波分计算公式

1再生段光衰耗 色散 光信噪比 再生段光衰耗 色散 光信噪比 Q 值 值 BER 值 值 DGD 值计算说明值计算说明 1 1 衰耗受限计算衰耗受限计算 采用最坏值法设计 L Ps Pr C a 式中 Ps 为光放大器 OAU 板 单信道的最小输出功率 单位为 dBm 光功率放大器 OAU 单信道输出功率取为 1dBm Pr 为单信道接收端的最小允许输入功率 单位为 dBm C 所有光连接器的衰减和 每个光连接器的衰减为 0 5dB a 为光纤损耗系数 dB km 包含了光纤衰减 光纤熔接衰减和光纤富裕度 默认 值取 0 275dB km 衰耗受限距离计算 对于发端配置 OAU 1dB 输出 收端配置 OAU 32dB 接收 的 33dB 的光中继段 L Ps Pr C a 1 32 2 0 5 0 275 116km 注 DWDM 系统是 OSNR 受限系统 以上数据仅表明光放大器的在此距离内是不受 限的 本次工程站间距离及衰减已经过测试 指标值标注在传输系统配置图中 1 2 色散受限距离计算色散受限距离计算 DCM 的补偿方法详见 3 1 色散容限配置部分 1 3 级联光放大器时的光信噪比级联光放大器时的光信噪比 OSNR 计算计算 1 单个放大器产生的 ASE 噪声功率 一个光放大器产生的自发辐射噪声功率 PASE 为 PASE 2Nsp G 1 hv v mw 式中 Nsp 是放大器自发辐射因子 v 是光中心频率 h 是普朗克常数 G 是放大器的增益 倍数 v 是光接收机的带宽 取 0 1nm 进而可以推导出 一个光放大器产生的以 dBm 计的自发辐射噪声功率 PASE 58 NFi Gi dBm 1 其中 NFi 为光放大器噪声系数 dB Gi 为光放大器的增益 dB 2 复用通路光接收机输入端的信噪比 系统模型 包括 N 个级联光放大器的 WDM 系统模型如下图所示 G1G2G3 GiGn L1L2 Li Ln 1 Rn 图中 L1 L2 Ln 1 分别是第 1 2 n 1 个区段的衰减 dB G1 G2 Gn 分别是第 1 2 n 个光放大器的增益 dB 各光放大器产生的 ASE 噪声功率 利用已经推导出的公式 首先分别计算出每个光放大器产生的 ASE 噪声功率 PASEi dBm 计算 N 个光放大器在光接收机输入端产生的 ASE 累积噪声功率 PASE 每个光放大器产生的 ASE 噪声功率 PASE 都既要经过其后面的光纤区段衰减 又要 经过其后面的光放大器的放大 然后才能到达光接收机的输入端 Rn 点 因此 系统中 N 个光放大器在光接收机输入端 Rn 点的累积噪声功率为 PASE EDFA1 产生的累积自发辐射噪声功率 EDFA2 产生的累积自发辐射噪声 功率 EDFAn 1 产生的累积自发辐射噪声功率 EDFAn 产生的累积自发辐射噪声 功率 10E 0 1 PASE1 L1 G2 Ln 1 Gn 10E 0 1 PASE2 L2 G3 Ln 1 Gn 10E 0 1 PASEn 1 Ln 1 Gn 10E 0 1 PASEn mw 2 为了便于光信噪比的计算 需把以上计算结果换算成 dBm 形式 PASE 10 PASE dBm 计算光接收机输入端 Rn 点的光信号功率 假定第一个光放大器在每个复用通路的输出光功率为 Pout dBm 因光放大器是增 益锁定的 所以后面的光放大器仅起放大作用 其输出光功率的大小与输入光功率有关 因此经过 n 1 个区段的衰减和 n 1 个光放大器的放大之后 到达 Rn 点的光信号功率为 PRn Pout L1 G2 Ln 1 Gn dBm 3 最后可得 Rn 点的光信噪比 OSNR PRn PASE 4 1 4 Q 值与值与 BER 的计算方法的计算方法 1 光接收机输入端的光信号功率 Psig 与 ASE 噪声功率 PASE 到达光接收机输入端的光信号功率 Psig 应该考虑分波器的插损 T 与光通道代价 Pp 的影响 Psig 10E 0 1 PRn T Pp 10 3 W 5 其中 PRn 为每个信道在分波器输入端的光信号功率 T 为分波器插损 7dB Pp 为光通道代价 到达光接收机输入端的 ASE 噪声功率还要考虑分波器带宽 B0 的影响 因为在计算 OSNR 时 ASE 噪声是在 0 1nm 带宽内的数值 PASE 10E 0 1 PRn OSNR T B0 0 1 10 3 W 6 其中 OSNR 为扣除系统余量后的光信噪比 B0 为分波器 3dB 带宽 华为光传送系统的分波器带宽为 B0 0 7nm 2 光接收机输入端的的光信号电流与 ASE 噪声电流 它们皆与光接收机光检测器的响应度有关 1 码时的光信号电流为 I 1 2 e h g Psig A 其中 e h 为光检测器的响应度 单位光功率产生的光电流 为光检测器的量子效率 一般可取 0 8 或 0 9 g 为光检测器的增益 倍数 对于 PIN 光检测器 取 g 1 对于 APD 光检测器 可取 g 50 典型值 e 为电子电荷量 e 1 609 10 19库仑 h 为普朗克常数 h 6 62619 10 