧｂｉｔＯＳＮＲ
接收功率位于正常工作范围。
（２）调节光可调衰减器１和２，使误码仪误码显
示为１Ｅ－１２（或临界无 误码，观 察时间持续
２ ｍｉｎ
以
上）。
（３）设置光谱分析仪分辨率带宽
＜０．１ｎｍ。
（４）调整光谱分析仪显示带宽
，至少＞０．６ｎｍ。
将需要测试的通路波长显示在屏幕的中间。
（５）将 光 标 定 位于 测试 通路波长脉冲的峰值
处，标记为
Ｍａｒｋ１，选 择 该波 长光功率积分带宽为
当前通路间隔，记录光功率为
Ｐｏｎ
（单位：ｍＷ）。
（６）将光标定位于被测通路中心波长
－０．３ｎｍ
处，标记为
Ｍａｒｋ２，记录光功率为
Ｐｏｎ１
（单位：ｍＷ）。
（７）将光标定位于被测通路中心波长
＋０．３ｎｍ
处，标记为
Ｍａｒｋ３，记录光功率为
Ｐｏｎ２
（单位：ｍＷ）。
（８）将当 前 测 试 通 路 的 光 源 关 闭，在 相 同 光 功
率积分带宽下记录光功率值为
Ｐｏｆｆ
（单位：ｍＷ）。
（９）将 光 标 定 位 于
Ｍａｒｋ２，记 录 光 功 率 为
Ｐｏｆｆ１
（单位：ｍＷ）。
（１０）将光标定位于
Ｍａｒｋ３，记 录光功率为
Ｐｏｆｆ２
（单位：ｍＷ）。
（１１）根据 公 式 计 算 校 正 因 子
Ｒ，Ｒ ＝
（Ｐｏｎ１
＋
Ｐｏｎ２）／（Ｐｏｆｆ１
＋
Ｐｏｆｆ２）。
（１２）重复步骤（５）～
（１０）两次，计算三次
Ｒ
的
平均值
Ｒ’。
（１３）将当前测试通路的 光源关闭
，设 置当前测
试通路光功率积分带宽为
０．１ｎｍ，根据 仪表的数字
显示记录光噪声功率值为
Ｐｎ
（单位：ｍＷ）。
（１４）
根 据 公 式 计 算
ＯＳＮＲ，ＯＳＮＲ
＝
１０
×
ｌｇ｛（Ｐｏｎ
－Ｐｏｆｆ）／［（Ｐｎ／２）×Ｒ’］｝。
３．２
纠错前
ＯＳＮＲ
值的测试
测试纠错前
ＯＳＮＲ
值时，需 综合考虑误码仪的
误码测试极限和模块能达到的最大误码率
。３．１
节
中步骤（２）应 更 改 为：调 节 光 可 调 衰 减 器
１
和
２，使
误码仪显示 为 仪 表 本 身 或 模 块 能达到的最大误码
率，其他步骤不变，则最终测试得到的结果即为纠错
前
ＯＳＮＲ
值。
接收机
ＯＳＮＲ
容限测试需要 打开所有的纠错
编码，而纠错前
ＯＳＮＲ
值测试则需要关闭所有的纠
错编码。
４
结束语
本文主要介绍了评估
１００ Ｇｂｉｔ／ｓ
线 路 侧 光 收
发模块性能的两个指标
：接 收机
ＯＳＮＲ
容限及纠错
前
ＯＳＮＲ
值。前者用于评估模块的总体性能，采 用
软判决时，接 收 机
ＯＳＮＲ
容 限 为
１３ｄＢ（ＢＯＬ
生 命
初 期
）；采 用 硬 判 决 时，接 收 机
ＯＳＮＲ
容 限 为
［４］
１４．５ｄＢ（ＢＯＬ）
。后者用于评估模块关闭纠错编
码算法后发射 机／接 收机的性能。
给出了这两个指
标的参考测试框图
、测试 方法和测试步骤。
本文为
１００Ｇｂｉｔ／ｓ线路侧光收发模块的
ＯＳＮＲ
测试和性能
评估提供了一定的参考
，对 其他光收发 模 块 的
ＯＳ－
ＮＲ
测试也有一定的借鉴意义。
参考文献：
［１］ 赵光磊
．中 国电信
１００Ｇ
集采开启 中国市场全面引领
１００Ｇ
产 业 发 展
［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１３－０４－１６）［２０１４－０１－
１３］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｉｉ．ｃｏｍ．ｃｎ／ｂｒｏａｄｂａｎｄ／２０１３－０４／
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．烽 火
１００ Ｇ
技 术 带 来 传 输系统重大变革
［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１３－０５－０３）［２０１４－０１－１３］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃ－ ｆｏｌ．ｎｅｔ／ｎｅｗｓ／２２／２０１３０４／２０１３０４０７１９３４０９．ｈｔｍｌ．
［３］
ＹＤ／Ｔ１９９１－２００９，Ｎ×４０ Ｇｂｉｔ／ｓ光 波 分 复 用
（ＷＤＭ）
系统技术要求 ［Ｓ］．
［４］ 烽 火 科 技
．１００ Ｇ
传输中的软判决技术 ［ＥＢ／ＯＬ］．
（２０１２－０９－０７） ［２０１４－０１－１３］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｃｔｉｍｅ． ｃｏｍ／ｈｔｍｌ／２０１２－９－７／２０１２９１３１１３３６２８１０＿２．ｈｔｍ．
［５］
ＹＤ／Ｔ２６４９－２０１３，Ｎ×１００ Ｇｂｉｔ／ｓ光 波 分 复 用
（ＷＤＭ）
系统测试方法 ［Ｓ］．
［６］
ＹＤ／Ｔ２１４７－２０１０，Ｎ×４０ Ｇｂｉｔ／ｓ光 波 分 复 用
（ＷＤＭ）
系统测试方法 ［Ｓ］．
５３