home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Standards / CD2.mdf / ccitt / 1992 / g / g957.asc < prev    next >
Text File  |  1993-08-15  |  45KB  |  1,141 lines

  1. C:\WINWORD\CCITTREC.DOT_______________
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9. INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION
  10.  
  11.  
  12.  
  13.  
  14.  
  15.  
  16.  
  17. CCITT    G.957
  18.  
  19. THE INTERNATIONAL
  20. TELEGRAPH AND TELEPHONE
  21. CONSULTATIVE COMMITTEE
  22.  
  23.  
  24.  
  25.  
  26.  
  27.  
  28.  
  29.  
  30.  
  31.  
  32.  
  33.  
  34.  
  35. DIGITAL NETWORKS, DIGITAL SECTIONS
  36. AND DIGITAL LINE SYSTEMS
  37.  
  38.  
  39.  
  40.  
  41.  
  42.  
  43. OPTICAL INTERFACES FOR EQUIPMENTS AND SYS-
  44. TEMS RELATING TO
  45.  
  46. THE SYNCHRONOUS DIGITAL HIERARCHY
  47.  
  48.  
  49.  
  50.  
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
  56. Recommendation G.957
  57.  
  58.  
  59.  
  60.  
  61.  
  62.  
  63.  
  64. Geneva, 1990
  65.  
  66.  
  67.  
  68.  
  69.  
  70.  
  71.  
  72.  
  73.  
  74.  
  75.  
  76.  
  77.  
  78.  
  79.  
  80.  
  81.  
  82.  
  83.  
  84.  
  85.  
  86.  
  87.  
  88.  
  89.  
  90.  
  91.  
  92.  
  93.  
  94.  
  95.  
  96.  
  97.  
  98.  
  99.  
  100.  
  101.  
  102.  
  103.  
  104.  
  105.  
  106.  
  107.  
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114.  
  115.  
  116.  
  117.  
  118.  
  119.  
  120.  
  121.  
  122.  
  123.  
  124.  
  125.  
  126.  
  127.  
  128.  
  129.  
  130.  
  131.  
  132.  
  133.  
  134.  
  135.  
  136.  
  137.  
  138.  
  139.  
  140.  
  141.  
  142.  
  143.  
  144. Printed in Switzerland
  145.  
  146.  
  147.  
  148.  
  149.  
  150. FOREWORD
  151.  
  152.     The CCITT (the International Telegraph and Telephone Consultative 
  153. Committee) is a permanent organ of the International Telecommuni-
  154. cation Union (ITU). CCITT is responsible for studying technical, 
  155. operating and tariff questions and issuing Recommendations on them 
  156. with a view to standardizing telecommunications on a worldwide 
  157. basis.
  158.  
  159.     The Plenary Assembly of CCITT which meets every four years, 
  160. establishes the topics for study and approves Recommendations pre-
  161. pared by its Study Groups. The approval of Recommendations by the 
  162. members of CCITT between Plenary Assemblies is covered by the 
  163. procedure laid down in Resolution No. 2 (Melbourne, 1988).
  164.  
  165.     Recommendation G.957 was prepared by Study Group XV and was 
  166. approved under the Resolution No. 2 procedure on the 14th of December 
  167. 1990.
  168.  
  169.  
  170.  
  171. ___________________
  172.  
  173.  
  174.  
  175. CCITT NOTE
  176.  
  177.     In this Recommendation, the expression ôAdministrationö is used for 
  178. conciseness to indicate both a telecommunication Administration and 
  179. a recognized private operating agency.
  180.  
  181.  
  182.  
  183.  
  184.  
  185.  
  186.  
  187.  
  188.  
  189. π ITU 1990
  190.  
  191. All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or uti-
  192. lized in any form or by any means, electronic or mechanical, including pho-
  193. tocopying and microfilm, without permission in writing from the ITU.
  194.  
  195. Recommendation G.957
  196.  
  197. Recommendation G.957
  198.  
  199. OPTICAL INTERFACES FOR EQUIPMENTS AND SYSTEMS RELAT-
  200. ING
  201. TO THE SYNCHRONOUS DIGITAL HIERARCHY
  202.  
  203. 1    Introduction
  204.  
  205.     This Recommendation covers optical interface parameter specifica-
  206. tions for equipments and systems supporting the Synchronous Digital Hier-
  207. archy (SDH) defined in RecommendationsG.707, G.708 and G.709 and 
  208. operating on single-mode optical fibres conforming to 
  209. RecommendationsG.652, G.653 and G.654.
  210.  
  211.     The purpose of this Recommendation is to provide specifications for 
  212. the optical interfaces of SDH equipment, described in 
  213. RecommendationsG.782 and G.783, and line systems described in 
  214. RecommendationG.958, to achieve the possibility of transverse (multiven-
  215. dor) compatibility on elementary cable sections, i.e.the possibility of mix-
  216. ing various manufacturers' equipments within a single optical section. 
  217. However, the specifications in this Recommendation are also intended to be 
  218. in accordance with RecommendationsG.955 and G.956 which provide the 
  219. possibility to achieve longitudinal compatibility for equipment of compara-
  220. ble hierarchical level and application.
  221.  
  222.     The present Recommendation is based on the use of one fibre per 
  223. direction. Any other optical arrangements may require different specifica-
  224. tions and are for further study.
  225.  
  226. 1.1    Abbreviations
  227.  
  228. BER    Bit error ratio
  229.  
  230. EX        Extinction ratio
  231.  
  232. LED    Light-emitting diode
  233.  
  234. MLM    Multi-longitudinal mode
  235.  
  236. NA        Not applicable
  237.  
  238. NRZ    Non-return to zero
  239.  
  240. ORL    Optical return loss
  241.  
  242. r.m.s.    Root-mean-square
  243.  
  244. SDH    Synchronous digital hierarchy
  245.  
  246. SLM    Single-longitudinal mode
  247.  
  248. STM    Synchronous-transport module
  249.  
  250. UI        Unit interval
  251.  
  252. WDM    Wavelength-division multiplexing
  253.  
  254. 2    Classification of optical interfaces
  255.  
