一种快速有效的判断多模光纤带宽的测量方法

摘要

多种实施例涉及了确定被测设备的带宽参数的方法。该方法可以包括将光测试信号提供给被测设备。该方法还可以包括检测来自被测设备的光接收信号，该光接收信号基于提供给被测设备的光测试信号。该方法还可以包括基于光接收信号生成多个采样波形。该方法还可以包括确定被测设备的带宽参数。确定被测设备的带宽参数可以包括基于该多个采样波形以及与基准设备相关联的多个采样基准波形来确定综合眼图衰减(SEA)。

权利要求

1.一种确定被测设备的带宽参数的方法，其特征在于，包括：向所述被测设备提供光测试信号；

检测来自所述被测设备的光接收信号，所述光接收信号基于提供给所述被测设备的光测试信号；

基于所述光接收信号生成多个采样波形；

以及确定所述被测设备的带宽参数；

其中，确定所述被测设备的带宽参数包括基于所述多个采样波形以及与基准设备相关联的多个采样基准波形来确定综合眼图衰减；

其中，所述被测设备是多模光纤电缆，所述基准设备是基准电缆；

其中，确定所述综合眼图衰减包括：对于每个所述采样波形，确定由单独外周包围的单独面积，以获得多个单独面积；以及基于所述多个单独面积确定平均面积；

其中，确定所述综合眼图衰减还包括：对于每个所述采样基准波形，确定由单独基准外周包围的单独基准面积，以获得多个单独基准面积；基于所述多个单独基准面积确定平均基准面积；

所述综合眼图衰减是基于所述平均面积和所述平均基准面积确定的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基于所述综合眼图衰减和阈值来确定所述被测设备的带宽参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基于来自所述基准设备的基准光接收信号来生成所述多个采样基准波形。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在多个周期期间，通过对电接收信号的每个周期采样一些(N)点来生成所述多个采样波形，所述电接收信号为基于所述光接收信号被转换。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述多个采样波形均是眼图。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光测试信号具有50％的占空比。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光测试信号是方波信号。

8.一种用于确定被测设备的带宽参数的测试系统，其特征在于，包括：发射器单元，被配置为向所述被测设备提供光测试信号；

接收器单元，被配置为检测来自所述被测设备的光接收信号，所述光接收信号基于提供给所述被测设备的光测试信号；

采样单元，被配置为基于所述光接收信号生成多个采样波形；

以及控制单元，还被配置为通过基于所述多个采样波形以及与基准设备相关联的多个采样基准波形确定综合眼图衰减来确定所述被测设备的带宽参数；

其中，所述被测设备是多模光纤电缆，所述基准设备是基准电缆；

其中，所述控制单元被配置为通过以下方式确定所述被测设备的带宽参数：针对每个采样波形确定由单独外周包围的单独面积以获得多个单独面积；基于所述多个单独面积确定平均面积；

其中，所述控制单元还被配置为通过以下方式确定所述被测设备的带宽参数：对于每个采样基准波形，确定由单独基准外周包围的单独基准面积，以获得多个单独基准面积；基于所述多个单独基准面积确定平均基准面积；以及基于所述平均面积和所述平均基准面积来确定所述综合眼图衰减。

9.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于：基于所述综合眼图衰减和阈值来确定所述被测设备的带宽参数。

10.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于：基于来自所述基准设备的基准光接收信号来生成所述多个采样基准波形。

11.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于：所述接收器单元包括光接收器，被配置为基于所述光接收信号生成电接收信号；

以及其中，在多个周期期间，所述采样单元被配置为通过对电接收信号的每个周期采样一些(N)点来生成所述多个采样波形，所述电接收信号为基于所述光接收信号被转换。

12.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于：所述多个采样波形均是眼图。

13.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于：所述光测试信号具有50％的占空比。

14.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于：所述光测试信号是方波信号。

说明书

一种快速有效的判断多模光纤带宽的测量方法

技术领域

[0001] 本发明的各个方面涉及一种确定被测设备的带宽参数的方法。本发明的各个方面可以涉及用于确定被测设备的带宽参数的测试系统。

背景技术

[0002] 有许多方法被设计用于评估光通信系统中的整个光通信系统或各种组件的性能。例如，电气和电子工程师标准协会(IEEE Std)802.3bm‑2015 给出并定义了发射器和色散
眼闭合(TDEC)。TDEC是一种测试光发射器的有效方法。

