高职：《光纤通信原理》第二十一讲 系统的设计

第二十一讲系统的设计

第二十一讲 系统的设计

主要内容 系统设计的任务和基本方法 损耗限制系统中再生中继距离的设 计方法。 色散限制系统中再生中继距离的设 计方法。 四、中继距离与系统传输速率的关系

主要内容 • 一、系统设计的任务和基本方法。 • 二、损耗限制系统中再生中继距离的设 计方法。 • 三、色散限制系统中再生中继距离的设 计方法。 • 四、中继距离与系统传输速率的关系

系统设计的任务 根据用户对传输距离和传输容量及 其分布的要求,按照国家相关技术标准 何谓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

一、系统设计的任务 • 根据用户对传输距离和传输容量及 其分布的要求，按照国家相关技术标准 何谓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

系统中继距离的设计方法 最坏情况法(参数完全已知) 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)

系统中继距离的设计方法 • 最坏情况法（参数完全已知） • 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）

二、损耗限制系统中继距离的设计方法 若系统速率较低,光纤损耗系数较大,中继距离主要由 光纤的线路损耗限制,故要求S和R参考点之间光纤线路总损耗 必须不超过系统的总功率衰减。即 L(a+as+cm)≤--2ca-Me 或 P-P-20-M D≤ Clc a + O 其中,P为平均发送光功率,P是接收灵敏度,α是连接器损 耗(dB/km),M是系统余量,a是光纤损耗系数(dB/km), as是每公里光纤平均接头损耗(dB/km),am是每公里光纤 线路损耗余量(dB/km),L是中继距离

二、损耗限制系统中继距离的设计方法 L  f + s + m  Pt − Pr − 2c − Me ( ) f s m Pt Pr c Me L     + + − − −  2 若系统速率较低，光纤损耗系数较大，中继距离主要由 光纤的线路损耗限制，故要求S和R参考点之间光纤线路总损耗 必须不超过系统的总功率衰减。即： 或 其中，Pt为平均发送光功率，Pr是接收灵敏度，α c是连接器损 耗（dB/km）,Me是系统余量，αf是光纤损耗系数（dB/km） ， α s是每公里光纤平均接头损耗（ dB/km） ，α m是每公里光纤 线路损耗余量（dB/km） ，L是中继距离

数字光纤线路系统示意图 ② R (a)无中继器的系统 RC2中c1S 继 (b)包含一个中继器的系统

数字光纤线路系统示意图 Tx Rx S R T ` T C1 C2 （a）无中继器的系统 Tx Rx S R T C1 C2 （b）包含一个中继器的系统 中 继 器 R C2 C1 S T `

色散限制系统中继距离的设计方法 设传输速率为f=1/T,发射脉冲为半占空比的归零码, 输出脉冲为高斯波形g(t),且 8()=exp(~x 2 其中0是均方根rms脉冲宽度 把输出脉冲用半高全宽度(FWHM)τ表示,即 +△z 2 △T 光纤线路的(FWHM)脉冲展宽,取决于所 用光纤的类型和色散特性

三、色散限制系统中继距离的设计方法 • 设传输速率为fb =1／T，发射脉冲为半占空比的归零码， 输出脉冲为高斯波形g(t)，且 其中σ是均方根rms脉冲宽度。 • 把输出脉冲用半高全宽度（FWHM）τ表示，即 Δτf——光纤线路的 （FWHM）脉冲展宽，取决于所 用光纤的类型和色散特性。 ) 2 ( ) exp( 2 2  t g t − = 2 2 ) 2 ( f T  = + 

对于多模光纤,光纤线路的总带宽B和速率f之间的关 系为: B=(0.83~0.56f 中继距离L和1km光纤带宽B1的关系为B=BL′,因此 L=[(1211.78)B1/f6 对于单模光纤系统,中继距离为 0.226×10° foac 对于实际的单模光纤通信系统,受色散限制的中继距 离L可表示为 E×106 L

• 对于多模光纤，光纤线路的总带宽B和速率fb之间的关 系为： • 中继距离L和1km光纤带宽Bl的关系为 ,因此 • 对于单模光纤系统，中继距离为 • 对于实际的单模光纤通信系统，受色散限制的中继距 离L可表示为； b B = (0.83～0.56) f  1 1 [(1.21 1.78) / ] b L = ～ B f 0 6 0.226 10 ¨ f C L b       0 6 10 F C L b  = r Bl = BL

四、中继距离与系统传输速率的关系 以140Mb/s单模光纤系统为例计算中继距离, 设系统平均发送功率P二一3dBm,接收灵敏度为 P=-42dBm,设备余量为M=3B连接器损耗 为a=0.3Bkm,光纤损耗系数a=0.35B/km,光纤 余量an=0.3B/km,每km光纤平均接头损耗为a 0.03dB/km.将数据代入损耗限制系统中继距离 计算公式可得 3-(-42)-3-2×0.3 ≈74(km) 0.35+0.03+0.1

四、中继距离与系统传输速率的关系 以140Mb/s单模光纤系统为例计算中继距离， 设系统平均发送功率Pt=－3dBm,接收灵敏度为 Pr = －42dBm，设备余量为Me = 3dB,连接器损耗 为αc = 0.3dB/km,光纤损耗系数αf= 0.35dB/km,光纤 余量αm = 0.3dB/km, 每km光纤平均接头 损耗为αs = 0.03dB/km.将数据代入损耗限制系统中继距离 计算公式可得 74 ) 0.35 0.03 0.1 3 ( 42) 3 2 0.3 L  （k m + + − − − − −  =

又设线路码型为5B6B码,线路码速率Fb=140× (65)=168Mbs,Co=3.0ps(mkm, σ=2.5m,将数据代入色散限制系统中继距离计算 公式可得: 0.115×10 ≈91(km) 168×3.0×2.5 光纤通信系统的中继距离从损耗和色散限制系统 两个计算结果中,选择较短的距离,作为中继距 离计算的最终结果。因此本例在工程设计中取中 继距离为74km,中继距离主要受损耗限制

• 又设线路码型为5B6B码，线路码速率Fb=140× （6/5）=168Mb/s, C0 =3.0ps/(nm.km), σλ=2.5nm,将数据代入色散限制系统中继距离计算 公式可得： • 光纤通信系统的中继距离从损耗和色散限制系统 两个计算结果中，选择较短的距离，作为中继距 离计算的最终结果。因此本例在工程设计中取中 继距离为74km，中继距离主要受损耗限制。 91 ) 168 3.0 2.5 0.115 106 L  （k m    =