YD 1294-2003 ATM无源光网络 光收发模块技术要求--155Mb-s突发式收发模块.pdf

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1、 1 U中华人民共和国通信行业标准丫D/T 1294-2003ATM无源光网络(A-PON )光收发模块技术要求155Mb/s突发式收发模块Technical requirements of optical transceiver modules for ATM passiveoptical networks (A-PON) 155Mb/s burst-mode transceiver modules2003-12-30发布2003-12-30实施中华人民共和国信息产业部发布丫D了了1294-2003目次前言。II范围规范性引用文件 1缩略语、术语和定义.1分类41.，山，J4s基本功能和光接

2、口技术指标。56电接口要求和极限工作条件87测量方法88可靠性试验分类和试验方法，n9其它要求1210产品检验1211产品管理13YD/T 1294-2003前言本标准是光通信领域中基于ATM无源光网络用的155Mbit/s突发式光收发模块的第一个标准。本标准是一个具有独立性的光收发模块标准。与本标准有关的标准有YD/r 1090-2000接人网技术要求基于ATM的无源光网络(A-PON)a本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准起草单位:武汉邮电科学研究院本标准主要起草人:丁国庆陈伦裕丫D/T 1294-2003ATM无源光网络(A-PON)光收发模块技术要求155Mb/s突发式收发模块

3、范围本标准规定了异步转移模式(ATM)无源光网络(PON) 155Mbit/s突发式光收发模块的术语、定义、参考结构、光收发模块分类、光接口技术要求及测量方法、电接口技术要求及极限工作条件、可靠性试验分类和试验方法、产品检验和管理等。本标准适用于A-PON用155Mbit/s突发式光收发模块。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修改版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 2829-1987周期检查

4、计数抽样程序及抽样YD/T 1007-1999接人网中传输性能指标的分配YD/T 1090-2000接人网技术要求基于ATM的无源光网络(A-PON)YD/T 1111.2-2001 SDH 2.488320Gb/s光发送模块技术要求和试验方法ITU-T G.652 (2000)单模光纤光缆的特性ITU-T G.671 (1996)无源光器件的传输特性ITU-T G.783 (2000)同步数字体系的设备功能块特性ITU-T G.825 (2000)基于同步数字体系的数字网抖动和漂移的控制ITU-T G.957 (1995)与同步数字体系有关的设备和系统的光接口ITU-T G.982 (199

5、6)支持对综合服务数字网初始速率或等效比特率的接人网ITU-T G.983.1 (1998)基于无源光网络(PON)宽带光接入系统MIL-STD-883E: 1998微电子器件试验方法标准Telcordia GR-468-CORE (1998)用于通信设备中的光电子器件的一般可靠性保证要求3缩略语、术语和定义下列缩略语、3.1缩略语ATCATMBERCKEXE/OESDFP-LD全1飞H术语、定义适用于本标准。Auto-threshold ControlAsynchronous Transfer ModeBit Error RatioClockExtinction RatioElectrica

6、l/OpticalElectro-Static DischargeFabry-Perot Laser DiodeFibre To The Home自动闭值控制异步转移模式比特差错率时钟消光比电/光静电放电法布里一泊罗腔激光器光纤到户丫D,叮1294-2003HECL八NLTLDMLMNRZNTOANODNOLTOHLONTONUPONPRBSRMSSOSDHSLMSMSRTDTDMATIWDM3.2术语和定义Header Error ControlLocal Area NetworkLine TerminalLaser DiodeMulti-Longitude ModeNon Return t

7、o ZeroNetwork TerminationOptical Access NetworkOptical distribution NetworkOptical Line TerminationOptical Return LossOptical Network TerminationOptical Network UnitPassive Optical NetworkPseudo-Random Bit SequenceRoot Mean SquareSignal DegradeSynchronous Digital HierarchySingle-Longitudinal ModeSid

8、e Mode Suppression RatioTransmit DegradeTime Division Multiple AcceseTiming InformationWavelength Division Multiplex信头误码控制局域网线路终端激光二极管多纵模非归零网络终端光接人网光分配网络光线路终端光回损光网络终端光网络单元无源光网络伪随机码序列均方根信号劣化同步数字体系单纵模边模抑制比发送劣化时分多址定时信息波分复用3.2.1异步转移模式Asynchronous Transfer Mode一种以信元为基本单位的数字传输方式。3.2.2光接入网Optical Access Ne

