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使用I-PMD进行无扰在线PMD测量
[导读]宽带需求迫使服务提供商不断升级其网络，以为客户提供速度更快、质量更佳的应用和服务。光纤网络设施上过多的色散会限制这些高速传输系统的性能和运行可靠性。一项需要测试以确保这些系统达到最优性能的基本参数是偏
宽带需求迫使服务提供商不断升级其网络，以为客户提供速度更快、质量更佳的应用和服务。光纤网络设施上过多的色散会限制这些高速传输系统的性能和运行可靠性。一项需要测试以确保这些系统达到最优性能的基本参数是偏振模色散(PMD)。光纤链路中的PMD一直是服务提供商关注的焦点，原因在于通过它可以了解是否能够升级传输系统以支持更高比特率的信号。因此，要验证给定光纤链路是否能够支持传输速率的提升，就需要测量差分群时延(DGD)的平均值，即我们所说的PMD。本文引用地址:
PMD的随机性对在有限波长范围内通过一次测量测定DGD均值的精度形成了基本限制。这些限制对数值很小的DGD均值影响尤为严重，而这样小的DGD均值在将链路升级为2.5、10或40Gb/s(即几个ps)时将得到更多的关注。不确定性可以通过在较长时间内进行重复测试得以改善。因此，测试仪器须能进行长期的PMD监测，以实现DGD均值的时间平均。
JDSU公司研发了一种可在现场部署的测试仪器，其采用非干扰的方法测量一段光纤链路的PMD，同时，该链路可保持正常的在线工作。该仪器分析传输信号的偏振态，通过每个传输信号中的偏振变量的频率依赖性测定光纤链路的DGD均值。
这种测试仪器不仅可用于光纤链路质量认证，还可用于排除那些表现出过高误码率的波长通道的故障。
传统的PMD测量
光纤的PMD通常是通过将专用测试信号注入链路的一端，在另一端分析所引起的以光频率为函数的偏振变化而测量得到。然后通过对各个光频率上测量到的瞬时DGD值进行平均得到链路的DGD均值。最常用的现场PMD分析仪在发射端使用一个宽谱光源，并在接收端对其进行分析(见图1)。但是，要进行这样的测量，整个光纤链路必须退出服务&&数据传输要么被中断，要么被重新路由到一条备用链路上。这种传统方案仅适用于&暗&光纤链路或&无光&光纤链路。
图1：被测光纤网络必须中断服务，以便分析插入的测试信号。
传统的测试方法难以在现代ROADM网络中应用，因为测试信号的光谱分量可能被路由到许多方向。因此必须为在线链路中的PMD测量提供非干扰的测试技术，并且能够测量独立的DWDM(密集波分复用)通道(见图2)。
图2：测试信号的光谱分量可能被路由到不同地点。
DGD与等效DGD
虽然光纤链路中的DGD均值一般是将各个光频率处测得的瞬时DGD取平均值获得，但其也可由固定光频率的DGD变化的时间平均值得出，或者由时间平均值和频率平均值的组合得到。此外，DGD甚至无需直接测量，而是通过测量等效DGD(DGDeff)得到。DGDeff定义为斯托克斯空间中PMD矢量分量的幅度，其与光信号的发射偏振态或偏振态(SOP)矢量正交(见图3)。
图3：各种状态的PMD与SOP矢量对比。上：当信号的发射偏振态正交于主偏振态(PSP)时，DGDeff等于瞬时DGD(&D&)；中：当发射偏振态与PMD矢量平行时，无偏振旋转，DGDeff直接消失；下：在其他情况下，若发射偏振态与PMD矢量形成角??，则DGDeff=&D&sin?。
DGDeff与DGD的关系表示为：
事实上，DGDeff表示PMD对信号损伤的极精确的测量。DGD均值与DGDeff,均值(时域和/或频域的平均)相关。人们对DGDeff,的统计分布极为了解(瑞利概率密度函数(PDF))，且其平均值与DGD均值成正比(见图4)。
图4： DGD &D&eff与DGD &D&的统计分布。
因此，光纤链路中的DGD均值可由传输光信号中等效DGD的现场测量进行估算。
与传统技术相比，这种方法的优势在于光信号的发射偏振态可以是任意的，无需进行控制或扫描。