[0003] 不同类型的多模光纤(OM1‑5)具有不同的有效带宽要求，如IEC 60793‑2‑10中所述。用于测试的典型测试方法涉及使用差模色散(DMD) 测试仪。但是，DMD测试仪只能在没
有连接器的情况下测试光纤线。此外，由于DMD测试仪分辨率(带宽)限制，光纤线必须足够
长。对于光纤通道，大多数标准仅提供插入损耗(IL)要求。插入损耗测试是一种快速方便的
方法，广泛用于光纤通道测试。

[0004] 对于多模光纤电缆，有两个主要因素影响电缆在工厂组装后的性能。一个因素是连接器的质量，另一个因素是光纤线的带宽。测量插入损耗(IL) 或回波损耗(RL)可以检测
大多数连接器不良的电缆。但是，对于光纤线，仅测量插入损耗或回波损耗可能不足以确保
电缆满足快速通信的要求。

[0005] 大多数测试仪使用低速信号或直流(DC)信号来测量插入损耗(IL) 或衰减。不同等级的光纤线(例如OM3和OM4)之间的主要差异是有效带宽(DMD效应)，其影响高速信号的
上升/下降沿。然而，对于低速信号或DC信号，效果可能是可忽略的或根本没有影响。

[0006] 图1A(左)示出了传输到300m OM3和300m OM4多模光纤的1千兆位/秒(Gbps)输入脉冲信号；以及(右)来自OM3光纤和OM4光纤的输出信号。图1B(左)示出了传输到300m OM3
和300m OM4多模光纤的 25千兆位/秒(Gbps)输入脉冲信号；以及(右)来自OM3光纤和OM4 
光纤的输出信号。图1A‑B示出了作为时间(飞秒)的函数的幅度(任意单位)的曲线图。

[0007] 如图1A‑B所示，当注入信号是1Gps脉冲时输出信号没有明显差异，而当注入信号是25Gbps脉冲时输出信号存在显著差异。不同等级的光纤(例如OM3和OM4)可以对低频信号
表现出类似的衰减。然而，传统测试仪可能无法区分不同等级的光纤。

发明内容

[0008] 为此，本发明要解决的技术问题在于如何提出一种快速且经济实用的用于确定被测设备的参数的测试系统和方法。

[0009] 本发明多种实施例可以涉及确定被测设备的带宽参数的方法。该方法可以包括将光测试信号提供给被测设备。该方法还可以包括检测来自被测设备的光接收信号，该光接
收信号基于提供给被测设备的光测试信号。该方法还可以包括基于光接收信号生成多个采
样波形。该方法还可以包括确定被测设备的带宽参数。确定被测设备的带宽参数可以包括
基于多个采样波形以及与基准设备相关联的多个采样基准波形来确定综合眼图衰减 
(SEA)。

[0010] 多种实施例可以涉及用于确定被测设备的带宽参数的测试系统。测试系统可以包括发射器单元，该发射器单元被配置为将光测试信号提供到被测设备中。测试系统还可以
包括接收器单元，该接收器单元被配置为检测来自被测设备的光接收信号。光接收信号可
以基于提供给被测设备的光测试信号。测试系统还可以包括采样单元，该采样单元被配置
为基于光接收信号生成多个采样波形。测试系统可以另外包括控制单元，该控制单元被配
置为通过基于该多个采样波形以及与基准设备相关联的多个采样基准波形来确定综合眼
图衰减(SEA)来确定被测设备的带宽参数。

附图说明

[0011] 当结合非限制性示例和附图考虑时，参考详细描述将更好地理解本发明，在附图中：

[0012] 图1A(左)示出了传输到300m OM3和300m OM4多模光纤的1千兆位/秒(Gbps)输入脉冲信号；以及(右)来自OM3光纤和OM4光纤的输出信号。

