光纤通信-数字光纤通信系统和通信网.ppt

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1、第6章数字光纤通信系统和通信网6.1光纤通信系统的组成6.2光纤通信系统的性能指标6.3光纤通信系统的设计7/31/20211信源电发射机光发射机光中继光接收机电接收机信宿光纤通信系统的组成7/31/202126.1光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成包括：光发射机光接收机光中继器监视控制系统其它辅助系统7/31/202136.1光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成包括：监视控制系统：保证通信的可靠性其它辅助系统：包括自动倒换系统、公务通信系统、告警处理系统和电源供给系统7/31/20214对一个光纤通信系统的基本要求是：1、传输距离2、要求的传输带宽或码速3、系统的保真性（误码率BE

2、R、S/N及失真等）4、可靠性和经济性等系统设计首先要从这些要求出发，对系统的各个部分做出选择。6.3光纤通信系统的组成7/31/20215在考虑好系统的情况和指标要求之后，需要对于系统的各个部件进行选择光纤通信系统设计对于部件的选择包括：工作波长、光源、光电检测器、光纤和光放大器7/31/20216光纤通信系统设计对于部件的选择一、工作波长的选择两条原则：1、通信距离和容量，长距离大容量的系统一般选1310nm和1550nm波长。2、所选波长对应的光器件和光纤等元器件，在质量、价格及可靠性等方面都能满足要求。7/31/20217光纤通信系统设计对于部件的选择二、光源的选择LED还是L

3、D？LD的输出功率高，谱线窄，应用与单模光纤时色散小。适于长距离高码速的光纤通信系统LD和LED相比，寿命相对较低，价格高，稳定性差，调制电路复杂7/31/20218光纤通信系统设计对于部件的选择LED的输出功率低，谱线宽，应用光纤通信中时色散大。适于短距离距离低码速的光纤通信系统LED和LD相比，寿命长，价格低，稳定性好，调制电路简单7/31/20219光纤通信系统设计对于部件的选择三、光检测器的选择PIN管的偏压电路简单、价格较低。相对APD来说灵敏度较低PIN:APD管的偏压高，电路复杂、价格较高。APD灵敏度高APD:7/31/202110光纤通信系统设计对于部件的选择四、光纤

4、的选择单模光纤色散小，适合于工作在长距离、高码速情况。但是纤芯细，连接时比较困难。多模光纤色散大，但是纤芯粗，连接时比较容易。可用于短距离、低速率的接入网等应用中7/31/202111光纤通信系统设计对于部件的选择五、光放大器的选择掺杂光纤放大器和非线性光纤放大器结合使用选择放大器的特性：放大的倍数光通信系统中的不同应用的要求7/31/202112设计方法一、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。设计系统时需要考虑系统功率预算和色散预算有两种设计方法：7/31/202113设计方法二、统计设计法允许一个预先确定的足够小的

5、系统先期失效概率，从而延长再生段距离的益处缺点：可靠性不如前一种方法；设计复杂7/31/202114光纤通信系统的设计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。7/31/202115Ac为两点间的连接器损耗(dB)；Me为设备裕度(dB)，Af为光纤的平均衰减(dB／km)；As为光纤固定接头的平均损耗(dB/km)；Mc为光缆裕度(dB／km)。光通道损耗的组成损耗受限系统7/31/202

6、116损耗限制系统的计算—功率预算法当光纤带宽与信号速率之比足够大时，传输距离主要受到光纤损耗的限制，即决定于下列因素。（1）发送端耦合入光纤的平均功率PT（dBm）（2）光接收机的接收灵敏度（dBm）（3）光纤线路的总损耗αT（dB）7/31/202117系统功率预算可表示为：式中，αT包括：光纤损耗αdB/km），光纤接头损耗αi（dB/km）。M为系统富余度（dB），是考虑到设备及元件的老化，系统工作参数的变化、环境等的影响，及其他各种难以预先估计的因素留出的余量，因此上式可改为：7/31/202118因此上式可改为：7/31/202119例：计算系统的传输距离设工作波长为155

7、0nm，传输码速140Mb/s，BER=10-12。由于码速低，可不考虑色散均衡的代价。选择Si-PIN接收机，接收灵敏度-42dBm。选择LD作为源，耦合λ多模光纤功率为-10dBm(100uw),设在发送机及接收机处各有一个活动连接器，每个损耗1dB，光纤接头损耗为0.05dB/km，系统富余度为3dB，光纤的损耗系数为0.35dB/km，计算中继距离可以为多少？7/31/202120对于色散受限系统，分为两种：多模光纤系统单模光纤系统色散