光纖傳輸?shù)闹欣^-距離

1、精品文檔一、概述為了規(guī)范合理地組建光傳輸網(wǎng)，光傳輸中繼距離是前提。光傳輸中繼傳輸距離與設(shè)備的性能、所采用的光纖性能、兩端光設(shè)備間線路傳輸?shù)倪B接器件等有關(guān)。傳輸距離的長短影響著組建光傳輸網(wǎng)靈活性、投資規(guī)模。為提高我們組建光傳輸網(wǎng)設(shè)計的科學(xué)性，有必要對各光中繼傳輸距離進行核算。下面將分別總結(jié)影響光傳輸中繼距離的各種因素及計算方法。二、影響光傳輸距離因素在發(fā)送機與接收機之間影響信號傳輸距離的因素有很多， 不同的物理媒介會給信號帶來不同的影響。從上面的示意圖看我們可以從光設(shè)備、 光纜設(shè)施和光連接器三個方面考慮影響信號傳輸距離的因素。1. 光設(shè)備對信號傳輸?shù)挠绊懝庑盘柕膫鬏斁嚯x受限于光設(shè)備的光口類型。S

2、DH中的光接口按傳輸距離和所用的技術(shù)可分為三種，即局內(nèi)連接、短距離局間連接和長距離局間連接。為了便于應(yīng)用，將不同的光口類型用不同的代碼（如S-16.1 ）來表示：第一個字母表示應(yīng)用場合： I 表示局內(nèi)通信； S 表示近距通信； L 表示長距通信；V 表示甚長距通信； U表示超長距；字母后第一個字母表示STM的等級；字母后第二個字母表示工作窗口和所用光纖類型：空白或1 表示工作波長是1310nm所用光纖為 G.652，2 表示工作波長為1550nm所用光纖為 G.652、G.654，5表示波長 1550nm所用光纖為 G.655。另：電接口僅限 STM-1等級、 PDH接口。1歡迎下載精品文檔應(yīng)

3、用類型局內(nèi)局間短程長程光源標(biāo)稱波長（ nm）13101310155013101550光纖類型G.652G.652G.652G.652G.652G.653距離（ km）<2154080STM-1I-1S-1.1S-1.2L-1.1L-1.2L-1.3STM等級STM-4I-4S-4.1S-4.2L-4.1L-4.2L-4.3STM-16I-16S-16.1S-16.2L-16.1L-16.2L-16.3注：表內(nèi)距離用于分類而不是用于規(guī)范2. 光纖對信號傳輸?shù)挠绊懝庠诠饫w中傳輸，主要受到光纖的衰減及色散的影響，另外我們在工程實際設(shè)計中還要考慮到兩段光纖間接頭的損耗、光通道代價、光纜富余度和高

4、速傳輸存在的偏振模色散（ PMD）等。在光傳輸系統(tǒng)中，光纖的衰減是不可確定的因素，不同廠家的光纖在不同的環(huán)境均有不同的衰減值，不同工藝的光纖接續(xù)的衰減也不同；光纖在不同的光波長傳輸，損耗也不同的。 具體的參數(shù)見有關(guān)廠家的資料及參照國家通信行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這里介紹六種典型單模光纖的性能和應(yīng)用：a常規(guī)單模光纖的性能及應(yīng)用：非性能模場直徑（ m）截止波長零色散波工作波長最大衰減系數(shù)最大色散系數(shù)色cc（nm)長（dB/km)（ps/(nm ·km)散1310nmcc126013101310或15501310nm<0.401310nm:0位 要求值8.6 9.5 ±0.7c12

5、501550nm<0.401550nm:17移cj 1250單應(yīng)用最廣泛用于數(shù)據(jù)通信和模擬圖像傳輸媒介，其缺點是工作波長為1550nm是色散系數(shù)高達模場合17ps/(nm ·km)阻礙了高速率、遠距離通信的發(fā)展光 低水峰（全波）單模光纖的性能及應(yīng)用：線性能模場直徑（ m）截止波長零色散波工作波長最大衰減系數(shù)最大色散系數(shù)G.cc（nm)長（dB/km)（ps/(nm ·km)651310nm9.3±0.5cc1260 13001322128016251310nm:0.352要求值1550nm10.5±0.7 c12501550nm:0.31光cj 1

