光纤通信系统性能及设计.ppt

损耗受限系统 解答： 比特率为140 Mbit/s 最大允许链路损耗=Pt-Pr= -5 – (-43) = 38dB 光纤损耗 (光纤+熔接) = (0.4dB+0.025dB) x L 连接器损耗 = 1dB ( 2个连接器, 每个0.5 dB) 系统余量= 6dB 因此，总体链路损耗 = (0.425L+1+6)dB 实例分析 最大传输距离= (38-1-6)/0.425=72.9 km (答案) 损耗受限系统 色散受限系统 损耗受限系统：由于系统中光纤的色散、光源的谱宽等因素的影响，限制了光纤通信的中继距离。 单模光纤的色散主要表现在材料色散与波导色散的影响 光源器件为多纵模激光器(MLM)或发光二极管 ε：光脉冲的相对展宽值。 当光源为多纵模激光器时，ε=0.115 当光源为发光二极管时，ε=0.306 σ：光源的根均方谱宽，（nm） D(λ)：光纤的色散系数，（ps/ km·nm） B：系统的码率，(bit/s) §8.4 多通道数字光纤通信系统设计 系统设计中应注意的问题 色散与信道串扰 色散在时域上造成光脉冲的展宽 信道串扰导致功率从一个信道转移到另一个信道 功率 一般只对传输网络中相邻的两个设备作功率预算 光信噪比 ASE噪声积累对系统的OSNR产生影响，误码率随光放大器数目的增加而劣化。 非线性效应 WDM＋EDFA系统中继距离设计 WDM系统设计的时序：先作色散预算，确定是否需要色散补偿，并求出色散受限系统最大中继距离；再作功率预算，得到损耗受限系统最大中继距离；最后根据实际目标确定是否需要光放大器进行增益。 色散预算 码间干扰(ISI)： 模分配噪声(MPN): 啁啾声(Chirp)： 偏振模色散(PMD)： 例题：设计一个点对点的WDM+EDFA系统，光纤传输速率达到20Gbit/s，传输距离100km。 复用路数和工作波长的选择；光纤的选择；主要器件的选择；色散预算；功率预算；放大器增益 EDFA 节点 1 MUX 发送机 节点 2 DEMUX 接收机 复用路数和工作波长的选择： 中心波长为1550nm的C-band，系统中共使用8个通道，通道间隔为0.8nm。 光纤的选择： 单波长传输速率为2.5Gb/s， G.652光纤系数：衰耗=0.193dB/km；色散=16.72 ps/nm·km。 主要器件的选择： 输出功率-0.26dBm 接收灵敏度-32.5dBm 波分复用器插入损耗≤8.0dB，信道的串扰量≤30dB WDM＋EDFA系统设计实例1 WDM＋EDFA系统设计实例2 色散预算：偏振模色散和码间干扰的功率代价 偏振模色散功率代价的核算 码间干扰的功率代价的核算 Ld=126.17km 损耗功率预算： L1=96.96km 损耗受限系统 放大器增益： G=Pr-Pt+At=0.5dB * * * 第八章 光纤通信系统性能与设计 光纤通信系统的分类 根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型、信号的调制方式、光接收方式的不同，光纤通信系统可分成: 采用1310/1550nm波长，传输容量大，距离远 单模光纤SMF 采用850nm波长，距离短 多模光纤MMF 按光纤特性 灵敏度高，传输容量大，距离远 相干调制CD 技术成熟，成本低，效率高 直接检测DD 按接收方式 高速传输，成本较高 外调制 技术成熟，成本低 直接强度调制IM 按调制方式 传输容量大，距离远 多波长（WDM） 技术难度小，应用成熟 单波长（通道） 按光波长（通道）个数 对系统要求高，适用于图像传输 模拟光纤通信 抗干扰能力强，传输质量好 数字光纤通信 按信号类型 特点 类别 分类方式 §8.1 光纤通信系统的概念 基本光纤通信系统结构 光纤通信系统的主要组成部分： 光发送部分：光源、驱动器和调制器 光传输部分：光纤和光纤放大器（或中继器） 光接收部分：光电检测（波）器 光接收 电 端 机 信号入 信号出 光发送 光传输 功率放大器 线路放大器 前置放大器 光 源 光 调 制 器 光 检 测 器 电 端 机 S MPI - S R 基本光纤通信系统 MPI - R 点到点光纤通信系统结构（单向传输） 电端机：实现用户信号和适合信道传输的信号之间的转换。 基本光纤通信系统结构 光发送部分 光源是发送部分的关键器件，光纤通信系统要求光源有一定的输出光功率，谱线宽度小、工作稳定可靠、寿命长。 半导体注入式激光器(LD)和发光二极管(LED) 在短波段(800~900nm)，常使用镓铝砷(GaAlAs)LD和LED 在长波段(1000~1600nm)，常用铟镓砷磷(InGaAsP)LED 解调技术：直接强度调制/间接调制 直接调制(IM)的设备简单、成本低、容易实现 间接调