五光纤通信系统.ppt

第五章 光纤通信系统 5.1 系统结构 5.1.2光纤局域网结构 5.2 光纤数字通信系统的性能指标——误码率和抖动 5.2.2 抖动性能 5.3 光纤通信系统的设计指标 5.3.2 色散对中继距离的影响的分析 5.3.3最大中继距离的计算 5.4 传输系统的可靠性 5.4.2 可靠性的表示方法和指标 5.4.3 不同系统的可靠性分析 5.4.4 可靠性估算 3.模分配噪声对中继距离的影响 如果数字系统的码数率尚不是超高速,而且单模光纤的色散可忽略的情况下,不会发生模分配噪声.但随着技术的不断发展,更进一步的充分发挥单模光纤大容量的特点,提高传输码速率愈来愈提到议事日程,随之人们要面对的问题便是模分配噪声了. 由于在高速率下激光器的谱线和单模光纤的色散的相互作用,产生了一种叫模分配噪声的现象,它限制了通信距离和容量,但为什么激光器的谱线和单模光纤的色散相互结合会产生模分配噪声呢?要回答这一问题,首先要从激光器的谱线特性谈起 5.3.2 色散对中继距离的影响的分析 ⑴激光器的谱线特性 当普通激光器工作在直流或低码速情况下,它具有良好的单纵模(单频)谱线,如图5-32(a)所示.这样当此单纵模耦合到单模光纤中之后,便会激发出传输模,从而完成信号的传输.然而在高码速(如565Mbit/s)情况下,其谱线呈现多纵模(多频)谱线,如图5-32(b)所示.从而从图5-33可以看出,各谱线功率的总和是一定的,但每根谱线的功率是随机的,换句话讲,即各谱线的能量随机分配.可想而知,由这样多个能量随机分配谱线,在光纤中各自激励其传输模之后会形成何种局面 5.3.2 色散对中继距离的影响的分析 图5-32 普通激光器的静态和动态谱线 图5-33 高速调制时多纵模的随机起伏 (2)模分配噪声的产生 因为单模光纤具有色散.所以激光器的各谱线(各频率分量)经过长光纤传输之后,产生不同的迟延,在接受端造成脉冲展宽.又因为各谱线的功率呈随机分布,因此当它们经过上述光纤传输后,在接受端取样点得到的取样信号就会有强度起伏,引入了附加噪声,这种噪声就称为模分配噪声.由此还看出,模分配噪声是在发送端的光源和传输介质光纤中形成的噪声,而不是接受端是产生的噪声,顾在接受端是无法消除或减弱的. 这样当随即分布的模分配噪声叠加在传输信号上时,会使之发生畸变,严重时,使判决出现困难,造成误码.从而限制了传输距离. 5.3.2 色散对中继距离的影响的分析 (3) 模分配噪声对灵敏度的影响 据资料分析显示,在使用多纵模半导体激光器的系统中,由其多纵模的起伏性和光纤色散而引起的灵敏度下降如图5-34所示.其中k为模分配噪声,一般k的值在0∽1之间,对于不同的激光器而言其k值不同,而且实际上不同模式之间,k值也不同,在图5-34中给出了BER=10情况下,不同模分配系数k条件下,灵敏度下降随色散代价有关参数ε的关系. 从图中可以看出,再给定的k值情况下,如当ε0.1时,由模分配噪声引起的灵敏度下降可以忽略(小于0.5dB),但随着ε的增加,灵敏度下降增加很快,同时在k0.5时,在相同的ε值下,模分配噪声引起的灵敏度下降大于导致的脉冲展宽引起的灵敏度下降 图5-34 模分配噪声引起的接收灵敏度下降 5.3.2 色散对中继距离的影响的分析 1.衰减的影响 在传输输率不太高时,系统的中继距离主要受系统中光通道衰减的影响,其中继距离Lα可以用式(5-6)计算,即 2.色散的影响 在光纤数字通信系统中,如果使用不同类型的光源,则由光纤色散对系统的影响各不相同,就目前的速率系统而言,通常光缆线路的中继距离用下式确定,即 （5-30） 式中, LD---传输距离(km); B-----线路码速率(Mbit/s); D----色散系数(ps/km.·nm): ε----与色散系数有关的系数 其中ε由系统中所选用的光源类型来决定,若采用多纵模激光器(MLM),因而具有码间干扰和模分配噪声两种色散机理,故取ε+0.115:若采用单纵模激光器(SLM)和半导体发光二极管(LED),由于它们主要存在码间干扰,因而应取ε=0.306. 5.4 传输系统的可靠性 一个真正质量好的产品必须既具备良好的技术性能,有具有经久耐用、充分可靠等特点，但随着通信装备负载程度日益增加，传输系统业务容量的日益扩大，这就要求通信装置能迅速、准确、连续不断的工作，这样一来则对可靠性的要求，愈来愈高，愈来愈严格。 在这一节里，首先介绍可靠性的概念、表示方法和指标，然后介绍光潜数字通信系统的可靠性估算 人们希望能够对事物作出恰如其分的定性说明和定量分析。而可靠性理论正是适应了人们的这一要求，下面就