IEC 61280-2-9:2002

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61280-2-9
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2002-10
Procédures d'essai des sous-systèmes de
télécommunications à fibres optiques –
Partie 2-9:
Systèmes numériques – Mesure du rapport signal
sur bruit optique pour les systèmes multiplexés
à répartition en longueur d'onde dense
Fibre optic communication subsystem
test procedures –
Part 2-9:
Digital systems – Optical signal-to-noise ratio
measurement for dense wavelength-division
multiplexed systems
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61280-2-9:2002
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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

devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.

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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.
Informations supplémentaires Further information on IEC publications
sur les publications de la CEI
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
actuel de la technique. Des renseignements relatifs à the content reflects current technology. Information
cette publication, y compris sa validité, sont dispo- relating to this publication, including its validity, is
nibles dans le Catalogue des publications de la CEI available in the IEC Catalogue of publications
(voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, (see below) in addition to new editions, amendments
amendements et corrigenda. Des informations sur les and corrigenda. Information on the subjects under
sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
par le comité d’études qui a élaboré cette publication, technical committee which has prepared this
ainsi que la liste des publications parues, sont publication, as well as the list of publications issued,
également disponibles par l’intermédiaire de: is also available from the following:
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(http://www.iec.ch/searchpub/cur_fut.htm) vous permet (http://www.iec.ch/searchpub/cur_fut.htm) enables
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critères, comprenant des recherches textuelles, par searches, technical committees and date of
comité d’études ou date de publication. Des publication. On-line information is also available
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les nouvelles publications, les publications rempla- replaced publications, as well as corrigenda.
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.
NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61280-2-9
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2002-10
Procédures d'essai des sous-systèmes de
télécommunications à fibres optiques –
Partie 2-9:
Systèmes numériques – Mesure du rapport signal
sur bruit optique pour les systèmes multiplexés
à répartition en longueur d'onde dense
Fibre optic communication subsystem
test procedures –
Part 2-9:
Digital systems – Optical signal-to-noise ratio
measurement for dense wavelength-division
multiplexed systems
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– 2 – 61280-2-9  CEI:2002
SOMMAIRE
AVANT PROPOS.4

INTRODUCTION .8

1 Domaine d’application .10

2 Références normatives .12

3 Définitions.12

4 Appareillage.14
4.1 OSA réalisé à partir d'un réseau de diffraction.14
4.2 OSA réalisé à partir d'un interféromètre Michelson .16
4.3 OSA réalisé à partir du Fabry-Perot.16
4.4 Prescription de performance OSA .18
4.4.1 Gamme de longueurs d'onde.18
4.4.2 Sensibilité .18
4.4.3 Largeur de bande de résolution (RBW).18
4.4.4 Précision de la largeur de bande de résolution.18
4.4.5 Gamme dynamique .18
4.4.6 Fidélité d'échelle .20
4.4.7 Dépendance de polarisation .20
4.4.8 Points de données de longueurs d'onde.20
5 Echantillonnage et éprouvettes.22
6 Procédure .22
7 Calculs .22
8 Incertitude de mesure .22
9 Documentation.24
Annexe A (informative) Erreur de mesure du niveau de signal du fait de la largeur
spectrale de signal .26
Bibliographie .32

61280-2-9  IEC:2002 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD . 5

INTRODUCTION .9

1 Scope .11

2 Normative references.13

3 Definitions.13

4 Apparatus .15
4.1 Diffraction grating-based OSA.15
4.2 Michelson interferometer-based OSA .17
4.3 Fabry-Perot-based OSA .17
4.4 OSA performance requirements .19
4.4.1 Wavelength range .19
4.4.2 Sensitivity .19
4.4.3 Resolution bandwidth (RBW).19
4.4.4 Resolution bandwidth accuracy .19
4.4.5 Dynamic range.19
4.4.6 Scale fidelity .21
4.4.7 Polarization dependence .21
4.4.8 Wavelength data points.21
5 Sampling and specimens .23
6 Procedure .23
7 Calculations .23
8 Measurement uncertainty .23
9 Documentation.25
Annex A (informative) Error in measuring signal level due to signal spectral width.27
Bibliography .33

