第五章光纤通信系统设计PPT课件
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用MZ外调制器的系统色度色散受限距离可以延长到1 275km左右。 实际系统设计分析时，首先根据式（5-4）或（5-7）算出损耗
受限的距离，再根据式（5-8）至式（5-11）算出色散受限的距离， 最后选择其中较短的一个即为最大再生段距离。
-
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5.3 应用举例
光纤通信
以STM−16长途通信系统光传输设计为例。 计划建设一条2.4Gbit/s单模光纤干线系统，系统采用单纵模激 光器，沿途具备设站条件的候选站点间的距离为（37～58）km，系
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第5章 光纤通信系统设计
光纤通信
光缆数字线路系统设计的基本方法是最坏值设计法。所谓最坏值
设计法，就是在设计再生段距离时，将所有参数值都按最坏值选取，
而不管其具体分布如何。
按照ITU−T建议G.957的规定，允许的光通道损耗PSR为
PSR =PT−PR−PP
（5-1）
PT为光发送功率；PR为光接收灵敏度；PP为光通道功率代价。
光纤通信
第5章 光纤通信系统设计
-
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第5章 光纤通信系统设计
光纤通信
本章内容、重点、难点和要求
本章内容 损耗受限系统的再生段距离的设计。 色散受限系统的再生段距离的设计。 损耗受限和色散受限系统的再生段距离的设计示例。 本章重点和难点 损耗受限和色散受限系统的再生段距离的设计示例。 学习本章目的和要求 掌握再生段距离设计的方法。
n1
AS si /(n1) i1 -
（5−5） （5−6）
6
5.1 损耗受限系统设计
光纤通信
式中PT为发送光功率（dBm），PR为光接收灵敏度
（dBm），AC是光纤配线盘上的收发端两个附加活动连接器损
耗（dB），PP为光通道功率代价（dB），由反射功率代价Pr和
色散功率代价Pd组成，Me为系统设备富裕度（dB），Mc为光缆
里按两个考虑。图5-1形象地演示了整个光通道损耗的组成。
-
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第5章 光纤通信系统设计
光纤通信
图5-1 光通道损耗的组成 在中继距离的设计中应考虑衰减和色散这两个限制因素，因 而对于中继距离的设计可以分为两种情况来讨论。 第一种情况是损耗受限系统，即再生段距离由S和R点之间的 光通道损耗决定。 第二种情况是色散受限系统，即再生段距离由S和R点之间的 光通道总色散所限定。
-
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5.2 色散受限系统设计
光纤通信
色散受限系统可达的再生段距离的最坏值可用下式估算：
Ld=DSR/Dm
Fra Baidu bibliotek
（5-8）
其中DSR为S点和R点之间允许的最大色散值，可以从相关的
标准表格中查到，Dm为允许工作波长范围内的最大光纤色散系
数，单位为ps/（nm·km），可取实际光纤色散分布最大值。
（1）多纵模激光器（MLM-LD）和发光二极管（LED）
-
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5.1 损耗受限系统设计
光纤通信
损耗受限系统的实际可达再生段距离可以用下式来估算：
所以
PTPRAf LASLLf 1McLPPMe2AC（5-3）
2ACPPMeAS(Af L AfSMc)L
Ll PTPRA f2AC L AfS PPM cMeAS
（5-4）
其中
n
Af fi / n i1
17ps/（nm·km），则采用普通量子阱激光器（设α=3）和EA
调制器（设α=0.5）后，传输距离可以分别达101km和607km。
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5.2 色散受限系统设计
光纤通信
（3）采用外调制器
LC
Dm
c
2
fb2
（5-11）
式中c为光速。 以2.4Gbit/s为例，λ=1550nm，Dm=17ps/（nm·km），则采
统设计要求设备富余度Me为4dB，光缆富余度Mc为0.05dB/km。
根据上述58km的最长站间距离可以初选L−16.2系统（其目标距 离80km），并假设工作波长为极端的1 580nm，单盘光缆的衰减系
数αfi=0.22dB/km，单个光纤接头的损耗αsi=0.1（dB），单盘光缆 的盘长Lf=2km，活动连接器损耗AC=0.35dB，光纤色散系数 Dm=20ps/（nm·km）。依据L−16.2规定，PT=（−2～3）dBm， PR=−28dBm，PP=2dB，设激光器啁啾系数的α=3，则依据式（5-4）