[0013] 图1B(左)示出了传输到300m OM3和300m OM4多模光纤的25千兆位/秒(Gbps)输入脉冲信号；以及(右)来自OM3光纤和OM4光纤的输出信号。

[0014] 图2是示出根据多种实施例的确定被测设备的带宽参数的方法的一般示图。

[0015] 图3示出了根据多种实施例的光测试信号。

[0016] 图4示出了根据多种实施例生成的采样波形。

[0017] 图5是根据多种实施例的用于确定被测设备的带宽参数的测试系统的一般图示。

具体实施方式

[0018] 以下详细描述参考了附图，附图通过图示的方式示出了可以实践本发明的具体细节和实施例。足够详细地描述了这些实施例，以使本领域技术人员能够实施本发明。可以利
用其他实施例并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行结构和逻辑改变。多种实施例
不一定是相互排斥的，因为一些实施例可以与一个或多个其他实施例组合以形成新的实施
例。

[0019] 在方法或测试系统之一的上下文中描述的实施例对于其他方法或测试系统类似地有效。类似地，在方法的上下文中描述的实施例对于测试系统类似地有效，反之亦然。

[0020] 在实施例的上下文中描述的特征可以相应地适用于其他实施例中的相同或相似的特征。即使未在这些其他实施例中明确描述，在实施例的上下文中描述的特征也可以相
应地适用于其他实施例。此外，如针对实施例的上下文中的特征所描述的添加和/或组合
和/或替代可以相应地适用于其他实施例中的相同或相似的特征。

[0021] 在多种实施例的上下文中，关于特征或元件使用的冠词“一个”，“一种”和“该”包括对一个或多个特征或元件的引用。

[0022] 在多种实施例的上下文中，应用于数值的术语“约”或“近似”包含精确值和合理方差。

[0023] 如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

[0024] 多种实施例可以寻求解决或减轻传统测试仪面临的问题。多种实施例可以提供快速且经济实用的方式来估计诸如多模光纤等光设备的带宽。

[0025] 图2是示出根据多种实施例的确定被测设备的带宽参数的方法的一般示图。该方法可以包括在202中将光测试信号提供给被测设备。该方法还可以包括在204中检测来自被
测设备的光接收信号，该光接收信号基于提供给被测设备的光测试信号。该方法还可以包
括在206中基于光接收信号生成多个采样波形。该方法还可以包括在208中确定被测设备的
带宽参数。确定被测设备的带宽参数可以包括基于该多个采样波形以及与基准设备相关联
的多个采样基准波形来确定综合眼图衰减(SEA)。

[0026] 换句话说，该方法可以包括将光测试信号(例如连续方波信号)传递到被测设备(例如，电缆，如多模光纤电缆)的第一端。该方法还可以包括检测来自被测设备的第二端的
输出信号。输出信号可以称为“光接收信号”。光测试信号在通过被测设备时可能被修改或
失真，以生成光接收信号。修改或失真可能受到被测设备的光特性的影响。

[0027] 然后可以使用输出信号或光接收信号来获得多个采样波形。该多个采样波形均可以是眼图。输出信号或光接收信号可以被转换为电接收信号，并且可以对电接收信号进行
采样以生成该多个采样波形。该多个采样波形可以通过对电接收信号的每个周期的点数
(N)进行采样来生成，该电接收信号是基于光接收信号持续多个(n)周期转换的。

