高速光纤通信技术.ppt

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1、8.1高速光纤通信系统的概念8.2高速光纤通信系统面临的挑战8.3高速光纤通信系统的关键技术8.4高速光纤通信系统的应用举例第八章高速光纤通信技术8.1高速光纤通信系统的概念人们很早就意识到光波是最理想的信号载体，因为与射频和微波相比，光波具有更高的频率，也就是具有更大的可利用带宽。通信方式载波载频（Hz）可利用带宽（Hz）潜在通信容量（bit/s）话路数电缆通信射频电波1×109（1GHz）100M200M3000微波通信微波1×1011（3mm）10G20G30万光纤通信光波2×1014（1.5μm）20000G40000G6亿表8.1三种信号载波的比较光传输系统在提高传输速率的

2、途径有哪些？提高单信道传输速率使用密集波分复用（DWDM）技术提高DWDM系统传输速率的途径高速光纤系统的定义所谓“高速”是指光线通信传输的数据速率高，究竟多高的数据速率才算高速，ITU-T并没有明确的规范意见。事实上，在光线通信的不同发展阶段，高速的含义是不同的。目前通常把STM-16等级以上的系统统称为高速光纤通信系统，也有人称之为超高速光纤通信系统。8.1高速光纤通信系统的概念8.2高速光纤通信系统面临的挑战8.3高速光纤通信系统的关键技术8.4高速光纤通信系统的应用举例第八章高速光纤通信技术8.2高速光纤通信系统面临的挑战目前影响高速光纤通信系统的不利因素不利因素光信噪比（O

3、SNR)劣化：主要是光放大器的放大自发辐射噪声色散效应群速度色散（GVD)偏振模色散(PMD)光纤非线性效应受激拉曼散射（SRS）受激布里渊散射（SBS）自相位调制（SPM）交叉相位调制（XPM）四波混频（FWM）在光纤通信系统中，特别是WDM系统中，OSNR是目前衡量高速光纤通信系统性能的重要指标之一，OSNR的大小决定了光信号质量的优劣。定义：OSNR定义为光信号功率与噪声功率的比值（用dB表示）。一般对于10Gbit/s光纤通信系统，在接收端要求OSNR在25dB以上（没有前向纠错编码FEC技术时）。在WDM系统发送端的OSNR一般有35～40dB左右。1光信噪比（OSNR）在

4、WDM系统中，噪声的主要来源是光纤放大器。对于EDFA来说，噪声的主要来源是ASE噪声。EDFA在对信号光进行放大的同时，还会伴随着对自发辐射光的放大，它不仅会消耗大量反转粒子数，限制了放大器的增益，而且构成了EDFA的附加噪声源。EDFA的附加噪声由噪声指数（NF）来描述，实际应用中EDFA的噪声指数一般是6dB。衡量系统性能的接收误比特率（BER）与光接收机的OSNR有关，在其他条件不变的情况下，OSNR越大，则BER越低，系统性能越好，相反，OSNR越小，则BER越高，系统性能越差。在WDM传输系统中，“OSNR容限”是衡量系统性能的最重要的光学指标之一，在其他条件不变的情况下

5、，传输系统的OSNR容限越低，系统性能就越优异。对于带光放大器的光纤传输链路，假设每段光纤的损耗相同，每段光纤使用的光放大器增益和噪声指数也相同，则在经过N段光纤传输后，光信号的OSNR可以利用一个简单的公式来估计：OSNR=58dB+入纤光功率-NF-每跨段损耗-10lg（跨段数目）OSNR=58dB+入纤光功率-NF-每跨段损耗-10lg（跨段数目）例：假设单信道入纤光功率为0dBm，每个放大器的噪声指数NF为6dB，每个80km光纤跨段损耗为22dB，则根据公式可以估计出一个8跨段光放大传输链路给出的接收端OSNR约为21dB。考虑到2.5Gbit/s收发机在背靠背配置中的典型

6、OSNR容限为14～15dB。因此，在不计入传输代价时，该传输系统具有大于6dB的系统余量。2色散在任何非真空介质及波导结构中，不同频率的电磁波的传输速率不同，这就是色散的本质。1、色散的概念进入光纤的窄脉冲随着传输距离的增加会逐渐变形展宽，当脉冲展宽到与相邻的脉冲发生重叠时，就会导致信号之间的相互干扰，结果增加了通信系统的误码率，这种现象称为色散。2、发生色散会有什么样的结果？色散最终限制了给定长度光纤中的比特传输速率。如果色散很大的话，多个信号之间就会出现重叠情况，从而导致在接收机处难以提取正常的信号。图8.2.1光纤色散导致的信号失真3.色散的种类：模间色散：多模光纤（MMF）

7、中不同模式的传输速率不同而引起的。偏振模色散：光纤的不对称性造成两偏振传输轴上的等效折射率随机不等，导致传输速率不同。色度色散：光源光谱中不同波长在光纤中的群时延差所引起的光脉冲展宽现象。3非线性效应1、引起非线性效应的原因在高比特率系统中，为了增加中继距离而提高发送光功率，当光纤中传输的光强密度超过光纤的阈值时，则会出现非线性效应，从而限制系统容量和中继距离的进一步增大。在光系统中只要使用的光功率足够低，就可以假设这个光系统是线性的。受激散射引起的效应受