光通信技术数字光纤通信系统.pptVIP

图5.1示出SDH传输网的拓扑结构。 SDH传输网由SDH终接设备(或称SDH终端复用器TM)、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的(光纤)物理链路构成。 SDH环形网的一个突出优点是具有“自愈”能力。 当某节点发生故障或光缆中断时，仍能维持一定的通信能力。 当然， SDH通过ADM和DXC等网络单元可以构成更为复杂的网形网(如图 5.1 所示)。 网形SDH网络的主要特点是： 端到端之间存在一条以上的路径，可同时构成一条以上的传输通道，通过DXC的灵活配置，使网络具有更好的抗毁性和更高的可靠性。 5.3 系 统 的 设 计 1 总体设计考虑 我们知道，数字光纤通信系统一般采用强度调制、直接检波的方式， 即IM-DD方式。 任何复杂的通信系统， 其基本单元都是点到点的传输链路。 它包括三大部分， 即光发送机， 光接收机和光纤线路。 每一部分都涉及许多的光电器件， 所以对链路的设计是一个复杂的工作， 而每个元器件的选择都要经过若干次的反复。 这里仅对原则性的问题作一下介绍。 光纤通信系统的基本要求有以下几点： (1) 预期的传输距离。 (2) 信道带宽或码速率。 (3) 系统性能（误码率， 信噪比）。 为了达到这些要求， 需要对以下一些要素进行考虑： 光纤： 需要考虑选用单模还是多模光纤; 需要考虑的设计参数有： 纤芯尺寸、 纤芯折射率分布、 光纤的带宽或色散特性、 衰耗特性。 光源： 可以使用LED或LD， 光源器件的参数有发射功率、 发射波长、 发射频谱宽度、 方向图等。 检测器: 可以使用PIN组件或APD组件， 主要的器件参数有工作波长、 响应度、 接收灵敏度、 响应时间等。 1)采用的传输制式 以前的数字传输链路使用的是PDH体制， 现在SDH技术已经成熟并已在线路上大量使用， 鉴于SDH设备良好的性能和兼容性， 长途干线传输或大城市的市话系统都应该采用SDH。 但为了节省成本， 农村线路也可以适当采用PDH。 2) 工作波长的确定 工作波长可根据通信距离和通信容量进行选择。 如果是短距离小容量的系统，则可以选择短波长范围， 即800～900 nm。 如果是长距离大容量的系统，则选用长波长的传输窗口， 即1310 nm和1550 nm， 因为这两个波长区具有较低的损耗和色散。 另外， 还要注意所选用的波长区具有可供选择的相对器件。 3) 光纤的选择 光纤有多模光纤和单模光纤， 每种都有阶跃的和渐变折射率的纤芯分布。 对于短距离传输和短波长应用， 可以用多模光纤。 但长波长传输一般使用单模光纤。 目前可选择的单模光纤有G.652， G.653， G.654， G.655等。 G.652对于1310 nm波段是最佳选择； G.653只适合于1550 nm波段； 对于WDM系统， G.655和大有效面积光纤是最适合的。 另外， 光纤的选择也与光源有关， LED与单模光纤的耦合率很低， 所以LED一般用多模光纤， 但近来1310 nm的边发光二极管与单模光纤的耦合取得了进展。 另外， 对于传输距离为数百米的系统， 可以用塑料光纤配以LED。 4) 光源的选择 选择LED还是LD， 需要考虑一些系统参数， 比如色散、 码速率、 传输距离和成本等。 LED输出频谱的谱宽比起LD来宽得多， 这样引起的色散较大， 使得LED的传输容量（码速距离积）较低， 限制在2500（Mb/s）·km以下（1310 nm）； 而LD 的谱线较窄， 传输容量可达500（Gb/s）·km（1550 nm）。 典型情况下， LD耦合进光纤中的光功率比LED高出10～15 dB， 因此会有更大的无中继传输距离。 但是LD的价格比较昂贵， 发送电路复杂， 并且需要自动功率和温度控制电路。 而LED价格便宜， 线性好， 对温度不敏感， 线路简单。 设计电路时需要综合考虑这些因素。 5) 光检测器的选择 选择检测器需要看系统在满足特定误码率的情况下所需的最小接收光功率， 即接收机的灵敏度， 此外还要考虑检测器的可靠性、 成本和复杂程度。 PIN比起APD来结构简单， 温度特性更加稳定， 成本低廉。