IEC 61280-2-11:2006

Fibre optic communication subsystem test procedures - Part 2-11: Digital systems - Averaged Q-factor determination using amplitude histogram evaluation for optical signal quality monitoring

This part of IEC 61280 defines the averaged Q-factor and provides a procedure to measure it by using amplitude histogram parameters such as the standard deviation and average level.

Procédures d'essai des sous-systèmes de télécommunications à fibres optiques - Partie 2-11: Systèmes numériques - Détermination du facteur de qualité moyenné par l'évaluation d'histogramme d'amplitude pour la surveillance de la qualité des signaux optiques

La présente partie de la CEI 61280 définit le facteur de qualité moyenné et fournit une procédure pour le mesurer en utilisant les paramètres d'histogramme d'amplitude comme l'écart type et le niveau moyen.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 16-Jan-2006
• ICS: 33.180.10 - Fibres and cables
• Technical Committee: SC 86C - Fibre optic systems, sensing and active devices
• Drafting Committee: WG 1 - TC 86/SC 86C/WG 1
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 17-Jan-2006
• Completion Date: 15-Mar-2006

Standards Content (Sample)

NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
61280-2-11
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2006-01
Procédures d'essai des sous-systèmes de
télécommunications à fibres optiques –
Partie 2-11:
Systèmes numériques – Détermination du facteur
de qualité moyenné par l'évaluation d'histogramme
d'amplitude pour la surveillance de la qualité des
signaux optiques
Fibre optic communication subsystem
test procedures –
Part 2-11:
Digital systems – Averaged Q-factor determination
using amplitude histogram evaluation for optical
signal quality monitoring
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61280-2-11:2006
Numérotation des publications Publication numbering
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are
sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For
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Editions consolidées Consolidated editions
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exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
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Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
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ligne sont également disponibles sur les nouvelles issued publications, withdrawn and replaced
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ainsi que sur les corrigenda.
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NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
61280-2-11
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2006-01
Procédures d'essai des sous-systèmes de
télécommunications à fibres optiques –
Partie 2-11:
Systèmes numériques – Détermination du facteur
de qualité moyenné par l'évaluation d'histogramme
d'amplitude pour la surveillance de la qualité des
signaux optiques
Fibre optic communication subsystem
test procedures –
Part 2-11:
Digital systems – Averaged Q-factor determination
using amplitude histogram evaluation for optical
signal quality monitoring
 IEC 2006 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
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V
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МеждународнаяЭлектротехническаяКомиссия
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– 2 – 61280-2-11  CEI:2006
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.6
0 INTRODUCTION.10
0.1 Contexte.10
0.2 Formule du facteur de qualité moyenné.12

1 Domaine d'application .14
2 Références normatives.14
3 Termes et définitions .16
4 Termes abrégés .16
5 Appareillage .16
5.1 Filtre passe-bande optique .18
5.2 Récepteur .18
5.3 Générateur d'impulsions d'horloge .20
5.4 Générateur d'impulsions électriques.20
5.5 Module d'échantillonnage .20
5.6 Circuit de traitement de signal .22
5.7 Paramètres du système de surveillance .22
6 Procédure .22
6.1 Connexions de l'appareillage.22
6.2 Définitions des niveaux de seuil .22
7 Calculs .24

Annexe A (normative) Précision, fiabilité et sensibilité de mesure .32
Annexe B (informative) Diaphonie et désaccord de fréquence d'un filtre passe-bande
optique .38
Annexe C (normative) Limite la plus élevée de Q .46
avg
Annexe D (informative) Dépendance vis-à-vis du débit binaire.50
Annexe E (informative) Dépendance vis-à-vis du format .52
Annexe F (informative) Dépendance de Q σ |µ – µ |, et Q vis-à-vis de la
avg, 1,avg, 1,avg 0,avg
dispersion chromatique et de l'OSNR.56
Annexe G (informative) Relation entre Q et Q et déficience de PMD.60
ave
Bibliographie.64