  256.     It is expected that optical fibres will be used in SDH-based systems 
  257. for both inter-office transport between stations and in intra-office applica-
  258. tions for connecting equipment within a single station. By appropriate com-
  259. binations of transmitters and receivers, power budgets for optical fibre line 
  260. systems can be achieved which are optimized in terms of attenuation/disper-
  261. sion and cost with respect to the various applications. However, to simplify 
  262. the development of transverse compatible systems, it is desirable to limit the 
  263. number of application categories and corresponding sets of optical interface 
  264. specifications for standardization.
  265.  
  266.     As shown in Table 1/G.957, this Recommendation recognizes three 
  267. broad application categories:
  268.  
  269. û    intra-office corresponding to interconnect distances less than 
  270. approximately 2km;
  271.  
  272. û    short-haul inter-office corresponding to interconnect distances of 
  273. approximately 15km;
  274.  
  275. û    long-haul inter-office corresponding to interconnect distances of 
  276. approximately 40km in the 1310 nm window and approximately 
  277. 60km in the 1550nm window.
  278.  
  279.     Within each category, it is possible to consider use of either nominal 
  280. 1310 nm sources on optical fibre complying with RecommendationG.652 
  281. or nominal 1550 nm sources on optical fibre complying with 
  282. RecommendationsG.652, G.653 or G.654. This Recommendation covers 
  283. both possibilities for the two inter-office applications and considers only 
  284. nominal 1310 nm sources on G.652 fibre for the intra-office application. 
  285. Since the overall system characteristics and specific values for the optical 
  286. parameters generally depend on system bit rate, it is convenient to classify 
  287. the SDH optical interfaces based on applications considered in this Recom-
  288. mendation using the set of application codes shown in Table1/G.957. This 
  289. application code is constructed in the following way:
  290.  
  291. Application û STM level û suffix number
  292.  
  293. with the application designations being I (Intra-office), S (Short-haul), or L 
  294. (Long-haul), and the suffix number being one of the following:
  295.  
  296. û    (blank) or 1 indicating nominal 1310 nm wavelength sources on 
  297. G.652 fibre;
  298.  
  299. û    2 indicating nominal 1550 nm wavelength sources on G.652 fibre 
  300. for short-haul applications and either G.652 or G.654 fibre for 
  301. long-haul applications;
  302.  
  303. û    3 indicating nominal 1550 nm wavelength sources on G.653 fibre.
  304.  
  305.  
  306.  
  307.     The distances chosen for the application codes in Table 1/G.957 are 
  308. based on parameter values that are achievable with present technology and 
  309. which are thought to suit network requirements. The intra-office and short-
  310. haul inter-office application codes have been proposed as low-cost equip-
  311. ment implementations. The long-haul application codes have been proposed 
  312. to provide maximum length repeater spans consistent with limits set by 
  313. present technology and the objective of transverse compatibility. The dis-
  314. tances proposed may allow for the upgrading of present systems by exploit-
  315. ing the 1550nm region. The distances in Table1/G.957 represent 
  316. approximate maximum repeater span distances. Specific distance limits 
  317. consistent with the attenuation limits given in Tables2/G.957 to4/G.957, 
  318. but including allowances for extra connectors or margins, can be derived 
  319. through consideration of maximum fibre attenuation and dispersion values 
  320. for each application in Tables2/G.957 to4/G.957.
  321.  
  322. 3    Parameter definitions
  323.  
  324.     For the purpose of this Recommendation, optical fibre line system 
  325. interfaces can be represented as shown in Figure1/G.957. More specific ref-
  326. erence configurations which relate the specifications in this Recommenda-
  327. tion to actual optical line systems based on the Synchronous Digital 
  328. Hierarchy are contained in RecommendationG.958. In Figure1/G.957, 
  329. point S is a reference point on the optical fibre just after the transmitter opti-
  330. cal connector (CTX) and pointR is a reference point on the optical fibre just 
  331. before the receiver optical connector (CRX). Additional connectors at a dis-
  332. tribution frame (if used) are considered to be part of the fibre link and to be 
  333. located between pointsSandR. In this Recommendation, optical parame-
  334. ters are specified for the transmitter at pointS, for the receiver at point R, 
  335. and for the optical path between pointsS andR.
  336.  
  337. FIGURE 1/G.957 = 7cm
  338.  
  339.  
  340.  
  341.     All parameter values specified are worst-case values, assumed to be 
  342. met over the range of standard operating conditions (i.e. temperature and 
  343. humidity ranges), and they include aging effects. These conditions and 
  344. effects are for further study. The parameters are specified relative to an opti-
  345. cal section design objective of a bit error ratio (BER) not worse than 1┤10-
  346. 10 for the extreme case of optical path attenuation and dispersion conditions 
  347. in each application of Table1/G.957.
  348.  
  349.     The optical line coding used for all system interfaces is binary non-
  350. return to zero (NRZ), scrambled according to RecommendationG.709.
  351.  
  352. 3.1    System operating wavelength range
  353.  
  354.     To provide flexibility in implementing transversely compatible sys-
  355. tems and future usage of wavelength-division multiplexing (WDM), it is 
  356. desirable to allow as wide a range as possible for the system operating 
  357. wavelengths. The choice of operating wavelength range for each of the 
  358. applications of Table1/G.957 depends on several factors including fibre 
  359. type, source characteristics, system attenuation range, and dispersion of the 
  360. optical path. The following general considerations affect the specification of 
  361. operating wavelength ranges in this Recommendation. More detailed 
  362. description of the system aspects used to develop the operating wavelength 
  363. range requirements in this Recommendation is contained in AnnexA.
  364.  
  365.     The wavelength regions permitting system operation are partially 
  366. determined by either the cutoff wavelength values of the fibre or of the fibre 
  367. cable. For G.652 and G.653 fibres, these values have been chosen to allow 
  368. single-mode operation of the fibre cable at 1270nm and above, with values 
  369. as low as1260 permitted by some Administrations. For G.654 fibre cables, 
  370. the cutoff wavelength values have been proposed for single-mode operation 
  371. at 1525nm (provisional) and above.
  372.  
