光纤通信系统设计
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第7章 光纤通信系统设计
光再生段模型包括发送机、光通道和接收机。发送 机与光通道之间定义S 参考点，光通道与接收机之间定义 R 参考点，S 参考点与R参考点之间为光通道。L表示S-R 之间的距离。
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第7章 光纤通信系统设计
7.1 损耗受限系统设计
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。
LC
71400
Dm 2
fb2
（7-10）
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。
（7-8）
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。
12
第7章 光纤通信系统设计
（1）多纵模激光器(MLM-LD)和发光二极管（LED）
Ld 106 f b Dm
（7-9）
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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第7章 光纤通信系统设计
（2）单纵模激光器（SLM-LD）
3
第7章 光纤通信系统设计
再生段的设计
光传输设计主要内容是根据应用对传输距离的需求， 确定经济而且可靠工作的光接口，并根据光接口的具体 参数指标进行预算，验证再生段能可靠工作且经济上尽 可能低成本。
一个光再生段也称为光缆线路系统。 在实际组网应用中通常有三种光传输设计方法：
– 即最坏值设计法 – 联合设计法 – 统计设计法(包括半统计设计法)
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第7章 光纤通信系统设计
（3）采用外调制器
LC
Dm
c
2
fb2
式中c为光速。
（7-11）
以2.4Gbit/s为例，λ=1550nm，Dm=17ps/（nm·km）， 则采用M-Z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（7-4）或（7-7）算出损 耗受限的距离，再根据式（7-8）至式（7-11）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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第7章 光纤通信系统设计
7.4 应用举例
【例1】 以STM−16长途通信系统光传输设计为例。 计划建设一条2.5Gbit/s单模光纤干线系统，系统采用
AS si /(n 1)
i 1
i 1
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第7章 光纤通信系统设计
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）。
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第7章 光纤通信系统设计
采用最坏值法设计时，再生段距离Ll的计算公式 （7−4）可以简化为下式
Ll
PTm
PRm
2ACm
Afm
Asm Lf
PPm－M em＋Asm Mc
（7-7）
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第7章 光纤通信系统设计
7.2 色散受限系统设计
色散受限系统的再生段距离的最坏值可用下式估算：
Ld=DSR/Dm
第7章 光纤通信系统设计
第7章 光纤通信系统设计
1
第7章 光纤通信系统设计
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
按照ITU−T建议G.957的规定，允许的光通道损耗PSR 为：
PSR =PT−PR−P0
（7-1）
PT —光发送功率； PR —光接收灵敏度；
P0 —光通道功率代价。
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第7章 光纤通信系统设计
P0在实际中可以等效为附加接收损耗，需扣除，于是 实际S-R点的允许损耗为：
PSR
Af
L
AS Lf
L
McL
2 AC
（7-2）
式中，Af 表示再生段平均光缆衰减系数（dB/km），
AS 是再生段平均接头损耗（dB），
Lf 是单盘光缆的盘长（km），
Mc 是光缆富余度（dB/km），
AC 是光纤配线盘上的活动连接器损耗（dB），这 里按两个考虑。
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第7章 光纤通信系统设计
图7-1 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。
掌握再生段距离设计的方法。
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第7章 光纤通信系统设计
系统的总体考虑
光纤通信系统/网络的总体设计必须从实际需求出发， 光纤通信网络的设计规划涉及网络拓扑和路由选择、网络 容量确定、业务通路组织、设备线路类型选择、最大中继 距离计算等。
1. 网络拓扑、线路路由选择 2. 网络/系统容量的确定 3. 光纤/光缆选型 4. 透择合适的设备，核实设备的性能指标 5. 光传输设计
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第7章 光纤通信系统设计
损耗受限系统的实际可达再生段距离估算：
PT
PR
Af
L
AS
L Lf
1 McL PP
Me
2AC
2 AC
PP
Me
AS
（Af
AS Lf
Mc） L
（7-3）
所以
LlΒιβλιοθήκη Baidu
PT
PR
2 AC PP M e
Af
AS Lf
Mc
AS
（7-4）
其中
n
Af fi / n
n1
第7章 光纤通信系统设计
光再生段模型包括发送机、光通道和接收机。发送 机与光通道之间定义S 参考点，光通道与接收机之间定义 R 参考点，S 参考点与R参考点之间为光通道。L表示S-R 之间的距离。
