光纖通信課件第七章1

第七章 光纖通信系統(tǒng)設(shè)計1本章內(nèi)容、重點、難點和要求本章內(nèi)容損耗受限系統(tǒng)的再生段距離的設(shè)計。色散受限系統(tǒng)的再生段距離的設(shè)計。損耗受限和色散受限系統(tǒng)的再生段距離的設(shè)計示例。本章重點和難點損耗受限和色散受限系統(tǒng)的再生段距離的設(shè)計示例。學(xué)習本章目的和要求掌握再生段距離設(shè)計的方法。第七章光纖通信系統(tǒng)設(shè)計2第7章光纖通信系統(tǒng)設(shè)計光纜數(shù)字線路系統(tǒng)設(shè)計的基本方法是最壞值設(shè)計法。所謂最壞值設(shè)計法，就是在設(shè)計再生段距離時，將所有參數(shù)值都按最壞值選取，而不管其具體分布如何。按照ITU?T建議G.957的規(guī)定，允許的光通道損耗PSR為

PSR

=PT?PR?PP

（7-1）

PT為光發(fā)送功率；PR為光接收靈敏度；PP為光通道功率代價。3第7章光纖通信系統(tǒng)設(shè)計

PP在實際中可以等效為附加接收損耗，可扣除，于是實際S-R點的允許損耗為（7-2）

式中Af表示再生段平均光纜衰減系數(shù)（dB/km），

AS是再生段平均接頭損耗（dB），

Lf是單盤光纜的盤長（km），

Mc是光纜富余度（dB/km），

AC是光纖配線盤上的附加活動連接器損耗（dB），這里按兩個考慮。圖7-1形象地演示了整個光通道損耗的組成。4第7章光纖通信系統(tǒng)設(shè)計在中繼距離的設(shè)計中應(yīng)考慮衰減和色散這兩個限制因素，因而對于中繼距離的設(shè)計可以分為兩種情況來討論。第一種情況是損耗受限系統(tǒng)，即再生段距離由S和R點之間的光通道損耗決定。第二種情況是色散受限系統(tǒng)，即再生段距離由S和R點之間的光通道總色散所限定。圖7-1光通道損耗的組成5一.光纖損耗系數(shù)為了衡量一根光纖損耗特性的好壞，在此引入損耗系數(shù)(或稱為衰減系數(shù))的概念，即傳輸單位長度(1km)光纖所引起的光功率減小的分貝數(shù)，一般用α表示損耗系數(shù)，單位是dB/km。用數(shù)學(xué)表達式表示為：

式中：L為光纖長度，以km為單位；P1和P2分別為光纖的輸入和輸出光功率，以mW或μW為單位。第7章光纖通信系統(tǒng)設(shè)計67.1損耗受限系統(tǒng)設(shè)計損耗受限系統(tǒng)的實際可達再生段距離可以用下式來估算：

（7-3）所以 （7-4）其中 （7?5） （7?6）77.1損耗受限系統(tǒng)設(shè)計式中PT為發(fā)送光功率（dBm），PR為光接收靈敏度（dBm），AC是光纖配線盤上的收發(fā)端兩個附加活動連接器損耗（dB），PP為光通道功率代價（dB），由反射功率代價Pr和色散功率代價Pd組成，Me為系統(tǒng)設(shè)備富裕度（dB），Mc為光纜富余度（dB/km），n是再生段內(nèi)所用光纜的盤數(shù)，αfi是單盤光纜的衰減系數(shù)（dB/km），Af表示再生段平均光纜衰減系數(shù)（dB/km），αsi是單個光纖接頭的損耗（dB），AS是再生段平均接頭損耗（dB）。采用最壞值法設(shè)計時，再生段距離Ll的計算公式（7?4）可以簡化為下式（7-7）87.2色散受限系統(tǒng)設(shè)計光纖的總色散為：

值得說明的是，單模光纖一般只給出色散系數(shù)D，其中包含了材料色散和波導(dǎo)色散的共同影響。97.2色散受限系統(tǒng)設(shè)計色散受限系統(tǒng)可達的再生段距離的最壞值可用下式估算：

Ld=DSR/Dm

（7-8）其中DSR為S點和R點之間允許的最大色散值，可以從相關(guān)的標準表格中查到，Dm為允許工作波長范圍內(nèi)的最大光纖色散系數(shù)，單位為ps/（nm·km），可取實際光纖色散分布最大值。（1）多縱模激光器（MLM-LD）和發(fā)光二極管（LED）（7-9）式中fb是線路信號比特率，單位為Mbit/s；Dm

是光纖色散系數(shù)，單位為ps/（nm·km）；δλ是光源的均方根譜寬，單位為nm；ε是與色散代價有關(guān)的系數(shù)，當光源為多縱模激光器（MLM?LD）時，ε取0.115，若為發(fā)光二極管，ε取0.306。107.2色散受限系統(tǒng)設(shè)計（2）單縱模激光器（SLM-LD）（7-10）式中α為啁啾系數(shù)，當采用普通DFB激光器作為系統(tǒng)光源時，α取值范圍為4～6；當采用新型的量子阱激光器時，α取值范圍為2～4；λ為波長（單位為nm）；fb為線路信號比特率（單位為Tbit/s）。以2.4Gbit/s系統(tǒng)為例，假設(shè)工作波長λ為1550nm，Dm為17ps/（nm·km），則采用普通量子阱激光器（設(shè)α=3）和EA調(diào)制器（設(shè)α=0.5）后，傳輸距離可以分別達101km和607km。117.2色散受限系統(tǒng)設(shè)計（3）采用外調(diào)制器 （7-11）

式中c為光速。以2.4Gbit/s為例，λ=1550nm，Dm=17ps/（nm·km），則采用MZ外調(diào)制器的系統(tǒng)色度色散受限距離可以延長到1275km左右。實際系統(tǒng)設(shè)計分析時，首先根據(jù)式（7-4）或（7-7）算出損耗受限的距離，再根據(jù)式（7-8）至式（7-11）算出色散受限的距離，最后選擇其中較短的一個即為最大再生段距離。127.3應(yīng)用舉例

以STM?16長途通信系統(tǒng)光傳輸設(shè)計為例。計劃建設(shè)一條2.4Gbit/s單模光纖干線系統(tǒng)，系統(tǒng)采用單縱模激光器，沿途具備設(shè)站條件的候選站點間的距離為（37～58）km，系統(tǒng)設(shè)計要求設(shè)備富余度Me為4dB，光纜富余度Mc為0.05dB/km。根據(jù)上述58km的最長站間距離可以初選L?16.2系統(tǒng)（其目標距離80km），并假設(shè)工作波長為極端的1580nm，單盤光纜的衰減系數(shù)αfi=0.22dB/km，單個光纖接頭的損耗αsi=0.1（dB），單盤光纜的盤長Lf=2km，活動連接器損耗AC=0.35dB，光纖色散系數(shù)Dm=2