光纤课件chap5-3.ppt

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1、第5章数字光纤通信系统5.1两种传输体制5.2系统的性能指标5.3系统的设计返回主目录5.3系统的设计对数字光纤通信系统而言，系统设计的主要任务是:根据用户对传输距离和传输容量(话路数或比特率)及其分布的要求，按照国家相关的技术标准和当前设备的技术水平，经过综合考虑和反复计算。选择最佳路由和局站设置、传输体制和传输速率以及光纤光缆和光端机的基本参数和性能指标，以使系统的实施达到最佳的性能价格比。在技术上，系统设计的主要问题是确定中继距离，尤其对长途光纤通信系统，中继距离设计是否合理，对系统的性能和经济效益影响很大。中继距离的设计有三种方法：•最坏情况法(参数完全已知

2、)•统计法(所有参数都是统计定义)•半统计法(只有某些参数是统计定义)这里我们采用最坏情况设计法，用这种方法得到的结果，设计的可靠性为100%，但要牺牲可能达到的最大长度。中继距离受光纤线路损耗和色散(带宽)的限制，明显随传输速率的增加而减小。中继距离和传输速率反映着光纤通信系统的技术水平。T′,T:光端机和数字复接分接设备的接口；Tx:光发射机或中继器发射端；Rx:光接收机或中继器接收端；C1,C2:光纤连接器；S:靠近Tx的连接器C1的接收端；R:靠近Rx的连接器C2的发射端；SR:光纤线路，包括接头。5.3.1中继距离受损耗的限制图5.17示出了无中继器和中间有一

3、个中继器的数字光纤线路系统的示意图，图中符号：图5.17数字光纤线路系统(a)无中继器；(b)一个中继器尾纤连接器发射机熔接点光纤接收机连接器尾纤连接器或(5.8)如果系统传输速率较低，光纤损耗系数较大，中继距离主要受光纤线路损耗的限制。在这种情况下，要求S和R两点之间光纤线路总损耗必须不超过系统的总功率衰减，即式中，Pt为平均发射光功率(dBm)，Pr为接收灵敏度(dBm)，αc为连接器损耗(dB/对)，Me为系统余量(dB)，αf为光纤损耗系数(dB/km),αs为每km光纤平均接头损耗(dB/km),αm为每km光纤线路损耗余量(dB/km),L为中继距离

4、(km)平均发射光功率Pt取决于所用光源，对单模光纤通信系统，LD的平均发射光功率一般为-3～-9dBm,LED平均发射光功率一般为-20～-25dBm。光接收机灵敏度Pr取决于光检测器和前置放大器的类型，并受误码率的限制，随传输速率而变化。表5.10示出长途光纤通信系统BERav≤1×10-10时的接收灵敏度Pr。-30-33PIN-FETAPD13104139.264-37-42PIN-FETAPD1310139.264-41PIN-FET131034.368-49PIN13108.448灵敏度Pr/dBm光检测器标称波长/nm传输速率/（Mbs-1）表5.10B

5、ERav110-19时的接收灵敏度Pr连接器损耗一般为0.3～1dB/对。设备余量Me包括由于时间和环境的变化而引起的发射光功率和接收灵敏度下降，以及设备内光纤连接器性能劣化，Me一般不小于3dB。光纤损耗系数αf取决于光纤类型和工作波长，例如单模光纤在1310nm,αf为0.4～0.45dB/km;在1550nm,αf为0.22～0.25dB/km。光纤损耗余量αm一般为0.1～0.2dB/km,但一个中继段总余量不超过5dB。平均接头损耗可取0.05dB/个，每千米光纤平均接头损耗αs可根据光缆生产长度计算得到。最大色散/psnm-1最大损耗/Db120（多纵模）2

6、424131015504139.264300（多纵模）282813101550139.264不要求（多纵模）35131034.368不要求4013108.448S和R之间的容限BER110-10标称波长/nm标称速率/（Mbs-1）表5.11S和R之间数字光纤线路的容限根据ITU-T(原CCITT)G.955建议，用LD作光源的常规单模光纤(G.652)系统，在S和R之间数字光纤线路的容限如表5.11所示。5.3.2中继距离受色散(带宽)的限制如果系统的传输速率较高，光纤线路色散较大，中继距离主要受色散(带宽)的限制。为使光接收机灵敏度不受损伤，保证系统正常工作，必须对

7、光纤线路总色散(总带宽)进行规范。对于数字光纤线路系统而言，色散增大，意味着数字脉冲展宽增加，因而在接收端要发生码间干扰，使接收灵敏度降低，或误码率增大。严重时甚至无法通过均衡来补偿，使系统失去设计的性能。g(t)=exp(5.9)由式(5.10)得到a和δ的数值关系，并列于表5.12。(5.10)式中σ为均方根(rms)脉冲宽度。把σ/T=a定义为相对rms脉冲宽度，码间干扰δ的定义如图5.18所示。由式(5.9)和图5.18得到：设传输速率为fb=1/T，发射脉冲为半占空归零(RZ)码，输出脉冲为高斯波形，如图5.18所示。高