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第八章 系统设计 集线树形结构 总线结构 * * ? 系统结构和限制 ? 功率预算 ? 带宽设计 ? 单信道光纤通信系统设计 ? DWDM系统工程设计 第八章 系统设计 8.1 系统结构和限制 8.1.1 系统结构 8.1.2 损耗限制系统 8.1.3 色散限制系统 8.1.1 系统结构 光纤通信系统除点对点结构外，另外四种基本结构是树形、总线形、环形和星形。 8.1.1 系统结构 1. 点对点系统 光纤通信系统最简单的一种结构形式是工作在0.8?m 或 1.3?m 或 1.55?m 的点对点系统，传输距离可以是几十米的室内传输， 也可以是成千上万公里的跨洋传输。 在一幢大楼内或两楼之间计算机数据的光纤传输就是一种短距离的点对点系统。在这种应用中，通常不是利用光纤的低损耗及宽带宽能力，而是取其抗电磁干扰等优点； 相反，在超长距离的海底光缆系统中，光纤的低损耗和宽带宽的特点却显得十分重要。 8.1.1 点对点系统 中继距离 L 是系统的一个重要设计参数, 它决定着系统的成本。 由于光纤的色散，中继距离 L 与系统码率 B 有关(对于RZ码, B = 0.5/?? )。 在点对点的传输中，码率、中继距离乘积 BL是表征系统性能的一个重要指标。 由于光纤的损耗和色散都与波长有关, 所以 BL 也与波长有关。 对工作波长 0.85?m 的第一代商用化光纤通信系统，BL 的典型值在 1 (Gb/s)?km左右，而 1.55 ?m 波长的第三代系统的 BL 值可以超过 1 000 (Gb/s)?km。 8.1.1 系统结构 2. 广播分配网络 广播分配网络可以分配信息到多个用户。 信道分配在集线器进行； 交叉连接设备在电域内自动交换信道； 光纤的作用与点对点线路类似； 城市内的电话网络就是这种情况。 8.1.1 系统结构 2. 广播分配网络 广播分配网络可以分配信息到多个用户。 光缆携带多个信道的光信号，通过 T形光耦合器分配一小部分光功率到每个用户。 总线结构的缺点是信号损耗随耦合器数量指数增加，所以限制了单根总线服务的用户数。 8.1.1 系统结构 3. 局域网（LAN） LAN与广播网络不同，它能提供每个用户随机双向访问，在多路访问局域网中，每个用户能够发送信息到网络中所有其他的用户，同时也能接收所有其他用户发送来的信息，电话网和计算机以太网就是网络的例子。 环状和星状是LAN广泛使用的两种结构。 8.1.1 系统结构 4. WDM系统 为了增加传输容量，可以采用WDM系统。 对于点到点的光纤通信系统，WDM的作用是简单增加总的比特率。 8.1.1 系统结构 4. WDM系统 DWDM有四种结构。 （1）具有OADM和光放大器的点对点网络 8.1.1 系统结构 4. WDM系统 DWDM有四种结构。 （2）全连接的网状网络 （3）星状网络 （1）具有OADM和光放大器的点对点网络 （4）具有OADM节点和集线器的环网 8.1.1 系统结构 4. WDM系统  具有OADM节点和集线器的环网 8.1.1 系统结构 4. WDM系统 通信业务种类很多，有同步的（STM，如SDH）和异步（ATM）的，实时的（如话音）和非实时的（如数据），低带宽的和高带宽的，以及电路交换的和非电路交换的等。 DWDM系统设计成支持几种业务，一种可能的方法是把不同种类的业务用不同的波长传输。 8.1.1 系统结构 4. WDM系统 这是一种星型耦合器的多信道分配网络，每个信道使用单独的光载波频率发送电信号，所有发送机的输出功率复合进无源星型耦合器，并且分配相等的功率到所以的接收机，每个用户接收所有信道，使用调谐光接收机选择它们中的一个。这种网络有时也叫做广播－选择网络。 系统设计的出发点 系统设计的出发点是工作速率 B 及传输距离 L 应在保证系统性能的基础上（一般要求 BER10-9 ），使系统成本降到最小。 一般说来，工作波长为 0.85 ?m 的系统成本最低，随着波长向 1.3~1.6?m 移动，成本将会增加。 对于B 100 Mb/s，L 20 km的系统（例如许多 LAN 系统），一般采用 0.85 ?m 的系统； 而对于B 200 Mb/s的长途传输，需要用长波长系统。 光纤损耗补偿问题 根据工作波长不同, 当传输距离超过（20 ~100）km后, 需要对光纤的损耗进行补偿, 否则信号功率将十分微弱，以致不能恢复原有信息。 早期的补偿方法是采用光-电-光转换的再生中继器，现在越来越多的系统采用了光放大器，直接对光信号进行放大，补偿光纤的损耗。 但是级联放大器数目不可能无限地增多, 一方面是放大器存在着噪声积累, 更主要的是受限于光纤的色散。 但光-电-光