9、twork一套承担相同网络侧接口并由光接人传输系统支持的接人链。它可以包含许多个连接到同一光线路终端的光分配网络。3.2.3突发式信号Burst Signal初始相位和幅度各不相同的数据包信号。3.2.4信元Cell在A-PON系统的传输比特流中，信元为由53个字节组成的数据包。3.2.5时分多址Time Division Multiple Access (TDMA)在同一个时间有效载荷上，复用多个用户信号时隙的传输技术。3.2.6间隙时间Gap-TimeYDIT 1294-2003为了避免上行方向来自不同用户数据包信号的碰撞，而在不同数据包之间插人保护性比特所占用的时间。3.2.7光线路终端

10、Optical Line Termination提供光接人网网络侧接口并和一个或多个光分配网连接的光接点设备。3.2.8光网络单元Optical Network Unit提供(直接或远程控制)光接人网用户侧接口并和光分配网传输特性相关的设备。3.2.9光分配网络Optical distribution Network提供光线路终端(OLT)与光网络单元(ONU)之间的光路分配的网络。该网络用无源光器件和光纤来实现。3.2.10逻辑路径Logical Reach一个特定的、与光预算无关的光传输系统可能达到的最大长度。3.2.11单纤双波长双工Diplexworking在一根光纤、不同方向上传输不

11、同波长信号的双向通信。规定其下行光波长为1480-1580nm，上行光波长为1260-1360nmo3.2.12单纤单波长双工Duplex Working在一根光纤、不同方向上传输相同波长的双向通信。规定其下行和上行光波长均为1260-1360nmo3.2.13上行方向Upstream Direction由光网络单元(ONU)至光线路终端(OLT)的方向。3.2.14F行方向Downstream Direction由光线路终端(OLT)至光网络单元(ONU)的方向。3.2.15光路径损耗差Differential Optical Path Loss在同一光分配网络中，具有最高光传输损耗路径与最

12、低光传输损耗路径的损耗差。3.2.16平均发送光功率Mean Launched Power由光发射机祸合进光纤的伪随机数字序列的平均光功率。3.2.17最小灵敏度Minimum Sensitivity在R接收点，光接收机满足误比特率为10-10时可接收的最小平均光功率。它要考虑消光比恶化、脉冲上升和下降时间、光回损、接收机连接器退化和测量容差所引起的功率代价，但不包括与色散、抖动、光路径反射有关的功率代价。3.2.18时钟提取能力Clock Extraction Capability迅速地从连续、交替的正逻辑“1”、“0码的服务比特(即前置码)中提取时钟信号的能力:或者连续地从接收信元前置码后

13、面的综合信号中提取时钟信号的能力。从前置码提取的时钟，至少应在整个上行信元接收期间内维持不变。丫D/T 1294-20033.2.19连续相同数字不敏感度CID (consecutive identical digit immunity)规定码流测试样式由4种类型的连续数字块组成。它们是:a)全连“1“,b)传号“1”密度占1/2的伪随机数字序列;c)全连，0，;d)由ATM字头组成的数字块;码流测试样式是由d), a), b), d), c)和b)组成的数字块序列。使零定时存数周期a), c)的持续时间等于最长的类单元序列。CID不敏感度就定义为这种持续时间。3.2.20光发射机无输入信号时

14、的光功率Launched Optical Power without Input to the Transmitter在上行方向，ONU应在不是分配给特定光发射机的所有时隙内，不发送光功率到光纤中;ONU在分配给特定光发射机时隙的防护时间内，也不发射任何功率到光纤中。除非可被用作激光器预偏置的最后2个比特(该2个比特紧跟着分配单元，且在此期间输出降至零)可能有微小功率发送到光纤中;而该激光器预偏置下发送的微小光功率应小于“1“码电平的0.103.2.213R功能3R Functions即再放大(re-amplifying)、再整形(re-shaping)、再定时(re-timming)功能。3

