光通信：第09章光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)ppt課件

1、9.1 概概 述述9.2 模擬光纖通訊系統(tǒng)模擬光纖通訊系統(tǒng)9.3 數(shù)字光纖通訊系統(tǒng)數(shù)字光纖通訊系統(tǒng)光纖通訊系統(tǒng)根據(jù)傳送的信號(hào)可以分光纖通訊系統(tǒng)根據(jù)傳送的信號(hào)可以分為模擬光纖通訊系統(tǒng)和數(shù)字光纖通訊系統(tǒng)。為模擬光纖通訊系統(tǒng)和數(shù)字光纖通訊系統(tǒng)。隨著光纖通訊技術(shù)的提高，系統(tǒng)的傳隨著光纖通訊技術(shù)的提高，系統(tǒng)的傳輸容量輸容量(速率速率)越來越高。越來越高。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的義務(wù)是：遵照建議規(guī)范，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的義務(wù)是：遵照建議規(guī)范，采用先進(jìn)、成熟技術(shù)，綜合思索系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)采用先進(jìn)、成熟技術(shù)，綜合思索系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)本錢，合理地選用器件和設(shè)備，明確系統(tǒng)本錢，合理地選用器件和設(shè)備，明確系統(tǒng)的全部技術(shù)參數(shù)，完成適用系統(tǒng)的合成。的全部技術(shù)

2、參數(shù)，完成適用系統(tǒng)的合成。它與工程設(shè)計(jì)主要區(qū)別在于它與工程設(shè)計(jì)主要區(qū)別在于9：首先系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)的區(qū)別表如首先系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)的區(qū)別表如今復(fù)雜程度上。今復(fù)雜程度上。其次系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)的區(qū)別表如其次系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)的區(qū)別表如今它們的義務(wù)不同。今它們的義務(wù)不同。模擬光纖通訊系統(tǒng)多采用副載波復(fù)用模擬光纖通訊系統(tǒng)多采用副載波復(fù)用技術(shù)。所謂副載波是指射頻電磁波，以區(qū)技術(shù)。所謂副載波是指射頻電磁波，以區(qū)別于光調(diào)制時(shí)的光載波。副載波調(diào)制的電別于光調(diào)制時(shí)的光載波。副載波調(diào)制的電視系統(tǒng)框圖如圖視系統(tǒng)框圖如圖9.1所示。所示。圖圖9.1 副載波復(fù)用模擬電視傳輸系統(tǒng)副載波復(fù)用模擬電視傳輸系統(tǒng)）（9.1l

3、g10NCCNR 前 置 放 大 器 的 熱 噪 聲 所 決 議 的前 置 放 大 器 的 熱 噪 聲 所 決 議 的(CNR)T為：為：(CNR)T與輸入功率的平方成正比，與輸入功率的平方成正比，即輸入功率添加即輸入功率添加1dB，(CNR)T添加添加2dB。）（9.10)(8222BkTNRPRmTFLrCNR光電轉(zhuǎn)換散彈噪聲決議的光電轉(zhuǎn)換散彈噪聲決議的(CNR)q為：為：(CNR)q與接納機(jī)輸入功率成正比，與接納機(jī)輸入功率成正比，輸入功率添加輸入功率添加1dB，(CNR)q添加添加1dB。）（9.11)(42eBRPmqrCNR激 光 器 相 對(duì) 強(qiáng) 度 噪 聲 決 議 的激 光 器 相

