《光纤通信》_第7讲_通信系统(2).ppt

1、第七届光纤数字通信系统(2)光纤数字通信系统(2)，系统传输距离和信息容量，2020/8/7，2，2，代表光纤传输系统传输能力的两个重要指标是传输距离和信息容量。 在数字系统中，是中继距离和码速容量。 此处的中继距离是指短距离无中继传输时两端站间的距离。 尽可能合理地延长传输距离是光纤传输设定纠正的目标之一。 光纤传输的中继距离受到光纤损耗限制和光纤损耗限制两种限制之一是光纤的色散限制。 以下，分别进行说明。 (1)中继距离受到光功率传输衰减的限制，从而不应当将光源送入光纤的功率沿传输线在连接器、熔点处受到衰减，加上光纤中的衰减，到达检测器的功率不低于接收器的灵敏度。 在制定这样的电力传输预算

2、时，还需要考虑系统设定修正的各种误差、设备的长期使用的劣化、由于维护导致的线路衰减的增大(例如，光纤的中断、修复时的熔接点的增加)等。 因此，留下一定的功率裕度，称为系统界限m。 另外，由于2020/8/7,4、4、4，因此，传输中的功率损耗分配可以写成St-S r=2ac af L asl M方式中的St及S r分别为收发光功率(接收灵敏度)的分贝毫瓦(dBm )值。 ac是有源连接器的衰减，af被视为具有2个有源连接器。af是每公里光纤的衰减，l是收发器之间的光纤线路长度，asl是后续熔点的总衰减，总是统一校正平均每公里的衰减as值乘以l。 在St、S r及各衰减值已知的情况下，在设定了某

3、些系统界限之后，求出中继间距l的公式：2020/8/7,5、5、5、l=(st-sr-2ac-me-Ms)/(能够写入的ms :在系统设定修正中考虑各种功率成本而残留的丰富Mc :光缆的线路损耗丰富，包括以每公里线缆长度的损耗分贝数(dBkm )计算，在使用期间内增加的修复熔点、线路路径的变更、线路的增加而留下的流量。2020/8/7,6、6、6，编码率越高，则接收机的灵敏度就越低，所以Sr增加，从上面的公式可以看出，中继间隔降低(距离缩短)。 这表示在衰减极限的情况下，中继距离随着编码率的增加而减小。 比较一些光纤传输系统的中继距离。 多模光纤和0.8umLED系统0.8umLD或1.3um

4、LED多模光纤系统。 1.3umLD和多模光纤1.3umLD普通单模光纤1.55umLD普通单模光纤、2020/8/7,7、7、7，在一些不同的衰减限制中，0.8um多模光纤和LED系统的限制最大因为LED的发射功率只有几十微瓦，所以光纤有34dBkm的损耗，中继距离在10km以下。 使用LD光源时，传输距离相当于使用1.3um的LED光源的结果。 由于在1.3um时多模光纤的衰减小到12dBkm，所以如果使用LD光源，则能够将l增加2倍以上。 如果采用1.3um的LD和以往的单模光纤系统，则中继距离继续变长。 由于光纤的衰减为0.5dBkm左右，因此各种编码速度的通信距离大幅提高。 在以往的

5、单模光纤的1.55um窗中，以LD作为光源的情况下，由于光纤的衰减为0.3dBkm，所以距离是以前的大致2倍。 2020/8/7,8、8、8、例题(1)、单模式140Mb/s光纤传输系统。 采用LD光源，采用波长=1.3m、5B6B线路编码，有St -3dBm、Sr-36dBm、Me=2dB、Ms=2dB、ac=0.5dB、共用2个、af解：根据给定的条件，先对as进行修正，Mc残奥定仪表项as=0.1db/2 km=0. 05db kmmc=0.5/km20.1 db0. 01db/km=0. 11db/KML=(-3-) 2020/8/7，9，9，(2)中继距离为然而，实际上，传输线具有理

6、想的低通滤波器特性。 因此，在fL带宽上传送2fL编码率是不可能的。 实际上，采用传输带宽fL (0.70.9) fb的我们知道光纤的带宽受到色散特性的限制，带宽与色散的关系是，fL 0.44/1/2(GHz )式中的1/2为光纤的总色散(即，根据该光纤注：光纤的色散大致分为模间色散和模内色散，模内色散分为材料色散和波导色散。 单模光纤相对于主要由材料和波导的色散组成的模内色散，对于倾斜多模光纤，用下式表示色散：1/2=2m 2M式中的1/2是光纤的总色散，m是模内色散，m是模间色散，用上式2表示光纤带宽在从编码率估计fL之后，可以通过使用fc=l-fl (模式内色散)-fc=l-fl (模式