15、.2.22发射机眼图模板mask of transmitter eye-diagram发射机脉冲形状特征一般包括:上升时间、下降时间、脉冲过冲、脉冲下冲、振铃等。按ITU-T G.983.1规定，所有这些过渡过程都应该进行控制，以免接收机灵敏度过分劣化。为此，采用眼图模板来对上行方向突发式发射模块的脉冲形状特征进行规定。眼图模板规定见5.2节。3.2.23静电放电防护闻值ESD Threshold器件或电路所能承受的最小静电电压。4分类4.1基于A-PON的参考结构基于A-PON的光传输系统参考结构如图1所示。图1基于A-PON的光传输系统.考结图1中，R/S和S/R分别为OLT侧和ONU侧的

16、收/发、发/收测试参考点。YD/T 1294-20034.2荃于A-PON的光系统的传输特点基于A-PON光系统的传输特点是:从OLT到ONU的下行信号，采用单点到多点的TDM广播方式传输;而从ONU到OLT的上行信号，采用多点到单点的时分多址(TDMA)方式传输;ATM信号均由具有一定长度(如53个字节)的信元组成。对上行综合突发信号的接收，应考虑来自不同突发用户信号的精确测距(与传输时间紧密相关)、突发信号快速同步、不同幅度信号判决电平调整(或ATC)等问题。而突发信号的发射，主要是实现信号的快速启动、尽可能小的光功率关断等问题。因此，突发式信号的收发问题，主要是上行综合突发信号的接收问题

17、。4.3突发式光收/发模块分类所谓突发式光收/发模块，就是处理突发信号发射和接收的一种光收/发模块。按G.983.1，根据光纤数量、ODN损耗、发送光功率和光接收灵敏度的不同，突发式光收/发模块可分为下列几类。.按光纤数量，突发式光收发模块可分为单纤和双纤类，技术指标要求见表1和表2;.按ODN损耗、发送光功率和光接收灵敏度的不同，突发式光收发模块可分为B类和C类，其技术指标如下。B类:ODN损耗范围:10-25dB;发射端功率:-4一+2dBm;光接收灵敏度:-30 - -8dBm oC类:ODN损耗范围:10.30dB;发射端功率:-2一+4dBm;光接收灵敏度:-33 -11dBmo5基

18、本功能和光接口技术指标5.，基本功能及功能框图(参考)突发式光收发模块包括发射部分和接收部分。突发式光收发模块光发射部分，基本功能通常包括:输人信号整形、突发同步、LD驱动、偏置控制、峰值功率控制、故障告警等。突发式光收发模块光发射部分功能框图如图2所示。图2突发式光收/发模块光发射部分功能突发式光收/发模块光接收部分，基本功能通常包括:光信号检测及变换、前置放大、ATC限放、复位控制、时钟恢复和锁定、判决再生等。其中前置放大、限放、时钟恢复和再生，常称为3ft功能。突发式光收/发模块光接收部分的功能框图如图3所示。YD/T 1294-2003光信号教据检侧及变换前t放大ATC限放再生复位控制

19、时钟恢复和锁定时钟圈3突发式光收/发桩块光接收部分功能位于OLT中的突发式光接收模块，通过判决再生，把不同路径、不同功率的综合突发光信号变为等同电平的电信号.如图4所示。必01 1 0110 1 10a)不同功率差的综合突发光信号示意b)通过判决再生后的等同电平的电信号示意圈4不同功率差的综合突发光信号和判决再生后等同电平的电信号示意5.2眼图模板按G.983.1，突发式光发射机所发出的光信号，应满足如图5所示的眼图模板要求。(1刀.1力)(1刀，0)(0.5, -0.13)图5突发式光信号眼圈攫板上行方向突发式光收/发模块光发射部分信号眼图模板，适用于前置码第一个比特到突发信号所包括的最后一

20、个比特，但它不适用于光功率建立过程。丫D/T 1294-20035.3光接口技术指标这里所规定的技术指标或参数值均为寿命终结时之值，即包括所允许的最坏运用条件范围(温度和湿度范围)内仍能满足的数值，直至寿命终结前。5.3.1突发式光收/发模块发射部分的技术指标参照G.983.1, 155Mbit/s突发式光收/发模块发射部分的技术指标见表1,衰1上行方向155MbiVs突发式光收/发擞块发射部分的技术指标项目名称单位单纤双纤标称速率Mbit/e155.52155.52工作波长nn】1260-13601260-13印线路码扰码的NRZ扰码的NRZ传输眼图模板见图5见图5在发射光波长下所测得设备最