Figure 1 – Diagramme de l'œil asynchrone et histogramme d'amplitude.12
Figure 2 – Configuration de mesure du facteur de qualité moyenné .18
Figure 3 – Dépendance de Qavg vis-à-vis de Q pour différentes valeurs de α, lorsque
T =1/4 × T s, B =0,75× B Hz, B = 4 × B Hz, T =1/256 × T s, N = 16 384
r slot re opt res slot samp
(214).28
Figure 4 – Dépendance de R vis-à-vis de α, lorsque T = 1/4 × T s, B = 0,7 × B Hz,
r slot re
B = 4 × B Hz, T = 1/256 × T s, N = 16 384 (2 ) .28
opt res slot samp
Figure 5 – Dépendance de la valeur optimale de α vis-à-vis de B , lorsque T =
opt r
1/4×T s, B = 0,75×B Hz, T = 1/64×T s, N = 16 384(2 ).30
slot re res slot samp
61280-2-11  IEC:2006 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.7
0 INTRODUCTION .11
0.1 Background.11
0.2 Averaged Q-factor formula .13

1 Scope.15
2 Normative references .15
3 Terms and definitions .17
4 Abbreviated terms .17
5 Apparatus.17
5.1 Optical bandpass filter.19
5.2 Receiver.19
5.3 Clock oscillator.21
5.4 Electrical pulse generator.21
5.5 Sampling module.21
5.6 Signal processing circuit.23
5.7 Monitoring system parameters.23
6 Procedure .23
6.1 Equipment connections .23
6.2 Threshold level definitions.23
7 Calculations .25

Annex A (normative) Measurement accuracy, reliability, and sensitivity .33
Annex B (informative) Crosstalk and frequency detuning of optical bandpass filter .39
Annex C (normative) Highest limit of Q .47
avg
Annex D (informative) Bit rate dependence .51
Annex E (informative) Format dependence .53
Annex F (informative) Dependence of Q σ |µ – µ |, and Q on chromatic
avg, 1,avg, 1,avg 0,avg
dispersion and OSNR .57
Annex G (informative) Relationship between Q and Q with PMD impairment .61
ave
Bibliography.65