[0028] 可以通过基于该多个采样波形以及根据基准设备(而不是根据被测设备)生成的多个采样基准波形确定综合眼图衰减来确定或获得被测设备的带宽参数。

[0029] 被测设备的带宽参数可以指被测设备的带宽，或被测设备的任何其他参数，该参数是导出的或取决于带宽。

[0030] 在多种实施例中，可以基于综合眼图衰减和阈值来确定被测设备的带宽参数。被测设备可能是被测电缆。类似地，基准设备可以是基准电缆。

[0031] 如上所强调的，可以基于综合眼图衰减(SEA)来确定或获得被测设备的带宽参数，该带宽参数可以从该多个采样波形和该多个采样基准波形导出或确定。

[0032] 在多种实施例中，可以基于来自基准设备的基准光接收信号生成该多个采样基准波形。可以将基准光接收信号转换为基准电接收信号，并且可以对基准电接收信号进行采
样以生成该多个采样基准波形。该多个采样基准波形可以通过对基准电接收信号的每个周
期的点数(N)进行采样来生成，基准电接收信号是基于基准光接收信号持续多个(n)周期转
换的。该多个采样基准波形均可以是眼图。

[0033] 换句话说，与基准设备相关联的该多个采样基准波形可以以与被测设备相关联的该多个采样波形类似的方式生成。光测试信号/光基准测试信号可以被分别传送到被测设
备/基准设备，光接收信号/基准光接收信号可以分别从被测设备/基准设备输出。用于被测
设备/基准设备的光接收信号/基准光接收信号可以分别被转换为电接收信号/基准电接收
信号，并且可以对电接收信号/基准电接收信号进行采样以生成该多个采样波形/该多个采
样基准波形。

[0034] 基准设备可以是在评估等级中具有最佳性能的短长度电缆，并且可以仔细选择以使其与最佳性能连接器正确组装。

[0035] 在多种实施例中，确定综合眼图衰减(SEA)可以包括：对于每个采样波形，确定由单独外周包围的单独面积(Ai，t)，以获得多个单独面积 (对于n个周期)；并且基
于该多个单独面积确定平均面积(At)。平均面积(At)可以通过等式 与周
期数(n)和各自面积(Ai) 相关。

[0036] 在多种实施例中，确定综合眼图衰减还可以包括：对于每个采样基准波形，确定由单独基准外周包围的单独基准面积(Ai，ref)，以获得多个单独基准面积 (对于
n个周期)；并且基于该多个单独基准面积确定平均基准面积(Aref)。平均基准面积(Aref)可
以通过等式 与周期数(n)和各自面积(Ai，ref)相关。

[0037] 确定综合眼图衰减(SEA)还可以包括基于平均面积(At)和平均基准面积(Aref)确定综合眼图衰减。综合眼图衰减(SEA)、平均面积(At)和平均基准面积(Aref)可以通过等式
来关联。

[0038] 在多种实施例中，光测试信号可具有50％的占空比。在多种实施例中，光测试信号可以是方波信号或近方波信号。方波可以被定义为周期波形，其中幅度在固定的最小值和
最大值之间以稳定的频率交替，具有相同的最小和最大持续时间。

[0039] 在多种实施例中，光基准测试信号可具有50％的占空比。光基准测试信号可以是方波信号或近方波信号。

[0040] 图3示出了根据多种实施例的光测试信号。光测试信号可以是具有50％占空比的连续近方波信号，并且可以注入到被测设备中。可以根据被测设备的所需带宽来决定或确
定光测试信号的频率。频率发生器可以用于生成所需的电发射信号，并且光发射器(Tx)可
以将电发射信号转换为光测试信号，以通过光开关(在多通道设置中)和连接器注入到被测
设备中。

[0041] 在接收器侧，光接收器(Rx)可以将传入光信号(即接收光信号)转换成电接收信号。高带宽模数转换器(ADC)可以对电接收信号进行采样以生成该多个采样波形。可以将该
多个采样波形发射到控制或显示终端。 ADC或采样单元/子采样系统可以被配置为对与光
测试信号的一个周期中的N个点对应的电接收信号的一个周期中N个点进行采样。两个相邻
采样点之间的间隔可以由 提供，其中T是光测试信号的周期时间。可以对与光测试信号的n
个周期相对应的电接收信号的总共n个周期进行采样和采集，以形成该多个采样波形。

[0042] 控制单元可以采集和处理信号的n个周期。图4示出了根据多种实施例生成的采样波形。可以对1024个点(即N＝1024)进行采样以形成图4 中所示的波形。可以从电接收信号
的一个周期生成每个采样波形。每个采样波形均可以是眼图。

