光纤通信系统的性能与设计

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1、光纤通信系统的性能与设计光纤通信技术第七章第七章光纤通信系统的性能与设计7.1光纤通信系统结构7.2光纤损耗对系统的限制7.3光纤色散对系统的限制7.4光纤中的非线性光学效应对系统的影响7.5信道串扰7.6光纤通信系统设计中的功率预算7.1光纤通信系统结构光纤通信系统的主要组成单元：光纤光器件光发送机光接收机光放大器根据光纤系统的应用可分为点到点连接广播和分配网局域网RxTxRxRxTxTx再生器RxTxAA放大器采用再生器和光放大器作为周期性损耗补偿的点到点连接再生器放大器光发送机光发送机光接收机光接收机7.1.1点到点的传

2、输系统光-电-光中继：实际上是一个接收机一个发送机对，它将检测到的微弱变形光信号，变为电信号，经放大整形后变成规则的电比特流，再调制光发送机，恢复原光比特流继续沿光纤传输。光放大器：将接收到的微弱光比特流信号直接放大而不需将其转换为电信号。(1R)光放大器不能无限制级联，因为色散导致的脉冲畸变最终限制了系统的性能。光-电-光再生中继则不存在这种问题。7.1.1点到点的传输系统利用光纤的低损耗、宽带宽特点性能指标：比特率－距离积（BL）BL积与光纤损耗和色散特性有关，而光纤特性又与波长有关，所以BL积与波长有关。第一代光波系统:

3、0.85m,BL积1(Gb/s).km第二代光波系统：1.3m,BL积100(Gb/s).km第三代光波系统：1.55m,BL积1000(Gb/s).km设计问题中继距离的选取：在级联的EDFA系统中，ASE噪声积累问题是关键所在，设计的关键在于如何设置EDFA的放大间隔使接收端的OSNR满足要求色散补偿技术：色散补偿方案的选择及设计光纤非线性的避免光发射机光发射机光发射机光发射机N123光接收机光接收机光接收机光接收机EDFA功放线放预放MUXDEMUX典型的点对点光纤通信系统1N327.1.2光纤分配

4、网功能：光纤通信系统不仅要求传送信息，而且要求将信息分配给多个用户应用：光缆电话网、公用天线电视(CATV)、宽带综合业务数字网（B-ISND）特点：传输距离较短、带宽要求宽结构：树型拓扑、总线拓扑HubHubHubHubHub信道在中心点分配，光纤的作用与点到点连接系统类似。树形拓扑结构1432NBus单根光纤承载整个业务范围的多信道光信号，通过光接头完成分路，光分路器将一小部分功率分送给每个用户。多路视频信道分配CATV系统；高清晰度电视HDTV。总线拓扑结构总线拓扑结构缺点：信号损耗随分路数指数增加。限制了单根光纤总线服

5、务的范围和用户数。若忽略光纤自身的损耗，则第N个分支可得到的功率为：PN----第N个分支功率；PT----发送功率；C----分路器的功率分路比；----分路器的插入损耗；并假设每个分路器的C和都相同。若取=0.05,C=0.05,PT=1mW和PN=0.1W,则N的最大值?N=61如何进一步增加分支数？在总线上周期地接入光放大器提升功率，可以克服上述限制，只要光纤色散的影响限制在可忽略的程度，允许分配的用户数将可大大增加。总线拓扑结构7.1.3局域网局域网：在光纤通信系统中，要求在网络中一个局部区域内（如在一个大学

6、校园内）的大量用户相互连接，使任何用户可以随机地进入网络，将数据传送给其他任何用户。LAN中要求对每个用户提供随机的收发数据功能，存在网络协议问题。结构：总线型Bus、环型Ring、星型Star例子：“以太网”协议：碰撞检测的载波侦听多路存取（CSMA/CD）限制：与每个分支的损耗有关，用户数不能太多。1N-2N-1N2环形拓扑结构点到点连接将节点依次相连以形成单个闭合环。各节点中均设置有发送机－接收机对，均可发送和接收数据，也用作中继器。一个令牌（一个预先确定的比特率）在环内传递，每个节点都监视比特率以监听它自己的地址和接收

7、数据。随着光纤分布式数据接口FDDI的标准接口的出现，光纤LAN开始普遍采用环形拓扑结构。FDDI双环结构，superiorreliabilityandrobustness星形拓扑结构2N-1N431Starcoupler所有节点都通过点到点连接接到中心站(中枢节点)上。有源星形结构：所有到达的光信号都通过光接收机转换为电信号，再将电信号分配以驱动各个节点的光发送机。无源星形结构：采用星形耦合器等无源光器件在光域进行分配。由于从一个节点的输入被分配到许多输出节点，因此传送到每个节点的功率将受用户数的限制。第七章光纤通信系统的性

8、能与设计7.1光纤通信系统结构7.2光纤损耗对系统的限制7.3光纤色散对系统的限制7.4光纤中的非线性光学效应对系统的影响7.5信道串扰7.6光纤通信系统设计中的功率预算7.2光纤损耗对系统的限制第二传输窗口第一传输窗口13001550850紫外吸收红外吸收瑞利散射0.22.