  373.     The allowable wavelength regions are further defined by the fibre 
  374. attenuation. Although the intrinsic scattering attenuation generally 
  375. decreases with increasing wavelength, OH-ion absorption can manifest 
  376. itself around 1385nm, and to a smaller extent around 1245nm. These 
  377. absorption peaks and the cutoff wavelength therefore define a wavelength 
  378. region centered around 1310nm. Dispersion-unshifted fibres complying 
  379. with RecommendationG.652 are optimized for use in this wavelength 
  380. region. At longer wavelengths bending attenuation occurs towards 1600nm 
  381. or beyond, and infra-red absorption occurs beyond 1600nm. These attenua-
  382. tions and the 1385nm water peak therefore define a second operating wave-
  383. length region around 1550 nm. Recommendation G.654 for loss-optimized 
  384. fibre is limited to this region only. However, both G.652 and dispersion-
  385. shifted G.653 fibres may be used in this region.
  386.  
  387.     Apart from cutoff wavelength and attenuation that determine the 
  388. broad operating wavelength regions, the allowable wavelength ranges are 
  389. determined by the interaction of the fibre dispersion with the spectral char-
  390. acteristics of the transmitter. Parts of this range may lie inside or outside the 
  391. wavelength range determined by attenuation. The overlap of the two ranges 
  392. is the permissible wavelength range for system operation.
  393.  
  394.     NoteûFibre and cable experts have still to confirm that the wave-
  395. length ranges indicated in Tables 2/G.957 to4/G.957 can be achieved with 
  396. existing RecommendationsG.652, G.653 and G.654.
  397.  
  398. 3.2    Transmitter
  399.  
  400. 3.2.1    Nominal source type
  401.  
  402.     Depending on attenuation/dispersion characteristics and hierarchical 
  403. level of each application in Table1/G.957, feasible transmitter devices 
  404. include light-emitting diodes (LEDs), multi-longitudinal mode (MLM) 
  405. lasers and single-longitudinal (SLM) lasers. For each of the applications, 
  406. this Recommendation indicates a nominal source type. It is understood that 
  407. the indication of a nominal source type in this Recommendation is not a 
  408. requirement and that SLM devices can be substituted for any application 
  409. showing LED or MLM as the nominal source type and MLM devices can be 
  410. substituted for any application showing LED as the nominal source type 
  411. without any degradation in system performance.
  412.  
  413. 3.2.2    Spectral width
  414.  
  415.     For LEDs and MLM lasers, spectral width is specified by the maxi-
  416. mum root-mean-square (RMS) width under standard operating conditions. 
  417. The RMS width or value is understood to mean the standard deviation (s) of 
  418. the spectral distribution. The measurement method for RMS widths should 
  419. take into account modes 20dB to 30dB down from the peak mode and is 
  420. for further study.
  421.  
  422.     For SLM lasers, the maximum spectral width is specified by the max-
  423. imum full width of the central wavelength peak, measured 20dB down 
  424. from the maximum amplitude of the central wavelength under standard 
  425. operating conditions. Additionally, for control of mode partition noise in 
  426. SLM systems, a minimum value for the laser side-mode suppression ratio is 
  427. specified.
  428.  
  429.     There is currently no agreed reliable method for estimating the disper-
  430. sion penalties arising from laser chirp and finite side-mode suppression ratio 
  431. for SLM lasers. Because of this, SLM laser linewidths and maximum fibre 
  432. dispersion values for the L-4.2, S-16.2, L-16.2, and L-16.3 applications are 
  433. under study.
  434.  
  435.     A possible need to specify dynamic laser characteristics more accu-
  436. rately is being recognized, particularly for long-haul systems. This includes 
  437. associated measurement methods. One possible method is a fibre transmis-
  438. sion test. Its configuration consists of a transmitter under test, test fibres 
  439. with maximum dispersion specified for the maximum system length, and a 
  440. reference receiver. The dynamic characteristics of the transmitter can then 
  441. be evaluated using a bit error rate measurement. This and alternate methods 
  442. for characterizing laser dynamic performance are for further study.
  443.  
  444. 3.2.3    Mean launched power
  445.  
  446.     The mean launched power at reference point S is the average power of 
  447. a pseudo-random data sequence coupled into the fibre by the transmitter. It 
  448. is given as a range to allow for some cost optimization and to cover allow-
  449. ances for operation under the standard operating conditions, transmitter con-
  450. nector degradations, measurement tolerances, and aging effects. These 
  451. values allow the calculation of values for the sensitivity and overload point 
  452. for the receiver at reference pointR.
  453.  
  454.     The possibility of obtaining cost-effective system designs for long-
  455. haul applications by using uncooled lasers with maximum mean launched 
  456. powers exceeding those of Tables2/G.957 to 4/G.957, necessitating exter-
  457. nal, removable optical attenuators in low-loss sections, is for further study.
  458.  
  459.     In the case of fault conditions in the transmit equipment, the launched 
  460. power and maximum possible exposure time of personnel should be limited 
  461. for optical fibre/laser safety considerations according to[1].
  462.  
  463. 3.2.4    Extinction ratio
  464.  
  465.     The convention adopted for optical logic level is:
  466.  
  467. û    emission of light for a logical ô1ö,
  468.  
  469. û    no emission for a logical ô0ö.
  470.  
  471.     The extinction ratio (EX) is defined as:
  472.  
  473. EX = 10 log10 (A/B)
  474.  
  475. where A is the average optical power level for a logical ô1ö and B is the 
  476. average optical power level for a logical ô0ö. Measurement methods for the 
  477. extinction ratio are under study.
  478.  
  479. 3.2.5    Eye pattern mask
  480.  
  481.     In this Recommendation, general transmitter pulse shape characteris-
  482. tics including rise time, fall time, pulse overshoot, pulse undershoot, and 
  483. ringing, all of which should be controlled to prevent excessive degradation 
  484. of the receiver sensitivity are specified in the form of a mask of the transmit-
  485. ter eye diagram at pointS. For the purpose of an assessment of the transmit 
  486. signal, it is important to consider not only the eye opening, but also the 
  487. overshoot and undershoot limitations. The parameters specifying the mask 
  488. of the transmitter eye diagram are shown in Figure2/G.957. AppendixI 
  489. considers measurement set-ups for determining the eye diagram of the opti-
  490. cal transmit signal.
  491.  
  492. 3.3    Optical path
  493.  
