《光纤通信》 第7讲_通信系统(2).pptVIP

第七讲 光纤数字通信系统(2)fiber digital communication system 系统的传输距离与信息容量 (一)中继距离受到光功率传输衰耗的限制 例题（1） (二)中继距离受到光纤色散的限制 例题（2） 总 结 题1： 已知有一个565 Mb/s单模光纤传输系统， 其系统总体要求如下： （1） 光纤通信系统的光纤损耗为0.1 dB/km， 有5个接头， 平均每个接头损耗为0.2 dB， 光源的入纤功率为-3 dBm， 接收机灵敏度为-56 dBm（BER=10-10）。 （2） 光纤线路上的线路码型是5B6B， 光纤的色散系数为2 ps/（km·nm）， 光源光谱宽度为1.8 nm。 求： 最大中继距离为多少？ 注： 设计中选取色散代价为1 dB， 光连接器损耗为1 dB（发送和接收端各一个）， 光纤富余度为0.1 dB/km， 设备富余度为5.5 dB。 题2：一个二进制传输系统具有以下特性： (1) 单模光纤色散为15 ps/（nm·km）， 损耗为0.2 dB/km。 (2) 发射机用λ=1551 nm的GaAs激光器， 发射平均光功率为5 mW， 谱宽为2 nm。 (3) 为了正常工作， APD接收机需要平均1000个光子/比特。 (4) 在发射机和接收机处耦合损耗共计3 dB。 求： a. 数据速率为10和100 Mb/s时， 找出受损耗限制的最大传输距离。 b. 数据速率为10和100 Mb/s时， 找出受色散限制的最大传输距离。 * 表征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。对于数字系统而言，就是中继距离和码速容量。这里的中继距离也指短距离无中继传输时，两端站之间的距离。 尽可能合理延长传输距离是光纤传输设计的一个目标。光纤传输的中继距离，受到两方面的限制： 一是光纤损耗的限制； 一是光纤色散的限制。 下面分别说明。 光源送入光纤的功率，沿传输线路在连接器、熔接点上受到衰耗，加上在光纤中的衰耗，到达检测器的功率不应低于接收机的灵敏度。 在作这种功率传输预算时，还要考虑到系统设计的各种误差、器件长时期使用的退化、维修引起的线路衰耗增大(例如光纤中断，修复时增加了熔接点）等。所以，还要留一定的功率余度，称为系统边际M。 因此，传输中的功率损耗分配可以写成： St-S r =2ac+af L+∑asl +M 式中St及S r分别为发送及接收光功率（接收灵敏度）的分贝毫瓦（dBm）值；ac为活动连接器的衰耗，算作有两个活动连接器； af为每公里光纤衰耗；L为收、发机之间光纤线路长度； ∑asl 为接续的熔接点总衰耗，常把它取为统计平均的每公里衰耗as值乘以L。 在已知 St 、 S r及各衰耗值时，可在设定一些系统边际后，写出求中继间距L的公式： L=（ St-Sr-2ac - Me - Ms ）/（ af+as + Mc ） 式中： Me：设备余度，包括环境因素及时间引起老化，对设备性能影响需留出的富余度。 Ms：系统设计中考虑各种功率代价留出的富余度。 Mc：光缆线路损耗富余度，它是用每公里缆长上的损耗分贝数（dB／km）来计算的，包括使用期内 增加的修复熔接点，线路路由改变、线路增长而留出的余度。 当码率升高时，由于接收机灵敏度下降，Sr增大，可由上式看出，中继间隔下降（距离缩短）。这表明在衰耗限制情况下，随着码率增高中继距离会减小。 下面我们对几种光纤传输系统的中继距离作一比较。 ——多模光纤与0.8umLED系统； ——0.8umLD或 1.3umLED多模光纤系统； ——1.3umLD与多模光纤； ——1.3umLD常规单模光纤； ——1.55umLD常规单模光纤； 在几种不同衰耗限制中，以0.8um多模光纤及LED系统限制最严重。因为LED发送功率只有数十微瓦，光纤又有3～4dB／km的损耗，使中继距离低于10km； 若使用LD光源，传输距离与用1.3um的LED光源结果相当。 因1.3um上多模光纤衰耗已减小到1～2dB／km，所以如用LD光源，可使L增加一倍以上。 如采用1.