光纤通信系统性能与设计

1、1 2 8.1 8.1 光纤通信系统的概念光纤通信系统的概念 3 基本光纤通信系统结构基本光纤通信系统结构 n光纤通信系统的主要组成光纤通信系统的主要组成部分： n光发送部分：光源、驱动器和调制器光发送部分：光源、驱动器和调制器 n光传输部分：光纤和光纤放大器（或中继器）光传输部分：光纤和光纤放大器（或中继器） n光接收部分：光电检测（波）器光接收部分：光电检测（波）器 光接收 电 端 机 信号入 信号出 光发送光传输 功率放大器线路放大器前置放大器 光 源 光 调 制 器 光 检 测 器 电 端 机 SMPI -SR 基本光纤通信系统 MPI -R 点到点光纤通信系统结构（单向传输）点到点光

2、纤通信系统结构（单向传输） n电端机：实现用户信号和适合信道传输的信号之间电端机：实现用户信号和适合信道传输的信号之间 的转换。的转换。 4 基本光纤通信系统结构基本光纤通信系统结构 驱动电路 耦合器调制器光源 电信号输入光信号输出 5 基本光纤通信系统结构基本光纤通信系统结构 6 基本光纤通信系统结构基本光纤通信系统结构 解调器光电检测器耦合器 光信号输入 电信号输出 7 光纤传输特性对系统的影响光纤传输特性对系统的影响 8 8.2 8.2 数字光纤通信系统性能及测试数字光纤通信系统性能及测试 9 8.28.2数字光纤通信系统性能及测试数字光纤通信系统性能及测试 原来的信号 向前抖的信号 向

3、后抖的信号 数字信号的抖动 10 系统传输性能指标的测试系统传输性能指标的测试 发送部分 检测部分 发码 时钟产生器伪随机序列产生器 收码 同步检测电路 误码检测器 本地伪随机 序列产生器 误码计数器 11 SDHSDH误码率和接收灵敏度测试误码率和接收灵敏度测试 SDH分析仪 光发送机 SDH设备 发送部分 检测部分 光功率计 光接收机 可变光衰减器 R SDH光接收机灵敏度测试框图 12 SDHSDH误码率和接收灵敏度测试误码率和接收灵敏度测试 13 SDHSDH抖动性能的测试抖动性能的测试 SDH抖动测试框图 低频信号 发生器 发送 计数器 误码检测 光发射机 光接收机 K1 K2 1

4、抖动检测 3 2 可变光衰减器 误码仪 14 WDMWDM误码率的测试误码率的测试 WDM误码率测试框图 SDH分析仪 发送部分 检测部分 O T U 可变光衰减器 O T U PA 可变光衰减器BA O T U 可变光衰减器 O T U PA 可变光衰减器 BA 15 WDMWDM网络接口抖动容限测试网络接口抖动容限测试 16 8.3 8.3 单通道数字光纤通信系统结构与设计单通道数字光纤通信系统结构与设计 光 发 送 端 机 输 入 接 口 PC M 端 机 输入 电信号 光信号 光 中 继 器 光信号 PC M 端 机 输 出 接 口 光 接 收 端 机 电信号 输入 光纤线路 光纤线路

5、 IM-DD系统的组成原理图 17 PCMPCM端机和输入端机和输入/ /输出接口输出接口 18 模拟信号 3 6 7 5 1 2 抽样 量化 编码 0 2 4 6 011110111101001010 （3） （6） （7） （5） （1） （2） T PCMPCM编码过程编码过程 例如，电话、语音信号的最高例如，电话、语音信号的最高 速率为速率为4 kHz4 kHz，取抽样频率为，取抽样频率为 f=8 kHzf=8 kHz，抽样周期，抽样周期T=125sT=125s 每个量化信号用每个量化信号用8 8个比特二进个比特二进 制代码替代。制代码替代。( (一个一个PCMPCM语音信语音信 号的

6、速率为号的速率为8 88=64kbit/s)8=64kbit/s) 单极性二进制码单极性二进制码HDB3HDB3码，码， CMICMI码码非归零码非归零码(NRZ)(NRZ)或归零或归零 码码(RZ)(RZ) 19 线路码型线路码型 20 线路码型线路码型 21 线路码型线路码型 22 线路码型线路码型 23 线路码型线路码型 24 系统基本组成部分系统基本组成部分 25 光纤通信系统设计的总体考虑光纤通信系统设计的总体考虑 26 系统设计具体考虑的因素系统设计具体考虑的因素 27 单通道系统中继距离设计单通道系统中继距离设计 28 损耗受限系统损耗受限系统 Pt-Pr=AT+M+PP 29

7、AT=2AC+L(+s) 线路总损耗包括：线路总损耗包括： 光纤损耗光纤损耗(dB/km)(dB/km) 传输距离传输距离: : )( 2 km aa MAPPP L s cp r t l 传输距离传输距离(km)(km) 损耗受限系统损耗受限系统 连接器损耗连接器损耗 （2 20.5dB)0.5dB) 每公里熔接损耗每公里熔接损耗 ( 0.025dB/km)( 0.025dB/km) 30 例题：某例题：某140Mbit/s光纤通信系统的参数为：光纤通信系统的参数为： 光发送机最大发光功率光发送机最大发光功率Pmax= -2 dBm 光接收机灵敏度光接收机灵敏度Pr= -43 dBm 光纤损

8、耗系数光纤损耗系数 =0.4 dB/km 系统富余度系统富余度M=6dB 活接头损耗活接头损耗AC=0.5dB 每公里接续损耗每公里接续损耗 s= 0.025dB/km 无需中继器，所能传输的最长距离？（不考虑色散代价）无需中继器，所能传输的最长距离？（不考虑色散代价） 因码率较低，可以不考虑光通道功率代价因码率较低，可以不考虑光通道功率代价 如果采用如果采用NRZ码调制，则光发送机平均发送光码调制，则光发送机平均发送光 功率功率Pr应该是最大发光功率的一半应该是最大发光功率的一半 31 最大传输距离最大传输距离= (38-1-6)/0.425=72.9 km (答案答案) 损耗受限系统损耗受

9、限系统 32 色散受限系统色散受限系统 BD L )( d 6 10 33 8.4 8.4 多通道数字光纤通信系统设计多通道数字光纤通信系统设计 34 WDMWDMEDFAEDFA系统中继距离设计系统中继距离设计 6 62 2 I IS SI I 1 10 0B BD DL L / /2 25 5l lg g 1 1P P e eQ(1Q(1KK 0.50.510lg110lg1P P 2 2 MPNMPN 2 22 2 DLDLB B2.5t2.5tlg1lg1 1 1 2 2 1010P P 2 2 C CC C 35 例题：设计一个点对点的例题：设计一个点对点的WDM+EDFA系统，光系统，光 纤传输速率达到纤传输速率达到20Gbit/s，传输距离，传输距离100km。 复用路数和工作波长的选择；光纤的选择；主要器件的选复用路数和工作波长的选