Figure 1 – Asynchronous eye-pattern and amplitude histogram .13
Figure 2 – Averaged Q-factor measurement configuration.19
Figure 3 – Dependence of Q on Q for different α, when T = 1/4 × T s, B = 0,75
avg r slot re
× B Hz, B = 4 × B Hz, T = 1/256 × T s, N = 16 384 (2 ).29
opt res slot samp
Figure 4 – Dependence of R on α, when T = 1/4 × T s, B = 0,7 × B Hz, B = 4 ×
r slot re opt
B Hz, T = 1/256 × T s, N = 16 384 (2 ) .29
res slot samp
Figure 5 – Dependence of optimum value of α on B , when T = 1/4 × T s, B =
opt r slot re
0,75 × B Hz, T = 1/64 × T s, N = 16 384(2 ).31
res slot samp
– 4 – 61280-2-11  CEI:2006
Figure A.1 – Définition de ΔQ et ΔQ.32
avg
Figure A.2 – Dépendance de l'écart type de Q vis-à-vis de N :
avg samp
T = 1/4 × T s, B = 0,7× B Hz, B = 4× B Hz, T = 1/256 × T s, α = 0,3,
r slot re opt res slot
–10
Q = 16dB (BER~10 ).34
Figure A.3 – Dépendance de la pente d'adaptation linéaire de Q par rapport à Q
avg
sur B : T = 1/4 × T s, B = 0,7 × B Hz, T = 1/256 × T s, α = 0,3.36
opt r slot re res slot
Figure A.4 – Dépendance de l'écart type des huit points de mesure de Q vis-à-vis
avg
de T : T = 1/4 × T s, B = 0,75 × B Hz, B = 4 × B Hz, N = 16 384(2 ),
res r slot re opt samp
–10
α = 0,3, Q = 16 dB (BER ~ 10 ).36
Figure B.1 – Définition du signal MLO (WDM, wavelength-division multiplexing =
multiplexage en longueur d'onde ) et de la réponse en fréquence OBPF.38
Figure B.2 – Dépendance Δf de Q et Q pour une valeur Δf de 100 GHz(a),
obpf avg WDM
50 GHz(b) et 25 GHz(c) .40
Figure B.3 – Définition du désaccord de fréquence centrale OBPF δf .42
c
Figure B.4 – dépendance δf de Q pour Δf de 100 GHz(a), 50 GHz(b) et
c avg WDM
25 GHz(c) .44
Figure C.1 – Dépendance de Q vis-à-vis de Q lorsque B est de 10 Gbit/s:
avg
T = 1/4 × T s, B = 0,75 x B Hz, B = 4 x B GHz, T = 1/256 × T s,
r slot re opt res slot
N = 16 384(2 ), α = 0,3.46
samp
Figure C.2 – Dépendance de la limite la plus élevée de Q au moment du temps de
avg
montée après le convertisseur O/E .48
Figure D.1 – Exemple de relation entre Q et Q pour différents débits binaires .50
avg
Figure E.1 – Dépendance de Q vis-à-vis de Q lorsque D = 0 ps/nm, R = 0,4,
avg duty
B = 0,6 × B Hz, B = 240 GHz, T = 1/64×T s, N = 16 384(2 )
re opt res slot samp
et α = 0,2 ou 0,3 .52
Figure E.1 – Dépendance de Q vis-à-vis de Q lorsque D = 1 020 ps/nm, R = 0,4,
avg duty
B = 0,6 × B Hz, B = 240 GHz, T = 1/64 × T s, N = 16 384(2 )
re opt res slot samp
et α = 0,2 ou 0,3 .54
Figure F.1 (a) Dépendance vis-à-vis de la dispersion chromatique et (b) dépendance
OSNR de σ , µ -µ et Q pour des signaux optiques NRZ de 10-Gbit/s lorsque
1 1 0 avg
B est de 40 GHz et α de 0,3.56
opt
Figure F.2 (a) Dépendance vis-à-vis de la dispersion chromatique et (b) dépendance
OSNR de σ , µ -µ et Q pour des signaux optiques NRZ de 10-Gbit/s lorsque
1 1 0 avg
B est de 240 GHz et α de 0,2.56
opt
Figure G.1 – Dépendance de Q vis-à-vis de Q lorsque le DGD moyen = 30 ps.60
avg
Figure G.2 – Histogramme de Q lorsque Q est compris entre 18,5 dB et 18,7dB.62
avg
Tableau 1 – Paramètres du système de surveillance.22
Tableau D.1 – Valeurs de T , B , B et T .50
r re opt res
61280-2-11  IEC:2006 – 5 –
Figure A.1 – Definition of ΔQ and ΔQ.33
avg
Figure A.2 – Dependence of the standard deviation of Q on N : T = 1/4 × T s,
avg samp r slot
–10
B = 0,7× B Hz, B = 4 × B Hz, T = 1/256 × T s, α = 0,3, Q = 16 dB (BER~10 ) .35
re opt res slot
Figure A.3 – Dependence of linear fitting slope of Q versus Q on B : T = 1/4 × T s,
avg opt r slot
B = 0,7 × B Hz, T = 1/256 × T s, α = 0,3.37
re res slot
Figure A.4 – Dependence of the standard deviation of eight measurement points of
Q on T : T = 1/4 × T s, B = 0,75 × B Hz, B = 4 × B Hz, N = 16 384(2 ),
avg res r slot re opt samp
–10
α = 0,3, Q = 16 dB (BER ~ 10 ).37
Figure B.1 – Definition of WDM signal and OBPF frequency response .39
Figure B.2 – Δf dependence of Q and Q for Δf of 100 GHz(a), 50 GHz(b),
obpf avg WDM
and 25 GHz(c) .41
Figure B.3 – Definition of OBPF central frequency detuning δf .43
c
Figure B.4 – δf dependence of Q for Δf of 100 GHz(a), 50 GHz(b), and
c avg WDM
25 GHz(c) .45
Figure C.1 – Dependence of Q on Q when B is 10 Gbit/s: T = 1/4 × T s,
avg r slot
B = 0,75 x B Hz, B = 4 x B GHz, T = 1/256 × T s, N = 16 384(2 ), α = 0,3.47
re opt res slot samp
Figure C.2 – Dependence of the highest limit of Q on rise time after O/E converter .49
avg
Figure D.1 – Example of relationship between Q and Q for different bit rates.51
avg
Figure E.1 – Dependence of Q on Q when D = 0 ps/nm, R = 0,4, B = 0,6 × B Hz,
avg duty re
B = 240 GHz, T = 1/64 × T s, N = 16 384(2 ) and α = 0,2 or 0,3 .53
opt res slot samp
Figure E.2 – Dependence of Q on Q when D = 1 020 ps/nm, R = 0,4, B = 0,6 × B Hz,
avg duty re
B = 240 GHz, T = 1/64 × T s, N = 16 384(2 ) and α = 0,2 or 0,3 .55
opt res slot samp
Figure F.1 (a) Chromatic dispersion dependence and (b) OSNR dependence of σ ,
µ -µ and Q for 10-Gbit/s NRZ optical signals when B is 40 GHz and α is 0,3.57
1 0 avg opt
Figure F.2 (a) Chromatic dispersion dependence and (b) OSNR dependence of σ ,
µ -µ and Q for 10-Gbit/s NRZ optical signals when B is 240 GHz and α is 0,2.57
1 0 avg opt
Figure G.1 – Dependence of Q on Q when mean DGD = 30 ps .61
avg
Figure G.2 – Histogram of Q when Q ranges from 18,5 dB to 18,7dB.63
avg
Table 1 – Monitoring system parameters.23
Table D.1 – Values of T , B , B and T .51
r re opt res
– 6 – 61280-2-11  CEI:2006
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
PROCÉDURES D'ESSAI DES SOUS-SYSTÈMES DE
TÉLÉCOMMUNICATIONS À FIBRES OPTIQUES –