– 4 – 61280-2-9  CEI:2002
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

____________
PROCÉDURES D'ESSAI DES SOUS-SYSTÈMES DE

TÉLÉCOMMUNICATIONS À FIBRES OPTIQUES –

Partie 2-9: Systèmes numériques – Mesure du rapport signal

sur bruit optique pour les systèmes multiplexés

à répartition en longueur d'onde dense

AVANT PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) 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.
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 documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités
nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 61280-2-9 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/457/FDIS 86C/479/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 3.
L’annexe A est donnée uniquement à titre d’information.
Le comité a décidé que cette publication reste valable jusqu’en 2008. A cette date, la
publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
61280-2-9  IEC:2002 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

____________
FIBRE OPTIC COMMUNICATION SUBSYSTEM TEST PROCEDURES –

Part 2-9: Digital systems – Optical signal-to-noise ratio measurement

for dense wavelength-division multiplexed systems

FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the 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, the IEC publishes International Standards. 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. The 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 the 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 National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61280-2-9 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/457/FDIS 86C/479/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 3.
Annex A is for information only.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
2008. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 6 – 61280-2-9  CEI:2002
La CEI 61280-2 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Procédures
1)
d’essai des sous-systèmes de télécommunications à fibres optiques :

Partie 2-1: Procédures d'essai des systèmes numériques – Mesure de la sensibilité et de la

surcharge d'un récepteur
Partie 2-2: Procédures d'essai des systèmes numériques – Mesure du diagramme oculaire, de

la forme d'onde et du taux d'extinction

Partie 2-4: Procédures d'essai des systèmes numériques – Mesure de la tolérance sur le débit
binaire
Partie 2-5: Procédures d'essai des systèmes numériques – Mesure de la fonction transfert de

gigue
Partie 2-9: Systèmes numériques – Mesure du rapport signal sur bruit optique pour les
systèmes multiplexés à répartition en longueur d'onde dense

___________
1)
Le titre général de la série CEI 61280 a changé. Les parties 2-1, 2-2, 2-4 et 2-5 ont été publiées sous le titre
général Procédures d’essai de base des sous-systèmes de télécommunications à fibres optiques

61280-2-9  IEC:2002 – 7 –
IEC 61280-2 consists of the following parts, under the general title Fibre optic communication
1)
subsystem test procedures :
Part 2-1: Test procedures for digital systems – Receiver sensitivity and overload

measurement
Part 2-2: Test procedures for digital systems – Optical eye pattern, waveform, and extinction

ratio
Part 2-4: Test procedures for digital systems – Bit-rate tolerance measurement

Part 2-5: Test procedures for digital systems – Jitter transfer function measurement

Part 2-9: Digital systems – Optical signal-to-noise ratio measurement for dense wavelength-

division multiplexed systems
___________
1)
The general title of the IEC 61280 series has changed. Parts 2-1, 2-2, 2-4 and 2-5 were published under the
general title Fibre optic communication subsystem basic test procedures

– 8 – 61280-2-9  CEI:2002
INTRODUCTION
Au niveau des interfaces optiques dans les réseaux multiplexés à répartition en longueur

d'onde (WDM), il est souhaitable de mesurer les paramètres qui fournissent les informations

sur l'intégrité de l'installation physique. De tels paramètres sont nécessaires pour surveiller la

performance du réseau en tant que partie intégrante de la gestion de réseau. Ils sont

également nécessaires pour assurer le fonctionnement approprié du système pour l'installation

et la maintenance du réseau.
Idéalement, de tels paramètres correspondraient directement au taux d'erreur binaire (BER) de

chaque voie d'un porteur multivoie au niveau d'une interface optique particulière. Des