  494.     To ensure system performance for each of the applications considered 
  495. in Table 1/G.957, it is necessary to specify attenuation and dispersion char-
  496. acteristics of the optical path between reference pointsS andR.
  497.  
  498. 3.3.1    Attenuation
  499.  
  500.     In this Recommendation, attenuation for each application is specified 
  501. as a range, characteristic of the broad application distances indicated in 
  502. Table1/G.957. However, to provide flexibility in implementing transverse 
  503. compatible systems, this Recommendation recognizes some overlap 
  504. between attenuation ranges between the intra-office applications and the 
  505. short-haul inter-office applications and between the short-haul inter-office 
  506. applications and the long-haul inter-office applications. Attenuation specifi-
  507. cations are assumed to be worst-case values including losses due to splices, 
  508. connectors, optical attenuators (if used) or other passive optical devices, and 
  509. any additional cable margin to cover allowances for:
  510.  
  511. 1)    future modifications to the cable configuration (additional splices, 
  512. increased cable lengths, etc.);
  513.  
  514. 2)    fibre cable performance variations due to environmental factors; 
  515. and
  516.  
  517. 3)    degradation of any connector, optical attenuators (if used) or other 
  518. passive optical devices between points S and R, when provided.
  519.  
  520. 3.3.2    Dispersion
  521.  
  522.     Systems considered limited by dispersion have maximum values of 
  523. dispersion (ps/nm) specified in Tables2/G.957 to 4/G.957. These values are 
  524. consistent with the maximum optical path penalties specified (i.e. 2dB for 
  525. L-16.2, 1dB for all other applications). They take into account the specified 
  526. transmitter type, and the fibre dispersion coefficient over the operating 
  527. wavelength range. 
  528.  
  529.     Systems considered limited by attenuation do not have maximum dis-
  530. persion values specified and are indicated in Tables2/G.957 to 4/G.957 with 
  531. the entry NA (not applicable).
  532.  
  533. 3.3.3    Reflections
  534.  
  535.     Reflections are caused by refractive index discontinuities along the 
  536. optical path. If not controlled, they can degrade system performance 
  537. through their disturbing effect on the operation of the laser or through multi-
  538. ple reflections which lead to interferometric noise at the receiver. In this 
  539. Recommendation, reflections from the optical path are controlled by speci-
  540. fying the:
  541.  
  542. û    mimimum optical return loss (ORL) of the cable plant at point S, 
  543. including any connectors, and
  544.  
  545. û    maximum discrete reflectance between points S and R. 
  546.  
  547.     The possible effects of reflections on single fibre operation using 
  548. directional couplers have not been considered in this Recommendation and 
  549. are for further study.
  550.  
  551.     Measurement methods for reflections are described in Appendix II. 
  552. For the purpose of reflectance and return loss measurements, points S and R 
  553. are assumed to coincide with the endface of each connector plug (see 
  554. Figure1/G.957). It is recognized that this does not include the actual reflec-
  555. tion performance of the respective connectors in the operational system. 
  556. These reflections are assumed to have the nominal value of reflection for the 
  557. specific type of connectors used.
  558.  
  559.     The maximum number of connectors or other discrete reflection 
  560. points which may be included in the optical path (e.g. for distribution 
  561. frames, or WDM components) must be such as to allow the specified overall 
  562. optical return loss to be achieved. If this cannot be done using connectors 
  563. meeting the maximum discrete reflections cited in Tables2/G.957 to 4/
  564. G.957, then connectors having better reflection performance must be 
  565. employed. Alternatively, the number of connectors must be reduced. It also 
  566. may be necessary to limit the number of connectors or to use connectors 
  567. having improved reflectance performance in order to avoid unacceptable 
  568. impairments due to multiple reflections. Such effects may be particularly 
  569. significant in STM-16 and STM-4 long-haul systems.
  570.  
  571.     In Tables 2/G.957 to 4/G.957 the value -27 dB maximum discrete 
  572. reflectance between points S and R is intended to minimize the effects of 
  573. multiple reflections (e.g interferometric noise). In Tables3/G.957 to 4/
  574. G.957, the value -27dB for maximum receiver reflectance will ensure 
  575. acceptable penalties due to multiple reflections for all likely system config-
  576. urations involving multiple connectors, etc. Systems employing fewer or 
  577. higher performance connectors produce fewer multiple reflections and con-
  578. sequently are able to tolerate receivers exhibiting higher reflectance. As an 
  579. extreme example, if only two connectors exist in the system, a 14dB 
  580. receiver return loss is acceptable.
  581.  
  582.     For systems in which reflection effects are not considered to limit sys-
  583. tem performance, no values are specified for the associated reflection 
  584. parameters and this is indicated in Tables2/G.957 to 4/G.957 by the entry 
  585. NA (not applicable). However, when using this Recommendation for a par-
  586. ticular application, it should be noted that if upgradability to other applica-
  587. tions having more stringent requirements is contemplated, then these more 
  588. stringent requirements should be used.
  589.  
  590.     The possible need to develop a specification for transmitter signal-to-
  591. noise ratio under conditions of worst-case optical return loss for the applica-
  592. tions in Tables2/G.957 to 4/G.957 is for further study.
  593.  
  594. 3.4    Receiver
  595.  
  596.     Proper operation of the system requires specification of minimum 
  597. receiver sensitivity and minimum overload power level. These are taken to 
  598. be consistent with the mean launched power range and attenuation range 
  599. specified for each application.
  600.  
  601. 3.4.1    Receiver sensitivity
  602.  
  603.     Receiver sensitivity is defined as the minimum acceptable value of 
  604. average received power at point R to achieve a 1┤10-10 BER. It takes into 
  605. account power penalties caused by use of a transmitter under standard oper-
  606. ating conditions with worst-case values of extinction ratio, pulse rise and 
  607. fall times, optical return loss at point S, receiver connector degradations and 
  608. measurement tolerances. The receiver sensitivity does not include power 
  609. penalties associated with dispersion, jitter, or reflections from the optical 
  610. path; these effects are specified separately in the allocation of maximum 
  611. optical path penalty. Aging effects are not specified separately since they are 
  612. typically a matter between a network provider and an equipment manufac-
  613. turer. Typical margins between a beginning-of-life, nominal temperature 
  614. receiver and its end-of-life, worst-case counterpart are desired to be in the2 
  615. to 4dB range. An example of a measurement method for determining aging 
  616. effects on receiver sensitivity is given in AppendixIII.