21、大反射dB3232ODN分类BCBC最小平均发射光功率dBm-4-2-4-2最大平均发射光功率dBm+2科+1+3光发射机无信号输人时的光功率aRm低于平均灵敏度一10最小平均灵敏度一10消光比dB1010发射机输人光功率容限dB15-15如用多模激光器，最大RMS谱宽nm5.85.8如用单模激光器，最大为20dB时谱宽nnl11如用单模激光器，最小边模抑制比dB30305.3.2突发式光收/发模块接收部分技术指标参照G.983.1，对155Mbit/s突发式光收/发模块接收部分的技术指标见表2a表2上行方向155MbiVs突发式光收发棋块接收部分的技术指标项目名称单位单纤双纤在接收光波长下所

22、测得的设备最大反射dB7272抖动容限待研究待研究反射光功率容限dB1010丫D/T 1294-20036电接口要求和极限工作条件为考虑横向兼容，基于A-PON的155Mbit/，突发式光收/发模块电接口要求和部分极限工作条件的推荐值如表3所示。表3 155MbiVs突发式光收/发模块电接口要求和部分极限工作条件参数单位最小值最大值电源电压(Vcc)V+3.3V或+5V电源电压允许误差土5%PECL(或CVPECL)输人高电平VV,1.17V,0.88PECL(或CVPECL)输人低电平VV-1.81V1.47PECL(或CVPECL)输出高电平VVu-1.02V-0名8PECL(或CVPEC

23、L)输出低电平VV-1名1V-1.62TTL输人高电平V2.0V.TTL输人低电平V-0.30名TM输出高电平V2.4V.TTL输出低电平V00.8功耗W1.25尾纤抗拉强度N10尾纤弯曲半径n，n，30工作环境温度045外壳温度0657测f方法7.1平均发送光功率7.1.1测MIEN平均发送光功率测量配置如图6所示。示波器光功率计图6平均发送光功率测，配I丫D/T 1294-20037.1.2侧f步异平均发送光功率测量步骤如下:a)按图6测量配置接好连线。b)使突发式光收发模块发射部分处于突发发送模式状态;光功率计设置在被测光波长上。c)由图案发生器向该模块发射部分输人口输送测试电信号(即激

24、光器直接调制信号)。d)从光功率计读出平均发送光功率P,;然后断开连在S点的光功率计，接上具有光电转换功能的示波器，测量图案发生器输人测试信号的总发送时间长度T,和实际发送信号的时间长度Tz，则突发式光收/发模块发射部分所发出的平均发送光功率尸为:P二P,+10 1g (T,/T,)7.2发射光信号眼图和消光比7.2.1测f配2发射光信号眼图和消光比的测量配置如图7所示。图7发射光信号眼图和消光比测IM里这里的光发射信号眼图，系指ONU上行突发光信号的眼图;其眼图模板(图5)适用于从“前置”的第一比特到突发信号包含的最后一个比特。它不适用于光功率设置过程。7.2.2测f步骤发射光信号眼图和消光

25、比的测量步骤如下;a)按图7接好电路;b)调整光衰减器，使示波器有适当的输人光功率;。)调整示波器，使示波器能够锁定突发信号;d)从示波器上计算并记录消光比;e)根据眼图模框，从示波器上记录相应的数值。7.3光谱线宽度和边模抑制比见YD/T 1111.2-2001, SDH 2.488320Gbit/s光发送模块技术要求和试验方法。7.4 ONU光发射模块无输入时发射光功率7.4.1测f配置见本标准图607.4.2测f步骤a)按图6接好电路;b)关掉光发射模块输人电信号，预偏置控制信号置于断状态;c)光功率计设置在被测波长上，待输出光功率稳定，从光功率计上读出光功率。7.5不同ONU上行信号最