光纤通信
（2）单纵模激光器（SLM-LD）
LC
71400
Dm2 fb2
（5-10）
式中α为啁啾系数，当采用普通DFB激光器作为系统光源时，
α取值范围为4～6；当采用新型的量子阱激光器时，α取值范围
为2～4；λ为波长（单位为nm）；f b为线路信号比特率（单位
为Tbit/s）。
以2.4Gbit/s系统为例，假设工作波长λ为1550nm，Dm为
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第5章 光纤通信系统设计
光纤通信
PP在实际中可以等效为附加接收损耗，可扣除，于是实际
S-R点的允许损耗为 P SR A fLL A fSLM cL2A C （5-2）
式中A f表示再生段平均光缆衰减系数（dB/km）， A S是再生段平均接头损耗（dB）， L f是单盘光缆的盘长（km）， M c是光缆富余度（dB/km）， A C是光纤配线盘上的附加活动连接器损耗（dB），这
和式（5-10）可以分别计算出：
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5.3 应用举例
光纤通信
Ll
PT
PR
2 AC PP M e
Af
AS Lf
MC
AS
2 (28) 2 0.35 2 4 0.1 0.22 0.1 0.05 2
19.4 0.32
60 (km)
71400 LC Dm 2 f b 2
富余度（dB/km），n是再生段内所用光缆的盘数，αfi是单盘光
缆的衰减系数（dB/km），Af表示再生段平均光缆衰减系数
（dB/km），αsi是单个光纤接头的损耗（dB），AS是再生段平
均接头损耗（dB）。
采用最坏值法设计时，再生段距离Ll的计算公式（5−4）可
以简化为下式
Ll PTm PRm A f2m A CA L m s fm P PM m － cMem ＋ Asm（5-7）
Ld16 0 fbDm
（5-9）
式中f b是线路信号比特率，单位为Mbit/s； Dm 是光纤色散系
数，单位为ps/（nm·km）；δλ是光源的均方根谱宽，单位为
nm；ε是与色散代价有关的系数，当光源为多纵模激光器
（MLM−LD）时，ε取0.115，若为发光二极管，ε取0.306。
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5.2 色散受限系统设计
受限的距离，再根据式（5-8）至式（5-11）算出色散受限的距离， 最后选择其中较短的一个即为最大再生段距离。
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5.3 应用举例
光纤通信
以STM−16长途通信系统光传输设计为例。 计划建设一条2.4Gbit/s单模光纤干线系统，系统采用单纵模激 光器，沿途具备设站条件的候选站点间的距离为（37～58）km，系
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第5章 光纤通信系统设计
光纤通信
光缆数字线路系统设计的基本方法是最坏值设计法。所谓最坏值
设计法，就是在设计再生段距离时，将所有参数值都按最坏值选取，
而不管其具体分布如何。
按照ITU−T建议G.957的规定，允许的光通道损耗PSR为
PSR =PT−PR−PP
（5-1）
PT为光发送功率；PR为光接收灵敏度；PP为光通道功率代价。
光纤通信
第5章 光纤通信系统设计
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第5章 光纤通信系统设计
光纤通信
本章内容、重点、难点和要求
本章内容 损耗受限系统的再生段距离的设计。 色散受限系统的再生段距离的设计。 损耗受限和色散受限系统的再生段距离的设计示例。 本章重点和难点 损耗受限和色散受限系统的再生段距离的设计示例。 学习本章目的和要求 掌握再生段距离设计的方法。
n1
AS si /(n1) i1 -
（5−5） （5−6）
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5.1 损耗受限系统设计
光纤通信
式中PT为发送光功率（dBm），PR为光接收灵敏度
（dBm），AC是光纤配线盘上的收发端两个附加活动连接器损
耗（dB），PP为光通道功率代价（dB），由反射功率代价Pr和
色散功率代价Pd组成，Me为系统设备富裕度（dB），Mc为光缆
里按两个考虑。图5-1形象地演示了整个光通道损耗的组成。
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第5章 光纤通信系统设计
光纤通信