无扰的在线PMD测量
JDSU的I-PMD创新测试方案用于测量DWDM信号中的等效DGD并获取PMD值。其可以对在线系统中的新DWDM通道进行定性分析(测量C波段内通道的功率水平、OSNR及PMD；测试正在运行的在线网络；使用2.5/10/40Gb/s或更高速率通道中传输的在线真实信号)；排除那些具有高误码率(BER)的异常光通道的故障(测量信号所经历的等效DGD；测量传输信号的带内OSNR；与测量的BER相关联)；以及将DWDM系统升级至更高的比特率(对信号所经历的DGD进行长期测量；绘制每个DWDM信号的DGD随时间变化的图)。
图5为仪器的原理示意图。光纤链路中分流的光信号首先通过一个扫描偏振变换器，然后由偏振分束器(PBS)分离为两个正交偏振分量(以下我们称其为TE和TM)。
图5：JDSU无扰PMD分析仪的功能框图。
这两个分量再分别与扫描本地振荡激光器(LO)发出的输出光混合，LO在整个C波段内以超过100GHz/ms的速度及小于GHz的精度进行调节。相干差拍信号通过一对平衡光电二极管进行检测，并在电气放大和低通滤波到几百MHz带宽后，注入两个RF功率检波器，由此产生两个信号PRF-TE和PRF-TM，它们在LO激光频率?大约为几百MHz的带宽内与两个正交偏振态的光功率成正比。这两个信号在本地振荡器频率在被测信号的频谱范围内调整的过程中被记录下来。测试在偏振变换器的各种设置下重复进行。
为了测量给定信号中的等效DGD，我们选择频率扫描时出于以下考虑：在信号频谱的中心，P(RF-TE)=P(RF-TM)；&P(RF-TM)/&&(和&(RF-TE)/&&)为最大值。在这些条件下可直接计算DGDeff。用PLO表示LO的功率，&(&)表示变换的输入偏振态与斯托克斯空间内TE态之间的夹角，P Signal (&)表示频率为?时信号的功率，我们得出
并且DGDeff在信号中心频率处与&(&)相对于&(&)的导数成正比，即
比特率和调制格式的独立性分析
基于相干检测技术的在线PMD分析仪提供足够的频谱分辨率，以分析比特率为2.5~40Gb/s的任意调制信号的频率相关偏振变化(见图6)。
图6：对使用不同调制格式的不同比特率信号进行在线PMD测量的示例。
测量设置与程序
称为I-PMD的测试方案安装于T-BERD/MTS 8000V2主机上。
测试设置(见图7)与相关程序非常简单。需要技术人员定义(或在检测到的通道内选择)用于测试的DWDM波长，然后按开始键。步骤为：将仪器连接到光纤链路末端的宽带分光器(分析不会中断或影响在线的真实数据流量)；选择列入PMD测量的DWDM通道(可混合不同比特率和/或调制格式；若尚不清楚精确的频率，可使用自动通道检测)；开始短期或长期测量分析(该装置可在任何地点远程接入和控制)。
图7：T-BERD/MTS-8000V2的I-PMD模块连接到ROADM网络的分光处。
现场试验测试结果
我们对一段414km长、在C波段内不同频率上承载19个常规10-Gb/s NRZ-OOK信号的长途传输链路进行了现场试验(见表)。
表：DWDM通道规划和相关测量。
所有信号均穿过相同光纤段。在本研究中，PMD分析仪连接到链路末端的监测器分光器上(见图8)，其信号功率在-27.3与-24.6dBm之间。信号的光信噪比介于17~18dB。
在191个小时的测量时间内，仪器对19个WDM信号的DGDeff自动测量1680次，得到31920个样本，其DGDeff均值为14.8 ps。连续测量的时间间隔为5~30分钟。
图9所示为31920个DGDeff测量的统计分布，与=14.8ps时预计的瑞利概率密度函数极为相近。
图9：现场试验中测量到的31920个DGDeff值的统计分布。
因此，我们估计光纤链路中的DGD均值大约为18.84ps，与之前对同一链路进行的端到端PMD测量极为相符，分别为18.56和18.57ps.