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第7章 光纤通信系统设计
7.1 损耗受限系统设计
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。
LC
71400
Dm 2
fb2
（7-10）
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。
（7-8）
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。
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第7章 光纤通信系统设计
（1）多纵模激光器(MLM-LD)和发光二极管（LED）
Ld 106 f b Dm
（7-9）
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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第7章 光纤通信系统设计
（2）单纵模激光器（SLM-LD）
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第7章 光纤通信系统设计
再生段的设计
光传输设计主要内容是根据应用对传输距离的需求， 确定经济而且可靠工作的光接口，并根据光接口的具体 参数指标进行预算，验证再生段能可靠工作且经济上尽 可能低成本。
一个光再生段也称为光缆线路系统。 在实际组网应用中通常有三种光传输设计方法：
– 即最坏值设计法 – 联合设计法 – 统计设计法(包括半统计设计法)
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第7章 光纤通信系统设计
（3）采用外调制器
LC
Dm
c
2
fb2
式中c为光速。
（7-11）
以2.4Gbit/s为例，λ=1550nm，Dm=17ps/（nm·km）， 则采用M-Z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（7-4）或（7-7）算出损 耗受限的距离，再根据式（7-8）至式（7-11）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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第7章 光纤通信系统设计
7.4 应用举例
【例1】 以STM−16长途通信系统光传输设计为例。 计划建设一条2.5Gbit/s单模光纤干线系统，系统采用
AS si /(n 1)
i 1
i 1
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第7章 光纤通信系统设计
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）。
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第7章 光纤通信系统设计
采用最坏值法设计时，再生段距离Ll的计算公式 （7−4）可以简化为下式
Ll
PTm
PRm
2ACm
Afm
Asm Lf
PPm－M em＋Asm Mc
（7-7）
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第7章 光纤通信系统设计
7.2 色散受限系统设计
色散受限系统的再生段距离的最坏值可用下式估算：
Ld=DSR/Dm
第7章 光纤通信系统设计
第7章 光纤通信系统设计
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第7章 光纤通信系统设计
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
按照ITU−T建议G.957的规定，允许的光通道损耗PSR 为：
PSR =PT−PR−P0
（7-1）
PT —光发送功率； PR —光接收灵敏度；
P0 —光通道功率代价。
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第7章 光纤通信系统设计
P0在实际中可以等效为附加接收损耗，需扣除，于是 实际S-R点的允许损耗为：
PSR
Af
L
AS Lf
L
McL
2 AC
（7-2）
式中，Af 表示再生段平均光缆衰减系数（dB/km），
AS 是再生段平均接头损耗（dB），
Lf 是单盘光缆的盘长（km），
Mc 是光缆富余度（dB/km），
AC 是光纤配线盘上的活动连接器损耗（dB），这 里按两个考虑。
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第7章 光纤通信系统设计
图7-1 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。
掌握再生段距离设计的方法。
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第7章 光纤通信系统设计
系统的总体考虑
光纤通信系统/网络的总体设计必须从实际需求出发， 光纤通信网络的设计规划涉及网络拓扑和路由选择、网络 容量确定、业务通路组织、设备线路类型选择、最大中继 距离计算等。
1. 网络拓扑、线路路由选择 2. 网络/系统容量的确定 3. 光纤/光缆选型 4. 透择合适的设备，核实设备的性能指标 5. 光传输设计
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第7章 光纤通信系统设计
损耗受限系统的实际可达再生段距离估算：
PT
PR
Af
L
AS
L Lf
1 McL PP
Me
2AC
2 AC
PP
Me
AS
（Af
AS Lf
Mc） L
（7-3）
所以
LlΒιβλιοθήκη Baidu
PT
PR
2 AC PP M e
Af
AS Lf
Mc
AS
（7-4）
其中
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Af fi / n
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