34焦耳 秒 为光频率 HZ 且取 1 931 1014 HZ AFR 为计算方便 通常预先算出无增益时的光检测器响应度 e h 1 006 A W 0 8 时 于是 1 码时的光信号电流为 I 1 2 012 g Psig A 7 0 码时的光信号电流很容易得出 I 0 I 1 EX A 8 其中 EX 为消光比 倍数 一般对于 WDM 系统来讲 EX 10 ASE 噪声产生的噪声电流为 I ASE 1 006 g PASE A 9 3 计算各种噪声功率 1 码时的散粒噪声功率 Nsh sig 1 2e I 1 Be A2 10 其中 Be 为光接收机的电带宽 基群为 2 5Gb s 时 Be 1 7 109 HZ 基群为 10Gb s 时 Be 6 0 109 HZ 0 码时的散粒噪声功率 Nsh sig 0 2e I 0 Be Nsh sig 1 EX A2 11 ASE 散粒噪声功率 Nsh ASE 2e I ASE Be A2 12 1 码与 ASE 的差拍噪声功率 Nsig 1 ASE 2I1IASE Be B0 A2 13 其中 B0 为分波器的 3 dB 带宽 分波器的 3 dB 带宽为 B0 87 07 109 HZ 即 0 7nm 0 码与 ASE 的差拍噪声功率 Nsig 0 ASE 2 I 0 I ASE Be B0 N Sig 1 ASE EX A2 14 ASE 自身的差拍噪声功率 N ASE ASE I 2ASE Be B0 A2 15 光接收机电路的等效噪声功率 NC I C 2 Be A2 16 IC 为光接收机电路噪声电流谱密度 对于 2 5G 系统 可取 I C 8 10 12A HZ 1 2 对于 10G 系统 可取 I C 30 10 12A HZ 1 2 4 计算 1 码与 0 码的总噪声功率 1 码时的总噪声功率为 N1 Nsh sig 1 Nsig 1 ASE Nsh ASE NASE ASE NC A2 17 0 码时的总噪声功率为 N0 Nsh sig 0 Nsig 0 ASE Nsh ASE NASE ASE NC A2 18 5 计算 Q 值与 BER Q I1 I0 N1 1 2 N0 1 2 19 BER EXP Q2 2 2 1 2Q 20 6 计算实例 已知量 PRn 与 0 1nm 内的 PASE 以下假定 PRn 5dBm OSNR 19dB 1 光接收机输入端的光信号功率 Psig 与 ASE 噪声功率 PASE Psig 10E 0 1 PRn T Pp 10 3 10E 0 1 5 10 2 10 3 199 5 10 6 W T 为华为光传送系统分波器的最大损耗 PP 为色散代价 PASE 10E 0 1 PRn OSNR T B0 0 1 10 3 10E 0 1 5 19 10 0 7 0 1 10 3 27 9 10 6 W 华为光传送系统分波器的 3dB 带宽为 0 7nm 2 1 0 电平的电流与 ASE 的噪声电流 I1 2eg hv Psig 2 012 199 5 401 4 10 6 A I0 I1 10 40 10 6 A IASE 1 006 PASE 1 006 27 9 28 1 10 6 A 3 计算各种噪声 Nsh sig 1 2e I1Be 2 1 609 10 19 401 4 10 6 6 109 0 78 A2 Nsh sig 0 2eI0Be Nsh sig 1 EX 0 8 A2 Nsh ASE 2eIASE Be 2 1 609 10 19 28 1 10 6 6 0 109 0 5 A2 Nsig 1 ASE 2I1I ASE Be B0 2 401 4 10 6 28 1 10 6 6 0 87 5 1546 9 A2 Nsig 0 ASE 2I0IASE Be B0 NSig 1 ASE EX 154 7 A2 NASE ASE I 2ASE Be B0 28 1 10 6 2 6 0 87 5 54 1 A2 NC I C 2 Be 30 10 12 2 6 0 109 5 4 A2 N1 Nsh sig 1 Nsig 1 ASE Nsh ASE NASE ASE NC 0 78 1546 9 0 5 54 1 5 4 1607 7 A2 N0 Nsh sig 0 Nsig 0 ASE Nsh ASE NASE ASE NC 0 08 154 7 0 5 54 1 5 4 214 8 A2 Q I1 I0 N1 1 2 N0 1 2 401 4 40 1607 7 1 2 214 8 1 2 6 6 BER EXP Q2 2 2 1 2Q EXP 6 62 2 2 1 2 6 6 2 1 10 11 1 5 差分群时延 差分群时延 DGD 计算方法 计算方法 PMD 系数 ps km 是由光纤本身决定的 可以由光纤厂家提供或者采用实测值 根据 PMD 系数或者实测到光缆线路的 DGD 可以计算出每一光放段的 DGD 每一光放段的 DGD ps 每一段的 PMD 系数 单位 ps km L1 2 L 为这一段 的距离 根据每一光