图5-1 光通道损耗的组成 在中继距离的设计中应考虑衰减和色散这两个限制因素，因 而对于中继距离的设计可以分为两种情况来讨论。 第一种情况是损耗受限系统，即再生段距离由S和R点之间的 光通道损耗决定。 第二种情况是色散受限系统，即再生段距离由S和R点之间的 光通道总色散所限定。
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5.2 色散受限系统设计
光纤通信
色散受限系统可达的再生段距离的最坏值可用下式估算：
Ld=DSR/Dm
Fra Baidu bibliotek
（5-8）
其中DSR为S点和R点之间允许的最大色散值，可以从相关的
标准表格中查到，Dm为允许工作波长范围内的最大光纤色散系
数，单位为ps/（nm·km），可取实际光纤色散分布最大值。
（1）多纵模激光器（MLM-LD）和发光二极管（LED）
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5.1 损耗受限系统设计
光纤通信
损耗受限系统的实际可达再生段距离可以用下式来估算：
所以
PTPRAf LASLLf 1McLPPMe2AC（5-3）
2ACPPMeAS(Af L AfSMc)L
Ll PTPRA f2AC L AfS PPM cMeAS
（5-4）
其中
n
Af fi / n i1
17ps/（nm·km），则采用普通量子阱激光器（设α=3）和EA
调制器（设α=0.5）后，传输距离可以分别达101km和607km。
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5.2 色散受限系统设计
光纤通信
（3）采用外调制器
LC
Dm
c
2
fb2
（5-11）
式中c为光速。 以2.4Gbit/s为例，λ=1550nm，Dm=17ps/（nm·km），则采
统设计要求设备富余度Me为4dB，光缆富余度Mc为0.05dB/km。
根据上述58km的最长站间距离可以初选L−16.2系统（其目标距 离80km），并假设工作波长为极端的1 580nm，单盘光缆的衰减系
数αfi=0.22dB/km，单个光纤接头的损耗αsi=0.1（dB），单盘光缆 的盘长Lf=2km，活动连接器损耗AC=0.35dB，光纤色散系数 Dm=20ps/（nm·km）。依据L−16.2规定，PT=（−2～3）dBm， PR=−28dBm，PP=2dB，设激光器啁啾系数的α=3，则依据式（5-4）
光纤通信
（2）单纵模激光器（SLM-LD）
LC
71400
Dm2 fb2
（5-10）
式中α为啁啾系数，当采用普通DFB激光器作为系统光源时，
α取值范围为4～6；当采用新型的量子阱激光器时，α取值范围
为2～4；λ为波长（单位为nm）；f b为线路信号比特率（单位
为Tbit/s）。
以2.4Gbit/s系统为例，假设工作波长λ为1550nm，Dm为
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第5章 光纤通信系统设计
光纤通信
PP在实际中可以等效为附加接收损耗，可扣除，于是实际
S-R点的允许损耗为 P SR A fLL A fSLM cL2A C （5-2）
式中A f表示再生段平均光缆衰减系数（dB/km）， A S是再生段平均接头损耗（dB）， L f是单盘光缆的盘长（km）， M c是光缆富余度（dB/km）， A C是光纤配线盘上的附加活动连接器损耗（dB），这
和式（5-10）可以分别计算出：
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5.3 应用举例
光纤通信
Ll
PT
PR
2 AC PP M e
Af
AS Lf
MC
AS
2 (28) 2 0.35 2 4 0.1 0.22 0.1 0.05 2
19.4 0.32
60 (km)
71400 LC Dm 2 f b 2
富余度（dB/km），n是再生段内所用光缆的盘数，αfi是单盘光
缆的衰减系数（dB/km），Af表示再生段平均光缆衰减系数
（dB/km），αsi是单个光纤接头的损耗（dB），AS是再生段平
均接头损耗（dB）。
采用最坏值法设计时，再生段距离Ll的计算公式（5−4）可
以简化为下式
Ll PTm PRm A f2m A CA L m s fm P PM m － cMem ＋ Asm（5-7）
Ld16 0 fbDm
（5-9）
式中f b是线路信号比特率，单位为Mbit/s； Dm 是光纤色散系
数，单位为ps/（nm·km）；δλ是光源的均方根谱宽，单位为
nm；ε是与色散代价有关的系数，当光源为多纵模激光器
（MLM−LD）时，ε取0.115，若为发光二极管，ε取0.306。
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5.2 色散受限系统设计