Partie 2-11: Systèmes numériques –
Détermination du facteur de qualité moyenné
par l'évaluation d’histogramme d'amplitude
pour la surveillance de la qualité
des signaux optiques
AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au
public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des
comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent
également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les publications CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et elles sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de la CEI dans leurs publications
nationales et régionales. Toute divergence entre toute Publication de la CEI et toute publication nationale ou
régionale correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a prévu aucune procédure de marquage valant indication d’approbation et n'engage pas sa
responsabilité pour les équipements déclarés conformes à une de ses Publications.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à la CEI, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou
mandataires, y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités
nationaux de la CEI, pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre
dommage de quelque nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais
de justice) et les dépenses découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de la CEI ou de
toute autre Publication de la CEI, ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
La Commission Électrotechnique Internationale (CEI) attire l'attention sur le fait qu’il est déclaré que la conformité
avec les dispositions du présent document peut impliquer l'utilisation d'un brevet intéressant la détermination du
facteur de qualité moyenné.
La CEI ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à la portée de ces droits de propriété.
Le détenteur de ces droits de propriété a donné l’assurance à la CEI qu'il consent à négocier des licences avec
des demandeurs du monde entier, à des termes et conditions raisonnables et non discriminatoires. À ce propos, la
déclaration du détenteur des droits de propriété est enregistrée à la CEI. Des informations peuvent être
demandées à:
NTT Corporation
Tokyo
Japon
L’attention est d’autre part attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet
de droits de propriété autres que ceux qui ont été mentionnés ci-dessus. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de l’identification de ces droits de propriété en tout ou partie.