  617.  
  618. 3.4.2    Receiver overload
  619.  
  620.     Receiver overload is the maximum acceptable value of the received 
  621. average power at point R for a 1┤10-10 BER. It should be noted that the 
  622. use of an optical attenuator in front of the receiver may be required to avoid 
  623. overloading the receiver.
  624.  
  625. 3.4.3    Receiver reflectance
  626.  
  627.     Reflections from the receiver back to the cable plant are specified by 
  628. the maximum permissible reflectance of the receiver measured at reference 
  629. pointR. 
  630.  
  631. 3.4.4    Optical path power penalty
  632.  
  633.     The receiver is required to tolerate an optical path penalty not exceed-
  634. ing 1dB (2 dB for L-16.2) to account for total degradations due to reflec-
  635. tions, intersymbol interference, mode partition noise, and laser chirp.
  636.  
  637. 4    Optical parameter values for SDH applications
  638.  
  639.     Optical parameter values for the applications of Table1/G.957 are 
  640. given in Table2/G.957 for STM-1, Table3/G.957 for STM-4, and Table4/
  641. G.957 for STM-16. Parameters defining the mask of the transmitter eye dia-
  642. gram at reference point S for each of the three hierarchical levels are given 
  643. in Figure2/G.957. These tables do not preclude the use of systems which 
  644. satisfy the requirements of more than one application for any given bit rate.
  645.  
  646. include 957-t02e α l'italienne
  647.  
  648. include 957-t03e α l'italienne
  649.  
  650. include 957-t04e α l'italienne
  651.  
  652. 5    Optical engineering approach
  653.  
  654.     The selection of applications and set of optical parameters covered by 
  655. this Recommendation are chosen to reflect a balance between economic and 
  656. technical considerations to provide the possibility for transverse compatible 
  657. systems using the synchronous digital hierarchy. This section describes the 
  658. use of the parameters in Tables2/G.957 to 4/G.957 to obtain a common sys-
  659. tem design approach for engineering SDH optical links.
  660.  
  661. 5.1    Design assumptions
  662.  
  663.     To meet the greatest number of application possibilities with the 
  664. smallest number of optical interface component specifications, three inter-
  665. face categories are assumed for each level of the SDH hierarchy. These are 
  666. distinguished by different attenuation/dispersion regimes rather than by 
  667. explicit distance constraints to provide greater flexibility in network design 
  668. while acknowledging technology and cost constraints for the various appli-
  669. cations.
  670.  
  671.     Worst-case parameter values are specified in this Recommendation to 
  672. provide simple design guidelines for network planners and explicit compo-
  673. nent specifications for manufacturers. As a result, neither unallocated sys-
  674. tem margins nor equipment margins are specified and it is assumed that 
  675. transmitters, receivers, and cable plant individually meet the specifications 
  676. under the standard operating conditions. It is recognized that, in some cases, 
  677. this may lead to more conservative system designs than could be obtained 
  678. through joint engineering of the optical link, the use of statistical design 
  679. approaches, or in applications and environments more constrained than 
  680. those permitted under the standard operating conditions.
  681.  
  682. 5.2    Worst-case design approach
  683.  
  684.     For a worst-case design approach, the optical parameters of Tables2/
  685. G.957 to 4/G.957 are related as shown in Figure 3/G.957. In loss-limited 
  686. applications, a system integrator may determine the appropriate application 
  687. code and corresponding set of optical parameters by first fixing the total 
  688. optical path attenuation, which should include all sources of optical power 
  689. loss and any cable design margin specified by the system integrator. For 
  690. those situations in which the system attenuation falls within the attenuation 
  691. overlap region of two applications, then either set of optical parameters 
  692. would apply. The most economical designs will generally correspond to the 
  693. application code having the narrower attenuation range. For each installa-
  694. tion, it should be verified that the total optical path penalty, which includes 
  695. combined dispersion and reflection degradations, does not exceed the value 
  696. given in º3.4.4 and Tables2/G.957 to 4/G.957 since a higher value may 
  697. lead to rapidly deteriorating system performance.
  698.  
  699.     For dispersion-limited systems, the system integrator may select an 
  700. appropriate application code and corresponding set of optical parameters by 
  701. determining the total dispersion (ps/nm) expected for the elementary cable 
  702. section to be designed. The most economical design generally corresponds 
  703. to the selection of the application having the smallest maximum dispersion 
  704. value exceeding the dispersion value determined for the system design. 
  705. Again, the total optical path power penalty should be verified as described 
  706. above.
  707.  
  708.  
  709.  
  710. FIGURE 2/G.957 = 11cm
  711.  
  712.  
  713.  
  714.  
  715.  
  716. FIGURE 3/G.957 = 10cm
  717.  
  718.  
  719.  
  720. 5.3    Statistical design approach
  721.  
  722.     The statistical approach is based on designing an enhanced elemen-
  723. tary cable section, possibly exceeding the section length obtained by a 
  724. worst-case design. By admitting a certain probability that the attenuation or 
  725. dispersion between points S and R is larger than specified system values or 
  726. that a transverse compatible design may not be obtained, cost savings may 
  727. be achieved in long-haul high bit-rate optical systems through the reduction 
  728. of the number of repeaters.
  729.  
  730.     When using the statistical approach, the sub-system parameters are 
  731. expressed in terms of the statistical distributions, which are assumed to be 
  732. available from the manufacturers. Such distributions can be handled either 
  733. numerically (e.g. by Monte Carlo methods) or analytically (e.g. Gaussian 
  734. averages and standard deviations).
  735.  
  736.     Examples of parameters which can be considered statistical in nature 
  737. are the following:
  738.  
  739. û    cable attenuation;
  740.  
  741. û    cable zero-dispersion wavelength and zero-dispersion slope;
  742.  
  743. û    splice and connector loss;
  744.  
  745. û    transmitter spectral characteristics (central wavelength, spectral 
  746. width, etc.);
  747.  