6、2501550nm:0.210.25纖應(yīng)用這種光纖的優(yōu)點是工作波長范圍寬, 即12801625nm，故其主要用于密集波分復(fù)用的城域網(wǎng)場合的傳輸系統(tǒng)，它可提供 120個或更多的可用信道。2歡迎下載精品文檔b色散位移單模光纖（ G.653）的性能及應(yīng)用：模場直徑截止波長 cc零色散最大衰減系數(shù)最大色散系數(shù)性能（nm)波長工作波長（ps/(nm ·km)（ m）（dB/km)1310nm：8.3cc1270155015501550nm0.2515251575nm:3.5要求值c1250cj 1270應(yīng)用 這種光纖的優(yōu)點是在 1550nm工作波長衰減系數(shù)和色散系數(shù)均很小。它最適用于單信道幾千

7、千場合 米海底系統(tǒng)和長距離陸地通信干線。但用于波分復(fù)用信號傳輸系統(tǒng)時存在問題。c.截止波長位移單模光纖（G.654）的性能及應(yīng)用：模場直徑零色散工作最大衰減系數(shù)最大色散系數(shù)性能截止波長 cc（nm)波長（dB/km)（ps/(nm ·km)（ m）波長1550nm：10.5cc1530131015501550nm:0.201500nm:20要求值1350<c<1600應(yīng)用 這種光纖的優(yōu)點是在 1550nm工作波長衰減系數(shù)極小。其彎曲性能好。它主要用于遠距離場合 無需插入有源器件的中繼海底光纖通信系統(tǒng)，其缺點是制造困難，價格昂貴。d.非零色散位移單模光纖（G.655）的性能

8、及應(yīng)用性能模場直徑截止波長 cc零色散波長工作波長最大衰減系數(shù)最大色散系數(shù)（ m）（nm)（dB/km)（ps/(nm ·km)1550nm：cc14801530156515301565 1550nm:0.250.1 |D| 10要求值811±0.7c14701625nm:0.30 cj 1480這種光纖的優(yōu)點是在 1550nm工作波長處有一低的色散，保證抑制FWM等非色散線性效應(yīng)，使應(yīng)用得其能用在 EDFA和波分復(fù)用結(jié)合的傳輸速率在10Gbit/s 以上的 WDM和DWDM的高速傳輸系統(tǒng)中場合。e.色散平坦單模光纖的性能及應(yīng)用：性能模場直徑截止波長零色散波長最大衰減系數(shù)最

9、大色散系數(shù)（ m）cc（nm)工作波長（ps/(nm ·km)（dB/km)1310nm：812701310和155013101550 1310nm0.251310nm:0要求值1550nm：111550nm0.301550nm:0應(yīng)用 這種光纖的優(yōu)點是在 13101550nm工作波長范圍內(nèi)低色散。但其折射率剖面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，場合 制造難度大，尤其是該光纖的衰減大，離實用距離很遠。3歡迎下載精品文檔f.色散補償單模光纖的性能及應(yīng)用：性能模場直徑截止波長零色散波長最大衰減系數(shù)最大色散系數(shù)（ m）cc（nm)工作波長（ps/(nm ·km)（dB/km)1550nm：61260&g

10、t;155015501550nm:1.001550nm:要求值-80 -150應(yīng)用這種光纖的優(yōu)點是在 1550nm工作波長范圍內(nèi)有很大的負(fù)色散，其主要用作G.652光纖工作場合波長由 1310nm擴容升級至 1550nm的進行色散補償。3. 光連接器對信號傳輸?shù)挠绊慡、R 點間其他連接器損耗，如ODF等 FC型平均 0.8dB/ 個， PC型平均 0.5dB/個，一般取 2*0.5三、光傳輸距離計算方法在光傳輸系統(tǒng)中，在已選好的光纖類型上開通光傳輸系統(tǒng)，傳輸距離將受到損耗和色散兩種因素的影響及設(shè)備的有關(guān)性能影響。在每個中繼段中，需要進行光功率預(yù)算，在允許的范圍內(nèi)選用合適的光接口板類型。1. S