61280-2-11  IEC:2006 – 7 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
FIBRE OPTIC COMMUNICATION SUBSYSTEM
TEST PROCEDURES –
Part 2-11: Digital systems –
Averaged Q-factor determination using amplitude histogram
evaluation for optical signal quality monitoring

FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-
governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by
agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in
the latter.
5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with an IEC Publication.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
The International Electrotechnical Commission (IEC) draws attention to the fact that it is claimed that compliance
with this document may involve the use of a patent concerning the averaged Q-factor measurement.
IEC takes no position concerning the evidence, validity and scope of this patent right.
The holders of this patent right have assured the IEC that they are willing to negotiate licenses under reasonable
and non-discriminatory terms and conditions with applicants throughout the world. In this respect, the statement of
the holder of this patent right is registered with the IEC. Information may be obtained from:
NTT Corporation
Tokyo
Japan
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of
patent rights other than those identified above. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such
patent rights.
– 8 – 61280-2-11  CEI:2006
La Norme internationale CEI 61280-2-11 a été établie par le sous-comité 86C: Systèmes et
dispositifs actifs à fibres optiques, du comité d'études 86 de la CEI: Fibres optiques.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
86C/682/FDIS 86C/687/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.
La CEI 61280 comprend les parties suivantes, sous le titre général Procédures d'essai des
1)
sous-systèmes de télécommunication à fibres optiques :
2)
Partie 1: Sous-systèmes généraux de télécommunication
3)
Partie 2: Systèmes numériques
4)
Partie 4: Installation de câbles et liens
La Partie 3 est en préparation.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de
maintenance indiquée sur le site web de la CEI sous «http://webstore.iec.ch» dans les
données relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
—————————
1)
Le titre général de la série CEI 61280 a changé. D'autres parties ont été publiées dans le passé sous le titre
général Procédures d'essai de base des sous-systèmes de télécommunication à fibres optiques
2) Le titre de la Partie 1 a changé. Les Parties 1–1 et 1–3 ont été publiées sous le titre Procédures d’essai des
sous–systèmes généraux de télécommunication.

3) Le titre de la Partie 2 a changé. Les Parties 2–1, 2–2, 2–4 et 2–5 ont été publiées sous le titre Procédures
d’essai des systèmes numériques.

4) Le titre de la Partie 4 a changé. La Partie 4–2 a été publiée sous le titre Installation de câbles à fibres optiques.

61280-2-11  IEC:2006 – 9 –
International Standard IEC 61280-2-11 has been prepared by subcommittee 86C: Fibre optic
systems and active devices, of IEC technical committee 86: Fibre optics.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
86C/682/FDIS 86C/687/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.
IEC 61280 consists of the following parts under the general title Fibre optic communication
1)
subsystem test procedures :
2)
Part 1: General communication subsystems
3)
Part 2: Digital systems
4)
Part 4: Cable plant and links
Part 3 is in preparation.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
the maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in
the data related to the specific publication. At this date, the publication will be
• reconfirmed,
• withdrawn,
• replaced by a revised edition, or
• amended.
—————————
1)
The general title of the IEC 61280 series has changed. Previous parts were published under the general title
Fibre optic communication subsystem basic test procedures
2) The title of Part 1 has changed. Parts 1–1 and 1–3 were published under the title Test procedures for general
communication subsystems.
3) The title of Part 2 has changed. Parts 2–1, 2–2, 2–4 and 2–5 were published under the title Test procedures for
digital systems.
4) The title of Part 4 has changed. Part 4–2 was published under the title Fibre optic cable plant.