  748. û    available system gain between points S and R (e.g. optical power 
  749. available at point S and receiver sensitivity at point R. These 
  750. parameters may need to be considered separately for transverse 
  751. compatibility considerations).
  752.  
  753.     According to design practices, each of the above parameters can be 
  754. considered either statistical or worst-case. In a semi-statistical approach, 
  755. those parameters assumed deterministic may be given a zero-width distribu-
  756. tion around the worst-case value. Details are given in 
  757. RecommendationsG.955 and G.956.
  758.  
  759. 5.4    Upgradability considerations
  760.  
  761.     Two possibilities arise with regard to system upgradability:
  762.  
  763. 1)    It may be desired to upgrade from existing plesiochronous systems 
  764. to SDH systems (e.g. from a 139264kbit/s system complying with 
  765. RecommendationG.956 specifications to an STM-1 system based 
  766. on this Recommendation);
  767.  
  768. 2)    It may be desired to upgrade from one SDH hierarchical level to 
  769. another (e.g. from STM-1 to STM-4).
  770.  
  771.     It is not always feasible to satisfy both possibilities simultaneously for 
  772. long-haul applications, and opinions differ on the best approach to be taken 
  773. for system upgrade. For example, to maintain compatibility with 
  774. 139264kbit/s and 4┤139264kbit/s systems complying with 
  775. RecommendationG.956, maximum attenuation values for STM-1 and 
  776. STM-4 long-haul applications in this Recommendation are taken to be 
  777. 28dB and 24dB, respectively. The difference in maximum attenuation for 
  778. these two levels reflects the current wide-scale availability of STM-4 
  779. receivers meeting the sensitivity requirements of the lower attenuation value 
  780. compared to the current relatively high cost of STM-4 receivers meeting the 
  781. sensitivity requirements of the higher attenuation value.
  782.  
  783.     Two examples for accomplishing upgradability are described in 
  784. Appendix IV. Also, Recommenda- tionG.958, º4.3, addresses the issue of 
  785. joint engineering to meet not only the upgradability requirements, but any 
  786. instances where the interface specifications of RecommendationG.957 are 
  787. not sufficient to meet the requirements of the specific application.
  788.  
  789. ANNEX  A
  790.  
  791. (to Recommendation G.957)
  792.  
  793. System operating wavelength considerations
  794.  
  795.     This annex provides further information on the choice of range of 
  796. operating wavelengths specified in Tables2/G.957 to 4/G.957.
  797.  
  798. A.1.    Operating wavelength ranges determined by fibre attenuation
  799.  
  800.     The general form of attenuation coefficient for installed fibre cable 
  801. used in this Recommendation is shown in FigureA-1/G.957. Included here 
  802. are losses due to installation splices, repair splices, and the operating tem-
  803. perature 
  804.  
  805. range. RecommendationG.652 states that attenuation values in the range 
  806. 0.3-0.4dB/km in the 1310nm region and 0.15-0.25dB/km in the 1550nm 
  807. region have been obtained. The variation of attenuation coefficient with 
  808. wavelength and with temperature, and the losses due to splices are for fur-
  809. ther study.
  810.  
  811. A.2    Operating wavelength ranges determined by fibre dispersion
  812.  
  813.     For G.652 fibres, the zero-dispersion wavelength lies between 1300 
  814. nm and 1322 nm, so the fibre is dispersion-optimized in the 1310nm 
  815. region. These wavelengths and corresponding requirements on the zero-dis-
  816. persion slope result in the maximum permitted absolute value of the disper-
  817. sion coefficient (as determined by fibres having the minimum or maximum 
  818. zero-dispersion wavelengths) shown in FigureA-2a)/G.957. However, the 
  819. G.652 fibres can be used also in the 1550 nm region, for which the maxi-
  820. mum dispersion coefficient is comparatively large as shown in FigureA-
  821. 2b)/G.957.
  822.  
  823.     For G.653 fibre, the permitted range of the zero-dispersion wave-
  824. length lies between 1500nm and 1600nm, so the fibre is dispersion-opti-
  825. mized in the 1550nm region. The analytical expressions for the dispersion 
  826. coefficient result in the maximum permitted values shown in FigureA-3/
  827. G.957. The G.653 fibres can be used also in the 1310nm region, for which 
  828. the maximum dispersion coefficient is comparatively large. However, this 
  829. possible application is currently not considered in RecommendationG.957.
  830.  
  831.     For G.654 fibres in the 1550 nm region, the dispersion coefficient is 
  832. similar but slightly larger than that for G.652 fibres. This is still under study 
  833. and has not been taken into account in Tables2/G.957 to 4/G.957.
  834.  
  835.     For G.652 fibres in the 1310 nm region and for G.653 fibres in the 
  836. 1550nm region, the dispersion-limited wavelength range is chosen such 
  837. that the absolute values of the dispersion coefficient at the limiting wave-
  838. lengths are approximately equal. As can be seen from the shapes of 
  839. FigureA-2a)/G.957 and FigureA-3/G.957, absolute dispersion values are 
  840. therefore smaller within the operating wavelength range.
  841.  
  842.     For G.654 fibres, and also for G.652 fibres in the 1550 nm region, 
  843. FigureA-2b)/G.957 shows that dispersion limits the upper operating wave-
  844. length while attenuation limits the lower operating wavelength.
  845.  
  846.     The interaction between the transmitter and the fibre is accounted for 
  847. by a parameter epsilon. It is defined as the product of 10-6 times the bit rate 
  848. (in Mbit/s) times the path dispersion (in ps/nm) times the RMS spectral 
  849. width (innm). For a 1 dB power penalty due to dispersion, epsilon has a 
  850. maximum value. For intersymbol interference alone, the value 0.306 is 
  851. applied to LEDs and SLM lasers. The 20dB width for SLM lasers is taken 
  852. as 6.07times the RMS width. (For L-16.2 only, it is necessary to increase 
  853. epsilon to 0.491, corresponding to a 2dB power penalty.) For intersymbol 
  854. interference plus mode partition noise, the maximum value 0.115 is applied 
  855. to MLM lasers. (For I-1 and I-4, the large spectral widths may not often 
  856. occur, but they are retained here for possible cost savings.) For wavelength 
  857. chirp, no known value is applied to SLM lasers.
  858.  