paramètres en relation, tels que le facteur de qualité ou ceux calculés à partir de diagrammes
en œil optiques fourniraient des informations similaires, c'est-à-dire qu'ils corréleraient aux
taux d'erreur binaire (BER) de la voie. Cependant, il est difficile d'obtenir l'accès à ces
paramètres à un point d'interface multivoie. Il est nécessaire de démultiplexer le nombre
potentiellement grand de voies et d'effectuer les mesures du BER, du facteur de qualité ou du
diagramme en œil sur une base par voie.
Par contraste, les informations utiles sur les propriétés optiques du porteur multivoie sont
aisément obtenues en mesurant le spectre optique. Les niveaux de bruit et de signaux résolus
par longueur d'onde fournissent les informations sur le niveau de signal, la longueur d'onde de
signal, et l'émission spontanée amplifiée (ASE) pour chaque voie. Cependant, les informations
spectrales ne présentent pas de dégradation de signaux du fait de déficiences de formes
d'onde résultant de la dispersion en mode polarisation (PMD) et de la dispersion chromatique.
De même, l'interface entre symboles et la gigue de temps ne sont pas révélées à partir d'une
mesure du rapport signal sur bruit optique (OSNR). Malgré ces limites, l'OSNR figure en tant
que paramètre d'interface dans la Recommandation G.692 de l'UIT-T; «Interfaces optiques
2)
pour systèmes multicanaux avec amplificateurs optiques»[1] . L'OSNR figure aussi dans la
Recommandation G.959.1 de l'UIT-T, «Interfaces de la couche Physique du réseau optique de
transport»[2].
___________
2)
Les chiffres entre crochets se réfèrent à la bibliographie.

61280-2-9  IEC:2002 – 9 –
INTRODUCTION
At the optical interfaces within wavelength-division multiplexed (WDM) networks, it is desirable

to measure parameters that provide information about the integrity of the physical plant. Such

parameters are necessary to monitor network performance as an integral part of network
management. They are also necessary to assure proper system operation for installation and
maintenance of the network.
Ideally, such parameters would directly correspond to the bit error ratio (BER) of each channel
of a multichannel carrier at the particular optical interface. Related parameters such as Q-

factor or those calculated from optical eye patterns would provide similar information, that is,

they would correlate to the channel BER. However, it is difficult to obtain access to these
parameters at a multichannel interface point. It is necessary to demultiplex the potentially large
number of channels and make BER, Q-factor, or eye-diagram measurements on a per-channel
basis.
In contrast, useful information about the optical properties of the multichannel carrier is readily
obtained by measuring the optical spectrum. Wavelength-resolved signal and noise levels
provide information on signal level, signal wavelength, and amplified spontaneous emission
(ASE) for each channel. Spectral information, however, does not show signal degradation due
to waveshape impairments resulting from polarization-mode dispersion (PMD), and chromatic
dispersion. Also, intersymbol interface and time jitter are not revealed from an optical signal to
noise ratio (OSNR) measurement. In spite of these limitations, OSNR is listed as an interface
parameter in ITU-T Recommendation G.692; “Optical interfaces for multichannel systems with
2)
optical amplifiers.”[1] OSNR is also listed in ITU-T Recommendation G.959.1, “Optical
transport network physical layer interfaces.”

___________
2)
Figures in brackets refer to the bibliography.

– 10 – 61280-2-9  CEI:2002
PROCÉDURES D'ESSAI DES SOUS-SYSTÈMES DE

TÉLÉCOMMUNICATIONS À FIBRES OPTIQUES –

Partie 2-9: Systèmes numériques – Mesure du rapport signal

sur bruit optique pour les systèmes multiplexés

à répartition en longueur d'onde dense

1 Domaine d’application
La présente partie de la CEI 61280 fournit une définition de paramètre et une méthode d'essai
pour obtenir le rapport signal sur bruit optique (OSNR) en utilisant un appareillage destiné à
mesurer le spectre optique au niveau d'une interface multivoie. Du fait qu'une mesure de bruit
est effectuée sur un analyseur de spectre optique, le bruit mesuré n'inclut pas le bruit à
intensité relative (RIN) à source ou le bruit de récepteur.
Trois réalisations pour un analyseur de spectre optique (OSA) sont en cours de discussion. Un
OSA réalisé à partir d'un réseau de diffraction, un OSA réalisé à partir d'un interféromètre
Michelson, et un OSA réalisé à partir du Fabry-Perot. Les caractéristiques de performance de
l'OSA qui affectent la précision de mesures de l'OSNR sont fournies.
Un spectre optique type au niveau d'une interface multivoie est illustré à la figure 1. Les
caractéristiques importantes sont les suivantes.
• Les voies sont placées nominalement sur la grille définie par la Recommandation G.694.1
de l'UIT-T.
• Les voies individuelles peuvent être non existantes parce qu'il s'agit d'un réseau conçu
avec des démultiplexeurs add/drop ou parce que des voies particulières sont hors-service.
• Tant la puissance de voie que la puissance de bruit sont fonction d'une longueur d'onde.
Pour calculer l'OSNR, la valeur de la puissance de bruit la plus appropriée est celle qui est au
niveau de la longueur d'onde de voie. Cependant, avec une mesure spectrale directe, la
puissance de bruit au niveau de la longueur d'onde de voie est incluse dans la puissance de
signal et est difficile à extraire. Une estimation de la puissance de bruit des voies peut être
effectuée en interpolant la valeur de la puissance de bruit entre les voies.