– 10 – 61280-2-11  CEI:2006
0 INTRODUCTION
0.1 Contexte
La surveillance de la qualité des signaux est un aspect important pour le fonctionnement et la
maintenance des réseaux de transport optiques (Optical Transport Networks – OTN). Du point
du vue de l'opérateur du réseau, les techniques de surveillance sont nécessaires pour
l'établissement d'accords portant sur les connexions, la protection, le rétablissement et/ou le
niveau de service. Pour établir ces fonctions, il convient que les techniques de surveillance
utilisées soient conformes à certaines exigences générales: mesures (non intrusives) en
service, détection de la détérioration des signaux (à la fois dégradation du SNR et distorsion
de la forme d'onde), isolation des défauts (localisation de sections ou de nœuds affectés),
transparence et hiérarchisation (quels que soient le débit binaire de signal et les formats de
signaux) et simplicité (petite taille et faible coût).
Il existe plusieurs approches, tant par des techniques analogiques que numériques, qui
permettent de détecter différentes déficiences: estimation du taux d'erreur binaire (bit error
rate – BER) [1,2], détection de blocs d'erreur, mesure de la puissance optique, évaluation du
SNR optique avec mesure de spectre [3, 4], détection de ton pilote [5,6], surveillance du
facteur de qualité [7], estimation de pseudo BER en utilisant deux circuits de décision [8,9] et
évaluation par histogrammes avec mesure du diagramme de l'œil synchrone [10]. Un des
paramètres fondamentaux de surveillance des performances de tout système de transmission
numérique est son BER de bout en bout.
Toutefois, le BER ne peut être évalué correctement qu'avec des mesures de BER de services
extérieurs en utilisant une représentation de bit d'essai connue à la place du signal réel.
Par ailleurs, la mesure en service ne peut donner que des estimations grossières par la
mesure des paramètres numériques (par exemple, estimation du BER, détection de blocs
d'erreur et comptage des erreurs dans les auto-corrections) ou des paramètres analogiques
(par exemple SNR optique et facteur de qualité).
On a beaucoup attendu et étudié certaines méthodes de surveillance de la qualité des
signaux qui offrent une bonne mesure de la qualité de signal sans la complexité de
terminaison. Lorsque le BER du système est trop faible pour être mesuré dans un laps de
temps raisonnable, il est utile d'adopter les mesures du facteur de qualité. Toutefois, toutes
les méthodes fondées sur l'échantillonnage nécessitent la synchronisation puis une analyse
ce qui les rend similaires à la terminaison liée aux protocoles en termes de coût et de
complexité. En fait, l'échantillonnage synchrone exige une extraction temporelle avec des
équipements complexes qui sont spécifiques à chaque BER et chaque format.
Récemment, la situation décrite ci-dessus a heureusement commencé à changer. Une
méthode par histogramme simple et asynchrone a été développée pour la mesure du facteur
de qualité [11],[12]. Différents types de dégradations (c’est-à-dire dégradation SNR et
distorsion de longueur d'onde due à la dispersion chromatique) peuvent être surveillés [13],
fournissant ainsi des informations sur l'origine des dégradations [14]. L'échantillonnage
asynchrone permet une surveillance du facteur de qualité indépendamment du débit binaire et
le même équipement couvre les débits binaires jusqu'à 160 Gbit/s [15]. En outre, la
surveillance est appliquée à la fois aux signaux optiques NRZ et RZ [11], et elle est
indépendante du débit binaire et du format de signal utilisés par la voie multiplexée par
répartition en longueur d'onde (wavelength division multiplexed – WDM) [16]. La surveillance
des performances peut être réalisée en différents points de surveillance comme au niveau
des répéteurs de lignes optiques, des régénérateurs ou des points de commutation optiques
(nécessite une pré-mesure) [17]. En d'autres termes, cette méthode est censée être
appliquée aux points de surveillance pour lesquels la terminaison électrique est impossible. Si
on envisage le réseau tout optique du futur, un point de commutation optique possède une
surveillance des performances sans régénération électrique.
La mesure du facteur de qualité moyenné, Q , par un échantillonnage asynchrone constitue
avg
une alternative rentable aux mesures de BER. Cela constitue une des approches
prometteuses de surveillance des performances pour les systèmes de transmission optique à