  859.     For a particular spectral width, the optical path dispersion is fixed for 
  860. a particular application code. With the appropriate path distance from 
  861. Table1/G.957, the maximum allowed dispersion coefficient follows. The 
  862. spectral dependence of the dispersion coefficient then determines the disper-
  863. sion-limited wavelength range. (The use of the dispersion coefficient 
  864. beyond the wavelength ranges stated in RecommendationsG.652, G.653 or 
  865. G.654 is for further study.) 
  866.  
  867. FIGURE A-1/G.957 = 11.5cm
  868.  
  869.  
  870.  
  871.     Ranges A and B are suitable for long-haul (L-N.x) applications, and ranges 
  872. C and D are suitable for short-haul (S-N.x) and intra-office (I-N) applica-
  873. tions.
  874.  
  875.  
  876.  
  877. FIGURE A-2/G.957 = 10cm
  878.  
  879.  
  880.  
  881. FIGURE A-3/G.957 = 11
  882.  
  883.  
  884.  
  885. APPENDIX  I
  886.  
  887. (to Recommendation G.957)
  888.  
  889. Measurement of the mask of the eye diagram
  890. of the optical transmit signal
  891.  
  892. I.1    Measurement set-up
  893.  
  894.     In order to ensure the suitability of the optical transmit signal for the 
  895. performance of the receiver, a measurement set-up according to FigureI-1/
  896. G.957 is recommended for the eye diagram of the transmit optical signal. 
  897. An optical attenuator may be used for level adaptation at the reference point 
  898. OI. An electrical amplifier may be used for level adaptation at the reference 
  899. point EO. Values for the mask of the eye diagram in Figure2/G.957 include 
  900. measuring errors such as sampling oscilloscope noise and manufacturing 
  901. deviations of the low-pass filter.
  902.  
  903. I.2    Transfer function of the optical reference receiver
  904.  
  905.     The nominal transfer function of the optical reference receiver is char-
  906. acterized by a fourth-order Bessel-Thomson response according to:
  907.  
  908. with
  909.  
  910.     The reference frequency is fr = 0.75 f0. The nominal attenuation at 
  911. this frequency is 3 dB. The corresponding attenuation and group delay dis-
  912. tortion at various frequencies are given in TableI-1/G.957. FigureI-2/G.957 
  913. shows a simplified circuit diagram for the low-pass filter used for measuring 
  914. the mask of the eye diagram of the optical transmit signal.
  915.  
  916.     NoteûThis filter is not intended to represent the noise filter used within an 
  917. optical receiver.
  918.  
  919.     In order to allow for tolerances of the optical reference receiver components 
  920. including the low-pass filter, the actual attenuation should not deviate from 
  921. the nominal attenuation by more than the values specified in TableI-2/
  922. G.957. The flatness of the group delay should be checked in the frequency 
  923. band below the reference frequency. The tolerable deviation is for further 
  924. study. 
  925.  
  926.  
  927.  
  928.  
  929.  
  930. FIGURE I-1/G.957 = 8cm
  931.  
  932.  
  933.  
  934. FIGURE I-2/G.957 = 6cm
  935.  
  936.  
  937.  
  938. APPENDIX  II
  939.  
  940. (to Recommendation G.957)
  941.  
  942. Methods for measuring reflections
  943.  
  944.     Two methods are in general use. The optical continuous-wave reflec-
  945. tometer (OCWR) utilizes a continuous or modulated stable light 
  946. source with a high sensitivity time-averaging optical power meter. It 
  947. is suitable for measuring the optical return loss of the cable plant at 
  948. point S or the reflectance of the receiver at point R. The optical time-
  949. domain reflectometer (OTDR) utilizes a pulsed source having a low 
  950. duty cycle along with a sensitive time-resolving optical receiver. It is 
  951. suitable for measuring discrete reflectances between S and R or the 
  952. receiver reflectance at R.
  953.  
  954.     Both instruments utilize 2 ┤ 1 optical couplers, and both are available 
  955. commercially. Instructions contained with the instrument may super-
  956. sede those given below. Moreover, test procedures are under develop-
  957. ment.
  958.  
  959.     For calibration purposes, a jumper with a known end reflector may be used. 
  960. The value of reflectance may be near zero (as obtained with careful index 
  961. matching and/or a tight bend in the fibre), or about -14.5 dB (as with a good 
  962. cleave), or some other known reflectance R0 (as with an imperfect cleave or 
  963. an applied thin film coating). The connection between the jumper and the 
  964. instrument must have a low reflectance.
  965.  
  966. II.1    Optical continuous-wave reflectometer
  967.  
  968.     The coupler nomenclature is shown in Figure II-1/G.957, and the fol-
  969. lowing calibration measurement needs to be performed only once. Power Ps 
  970. is measured by connecting the optical source directly to the power meter. 
  971. The source is then connected to output port 3 of the coupler, while the 
  972. power meter measures P32 at the input port2. The source is now connected 
  973. to input port1, while the meter measures power P13 at port3. Finally, the 
  974. non-reflecting jumper is connected to port3, while power P0 is measured at 
  975. port2.
  976.  
  977.     To measure the reflectance of the detector, the connector at point R is 
  978. connected to port 3; to measure the ORL of the cable plant, the connector at 
  979. pointS is connected to port3. In either case, power PR is measured by the 
  980. meter at port2. The reflectance of the detector is:
  981.  
  982. The ORL of the cable plant is:
  983.  
  984. ORL = -R.
  985.  
  986. II.2    Optical time-domain reflectometer
  987.  
  988.     Here the coupler is usually internal to the instrument. A variable opti-
  989. cal attenuator, and a pigtail of length beyond the dead-zone of the instru-
  990. ment are both supplied, if they are not already internal to the instrument. 
  991. The following calibration measurement needs to be performed only once. A 
  992. jumper with known reflectance R0 is attached, giving an OTDR trace sche-
  993. matically shown in FigureII-2/G.957. The optical attenuator is adjusted 
  994. until the reflection peak falls just below the instrumental saturation level, 
  995. and the peak height H0 is noted. The calibration factor:
  996.  
  997. is calculated. (If the temporal duration D of the pulse is measured, the back-
  998. scatter coefficient of the fibre is B=F-10log10 D. If D is in ns, B is about 
  999. -80dB.)
