光网传输基础培训.ppt

在真空中传播速度为：30万公里/秒
在空气中传播速度为：29万公里/秒
在水中传播速度为：27万公里/秒
在玻璃中传播速度为：2X万公里/秒
波长越短，在介质中传播速度越快，折射率越高。
用激光传输信号
1、不受电波和磁场干扰.
2、单模光纤的发明，最终实现远距离传输.
3、单模、多模概念和区别.
4、色散小，保证远距离传输.
激光器的啁啾 Chirp)： 激光器调制时，光波长的偏移。 Chirp和光纤色散 相互作用引起 CSO的变化。
当激光器受到直接AM调制时，不仅光波的幅度发生变化，而且光波 的频率也受到调制而发生变化，这就是啁啾效应。
标准光纤中 1310nm窗口(低色散)允许1310nm 光发射机采用直接调制 标准光纤中 1550nm窗口(色散高)限止 1550nm 激光器采用直接调制并限止传输距离
图像载波的峰值电平 CSO 10 log(被测频道内组合二阶互 调产物的峰值电平 )
能量分布特点：平方率递减式分布，2倍频 或1/2倍频，能量只有基频的1/4， 4倍频或
1/4倍频，能量只有基频的1/16.
特点：网纹干扰，不会干扰临近频道，产生干扰落向主频两边。
Cso分布影响电视信号示意图
3、三次谐波抑制比（ CTB）
PAL-D的等效噪音带宽=5.75MHz，NTSC=4.0MHz，两者差10LOG（5.75/4.0)=1.6dB 国家标准是用户端口43dB。 一般前端指标>55dB，光网>49dB，电缆网49dB。级联后用户指标45.5dB
2、二次谐波抑制比 （CSO）
正常载波的二次谐波信号会干扰到与之偶数倍关系的频率信号
标准光纤（G.625）中，不同SBS（纯度不同）光源的噪声影响
1550nm近距传输设计
1550nm中、远距传输设计
1550nm远距传输设计
光纤接头：
常识：
绿色：APC 黑色：PC
广电光纤接头为FC/APC或SC/APC类型标准，接头表面呈8度斜面，且做微 球面处理，这是为了防止端面反射产生回光影响信号品质，微球面处理可加强汇聚， 这与电信的平面型接头不同，广电的光传输设备连接应尽量避免使用平面接头。光 发射机、接收机的光输出、输入均为FC/APC或SC/APC，同样是微球面型斜面， 两个接头对接时法兰盘螺丝不可拧得过紧，否则极易损坏光接头。在安装维护光节 点时一定要注意，紧固法兰盘光接头上的螺丝只要上紧到有压力感即可，不须拧到 终点。
2、尽量减少级联的级数 每一级电放大器（包括光发射机）产生2-3dB载噪比劣化 每一级光放大器产生0.8dB载噪比劣化
3、充分利用现有光纤，减少分路器使用级数 每一级分路器至少产生0.25dB衰耗，附加作用于以后所有接点上
4、1550系统注意SBS不可超标，理想值为16.5dBm附近和19dBm 载噪比较好的SBS且功率较大，参数较好为16.5和19dBm两个点
网络设计指标
网络设计参数取值
参数
C／N CTB CSO
标准
45 54 54
设计值
47 55 55
前端
比例
dB
1／10 53
1／10 75
1／10 70
光链路
比例
dB
2.5／10 51
3／10 65.5
3／10 62.8
电缆分配网
比例
dB
6.5/10 46.9
6/10 59.4
6/10 59.7
CTB、CSO不仅受光端机的制约还与传输频道数密切相关,当光调制度保持不变(CNR不变)频道 由n1减为n2,CTB将改善20Lg(n1/n2),CSO改善10Lg(n1/n2),反之亦反。 当前端实际使用频道数不足59个时（假设为30个）：N＝30 A、若保持系统的CNR不变，则CSO、CTB可分别改善：
（说明，EDFA接收功率理想值在+2 ~ +7 dBm之间，考虑到EDFA设备的放置 特性，机架安放可能增加光跳线，因此设计取值+3dBm，为系统留下少量富 余）。熔接损耗0.05 dB/接点，根据我公司熔接经验，实际测试操作熔接点损耗
都在0.02~ 0.03dB以内，设计值允许每个光链路存在2~3个熔接点。 光路设计参考美国ACI和德国Bktel的1550系列产品资料，全网入纤功率小于 +16dBm，传输方式参照产品推荐方案设计。
广电行业常用参数指标详解
1、载噪比 （C/N） 载噪比是信号电平相对于噪声电平的一个比率单位，对于人眼睛来说是最直观的参数，
