Využití Q-faktoru v systémech s DWDM
Ing. Tomáš Koten
Obsah • Co je to Q-faktor ? • Vztah mezi BER a Q-faktorem • Metody měření Q-faktoru • Měření Q-faktoru v rámci DWDM systému • Závěr
Co je to Q-faktor • Parametr charakterizující kvalitu digitálního signálu • Analogová charakteristika signálu • Definován jako odstup signál/šum při optimální rozhodovací úrovni Úroveň signálu
“1” - vysoká úroveň
Rozhodovací úroveň “0” - nízká úroveň
čas
Okamžik rozhodnutí
Q-faktor digitálního signálu
iH − γ opt γ opt − iL Q= = σ iH σ iL
Signal+šum
iH − i L Q= σiH + σiL
P(i(t)>γopt|iL) σiH
iH
γopt σiL čas
iL
P(i(t)<γopt|iH)
Vztah mezi BER a Q-faktorem •Předpoklad bílého Gaussova šumu Q -faktor x B ER
•Předpoklad shodného zastoupení log 1 a log 0 v signálu
1,00E-04 0 1,00E-10
2
4
6
8
10
12
1,00E-16 B ER
1,00E-22 1,00E-28 1,00E-34 1,00E-40 1,00E-46 1,00E-52
PočetChybněPřijatýchBitů BER = CelkovýPočetPřijatýchBitů
1,00E-58 Q-fakto r
i − iL di = erfc(Q) σiL 2
BER = P(Error) =
1 2 * Π* σiL
∞
*∫ e 2 γopt
1 − * 2
14
16
18
Metody měření Q-faktoru Hustota pravděpodobnosti
• Pseudo BER metoda
γopt
Hodnota vzorku
Metody měření Q-faktoru • Pseudo BER metoda Rx Tx (PRBS) XOR Sync.
PRBS
Error Counter
Q-faktormetr Acterna OQM200 OQM200 Tx
XOR
Error Counter
Sync.
• Nezávislost na struktuře digitálního signálu • Není třeba zasmyčkovávat toky v systému pro provedení měření • Jednostranné (jednoportové) měření pouze na přijímací straně (1 x obsluha na jednom místě) • Neovlivňuje měřený systém • Měří v rozsahu do 10Gbit/s • Rychlé měření - cca 1 min.
Měřicí pracoviště pro měření Q-faktoru v rámci DWDM systému
Měřicí OA
Filtr (ONT30 + OSA 160)
Q-faktormetr (ONT50 + OQM200)
Měření Q-faktoru v rámci DWDM systému • Měření při výstavbě (při instalaci, závěrečná měření) • Výstupy OA • Monitorovací porty OA • Výstupy ODU • příp. další monitorovací porty a výstupy v systému (OA, ODU, OMU, OADM, OXC)
• Měření za provozu systému (údržba) • Monitorovací porty OA • příp. další monitorovací porty v systému (OA, ODU, OMU, OADM, OXC)
Výsledky měření Q-faktoru při výstavbě DWDM systému • Q-faktor podél DWDM systému 12
Q -fa c to r
10 8
f=193 THz f=1 92,9 THz
6
f=1 92,7 THz 4
f=1 92,6 THz
2 0 1
2
3
4
5
6
7
Po řadí mě ře ní po tras e (v ýs tupy OA)
8
9
Výsledky měření Q-faktoru při výstavbě DWDM systému • Znečištěný konektor v trase stav na výstupu OADM
KANÁLFREKVENCE [THz]
P out [dBm]
OS NR [dB]
Q-factor
193 192,9 192,7 192,6
0,11 0,98 4,21 4,43
22,59 23,38 22,99 23,27
9,07 10,03 5,76 5,81
Výsledky měření Q-faktoru při výstavbě DWDM systému • Po vyčištění konektoru v trase - stav na výstupu OADM
KANÁLFREKVENCE [THz]
P out [dBm]
OS NR [dB]
Q-fa ctor
193 192,9 192,7 192,6
0 1,03 4,28 4,35
22,63 23,7 23,5 23,17
9,43 10,16 7,98 8,21
Výsledky měření Q-faktoru při výstavbě DWDM systému • Snížení Q-faktoru od místa se znečištěným konektorem
Q-fakto r
S ro vná ní č is tý x z ne č iš tě ný ko ne kto r v tras e 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
čis tý zne čiště ný
1
2
3
4
5
6
7
8
Po řa dí mě ře ní po dél tra s y (OA OUT)
9
Výsledky měření Q-faktoru na DWDM systémech v provozu • Q-faktor na výstupu a monitorovacím portu OA
Q-fa ctor
10 8
Q OUT f= 192,7 THz
6
Q MON f= 192,7 THz Q OUT f= 192,6 THz
4
Q MON f= 192,6 THz
2 0 1
2
3
P o řadí mě ře n í po tra s e
4
Výsledky měření Q-faktoru na DWDM systémech v provozu KANÁLFREKVENCE [THz]
Pmon [dBm]
OSNR [dB]
194,1 194,2 194,3
-19,51 -19,62 -19,49
30,36 30,97 31,18
Q-factor 10,77 13,84 15,54
KANÁLFREKVENCE [THz]
Pmon [dBm]
OSNR [dB]
194,1 194,2 194,3
-19,78 -20,02 -19,77
30,51 31 31,33
Q-factor 16,86 18,49 18,44
Vyhodnocení provedených měření • Q-faktormetrem měříme analogovou kvalitu digitálního signálu tj. není brán v potaz obsah bitového toku • Q-faktor signálu je ovlivněn pouze analogovou částí přenosového řetězce od posledního Tx => nelze přímo srovnávat s BER měřenou klasicky přes několik zasmyčkovaných optických kanálů • Q-faktor se podél přenosového řetězce DWDM příliš nemění pro daný optický kanál (obecně mírně klesá), pokud je přenosový řetězec v pořádku. • Q-faktor měřený na výstupu optického zesilovače je téměř shodný s Qfaktorem měřeným na monitorovacím portu optického zesilovače • Typické průměrné hodnoty Q-faktoru na měřených systémech jsou 13 až 15. Nižší hodnoty Q-faktoru signalizují problémy v trase nebo problémy v samotném systému (hodnoty v grafech byly naměřeny na systému se špatnou výkonovou stabilitou spektra). • Při hodnotách Q < 7 se v kanálech STM16 projevila chybovost i při krátkodobých měřeních chybovosti klasickým způsobem (15 min). •Z naměřených hodnot nebyla vysledována jakákoliv závislost mezi OSNR a Q-faktorem.
Závěr • Měření Q-faktoru a BER klasickým způsobem (protokolovým analyzátorem) se vhodně doplňují • Q-faktor - rychlé měření, nezávislý na struktuře signálu, podporuje velký rozsah přenosových rychlostí, neovlivňuje měřený systém => výborné uplatnění při údržbě a monitorování stavu DWDM systému • OSNR měřený OSA je nutným, ale ne plnohodnotným ukazatelem kvality optického signálu (analogové části DWDM systému). • Narůstání významu Q-faktoru do budoucna - testování kvality prvků v přenosovém řetězci Q-faktorem (fotonické sítě - nárůst počtu analogových prvků v síti - konektorové spoje, OA, OADM, OXC, lambda converter, ODU ….)
Děkuji za Vaši pozornost
Ing. Tomáš Koten
[email protected]