图10所示为在测量时间内频域平均的&D& eff值的变化，即&(t)，其与各个频率的时域平均t(&)的变化幅度大致相同，因此表明光纤链路中的PMD波动确实很大。左图所示为作为测量时间函数的频域平均值，右图为19个WDW通道内的时域平均数据。左图中的频域平均样本的标准偏差为平均值的10.4%，右图中的时域平均样本的标准偏差为13.8%。然而图9也说明在19个WDM信号内只测量DGDeff一次不足以以大于20%的精度估计。
图10：现场试验测量到的&D&eff(&,t)数据的时域和频域平均值。
&非干扰的在线PMD测量技术是一项面向服务提供商、验证高速ROADM DWDM网络并排除故障的独特技术。在业务升级的规划过程中(例如10G升级到40G)，PMD是一项需要测试的关键参数。这项测试在ROADMS网络中更具挑战性。这时信号被路由到多个不同方向，因而将网络关断进行测试会遇到极大的困难。因此，所有测试均应在不关断网络或不重新路由的前提下来完成，从而确保网络设施的优化并准备好用于更高比特率的系统。&JDSU的Gregory Lietaert如此说到。
JDSU开发出了独特的无干扰在线测试技术来监测调制信号的等效DGD。它与传统的断业务式技术相比，具备类似的DGD均值评估精度。I-PMD仪器基于相干检测，具备足够的灵敏度以测量由任何网络接入点的宽带监控端口分光所得的单个通道信号。该仪器设计用于便携式现场测试，并已证明符合现场在线PMD测量与监测要求。
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永磁调速器(PMD)的工作原理及特点
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排除SCO UNIX系统故障实例
http://www.sina.com.cn &14:48 赛迪网-中国计算机报
　　文/王忠信　　UNIX是我们使用较多的操作系统之一，在应用中有时会出现这样那样的问题或故障，轻者影响工作，重者会导致机器瘫痪，下面是几例具有代表性的故障的处理方法。
　　进入多用户时死机
　　【现象】
　　一台AIC PⅡ机，系统为SCO UNIX 5.0.4版本。此机原硬盘内安装Win 98系统，根据工作需要改装为UNIX系统。UNIX安装完成以后，启动可进入单用户，但不能进入图形和多用户方式，输入口令后显示：
　　Open event driver faild
　　Fatal server error :
　　Check mouse configuration
　　Warning : portmapper on server is not responding.
　　【分析】
　　从以上所报信息看，错误发生在鼠标器，需检查鼠标器的配置。发生此问题，有二种可能,一是鼠标器自身有问题，二是在系统生成时鼠标器类型选错了。为了排除是否第一个可能，换了一个好的鼠标器，故障依旧,说明可能是系统问题。进不了图形和多用户方式，但可进入单用户方式，(不按Ctrl+D，直接输入口令字进入单用户方式)，进入单用户方式后：
　　# scoadmin→Hardware/kernel manager→mouse/Graphic Input device→选1 (Display)显示一下鼠标器的匹配：
　　Is attached to /dev/mouse/kb0 and is associated with these ttys.
　　为/dev/mouse/kb0类型，此类型表示此鼠标器接口为PS/2型。因为鼠标的接口类型主要分为三类：一类为PS/2(接6针小圆口)，另一类为串行口(9针D型口)，还有一类为BUS鼠标，此类用的较少。
　　此机用的鼠标为9针D型口的鼠标，正确显示应为Is attached to dev/ttyla。却设成了/dev/mouse/kb0 (PS/2 6针小圆口)，所以出现前面所列的错误。
　　分析原因，是在安装系统时，鼠标类型选错了，应选Micfosoft serial mouse com1，却选了Highresolution keyboard mouse。如何纠正过来呢？如果再重装系统，则太麻烦。最简单的方法是在单用户下输入：
　　# scoadmin→Hardware/kernel manager-mouse/Graphic Input Device，选Remove a mouse from the system,删除原来选的类型，再选Add a mouse to the system转到serial mouse (串口鼠标)下，重新构造内核，重启就正常了。
　　鼠标无法使用
　　【现象】
　　某台组装机在UNIX下(SCO UNIX Openserver 5.0.4)开机不久就报：
　　open event drive faild
　　Fatal server error
　　Check mouse configuration
　　Warning : NLM : RPC call failed : RPC
　　Error : RPC-PMAPFAILURE
　　errno : 0
　　【分析】