但仪器测量起来却比较复杂，因为要让仪器来分辨哪一部分信号是节目信号，哪一部分是 噪声不太容易，所以精确量化需要专用仪器才能办到。下图是几个典型载噪比数值下的图 像表现。
图像载波电平有效值 CNR 20 log 噪音电平均方根值
SBS（布里渊散射）影响：当注入光纤的激光功率到达一定值时，将发生寄 生辐射和散射现象，影响信号传输。
关于光传输链路设计参数的说明
1550系统中采用的链路设计指标为： 每公里传输损耗 0.25 dB/km 光接点损耗：0.25/接点 设计富余量 0.5 dB/节点 分路器损耗：0.25 dB/2路，随分支路数增加（非线性） EDFA接收功率+3～ +4 dBm
5、考虑富余损耗分清接头类型
1、毫瓦（mw） / 分贝毫瓦 dBm 2、毫伏（mV） / 分贝毫伏 dBmV 3、微伏（μV）/ 分贝微伏 dBμV
10×Log (mw)= dBm 20×Log (μV)= dBμV
20×Log (mV)= dBmV
逢千进位的数值单位： 毫（m）、微（μ）、纳（n）、皮（飞）（p） 千（K）、兆（M）、吉（G）、特（T）
EDFA输入功率和噪声影响关系
等效输入噪声（dBuV）
9
8
7
6
5 4
EDFA单级泵浦引入噪声
3
2wenku.baidu.com
1
单级电放大器引入噪声5dB
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
输入功率(dBm)
在+3dBm--+7dBm接收时，EDFA有较好的噪声表现。 实验表明： Pin=3dB, C/N减少2dB, Pin=5dB, C/N减少1.5dB Pin=7dB, C/N减少1.0dB
1480nm 980nm
最外层能带: 1550nm Pump1: 1480nm Pump2: 980nm
色散影响
光在真空中传播 光在介质中传播
激光器调制光源的色散产生和影响
色散： 激光器的每个光脉冲沿光纤传输时，由于不同波长分量以不同的速度传播而造成的 脉冲展宽。对于G.625光纤，1550nm 17ps(皮秒)/nm.km，1310nm 3.5ps/nm.km在AM 光纤系统中，这种失真表现为CSO失真。
啁啾光栅示意图 色散补偿
色散补偿模块
短波长，折射率高
从斜面折射 进入反射区
输出 反射镜
产品：
补偿原理：利用折 射角度不同将波长 不同的光波分开， 通过反射角度差异 获得对长波传输相 应的延迟。
其他类型的色散补偿产品
其他色散补偿产品
光纤网络设计原则：
1、适当调济功率，使用相同光功率的设备，以便备机。 单级设备传输距离： 1310nm最远 30公里 1550nm最远 60公里
1310nm激光在玻璃中可以实现0色散传输（石英玻璃的本征波长）。
1550nm激光在玻璃中传播衰耗更小，0.22dB/Km
半导体激光器：
内部构造
外形
掺铒光纤放大器
金属铒能够与玻璃--SiO2 完美结合，形成均匀分布的透明混合物----制造掺铒光纤。 金属铒在受到一定能量的辐射时，产生自发辐射，波长为1550nm。
正常载波的三次谐波信号会干扰到与之三倍关系的频率信号。
特点：主要干扰会作用于基 频本身，使信号波峰变尖， 产生干扰也会落向主频两边 三倍频附近，产生作用能量 小于主频能量的1/9。
三次谐波产生的拉丝横纹
图像载波的峰值电平 CTB 被测频道内组合三阶差 拍产物的峰值电平
常用单位之间的换算
dBuv的定义：信号功率（P1）与基准功率（P0）比的分贝值，即 10LgP1/P0，通常用dBuv表示。即在75Ω上产生1uv电压的功率 （0.0133uw）为基准，也称133飞瓦，即10-15 瓦。
几种色散补偿技术与解决方案
•线性啁啾光栅（FBG）技术
•DCM色散补偿技术
当光信号通过这种啁啾光栅(周期从大到小,长度为Ｌｇ)时,其长、短波长分量分别在光栅 的头、尾部反射,这样短波长分量比长波长分量多走2Ｌｇ距离,两波长分量之间产生时延 差Δτ=2Ｌｇ/Ｖｇ。从而补偿了由于群速度不同导致的色散,起到压缩光脉冲的作用。
10Lg(59/30)=3.0dB和20Lg(59/30)=5.88dB B、若保持系统的CSO、CTB不变，则CNR可改善：
10Lg(59/30)=2.94dB
光谱知识
光波长 1000纳米
光波长 400纳米
紫
红外线 可见光 外
线
X射线
α、β、γ射线
无线电波 以红光为例，
微波 1550nm
1310nm