光纤通信系统性能与设计

1、128.1 8.1 光纤通信系统的概念光纤通信系统的概念3基本光纤通信系统结构基本光纤通信系统结构n光纤通信系统的主要组成光纤通信系统的主要组成部分：n光发送部分：光源、驱动器和调制器光发送部分：光源、驱动器和调制器n光传输部分：光纤和光纤放大器（或中继器）光传输部分：光纤和光纤放大器（或中继器）n光接收部分：光电检测（波）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SMPI -SR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）点到点光纤通信系统结构（单向传输）n电端机：实现用户信号和适合信道传输的信

2、号之间电端机：实现用户信号和适合信道传输的信号之间的转换。的转换。4基本光纤通信系统结构基本光纤通信系统结构驱动电路 耦合器调制器光源电信号输入光信号输出5基本光纤通信系统结构基本光纤通信系统结构6基本光纤通信系统结构基本光纤通信系统结构 解调器光电检测器耦合器光信号输入电信号输出7光纤传输特性对系统的影响光纤传输特性对系统的影响88.2 8.2 数字光纤通信系统性能及测试数字光纤通信系统性能及测试98.28.2数字光纤通信系统性能及测试数字光纤通信系统性能及测试原来的信号向前抖的信号向后抖的信号数字信号的抖动10系统传输性能指标的测试系统传输性能指标的测试发送部分检测部分发码时钟产生器伪随机

3、序列产生器收码同步检测电路误码检测器本地伪随机序列产生器误码计数器11SDHSDH误码率和接收灵敏度测试误码率和接收灵敏度测试SDH分析仪光发送机SDH设备发送部分检测部分光功率计光接收机可变光衰减器RSDH光接收机灵敏度测试框图12SDHSDH误码率和接收灵敏度测试误码率和接收灵敏度测试13SDHSDH抖动性能的测试抖动性能的测试SDH抖动测试框图低频信号发生器发送计数器 误码检测光发射机光接收机 K1 K2 1抖动检测 3 2可变光衰减器误码仪14WDMWDM误码率的测试误码率的测试WDM误码率测试框图SDH分析仪发送部分检测部分OTU可变光衰减器OTUPA可变光衰减器BAOTU可变光衰减

4、器OTUPA可变光衰减器BA15WDMWDM网络接口抖动容限测试网络接口抖动容限测试168.3 8.3 单通道数字光纤通信系统结构与设计单通道数字光纤通信系统结构与设计光发送端机输入接口PCM端机输入电信号光信号光中继器光信号PCM端机输出接口光接收端机电信号输入光纤线路光纤线路 IM-DD系统的组成原理图17PCMPCM端机和输入端机和输入/ /输出接口输出接口18模拟信号367512抽样量化编码0246011110111101001010（3） （6） （7） （5） （1） （2）TPCMPCM编码过程编码过程例如，电话、语音信号的最高例如，电话、语音信号的最高速率为速率为4 kHz4

5、kHz，取抽样频率为，取抽样频率为f=8 kHzf=8 kHz，抽样周期，抽样周期T=125sT=125s每个量化信号用每个量化信号用8 8个比特二进个比特二进制代码替代。制代码替代。( (一个一个PCMPCM语音信语音信号的速率为号的速率为8 88=64kbit/s)8=64kbit/s)单极性二进制码单极性二进制码HDB3HDB3码，码，CMICMI码码非归零码非归零码(NRZ)(NRZ)或归零或归零码码(RZ)(RZ)19线路码型线路码型20线路码型线路码型21线路码型线路码型22线路码型线路码型23线路码型线路码型24系统基本组成部分系统基本组成部分25光纤通信系统设计的总体考虑光纤通

6、信系统设计的总体考虑26系统设计具体考虑的因素系统设计具体考虑的因素27单通道系统中继距离设计单通道系统中继距离设计28损耗受限系统损耗受限系统Pt-Pr=AT+M+PP29AT=2AC+L(+s)线路总损耗包括：线路总损耗包括：光纤损耗光纤损耗(dB/km)(dB/km)传输距离传输距离: :)(2kmaaMAPPPLscprtl传输距离传输距离(km)(km)损耗受限系统损耗受限系统连接器损耗连接器损耗（2 20.5dB)0.5dB)每公里熔接损耗每公里熔接损耗( 0.025dB/km)( 0.025dB/km)30例题：某例题：某140Mbit/s光纤通信系统的参数为：光纤通信系统的参数

7、为： 光发送机最大发光功率光发送机最大发光功率Pmax= -2 dBm 光接收机灵敏度光接收机灵敏度Pr= -43 dBm 光纤损耗系数光纤损耗系数 =0.4 dB/km 系统富余度系统富余度M=6dB 活接头损耗活接头损耗AC=0.5dB 每公里接续损耗每公里接续损耗 s= 0.025dB/km 无需中继器，所能传输的最长距离？（不考虑色散代价）无需中继器，所能传输的最长距离？（不考虑色散代价）因码率较低，可以不考虑光通道功率代价因码率较低，可以不考虑光通道功率代价如果采用如果采用NRZ码调制，则光发送机平均发送光码调制，则光发送机平均发送光功率功率Pr应该是最大发光功率的一半应该是最大发光

8、功率的一半31最大传输距离最大传输距离= (38-1-6)/0.425=72.9 km (答案答案)损耗受限系统损耗受限系统32色散受限系统色散受限系统BDL)(d610338.4 8.4 多通道数字光纤通信系统设计多通道数字光纤通信系统设计34WDMWDMEDFAEDFA系统中继距离设计系统中继距离设计6 62 2I IS SI I1 10 0B BD DL L / /2 25 5l lg g 1 1P P e eQ Q( (1 1 K K 0 0. .5 51 10 0l lg g 1 1P P2 2M MP PN N2 22 2 D DL LB B2 2. .5 5t tl lg g 1 11 12 21 10 0P P2 2C CC C35例题：设计一个点对点的例题：设计一个点对点的WDM+EDFA系统，光系统，光纤传输速率达到纤传输速率达到20Gbit/s，传输距离，传输距离100km。复用路数和工作波长的选择；光纤的选择；主要器件的选复用路数和工作波长的选择