  1000.  
  1001.     To measure the maximum discrete reflectance between S and R, the OTDR 
  1002. is connected to point S or R. The peak height H is noted for a particular 
  1003. reflectance. The resulting value is:
  1004.  
  1005. FIGURE II-1/G.957 = 6cm
  1006.  
  1007.  
  1008.  
  1009. FIGURE II-2/G.957 = 8.5cm
  1010.  
  1011.  
  1012.  
  1013. APPENDIX  III
  1014.  
  1015. (to Recommendation G.957)
  1016.  
  1017. Possible method for evaluating aging margin contribution
  1018. in receiver sensitivity specifications 
  1019.  
  1020.     This appendix presents a possible method for determining the contri-
  1021. bution due to aging effects in the specification of receiver sensitivity 
  1022. used in RecommendationG.957.
  1023.  
  1024. III.1    Receiver sensitivity and eye opening
  1025.  
  1026.     Figure III-1/G.957 shows eye opening at the receiver as a function of 
  1027. optical received power. The eye opening value, E, is the value which is 
  1028. determined by the system designer for operation at a BER of 10-10. The 
  1029. received power P2 corresponds to the power required for maximum eye 
  1030. opening at the receiver. For stable system operation, the optical received 
  1031. power is typically set to a level higher than P1 such that, at the end of sys-
  1032. tem life, the specified eye opening, E, is still satisfied. Thus, P1 is the end-
  1033. of-life receiver sensitivity and P0 is the beginning-of-life receiver sensitiv-
  1034. ity. M is the margin between P1 and P0 to account for the effects of receiver 
  1035. aging. The amount of eye margin depends on receiver characteristics and 
  1036. the values, for example, may be E1-E and E2-E for different receivers 
  1037. (e.g.typeI or typeII). An appropriate eye margin cannot be obtained if the 
  1038. received power is P0.
  1039.  
  1040.     With respect to the effects of aging on receiver performance, it may 
  1041. be assumed that the eye opening as a function of received optical power is 
  1042. shifted parallel to the initial characteristics as shown in FigureIII-2/G.957. 
  1043. For the purposes of simulating aging effects, it may also be assumed that the 
  1044. shifted curve can be obtained by adding a certain amount of intersymbol 
  1045. interference noise to the signal corresponding to the initial value of eye mar-
  1046. gin. The test method proposed for evaluation of the eye opening by this 
  1047. technique is the S/X test.
  1048.  
  1049. III.2    S/X test method
  1050.  
  1051.     To simulate intersymbol interference noise, the S/X test is performed 
  1052. by using an NRZ signal modulated at a low frequency compared to the sys-
  1053. tem operating bit rate. This interfering signal is combined optically with a 
  1054. normal optical signal and injected into the receiver under test.
  1055.  
  1056.     In the S/X test, the normal optical signal power is usually set to P1. 
  1057. The amount of the optical power of the interference noise, X, can be deter-
  1058. mined by a relationship between eye opening and S/X ratio whose charac-
  1059. teristics are shown in FigureIII-3/G.957. From FigureIII-3/G.957, the S/X 
  1060. ratio can be determined as (S/X)E by the relationship between E1 and E. 
  1061. The aging margin M and (S/X)E are given by:
  1062.  
  1063.     The test configuration is shown in Figure III-4/G.957.
  1064.  
  1065. FIGURE III-1/G.957 = 9cm
  1066.  
  1067.  
  1068.  
  1069. FIGURE III-2/G.957 = 9cm
  1070.  
  1071.  
  1072.  
  1073. FIGURE III-3/G.957 = 9.5cm
  1074.  
  1075.  
  1076.  
  1077. FIGURE III-4/G.957 = 21.5cm
  1078.  
  1079.  
  1080.  
  1081. APPENDIX  IV
  1082.  
  1083. (to Recommendation G.957)
  1084.  
  1085. Upgradability examples
  1086.  
  1087.     Two examples for accomplishing upgradability are described below:
  1088.  
  1089.     Example 1
  1090.  
  1091.     To realize low-cost designs optimized for a particular hierarchical level by 
  1092. using current, widely available optical components, the following maximum 
  1093. attenuation ranges may be adopted for the long-haul applications:
  1094.  
  1095. û    STM-1        28 dB
  1096.  
  1097. û    STM-4        24 dB
  1098.  
  1099. û    STM-16        20 dB.
  1100.  
  1101.     For upgrading from one hierarchical level to a higher one when it is 
  1102. desired to maintain regenerator spacings for the original and upgraded sys-
  1103. tem, the following options are available:
  1104.  
  1105. i)    The original system design may be based on the smallest attenuation 
  1106. (i.e. highest hierarchical level) expected for the upgraded long-
  1107. haul system.
  1108.  
  1109. ii)    If the original system operates in the 1310 nm region on G.652 
  1110. fibre, then the upgraded system may be chosen to operate in the 
  1111. 1550nm region to obtain lower cable attenuation, although with 
  1112. increased dispersion penalty.
  1113.  
  1114. iii)    Relatively high-loss components (e.g. connectors) may be replaced 
  1115. with lower-loss components for the upgraded system.
  1116.  
  1117. iv)    Statistical design approaches may be employed to provide 
  1118. enhanced cable sections for the upgraded system.
  1119.  
  1120.     Example 2
  1121.  
  1122.     Another approach to upgradability is to employ the concept of a set of 
  1123. grades in higher order STM-N systems for the long-haul inter-office inter-
  1124. faces. TableIV-1/G.957 and FigureIV-1/G.957 show the grade classifica-
  1125. tion based on maximum attenuation. Parameter values for the various grades 
  1126. are for further study. These grades might be applied by users when consider-
  1127. ing network planning and cost performance, etc. Moreover, higher grade 
  1128. system design should allow incorporation of future technology advances 
  1129. and changing service requirements.
  1130.  
  1131.  
  1132.  
  1133. FIGURE IV-1/G.957 = 10cm
  1134.  
  1135.  
  1136.  
  1137. Reference
  1138.  
  1139. [1]    IEC 825 Radiation safety of laser products, equipment classification, 
  1140. requirements and user's guide, 1984.
  1141.