4、 對(duì) 強(qiáng) 度 噪 聲 決 議 的(CNR)RIN為：為：(CNR)RIN與光接納機(jī)的接納功率無與光接納機(jī)的接納功率無關(guān)。關(guān)。）（9.12)(102102RINnBmRINCNR）（13. 9)sin()(1NjjjbtIItiP(i)為非線性函數(shù)，且在為非線性函數(shù)，且在Ib附近延續(xù)附近延續(xù)可導(dǎo)，因此可以將激光器輸出功率在偏置可導(dǎo)，因此可以將激光器輸出功率在偏置點(diǎn)點(diǎn)Ib附近展開為泰勒級(jí)數(shù)：附近展開為泰勒級(jí)數(shù)：1!1)()(kkbIidiPdkoItiPtPbkk11!115. 9)sin()(kkNjjjIidiPdkotIPtPbkk）（式中：式中：P0為對(duì)應(yīng)偏置點(diǎn)為對(duì)應(yīng)偏置點(diǎn)i=Ib時(shí)的直流

5、時(shí)的直流光功率，對(duì)式光功率，對(duì)式9-15做三角函數(shù)展開可做三角函數(shù)展開可以得到：以得到：k=1時(shí)，頻率仍為時(shí)，頻率仍為j(j=1，2，3N)，對(duì)應(yīng)的是線性放大部分。對(duì)應(yīng)的是線性放大部分。k=2時(shí)，對(duì)應(yīng)二階失真。時(shí)，對(duì)應(yīng)二階失真。k=3時(shí)，對(duì)應(yīng)三階失真。時(shí)，對(duì)應(yīng)三階失真。）（9.18diroAAMPPL式中：式中：P0為光發(fā)送機(jī)發(fā)射光功率為光發(fā)送機(jī)發(fā)射光功率(dBm)，Pr為接納機(jī)的最低接納光功率為接納機(jī)的最低接納光功率(dBm)，M為系統(tǒng)為系統(tǒng)富余量富余量(dB)；為光纜線路每公里的損耗為光纜線路每公里的損耗(包括每包括每公里光纖損耗、光纖接頭損耗、光纖活動(dòng)銜接器公里光纖損耗、光纖接頭損耗、光

6、纖活動(dòng)銜接器的損耗，單位為的損耗，單位為dB/km)；Ai為分光器插入損耗為分光器插入損耗(dB)；Ad為分光器分光損耗為分光器分光損耗(dB)。假設(shè)單從滿足系統(tǒng)的傳輸帶寬來思索，假設(shè)單從滿足系統(tǒng)的傳輸帶寬來思索，只需系統(tǒng)要求的帶寬不大于單模光纖可提只需系統(tǒng)要求的帶寬不大于單模光纖可提供帶寬即可，此時(shí)系統(tǒng)的最大傳輸間隔為：供帶寬即可，此時(shí)系統(tǒng)的最大傳輸間隔為：式中：式中：D為單模光纖的色散系數(shù)；為單模光纖的色散系數(shù)；為光為光源的譜線寬度；源的譜線寬度；B為系統(tǒng)傳輸信號(hào)帶寬。為系統(tǒng)傳輸信號(hào)帶寬。）（9.1944. 0BDL(1) 抗干擾才干強(qiáng)，傳輸質(zhì)量好?？垢蓴_才干強(qiáng)，傳輸質(zhì)量好。(2) 可以再

7、生，傳輸間隔遠(yuǎn)?？梢栽偕?，傳輸間隔遠(yuǎn)。(3) 數(shù)字系統(tǒng)采用大量的數(shù)字電路，數(shù)字系統(tǒng)采用大量的數(shù)字電路，容易集成，采用超大規(guī)模集成電路芯片使容易集成，采用超大規(guī)模集成電路芯片使數(shù)字設(shè)備體積小，功耗低。數(shù)字設(shè)備體積小，功耗低。速率的數(shù)字信號(hào)的全部安裝構(gòu)成速率的數(shù)字信號(hào)的全部安裝構(gòu)成一個(gè)數(shù)字段。一個(gè)數(shù)字段。 在再生器中，定時(shí)的不規(guī)那么性使在再生器中，定時(shí)的不規(guī)那么性使有效判決偏離接納眼圖的中心，從而降低有效判決偏離接納眼圖的中心，從而降低了再生器的信噪比余度，直至發(fā)生誤碼；了再生器的信噪比余度，直至發(fā)生誤碼； 在在SDH網(wǎng)中，像同步復(fù)用器等配有網(wǎng)中，像同步復(fù)用器等配有緩存器的網(wǎng)絡(luò)單元，過大的輸入抖動(dòng)

