光纤通信课件第五章 光纤通信系统设计

12本章内容 损耗受限系统的再生段距离的设计。色散受限系统的再生段距离的设计。损耗受限和色散受限系统的再生段距离的设计示例。本章重点和难点 损耗受限和色散受限系统的再生段距离的设计示例。学习本章目的和要求 掌握再生段距离设计的方法。3 光缆数字线路系统设计的基本方法是最坏值设计法。所谓最坏值设计法，就是在设计再生段距离时，将所有参数值都按最坏值选取，而不管其具体分布如何。按照ITUT建议G.957的规定，允许的光通道损耗PSR为 PSR=PTPRPP （5-1）PT为光发送功率；PR为光接收灵敏度；PP为光通道功率代价。4 PP在实际中可以等效为附加接收损耗，可扣除，于是实际S-R点的允许损耗为 （5-2）式中A f表示再生段平均光缆衰减系数（dB/km），A S是再生段平均接头损耗（dB），L f是单盘光缆的盘长（km），M c是光缆富余度（dB/km），A C是光纤配线盘上的附加活动连接器损耗（dB），这里按两个考虑。图5-1形象地演示了整个光通道损耗的组成。CcfSfSR2ALMLLALAP5 在中继距离的设计中应考虑衰减和色散这两个限制因素，因而对于中继距离的设计可以分为两种情况来讨论。第一种情况是损耗受限系统，即再生段距离由S和R点之间的光通道损耗决定。第二种情况是色散受限系统，即再生段距离由S和R点之间的光通道总色散所限定。图5-1 光通道损耗的组成6 损耗受限系统的实际可达再生段距离可以用下式来估算：（5-3）所以 （5-4）其中 （55）（56）LMLAAAMPAAMPLMLLALAPP)(221cfSfSePCCePcfSfRTcfSfSePCRTl2MLAAAMPAPPLnAni/1fif)1/(11siSnAni75.1 损耗受限系统设计 式中PT为发送光功率（dBm），PR为光接收灵敏度（dBm），AC是光纤配线盘上的收发端两个附加活动连接器损耗（dB），PP为光通道功率代价（dB），由反射功率代价Pr和色散功率代价Pd组成，Me为系统设备富裕度（dB），Mc为光缆富余度（dB/km），n是再生段内所用光缆的盘数，fi是单盘光缆的衰减系数（dB/km），Af表示再生段平均光缆衰减系数（dB/km），si是单个光纤接头的损耗（dB），AS是再生段平均接头损耗（dB）。采用最坏值法设计时，再生段距离Ll的计算公式（54）可以简化为下式 （5-7）cfsmfmsmemPmCmRmTml2MLAAAMPAPPL85.2 色散受限系统设计 色散受限系统可达的再生段距离的最坏值可用下式估算：Ld=DSR/Dm （5-8）其中DSR为S点和R点之间允许的最大色散值，可以从相关的标准表格中查到，Dm为允许工作波长范围内的最大光纤色散系数，单位为ps/（nmkm），可取实际光纤色散分布最大值。（1）多纵模激光器（MLM-LD）和发光二极管（LED）（5-9）式中f b是线路信号比特率，单位为Mbit/s；Dm 是光纤色散系数，单位为ps/（nmkm）；是光源的均方根谱宽，单位为nm；是与色散代价有关的系数，当光源为多纵模激光器（MLMLD）时，取0.115，若为发光二极管，取0.306。mb6d10DfL95.2 色散受限系统设计 （2）单纵模激光器（SLM-LD）（5-10）式中为啁啾系数，当采用普通DFB激光器作为系统光源时，取值范围为46；当采用新型的量子阱激光器时，取值范围为24；为波长（单位为nm）；f b为线路信号比特率（单位为Tbit/s）。以2.4Gbit/s系统为例，假设工作波长为1550nm，Dm为17ps/（nmkm），则采用普通量子阱激光器（设=3）和EA调制器（设=0.5）后，传输距离可以分别达101km和607km。2b2mC71400fDL105.2 色散受限系统设计 （3）采用外调制器 （5-11）式中c为光速。以2.4Gbit/s为例，=1550nm，Dm=17ps/（nmkm），则采用MZ外调制器的系统色度色散受限距离可以延长到1 275km左右。实际系统设计分析时，首先根据式（5-4）或（5-7）算出损耗受限的距离，再根据式（5-8）至式（5-11）算出色散受限的距离，最后选择其中较短的一个即为最大再生段距离。2b2mCfDcL11 以STM16长途通信系统光传输设计为例。计划建设一条2.4Gbit/s单模光纤干线系统，系统采用单纵模激光器，沿途具备设站条件的候选站点间的距离为（3758）km，系统设计要求设备富余度Me为4dB，光缆富余度Mc为0.05dB/km。根据上述58km的最长站间距离可以初选L16.2系统（其目标距离80km），并假设工作波长为极端的1 580nm，单盘光缆的衰减系数fi=0.22dB/km，单个光纤接头的损耗si=0.1（dB），单盘光缆的盘长Lf=2km，活动连接器损耗AC=0.35dB，光纤色散系数Dm=20ps/（nmkm）。依据L16.2规定，PT=（23）dBm，PR=28dBm，PP=2dB，设激光器啁啾系数的=3，则依据式（5-4）和式（5-10）可以分别计算出：12(km)6032.04.1905.021.022.01.04235.02)28(22CfSfSePCRTlMLAAAMPAPPL(km)820024.015802037140071400222b2mCfDL 由于LlLC，所以此系统为损耗受限系统，且能满足58km无中继传输距离的要求。