　　此机鼠标器为9芯D型口的，开机用Scoadmin命令检查，系统设置类型是正常的。是否为鼠标器自身问题？换了一个好的鼠标，故障依旧。打开机器，检查鼠标接口，正常，再检查机器上的9芯D型插座(阴性)，发现有一个插针已严重弯曲，等于少了一个信号线，造成鼠标连不上，所以报前边的错误。用小钳子把弯曲的插针拉直，重插鼠标，开机一切正常。
　　多用户方式显示不正常
　　【现象】
　　一台组装PⅡ机，系统为SCO UNIX 5.0.4版本，开机进入多用户方式(图形方式)显示的字符和图形不正常，鼠标箭头变成模糊不清的大方块(可移动)，图形也变形，方框四周有很宽的带刺的毛边，使图形看不清，显示器显示的字符与输入的不符(很乱)，造成机器无法使用。而在单用户方式(字符方式)下却正常。
　　【分析】
　　从现象上看，不像显示器出了故障造成的，因为在单用户(字符方式)是正常的。是否是显示卡有问题？与另一台好机器同样的显示卡对换，还是不行，分析故障可能是系统软件造成。
　　回到单用户下，用Scoadmin命令进入到显示配置下：Scoadmin→Video Confiuration Manager，此时发现显示卡类型为IBM VGA，而查看此机显示卡类型应为S3 Tri064(86C764)型。选择Modify(修改)，把IBM VGA改成S3 Tri064(86C764)，重启，故障排除。
　　不能进入多用户
　　【现象】
　　某单位一台Poly 586机上，安装UNIX SCO OpenServer 5.0.4版本，运行几年一直正常。后因工作需要进行网卡升级，但升级后，再开机却只能进入单用户，进不了多用户(图形方式)，开机系统报有关信息后又显示：
　　No user licenses were found on this machine, Please boot single-user and correct this Situation. Licensed software will not operate until user licenses are installed.
　　The License Policy Manager Daemon (ifor-pmd) was unable to start. This is useually due to a read-only boot filesystem, lack of user licenses or a damaged program image file (/etc/ifor-pmd). If this is not the case, Please contact you sco service provider.
　　INIT: SINGLE USER MODE
　　【分析】
　　根据所报的信息分析，可能是系统在本机器内找不到用户的许可号了，所以进不了多用户。开始怀疑可能是CMOS设置有问题，结果检查CMOS主要设置与另一台同型号的机器一样。因硬盘为SCSI接口，盘控卡插入EISA总线插槽中，用随机带来的配置软件，检查系统配置也是正常的，说明与CMOS主要设置及系统配置无关。后又怀疑是否系统遭到破坏，结果重装同一版本的SCO UNIX故障依旧，再装升级版本5.0.5也一样。再把此硬盘移到另一台同样机器上，结果引导正常，说明与此台机器有关而与系统无关。
　　后仔细分析开机后出现的提示，开机后进入单用户后，用Scoadmin命令检查License(许可)管理项结果发现了问题，具体操作：
　　＃scoadmin转到License manager→License→All product licenses on scosyssu. uucp.com
product name
license number
sco opernserver
enterprise system
　　从表中可以看出，License号为Expired(期满)，2EF077002为License号，是在系统安装时输入的，与原盘上的License号一样，只是期满了。
　　为什么期满了，是否与机器上的跳线有关？检查结果与另一台同样型号的机器一样，说明与跳线无关。
　　再仔细检查CMOS设置，从基本设置检查起，结果发现所置日期变为1980年。看来可能与年份有关，把日期改为2001年XX月XX日(当前日期)，重新引导，一切正常。再使用Scoadmin命令看Licensed已变为Yes(可使用Date命令检查系统日期，使用Setclock命令检查CMOS时钟)。
　　回过头来分析，可能是在安装网卡驱动程序时有人不小心修改了日期，又没及时发现，后来在检查CMOS设置时，又没从基本设置检查起，所以走了弯路。
　　Policy管理程序精灵进程ifor-pmd是一个后台处理程序，来监控系统的许可过程。如果你在系统中使用Evaluation License并且已经过期，系统开机会提示以上的英文信息。
　　比如，从1980年到现在，已用了二十多年，超过了此系统的使用期限，所以就报License期满，造成进不了多用户，也不能上网。
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