8、會(huì)呵緩存器的網(wǎng)絡(luò)單元，過大的輸入抖動(dòng)會(huì)呵斥緩存器的溢出或取空，從而產(chǎn)生滑動(dòng)損斥緩存器的溢出或取空，從而產(chǎn)生滑動(dòng)損傷。傷。 SDH網(wǎng)絡(luò)輸出接口允許的最大抖動(dòng)網(wǎng)絡(luò)輸出接口允許的最大抖動(dòng)為了保證不同為了保證不同SDH網(wǎng)元之間的互連而網(wǎng)元之間的互連而不影響網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量，不影響網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量，SDH網(wǎng)絡(luò)輸出接網(wǎng)絡(luò)輸出接口允許的最大抖動(dòng)不應(yīng)超越表口允許的最大抖動(dòng)不應(yīng)超越表9.8中所規(guī)定中所規(guī)定的數(shù)字。括號(hào)中數(shù)值為數(shù)字段要求。的數(shù)字。括號(hào)中數(shù)值為數(shù)字段要求。表 9.8 SDH 網(wǎng)絡(luò)輸出接口允許的最大抖動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接口限值測(cè)量濾波器參數(shù) 參數(shù)值SDH等級(jí)B1(UIp-p)B2(UIp-p)f1f3f4STM-11

9、.5(0.75)0.15500Hz65kHz1.3MHzSTM-41.5(0.75)0.151000Hz250kHz5MHzSTM-161.5(0.75)0.155000Hz1000kHz20MHz SDH設(shè)備的輸入口的抖動(dòng)和漂移容限設(shè)備的輸入口的抖動(dòng)和漂移容限 SDH抖動(dòng)轉(zhuǎn)移特性抖動(dòng)轉(zhuǎn)移特性4. 系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)的可靠性普通采用缺點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)的可靠性普通采用缺點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析法，即根據(jù)實(shí)踐調(diào)查結(jié)果，統(tǒng)計(jì)足夠長時(shí)法，即根據(jù)實(shí)踐調(diào)查結(jié)果，統(tǒng)計(jì)足夠長時(shí)間內(nèi)的可用時(shí)間和不可用時(shí)間，然后用可間內(nèi)的可用時(shí)間和不可用時(shí)間，然后用可用性目的來表示。所謂可用性是指可用時(shí)用性目的來表示。所謂可用性是指可用時(shí)間占系統(tǒng)全部運(yùn)營時(shí)間的百分比。由于是間占系統(tǒng)全部運(yùn)營時(shí)間的百分比。由于是統(tǒng)計(jì)量，因此統(tǒng)計(jì)時(shí)間越長，所得結(jié)果越統(tǒng)計(jì)量，因此統(tǒng)計(jì)時(shí)間越長，所得結(jié)果越準(zhǔn)確。準(zhǔn)確。大。工程上常用的設(shè)計(jì)方法主要大。工程上常用的設(shè)計(jì)方法主要有三種：最壞值設(shè)計(jì)法、統(tǒng)計(jì)設(shè)有三種：最壞值設(shè)計(jì)法、統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)法和結(jié)合設(shè)計(jì)法。計(jì)法和結(jié)合設(shè)計(jì)法。圖圖9.9 光接口位置表示圖光接口位置表示圖AdPoPr式中：式中：Po為平均發(fā)送光功率為平均發(fā)送光功率(dBm)；Pr為接納靈敏度為接納靈敏度(dBm)；Ac為每個(gè)活動(dòng)銜為每個(gè)活動(dòng)銜接器損耗接器損耗(假設(shè)沒有光分配架此項(xiàng)為零假設(shè)沒有光分配架此項(xiàng)為零)；Me為