关于长距离光纤通信传输的研究

《关于长距离光纤通信传输的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、关于长距离光纤通信传输的研究：长距离光纤传输充分利用最新的光纤传输技术，对多种数字业务具有透明的传输特性，减少了X络节点间的电中继和光中继，大大降低了长距离传输的成本。本文研究了光纤传输的受限原理，提出长距离传输的FRA、FEC和码型技术提高光纤的传输性能。在效益上，长距离光纤传输能有效降低成本、从而全面提高收益。关键词：光纤通信、PMD、码型技术、喇曼放大器多年以来，所有研究光纤通信技术的机构对光纤传输的要求不断提高。特别是最近几年，光通信系统传输距离有了飞跃式的增加。为了克服长距离传输中光纤对信号的衰减，在

2、光纤通信系统中每隔一定的距离就必须设有中继站，以便对光信号进行再生或放大。不管是在建设阶段还是在维护阶段，中继站在光纤X络建设成本中都占有不小的比重，特别是在跨山区、无人区的电力通信X络和跨海光纤X络中，中继站的成本更是昂贵。因此，延长单段无中继光传输距离是一个具有实际意义的问题。传输线在每个传输端站之间是无源的，使得系统的可靠性和传输质量都得到了保证，性价比很高。1.光纤传输的受限原理光纤通信分为模拟通信和数字通信两种方式，下面我们主要来讨论数字通信系统中传输距离的受限机理。(1)衰耗受限光信号在光纤中传输时

3、能量(光功率)会随着传输距离的增长而衰减，这称为光纤衰耗。每公里光纤对光功率信号的衰减值定义为光纤的衰耗系数，单位dB/km。如G.652光纤在1550nm波长区域的衰耗系数0.15～0.25dB/km。在光通信系统中，光发射机的发光功率不能过大，因为发光功率过大会减少光源器件的寿命，而人纤光功率过大还会引起严重的非线性效应，所以一般不应大于+5dBm；同时，光接收机的接收灵敏度也是有限的，一般在一30dBm左右，这样，光发射机的发光功率和光接收机的接收灵敏度之间有限的功率落差以及光纤的衰耗系数就决定了系统中单

4、跨段的最大传输距离。(2)色度色散受限所谓色度色散是指光脉冲在光纤中传输时随着传输距离的增长而出现脉冲展宽和畸变效应，而光脉冲的展宽和畸变会导致光传输质量劣化，产生码间干扰、误码等，从而限制了系统中单跨段的最大传输距离。衡量光纤色度色散的概念是色度色散系数，它定义为一公里长的光纤传输单位谱宽时所产生的脉冲展宽值，如G.652光纤在1550nm波长区域的色度色散系数17～20ps/nm.km。光纤的色度色散系数越小越好，较小的色度色散系数意味着光脉冲在光纤中传输时能够传更远的距离而保持脉冲的有效性。(3)偏振模色

5、散(PMD)受限所谓偏振模色散(PMD)指的是由于光纤的随机性双折射所引起的不同相位状态的光呈现不同的群速度，从而导致不同偏振态的光信号不能同时到达接收端，即出现延时现象。PMD不但受光纤制造工艺的影响，而且也受光缆施工的影响。因此，PMD的随机性非常大，其值随光纤所处环境变化而变化。由PMD产生的延时值其大小取决于光纤的PMD系数和系统的传输距离，所以当这两者确定之后，由PMD产生的延时值也就确定了。但延时值对不同传输速率的影响是不同的，传输速率越低(2.5Gb/s以下)，该延时值与其码元周期相比，所占的相对

6、比例越小，其影响可以忽略不计；而传输速率越高(l0Gb/s以下)，该延时值与其码元周期相比，所占的相对比例越大，其影响就不能忽略。2.光纤传输的关键技术长距离光纤传输技术是一系列关键技术的集成。(1)光纤喇曼放大器(FRA)对光纤损耗进行补偿在光纤传输中，喇曼放大器技术是最关键的光传输技术。它可以将传输光纤本身变成一个放大器,也可以放大掺铒光纤放大器(EDFA)所不能放大的波段。它利用普通的传输光纤就能实现分布式放大，从而大大提高系统的光信噪比（OSNR）。FRA利用光纤自身对信号进行放大，信号在传输过程中的固

7、有损耗可以在光纤内部进行补偿。一种应用较广的被称之为分布式光纤喇曼放大器(DFRA)。对于长距离光纤传输来说，利用喇曼放大器提高系统的OSNR、增加系统中继长度、提高波分复用()系统的通道数和抑制光纤非线性效应是其主要目的。(2)前向纠错(FEC)编码减少误码率在光传输系统中采用FEC技术,能够减少系统的误码率。其编码增益提供了一定的系统富余量，从而降低光链路中线性及非线性因素对系统性能的影响。对于有光放大器的系统，可以增加光放大器间隔、延长传输距离、提高信道速率、减小单通道光功率。FEC的实现方式有带外FEC

8、系统和带内FEC系统两种。带内FEC的增益一般为3dB左右，而带外的增益远高于带内，因此，长距系统均采用带外FEC编码。使用带外FEC时，总体改善情况可达7~9dB，大大提高了系统的传输距离。(3)码型技术提升系统的传输性能由于不同线路调制码型的光信号在色散容限、自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)等非线性的容纳能力、频谱利用率等方面各有特点,对于超宽频带的长距离传输系统，非归