61280-2-11  IEC:2006 – 11 –
0 INTRODUCTION
0.1 Background
Signal quality monitoring is an important issue for operation and maintenance of optical
transport networks (OTN). From the network operator’s point of view, monitoring techniques
are required to establish connections, protection, restoration, and/or service level
agreements. In order to establish these functions, the monitoring techniques used should
satisfy some general requirements: in-service (non-intrusive) measurement, signal
deterioration detection (both SNR degradation and waveform distortion), fault isolation
(localize impaired sections or nodes), transparency and scalability (irrespective of the signal
bit rate and signal formats), and simplicity (small size and low cost).
There are several approaches, both analog and digital techniques, that make it possible to
detect various impairments: bit error rate (BER) estimation [1,2], error block detection, optical
power measurement, optical SNR evaluation with spectrum measurement [3, 4], pilot tone
detection [5,6], Q-factor monitoring [7], pseudo BER estimation using two decision circuits
[8,9], and histogram evaluation with synchronous eye diagram measurement [10]. A
fundamental performance monitoring parameter of any digital transmission system is its end-
to-end BER. However, the BER can be correctly evaluated only with outside service BER
measurements, using a known test bit pattern in place of the real signal. On the other hand,
in-service measurement can only provide rough estimates through the measurement of digital
parameters (e.g., BER estimation, error block detection, and error count in forward error
correction) or analog parameters (e.g., optical SNR and Q-factor).
What has been much desired and studied is some methods for signal quality monitoring that
will provide a good measure of signal quality without the complexity of termination. When the
system BER is too low to be measured within a reasonable length of time, it is useful to adopt
Q-factor measurements. However, all sampling-based methods require synchronization and
then some analysis, which makes them similar to protocol-aware termination in terms of cost
and complexity. In fact, synchronous sampling requires timing extraction by complex
equipment that is specific to each BER and each format.
The above situation has, fortunately, very recently begun to change. A simple, asynchronous
histogram method was developed for Q-factor measurement [11],[12]. Different degradation
types (i.e., SNR degradation and wavelength distortion due to chromatic dispersion) can be
monitored [13], thus providing information about the origin of the degradations [14].
Asynchronous sampling allows bit-rate independent Q-factor monitoring, and the same
equipment covers bit rates of up to 160 Gbit/s [15]. Moreover, the monitoring is applied to
both NRZ and RZ optical signals [11], and is independent of the bit rate and signal format
used by the wavelength division multiplexed (WDM) channel [16]. Performance monitoring can
be performed at different monitoring points such as optical line repeaters, regenerators, or
optical switching nodes (requires pre-measurement) [17]. In other words, this method is
expected to be applied to the monitoring points where electrical termination is impossible. If
we think of the future all-optical network, an optical switching node has performance
monitoring without electrical regeneration.
Average Q-factor, Q , measurement through asynchronous sampling is a cost-effective
avg
alternative to BER measurements. This is one of the promising performance-monitoring
approaches for intensity modulated direct detection (IM-DD) optical transmission systems. This
method can be utilized for monitoring both relative and absolute values of optical signal quality.

– 12 – 61280-2-11  CEI:2006
détection directe et modulée en intensité (intensity modulated direct detection – IM-DD). Cette
méthode peut être utilisée pour la surveillance à la fois des valeurs relatives et absolues de la
qualité des signaux optiques.
Avec le facteur de qualité moyenné obtenu à partir des paramètres de l'histogramme
d'amplitude (écart type et niveau moyen), l'effet total des dégradations de qualité du signal
optique dû à l'intégralité des causes (comme l'ASE et la dispersion chromatique) peut être
surveillé. Compte tenu du schéma d'échantillonnage asynchrone, le facteur de qualité
moyenné n'est pas sensible aux variations de qualité du signal optique créées par l'instabilité
de synchronisation. Les sections suivantes définissent le facteur de qualité moyenné et
donnent une procédure pour mesurer la qualité du signal optique par le facteur de qualité
moyenné. Avec les paramètres d'histogramme d'amplitude, il est également possible de
distinguer les origines de la dégradation du BER (dégradation du SNR, distorsion de la forme
...