7、间色散)作为带宽距离指数来计算每公斤光纤所需的带宽fc。 另外，2020/8/7、11、例题(2)在光纤的波长1.3m下的色散系数m=3ps/kmnm、LD光谱宽度为1nm时，在修正上的问题中修正的距离能够满足编码率的要求吗？ 上题订正为L=42.4km。 解：该光纤色散m L=3ps/km.nm42.4km1nm=127.2ps计算出带宽fL=0.44/0.1272ns=3.46GHz的系统所要求的带宽fL (0.70.9)fb6/5，为2020/8/7 在高编码率中，如果无法选择满足带宽的光纤，则只是减小l，传输受色散(带宽)限制。 单模光纤的色散影响小，特别是在零色散波长中，理论上在m=

8、0(色散系数)时m=m L=0，因此带宽对距离的影响小，在200Mb/s以下几乎不需要考虑。 然而，200Mb/s以上的速率仍不可忽视。 这是因为光纤零色散波长由于制造偏差不一定在1.31um以上，多级连接后不存在m=0的波长，而且光源具有一定的宽度，峰值波长与光纤的零色散波长不一致考虑由于m引起的灵敏度降低，给出光信道的色散灵敏度成本Dc，由于它相当于Ms，可以引入中继距离校正公式分子中并从中减去。 一般将Dc设为0.51 dB。 在多模光纤传输系统中，由于色散引起的传输距离的限制大，所以在纠正中继距离时，从衰减和色散双方分别考虑中继距离的限制，往往采用其中限制大(距离小)的系统。 也有将两

9、者结合考虑的比较复杂的修正算法。 2020/8/7、14、包含损耗限制和分散限制的结果在内的各种光纤的中继距离和传输速度的关系如下所示。 实线是损失限制系统，虚线是分散限制系统。 在2020/8/7、15、波长0.85um的多模光纤中，由于损失大，所以中继距离通常在20km以内，传输率低。 SIF光纤的速度比同轴线差，GIF光纤的速度在0.1Gb/s秒以上受到分散限制。 单模光纤在长波长下工作，损耗大幅降低，中继距离达到100200km。 在1.31um的零色散波长附近，如果速率超过1Gb/s秒，则中继距离受到色散限制。 在1.55 um波长下，由于色散较大，通常可以使用单纵向模式激光器，以使

10、理想的系统速度可达到5Gb/s，实际系统可能由于光源调制而产生频率抖动，导致光谱范围加宽，且速度通常被限制为2 Gb/s。 采用色散移位光纤和外部调制技术，速率可达到20Gb/s秒以上。、2020/8/7、16，反映当前光纤传输系统技术水平的指标，速率距离(fb L )之积可归纳如下：0.85um，SIF光纤，fbl0. 01=0. 01 (GB/s ) fbl1125=125 在fb L 2 75=175(Gb/s)km 1.55um、DSF光纤、fbl2080=1600短波长下，光纤的衰减大，在衰减限制传输距离最显着的高编码率下，脉冲色散限制中继距离，编码率变高时，中继距离急速降低该影响在

11、由宽光谱线的LED光源和多模光纤构成的系统中最为显着。 在采用多模光纤及LD光源的情况下，仅模式间色散发挥作用，色散限制得到改善。2020/8/7、18，现有的单模光纤在非零色散波长(例如1.55um )下，多纵模激光器在高速调制下引起模式分配噪声，在色散之前对编码率和中继距离具有限制作用，如果采用动态单纵模DFBLD 在采用外部调制的情况下，消除了由激光器的高速调制产生的频率抖动，所以能够进一步增大编码速度及中继距离。 已知的是2020/8/7、19、2020/8/7、20，问题565 Mb/s单模光纤传输系统，如下所述： (1)在光纤通信系统中的光纤损耗是0.1db/)光纤损耗求：最大中转距离是多少？ 注：设定修订中的分散成本为1 dB，光连接器损失为1 dB (收发侧各1个)，光纤丰富度为0.1 dB/km，设备丰富度为5.5 dB。 (1)单模光纤的色散为15 ps/(nmkm )，损耗为0.2 dB/km。 (2)发射机用=15