11、DH的光傳輸距離計算方法在 SDH光傳輸中，目前， ITU-T 已經(jīng)在 G.652、G.653、G.654 和 G.655 中分別定義了 4 種不同設(shè)計的單模光纖。其中 G.652 光纖就是目前廣泛使用的單模光纖，稱為 1310nm波長性能最佳的單模光纖 , 它可以應(yīng)用在 1310 nm 和 1550nm兩個波長區(qū) ;G.653 光纖稱為 1550nm波長性能最佳的單模光纖 , 主要應(yīng)用于 1550nm工作波長區(qū)； G.654 光纖稱為截止波長移位單模光纖，主要應(yīng)用于需要很長再生段距離的海底光纖通信； G.655 光纖是非零色散移位單模光纖，適于密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)應(yīng)用。根據(jù)工程的具體

12、情況，在本地網(wǎng)建光傳輸建議全部使用符合G.652 建議的光纖，并根據(jù)不同的敷設(shè)方式選擇不同程式的光纜。如選用符合G.655 建議的光纜，應(yīng)能滿足 1310nm窗口傳輸?shù)囊?。選定了光纖的類型，在進行光傳輸中繼段距離預(yù)算計算時，必需考慮衰減受限。4歡迎下載精品文檔距離及色散受限距離，為保證能滿足最壞情況要求，選擇兩者之中較小值作為可用傳輸距離。1.1衰減限制衰減限制中繼段長度預(yù)算Ps平均發(fā)射功率Pr 最小靈敏度L= (Ps-Pr-Ac-Pp- Mc) / (Af+As)Pp 光通道代價，也就是設(shè)備富余度。由于設(shè)備時間效應(yīng)（設(shè)備的老化）和溫度因素對設(shè)備性能影響所需的余量，也包括注入光功率、光接受靈

13、敏度和連接器等性能劣化，一般取 1dB 或 2dBAc 連接器衰減和，包含 S 和 R 點間除設(shè)備連接器 C 以外的其它連接器（如ODF等）衰減，如 ODF等 FC型平均 0.8dB/ 個， PC型平均 0.5dB/ 個，一般取 2*0.5Af 光纖衰減系數(shù)（在 1310nm中取 0.36dB/km，在 1550nm中取 0.22dB/km） MC 線路富余度，可取 0.05-0.1dB/km ，在一個中繼段內(nèi)，光纜富裕度不宜超過 5dB.一般預(yù)算距離小于 30km時取 0.1dB/km，大于 30km時取 3dB （注：當(dāng) MC取 0.1dB/km 時預(yù)算公式改為 L= (Ps-Pr-Ac-

14、Pp) / (Af+As+Mc) ）As 光纖接頭平均衰減（活接頭取0.5dB/ 個，死接頭取 0.08dB/ 個）注：上面計算中繼段距離的取值，僅作為參考為了滿足衰減限制可通過下面方法求得：(1)最長限制傳輸距離Ps 取最小平均發(fā)射功率， Pr 取光口最小接收靈敏度，得出長限制距離L。(2) 最短限制傳輸距離Ps 取最大平均發(fā)射功率， Pr 取光口接收過載功率， Mc取 0，得出短限制距離 l 。1.2色散限制色散限制的中繼段長度Ld= Dmax/DDmax：光傳輸收發(fā)兩點間的允許的最大色散值；D：光纖色散系數(shù)，在G.652 光纖中 1310nm取 3.5Ps/nm.km ，在 1550nm