61280-2-9  IEC:2002 – 11 –
FIBRE OPTIC COMMUNICATION SUBSYSTEM TEST PROCEDURES –

Part 2-9: Digital systems – Optical signal-to-noise ratio measurement

for dense wavelength-division multiplexed systems

1 Scope
This part of IEC 61280 provides a parameter definition and a test method for obtaining optical

signal-to-noise ratio (OSNR) using apparatus that measures the optical spectrum at a
multichannel interface. Because noise measurement is made on an optical spectrum analyzer,
the measured noise does not include source relative intensity noise (RIN) or receiver noise.
Three implementations for an optical spectrum analyser (OSA) are discussed: a diffraction-
grating-based OSA, a Michelson interferometer-based OSA, and a Fabry-Perot-based OSA.
Performance characteristics of the OSA that affect OSNR measurement accuracy are provided.
A typical optical spectrum at a multichannel interface is shown in figure 1. Important
characteristics are as follows.
• The channels are placed nominally on the grid defined by ITU Recommendation G.694.1.
• Individual channels may be non-existent because it is a network designed with optical
add/drop demultiplexers or because particular channels are out of service.
• Both channel power and noise power are a function of wavelength.
For calculating OSNR, the most appropriate noise power value is that at the channel wave-
length. However, with a direct spectral measurement, the noise power at the channel
wavelength is included in signal power and is difficult to extract. An estimate of the channel
noise power can be made by interpolating the noise power value between channels.

– 12 – 61280-2-9  CEI:2002
Voies manquantes
Voies sur la
grille UIT
Bruit
Longueur d’onde
IEC  2407/02
Figure 1 – Spectre optique type au niveau d'une interface optique
dans un système de transmission multivoie
2 Références normatives
Aucune.
3 Définitions
3.1
rapport signal sur bruit optique (OSNR)
rapport en décibels, à partir du spectre optique, défini par l’équation
P B
i m
OSNR = 10Log + 10Log (dB) (1)
N B
i r
où
P est la puissance de signal optique en watts au niveau de la i-ème voie;
i
B est la largeur de bande optique de référence;
r
N est la valeur interpolée de puissance de bruit en watts mesurée en largeur de bande
i
équivalente de bruit, B , au niveau de la i-ème voie,
m
N(λ − Δλ) + N(λ + Δλ)
i i
N = (2)
i
λ est le longueur d’onde de la i-ème voie;
i
B est la largeur de bande optique de référence;
r
Δλ est le décalage d'interpolation égal ou inférieur à la moitié de l'écartement de grille de l'UIT.
(Les unités pour B et B peuvent être en fréquence ou longueur d'onde, mais doivent être
m r
cohérentes.) Généralement, la largeur de bande optique de référence est 0,1 nm. Voir figure 2.
NOTE La largeur de bande équivalente de bruit d'un filtre est telle qu'elle passerait la même puissance de bruit
totale qu'une bande passante rectangulaire qui possède la même surface que le filtre réel, et dont la hauteur est la
même que la hauteur du filtre réel au niveau de sa longueur d'onde centrale.
Puissance optique
61280-2-9  IEC:2002 – 13 –
Missing channels
Channels on
the ITU grid
Noise
Wavelength
IEC  2407/02
Figure 1 – A typical optical spectrum at an optical interface
in a multichannel transmission system
2 Normati
...