[0043] 该方法可以涉及确定由每个采样波形的外周包围的面积(Ai)，如图4 所示。面积Ai可以包括由眼图的两个“眼睛”包围的两个区域。然后可以通过 来提供n个波形
上的平均包围面积A。

[0044] 测试程序可以从使用基准设备的校准开始。基准设备可以是具有评估等级(例如OM4等级)的最佳光纤的短长度电缆，并且可以仔细选择以确保其与最佳性能连接器正确组
装。如果被测设备是多通道电缆，则基准设备可以具有与被测设备相同的连接结构。

[0045] 可以使用先前强调的过程来测试基准设备。光基准测试信号可以被传递到基准设备，并且基准光接收信号可以从基准设备输出。可以将用于基准设备的基准光接收信号转
换为基准电接收信号，并且可以对基准电接收信号进行采样以生成该多个采样基准波形。
可以基于该多个采样基准波形确定包围面积Aref。

[0046] 然后可以随后测试被测设备。光测试信号可以传递到被测设备中，并且光接收信号可以从被测设备输出。可以将用于被测设备的光接收信号转换为电接收信号，并且可以
对电接收信号进行采样以生成该多个采样波形。可以基于该多个采样波形确定包围面积
At。

[0047] 可以通过 提供综合眼图衰减(SEA)。

[0048] 可以定义阈值，并且可以将SEA与阈值进行比较以评估被测设备。可以基于不同等级的大量电缆的理论研究和/或实际测试结果来定义阈值。

[0049] 可能仅需要多种实施例来使用方波或近方波作为测试图案。相反，典型的眼图测试系统可以使用复杂的测试图案。通过使用方波或近方波，多种实施例可能不需要使用在
典型的眼图测试系统中使用的复杂信号图案发生器。多种实施例可以包括或要求简单的频
率合成器。这不仅可以降低系统成本，还可以允许系统测试不同的速度要求。

[0050] 多种实施例涉及了在n个周期内确定信号的平均值以计算包围面积。相比之下，在典型的眼图测试系统中，通常测量眼图的特征，例如光调制幅度(OMA)、眼高、眼宽、眼睛上
升时间、眼睛下降时间、抖动等。由于被测设备是无源静态光纤电缆，因此这些测量可能不
合适。例如，虽然无源电缆可能生成抖动，但抖动可能主要来自测试系统本身，而噪声可能
主要来自测试系统而不是电缆。眼高、眼宽和睁眼估计都可能受到来自测试系统的抖动和
噪声的影响，并且这些抖动和噪声可能导致测量以表征被测设备是不准确的。通过使用n次
周期的平均值，多种实施例可以消除或减少抖动和系统噪声的影响。相应地，多种实施例会
更适合于表征被测无源静态设备。

[0051] 此外，如上所强调的，SEA可以定义为At和Aref的比率。基于该定义，测试系统本身的影响(例如，由于其带宽限制、抖动、发射(Tx)功率、发射(Tx)侧和接收(Rx)侧的上升时
间/下降时间效应)并且可以去除波形失真等。与其他传统的眼图参数(例如，OMA、眼高、眼
宽、眼睛上升时间、眼睛下降时间、抖动等)相比，SEA可以是表示被测设备的特性的合适参
数。

[0052] 实验证明，与其他传统的眼图参数相比，SEA在测试被测设备的带宽性能方面更加稳定和高效。

[0053] 图5是根据多种实施例的用于确定被测设备的带宽参数的测试系统500 的一般图示。测试系统500可以包括发射器单元502，其被配置为将光测试信号提供到被测设备中。测
试系统500还可以包括接收器单元504，其被配置为检测来自被测设备的光接收信号。光接
收信号可以基于提供给被测设备的光测试信号。测试系统500还可以包括采样单元506，其
被配置为基于光接收信号生成多个采样波形。测试系统500可以另外包括控制单元508，其
被配置为通过基于该多个采样波形以及与基准设备相关联的多个采样基准波形来确定综
合眼图衰减(SEA)来确定被测设备的带宽参数。