15、取 18Ps/nm.km。5歡迎下載精品文檔中繼段范圍： l min(L,Ld).1.3偏振模色散（ PMD）受限系統(tǒng)偏振模色散受限距離的計算和解決方法：L=(Pt/P)2其中： Pt 指光口的 PMD容限 ( 對于 10Gb/s 信號 ,Pt=10ps （ 1/A ）1/2 ）A 為系統(tǒng)速率（ Tb/s ）) ，P 為光纜實際測試的PMD值。例如某段光纖 PMD值為 1.2ps/km1/2, 那么對于 10G系統(tǒng)來說 :2PMD受限距離 =(10/1.2)=69.44km。2. WDM的光傳輸距離計算方法隨著技術(shù)的進展，及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增長，通信業(yè)務(wù)的迅速增長，在通信行業(yè)中，越來越多的光傳輸

16、采用了波分復(fù)用（WDM）。在波分復(fù)用中，要增加傳輸中繼距離，主要是克服光纖對光波信號的衰減或由光纖引起的色散影響。（ 1） 規(guī)則設(shè)計法（稱固定衰耗法）：得用色散受限式公式 1 及保證系統(tǒng)信噪比的衰耗受限式公式 2，分別計算這二式，取其較小值。此方法適用段落比較均勻的情況。公式 1中：L 為色散受限的再生段長度Dsys 為 MPI-S MPI-R 之間光通道允許的最大色散值（ps/nm）1D1 為光纖色散系數(shù)（ ps/nm.km）公式 2中：L 為保證信噪比的衰減受限的再生段長度（km）n 為 WDM系統(tǒng)應(yīng)用的應(yīng)用代碼所限制的光放段數(shù)量Aapan為最大光放段衰耗。其值應(yīng)小于并等于WDM系統(tǒng)采用的

17、應(yīng)用代碼所限制的段落衰減（ dB）Ac 為 MPI-S，R點或 S， R或 S，MPI-R之間所有連接器衰減之和（dB）。6歡迎下載精品文檔Af 為光纖衰減常數(shù) (dB/km)Amc光線路維護每公里余量（dB/km）（ 2） 簡易的信噪比計算方法：光規(guī)剛設(shè)計法不能滿足實際應(yīng)用的要求時，可采用色散受限式（公式 1）及簡易的信噪比計算式（公式 3）進行系統(tǒng)設(shè)計，即利用保證色散受限和系統(tǒng)的信噪比來確定再生段 / 光放段的長度。此方法適用光放段衰耗差別不太大的情況。OSNR=58+Ptot M-Nf-Aspan-101gN（公式 3）OSNR為 N個光放段后的每通路光信噪比（dB）M為通路數(shù)量Ptot

18、 M為每通路的平均輸出功率（dBm）Nf 為光放大器的噪聲系數(shù)Aspan 為最大光放段損耗（ dB）在信噪比（ OSNR）的計算中，取光濾波器帶寬 0.1nm，在每個光放段 R點及 MPI-R點的各個通路的OSNR大于 22dB 的情況下，由光放段損耗來決定光放段的長度，也可確定通過幾個OA級聯(lián)的再生段長度。（ 3） 專用系統(tǒng)計算工具計算： 在上述兩種均不能滿足系統(tǒng) OSNR的情況下，要采用專用系統(tǒng)計算 OSNR來確定。上面有關(guān)公式的一些取值，請參見中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（長途光纜波分復(fù)用（ WDM）傳輸系統(tǒng)工程設(shè)計暫行規(guī)定）及設(shè)備廠家的參數(shù)。四、設(shè)計需要注意的問題（ 1） 光口板的選擇在組建傳輸中，要考慮到光口板接收功率、發(fā)射功率的上限值及下限值，根據(jù)不同路由長度，選擇適當(dāng)?shù)墓饪诎孱愋停ň謨?nèi)、短距離、長距離、超長距離）。7歡迎下載精品文檔在設(shè)計中，選用不同類型光口板時，在通過計算其最大的傳輸距離，不能滿足需要時，需要增加光衰減或光功率放大器。在局內(nèi)的光設(shè)備組網(wǎng) （或傳輸距離較近），一般選用局內(nèi)