26、大光功率差PON系统上行方向的信号传输采用TDMA方式。多个ONU中光收发模块发射部分突发发送的光信号，由于发送光功率不同、光传输路径长度不同和相互之间的影响，送到OLT中的光接收模块时的光功率也不同，因此需要测试上行信号的最大光功率差。其指标应略小于OLT中该收发模块的光接收动态范围。7.5.1测f配置上行信号最大光功率差测量配置如图8所示。YD/T 1294-2003图8上行信号.大光功率差测A WIN7.5.2测f步骤上行信号最大光功率差的测量步骤如下:a)按图8接好电路，OLT侧环回;b)三个传输分析仪选择PRBS序列长度为2s-1，分别向ONU1, ONU2和ONU3中光发射模块输人

27、端口发送测试信号，调节光衰减器，使系统无误码。c)逐渐减小衰减器的衰减值，并同时进行3个光发射模块的误码监测。调节衰减器1和衰减器3的衰减值，使之恰好不出现误码。调节过程尽可能平稳，并进行稳定性观察。d)逐渐增大衰减器2的衰减值，并同时进行3个光发射模块的误码监测。调节衰减器2的衰减值，使之恰好不出现误码。调节过程尽可能平稳，并进行稳定性观察。e)用光功率计分别测量ODN侧的光功率P P2和几，测量方法如本标准中7.6.2节。f) ONU上行信号最大光功率差P.二min (P, P3)-P27.6上行方向OLT中光收发模块接收灵敏度7.6.1测.配皿上行方向OLT中光接收模块的灵敏度的测量配置

28、如图9所示。应$6 iE=h#圈9上行方向OLT中光收/发模块的员敏度洲.配ffYD/T 1294-20037.6.2侧，步弃上行方向OLT中光接收发模块的接收灵敏度的测量步骤如下:a)按图9接好电路，通过传输分析仪监视上行方向传输特性;b)设置传输分析仪，根据接口类型选择适当的PRBS，向被测ONU中的突发式光发射模块输人测试信号(调制信号);c)调整光衰减器，逐渐加大光衰减值，使传输分析仪检测到的误码率尽量接近但不超过10-0调节过程尽可能平稳;d)在R点连接光功率计，从光功率计读出并记录R点的接收光功率只;e)断开光功率计，在R点连接示波器，测量向ONU中的突发式光发射模块输人测试信号的

29、总发送时间长度T,和实际发送信号的时间长度T2，则突发式光接收模块的灵敏度P,。为:PRO二P,+10 19 (T,/T2)7.7上行方向OLT中光接收模块的过载光功率7.7.1测f配置上行方向OLT中光收发模块接收部分的过载光功率的测量配置如图9所示。7.7.2测f步骤上行方向OLT中光收发模块的接收过载光功率测量步骤如下:a)按图9接好电路，通过传输分析仪监视上行方向传输特性;b)设里传输分析仪，根据接口类型选择适当的PRBS，向被测ONU中的突发式光发射模块输人测试信号(调制信号);c)调整光衰减器，逐渐减小光衰减值，使传输分析仪检测到的误码率尽量接近但不超过10-10，调节过程尽可能平

30、稳;d)断开R点的活动连接器，将光衰减器的输出与光功率计相连，从光功率计读出并记录R点的接收光功率P, ;e)在R点连接示波器，测量向ONU中的突发式光发射模块输人测试信号的总发送时间长度T,和实际发送信号的时间长度T2，则突发式光接收模块的过载光功率尸、.为:Paa二P,+10 19 (T,/T2)7.8连续输入相同数字抗扰度待研究。8可靠性试验分类和试验方法8.1可命性试验分类可靠性试验项目分为:机械完整性试验、耐久性试验、特殊试验。8.2机械完整性试验、耐久性试验和特殊试验条件155Mbit/s突发式光收发模块可靠性试验条件可按表4进行。YD/T 1294-2003表4 155MbiVs

31、突发式光收/发模块可盒性试验条件试验类别试验项目依据标准试验条件机械完整性机械冲击MIL-STD-883E-2002.4条件B:对具有TEC的光发射模块为500g, l.0ma, 5次/轴向变频振动MIL-STD-883E-2002.3条件A; 20g,振动频率20-2000H.之间变化，4.i./周期.在X,Y,Z三个方向各进行4次循环耐久性恒定湿热MIL-STD-202 Method 103501c, 85%RH, 3500h;高温寿命Telcordia GR-468-CORE70cC，额定光功率或工作电压，时间)2000h;温度循环Telcordia GR-468-CORE,-40-+8

