《光纤通信》第7讲通信系统

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1、第七讲光纤数字通信系统(2)fiberdigitalcommunicationsystem系统的传输距离与信息容量表征光纤传输系统传输能力的两个重要指标是传输距离和信息容量。对于数字系统而言，就是中继距离和码速容量。这里的中继距离也指短距离无中继传输时，两端站之间的距离。尽可能合理延长传输距离是光纤传输设计的一个目标。光纤传输的中继距离，受到两方面的限制：一是光纤损耗的限制；一是光纤色散的限制。下面分别说明。7/20/20212(一)中继距离受到光功率传输衰耗的限制光源送入光纤的功率，沿传输线路在连接器、熔接点上受到衰耗，加上在光纤中的衰耗，到达检测器的功率不应低于

2、接收机的灵敏度。在作这种功率传输预算时，还要考虑到系统设计的各种误差、器件长时期使用的退化、维修引起的线路衰耗增大(例如光纤中断，修复时增加了熔接点）等。所以，还要留一定的功率余度，称为系统边际M。7/20/20213因此，传输中的功率损耗分配可以写成：St-Sr=2ac+afL+∑asl+M式中St及Sr分别为发送及接收光功率（接收灵敏度）的分贝毫瓦（dBm）值；ac为活动连接器的衰耗，算作有两个活动连接器；af为每公里光纤衰耗；L为收、发机之间光纤线路长度；∑asl为接续的熔接点总衰耗，常把它取为统计平均的每公里衰耗as值乘以L。在已知St、Sr及各衰耗值时，可

3、在设定一些系统边际后，写出求中继间距L的公式：7/20/20214L=（St-Sr-2ac-Me-Ms）/（af+as+Mc）式中：Me：设备余度，包括环境因素及时间引起老化，对设备性能影响需留出的富余度。Ms：系统设计中考虑各种功率代价留出的富余度。Mc：光缆线路损耗富余度，它是用每公里缆长上的损耗分贝数（dB／km）来计算的，包括使用期内增加的修复熔接点，线路路由改变、线路增长而留出的余度。7/20/20215当码率升高时，由于接收机灵敏度下降，Sr增大，可由上式看出，中继间隔下降（距离缩短）。这表明在衰耗限制情况下，随着码率增高中继距离会减小。下面我们对几种光

4、纤传输系统的中继距离作一比较。——多模光纤与0.8umLED系统；——0.8umLD或1.3umLED多模光纤系统；——1.3umLD与多模光纤；——1.3umLD常规单模光纤；——1.55umLD常规单模光纤；7/20/20216在几种不同衰耗限制中，以0.8um多模光纤及LED系统限制最严重。因为LED发送功率只有数十微瓦，光纤又有3～4dB／km的损耗，使中继距离低于10km；若使用LD光源，传输距离与用1.3um的LED光源结果相当。因1.3um上多模光纤衰耗已减小到1～2dB／km，所以如用LD光源，可使L增加一倍以上。如采用1.3um的LD及常规单模光纤

5、系统，中继距离将继续加长。由于光纤衰耗在0.5dB／km左右，各种码速的通信距离已有很大提高。在常规单模光纤的1.55um窗口，以LD作光源的情况，由于光纤衰减为0.3dB／km，距离比上一种几乎增加了一倍。7/20/20217例题（1）一单模140Mb/s光纤传输系统。采用LD光源，波长λ=1.3μm，用5B6B线路编码，有St＝-3dBm，Sr＝-36dBm，Me=2dB，Ms=2dB，ac=0.5dB，共用两只，af=0.5dB/km，平均每2km一个熔接头，每熔接点衰耗0.1dB，估计以后20年内平均每公里损坏0.5处，每处修理增加两个熔接点，线路改道增加衰

6、耗0.01dB/km，试计算衰耗限制的传输距离。解：根据所给条件先计算as，Mc参数项as=0.1dB/2km=0.05dB／kmMc=0.5/km×2×0.1dB＋0.01dB/km=0.11dB/kmL=(-3-(-36)-2×0.5-2-2)/(0.5+0.05+0.11)=42.4km答：最大传输距离为42.4km7/20/20218(二)中继距离受到光纤色散的限制数字通信理论表明，数字传输系统的带宽，理论上可允许为传输码率之半。但实际中传输通道并不具有理想低通滤波特性。所以不能在fL的带宽上传送2fL的码率。实际常取传输带宽fL＝(0.7～0.9)fb我们

7、已知，光纤的带宽受色散特性所限制，带宽与色散间的关系用下式表示：fL＝0.44/τ1/2（GHz）式中τ1/2为光纤的总色散(即该光纤引起的脉冲展宽的半宽值,单位为ns)。7/20/20219注：光纤的色散大体可分为模间色散和模内色散，模内色散又分为材料色散和波导色散。对于单模光纤主要是材料和波导色散构成的模内色散，对于梯度多模光纤，是用下式表示色散：τ1/2=√τ2m+τ2M式中τ1/2为光纤的总色散，τm为模内色散，τM为模间色散，可以用上两式计算出光纤带宽，看能否符合码率的要求。也可以据码率估算出fL后，用：fc=LfL（模内色散）fc=LγfL（模间色散