[0054] 换句话说，测试系统500可以包括发射器单元502和接收器单元504。发射器单元502可以向被测设备提供光测试信号。当通过被测设备时，光测试信号可能被修改或失真，
以形成由接收器单元504接收的光接收信号。测试系统500还可以包括采样单元506，其基于
光接收信号生成多个采样波形。控制单元508可以被配置为基于该多个采样波形确定设备
的带宽参数。这可以通过基于该多个采样波形以及与基准设备相关联的多个采样基准波形
来确定综合眼图衰减来实现。

[0055] 图5仅用于示出根据多种实施例的系统500的各种组件，并且不限制各种组件的尺寸、方向、形状、布置等。

[0056] 控制单元508可以被称为控制器508。控制单元可以包括处理电路装置或处理器。采样单元506可以被称为子采样系统或电路。采样单元506可以例如是模数转换器(ADC)。

[0057] 在多种实施例中，发射器单元502、接收器单元504、采样单元506和控制单元508可以是独立设备的不同部分。在各种其他实施例中，第一设备包括所述发射器单元502，独立
于第一设备的第二设备包括所述接收器单元504。

[0058] 在多种实施例中，采样单元506可以耦合或连接到接收器单元504。控制单元508还可以耦合或连接到接收器单元504、采样单元506和/或发射器单元502。控制单元508可以被
配置为向接收器单元504、采样单元506 和/或发射器单元502提供控制信号。

[0059] 可以基于综合眼图衰减和阈值来确定被测设备的带宽参数。可以基于来自基准设备的基准光接收信号生成该多个采样基准波形。

[0060] 在多种实施例中，发射器单元502可包括频率发生器以生成电发射信号。频率发生器可以是简单的频率合成器。发射器单元502还可以包括耦合或连接到频率发生器的光发
射器(Tx)。光发射器可以被配置为基于电发射信号生成光测试信号。发射器单元502还可以
包括光开关，用于与被测设备(即被测设备的第一端)耦合。光开关可以耦合或连接到光发
射器。光测试信号可以通过光开关从光发射器传输到被测设备。光测试信号在通过被测设
备(例如，多模光纤电缆)时可能被修改或失真，以形成光接收信号。

[0061] 在多种实施例中，接收器单元504可以包括另外的光开关，用于与被测设备耦合。接收器单元504还可以包括光接收器，其被配置为从被测设备接收光接收信号。光接收器可
以连接或耦合到另外的光开关，并且光接收信号可以经由另外的光开关从被测设备传递到
光接收器。光接收器可以被配置为基于光接收信号生成电接收信号。采样单元506可以耦合
或连接到光接收器。采样单元506可以被配置为通过对电接收信号的每个周期的点数(N)进
行采样来生成多个采样波形，该电接收信号是基于光接收信号持续多个(n)周期转换的。

[0062] 控制单元508可以被配置为从采样单元506接收该多个采样波形。控制单元508可以被配置为通过针对每个采样波形确定由单独外周包围的单独面积，以获得多个单独面
积；并且通过基于多个单独面积确定平均面积，来确定被测设备的带宽参数。

[0063] 控制单元508还可以被配置为通过针对每个采样的基准波形确定由单独基准外周包围的单独基准面积，以获得多个单独基准面积；通过基于多个单独基准面积确定平均基
准面积；并且通过基于平均面积和平均基准面积确定综合眼图衰减，来确定被测设备的带
宽参数。

[0064] 在多种实施例中，该多个采样波形均可以是眼图。该多个采样基准波形均可以是眼图。

[0065] 在多种实施例中，光测试信号可具有50％的占空比。在多种实施例中，光测试信号可以是方波信号或近方波信号。

[0066] 在多种实施例中，光基准测试信号可具有50％的占空比。光基准测试信号可以是方波信号或近方波信号。

[0067] 在多种实施例中，被测设备可以是多模光缆。

[0068] 虽然已经参考具体实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上
进行各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求指示，并且因此旨在涵盖落入权利要求
的等同物的含义和范围内的所有改变。