32、50;, 500次;低温存储Telcordia GR-468-CORE-20C，存储时间32000h;特殊试验ESD防护Telcordia GR-468-CORE500V8.3机械完整性试验、耐久性试验和特殊试验方法155Mbit/s突发式光收/发模块可靠性试验方法，按下列标准中相关项目进行:MIL-STD-883E;Telcordia GR-468-CORE.8.4机械完整性试验、耐久性试验和特殊试验的失效判据待研究。9其它要求根据使用情况，155Mbit/，突发式光收/发模块应有防静电要求。155Mbit/s突发式光收/发模块需要用到激光器、探测器和集成电路块。这些光电子、微电子器件是静电

33、敏感器件。在安装、传递和包装时都要采取静电放电防护措施，并经常检查工作台，设备仪表接地情况。10产品检验155Mbit/s突发式光收/发模块产品检验分为出厂常规检验、抽样检验与型式检验。10.1出厂常规检验所有出厂的155Mbit/s突发式光收/发模块产品都应该进行常规检验，检验内容如下。10.1.1光电指标测.155Mbit/s突发式光收/发模块在额定工作条件下，测量光接口指标。其测量结果应符合表1、表2和表3中规定。10.1.2高温老化在最大额定工作环境温度下，155Mbit/s突发式光收发模块老化时间至少应为24h.10.2抽样检验批检验抽样方法按GB/T 2829-1987进行。10.

34、2.1外观检查目测或显微镜检查产品的外观。失效判据:产品表面有明显划痕，或有污点，或产品标识不清晰，或产品标识不牢靠。10.2.2光电指标测.155Mbit/，突发式光收发模块在额定工作条件下，测量光接口或电接口指标。其测量结果应符合表1,12YD/T 1294-2003表2和表3中规定。10.3型式检验155Mbit/。突发式光收/发模块有下列情况之一时，应进行型式检验:a)产品定型;b)正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能;。)产品长期停产后，恢复生产;d)出厂检验结果与鉴定时的型式检验有较大差别;e)国家质量监督机构提出进行型式检验要求。经受了型式检验的样品，一律不

35、能作为合格品交付使用。型式检验的抽样方案与可靠性试验要求的抽样方案相同。型式检验的各项试验完成后，在相同测试量条件下，出现以下任意一种情况，a)光收发/模块不能正常工作;b)光收/发模块光接口或电接口指标不能满足技术要求，或光功率变化超过c)器件或外壳封装破裂或有裂纹、器件有错位。在不影响抽样和试验结果的条件下，一组样品可用于其它分组的检验和试验。11产品管理即判定该批不合格:1.5dB包括产品说明书、产品标识、包装、储存、交付和运输故障管理。11.，产品说明书产品说明书是使用的依据。它应包括以下主要内容:a) 155Mbit/，突发式光收发模块的名称，型号;b) 155Mbit/s突发式光收

36、发模块工作原理简介并列出主要技术指标;。)正常工作条件和极限工作条件;d)安装尺寸和管脚功能;e)使用注意事项，对安全性问题加醒目标识。11.2产品标识由于产品质量保证和可追溯性的要求，在产品上或产品包装盒上必需贴有产品标识。其标识内容主要有:a) 155Mbit/s突发式光收/发模块生产制造厂家;b) 155Mbit/s突发式光收/发模块型号;c)生产序号，生产日期，质量检验员号;d)光发射器件安全性醒目标志;e)企业产品执行标准。11.3包装产品包装应满足如下基本要求:a)应符合中华人民共和国产品法基本要求，包装盒内应有产品说明书和产品标识;包装盒表面上应有产品名称、生产厂家、出厂日期等字样;防震防压要求。b)对光电模块，应采取防静电措施。c)应有明显的防静电标识及激光器辐射等级标识。11.4贮存155Mbit/s突发式光收/发模块应贮存于通风干燥(相对湿度80%),洁净和温度适宜(0-40T)环境中。YD/T 1294-200311.5交付产品在交付过程中，应考虑运输和装卸的产品安全;在拆封前应检查包装表面损伤情况。