第五章光纖通信系統(tǒng)

1、第五章 光纖通信系統(tǒng),5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu) 5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu) 5.2 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)誤碼率和抖動(dòng) 5.2.1誤碼性能 5.2.2 抖動(dòng)性能 5.3 光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo) 5.3.1 衰減對(duì)中繼距離影響的分析,5.3.2 色散對(duì)中繼距離的影響的分析 5.3.3 最大中繼距離的計(jì)算 5.4 傳輸系統(tǒng)的可靠性 5.4.1 可靠性的概念 5.4.2 可靠性的表示方法和指標(biāo) 5.4.3 不同系統(tǒng)的可靠性分析 5.4.4 可靠性估算,返回,2,5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu),5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),所謂傳輸是指任何地方的兩個(gè)用戶(hù)以一定的終端設(shè)備連接方式進(jìn)行信

2、息交流的過(guò)程。實(shí)際上這種端與端的連接情況是相當(dāng)復(fù)雜的，其中，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息傳輸方式是一種最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式。 圖5-1給出了以光電再生的方法作為光信號(hào)中繼的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光傳輸示意圖，從圖中可以看出，該系統(tǒng)是由發(fā)射端機(jī)（電，光）、接收端機(jī)（光，電）、光中繼器、監(jiān)控系統(tǒng)、備用系統(tǒng)等組成。,3,圖5-1 強(qiáng)度調(diào)制-直接檢波光纖通信系統(tǒng)原理方框圖,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),4,光中繼器,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),光脈沖信號(hào)從光發(fā)射機(jī)輸出經(jīng)光纖傳輸若干距離以后，由于光纖損耗和色散的影響，將使光脈沖信號(hào)的幅度受到衰減，波形出現(xiàn)失真，這樣，就限制了光脈沖信號(hào)在光纖中作長(zhǎng)距離的傳輸。為此就需在光波信號(hào)經(jīng)

3、過(guò)一定距離傳輸之后，要加一個(gè)光中繼器，以放大衰減的信號(hào)，恢復(fù)失真的波形，是光脈沖得到再生。,根據(jù)光中繼器的上述作用，一個(gè)功能最簡(jiǎn)單的中繼器，硬是有一個(gè)設(shè)有碼型變換的光接收機(jī)和設(shè)有均放和碼型變換的光發(fā)射機(jī)相接而成，如圖5-2所示。,(1)中繼器的構(gòu)成方框圖,5,根據(jù)光中繼器的上述作用，一個(gè)功能最簡(jiǎn)單的中繼器，硬是有一個(gè)設(shè)有碼型變換的光接收機(jī)和設(shè)有均放和碼型變換的光發(fā)射機(jī)相接而成，如圖5-2所示。,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),(1)中繼器的構(gòu)成方框圖,6,顯然，一個(gè)幅度受到衰減、波形發(fā)生畸變的信號(hào)，經(jīng)過(guò)中繼器的放大、再生之后就可揮發(fā)為原來(lái)的情況。 但是作為一個(gè)實(shí)用的光中繼器，為了維護(hù)的需要，

4、還應(yīng)具有公務(wù)通信、監(jiān)控、告警的功能，有的中繼器還有區(qū)間通信的功能。另外，實(shí)際使用的中繼器應(yīng)由兩套收發(fā)設(shè)備，一套是輸出，一套是輸入，故實(shí)際中的中繼器方框圖應(yīng)如圖5-3所示。,圖5-3 實(shí)用的中繼器方框圖,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),中繼器的結(jié)構(gòu)有的是機(jī)架式的，設(shè)在機(jī)房中，有的是箱式或罐式的，直埋在地下或在架空光纜中架在桿上，對(duì)于直埋或架空的中繼器需要有良好的密封性能。,(2)中繼器的結(jié)構(gòu)形式,7,2.監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控系統(tǒng)為監(jiān)視、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)。它與其他的通信系統(tǒng)一樣，在一個(gè)實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)中，為保證通信的可靠，監(jiān)控系統(tǒng)是必不可少的。 由于光纖通信是在近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新的通信手段，

5、故能在光纖通信的監(jiān)控系統(tǒng)中，應(yīng)用了許多先進(jìn)的監(jiān)控手段。如用計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中監(jiān)控等方式。,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),8,監(jiān)控的內(nèi)容,監(jiān)視的內(nèi)容,當(dāng)光纖通信系統(tǒng)中主用系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)即由主控站發(fā)出倒換指令，遙控裝置將被用系統(tǒng)接入，將主用系統(tǒng)退出工作。當(dāng)主用系統(tǒng)恢復(fù)正常后，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)在發(fā)出指令，將系統(tǒng)由備用切換到主用中。 另外，當(dāng)市電中斷后，將控系統(tǒng)還要發(fā)出啟動(dòng)電機(jī)的指令。又如中繼站溫度過(guò)高，則應(yīng)發(fā)出啟動(dòng)風(fēng)扇或者空調(diào)的指令。同樣，還可根據(jù)需要設(shè)置其他控制內(nèi)容。,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),a.在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中誤碼率是否滿(mǎn)足指標(biāo)要求,b.各個(gè)光中繼器是否工作正常,c.接受光功率

6、是否滿(mǎn)足指標(biāo)要求,d.光源的壽命,e.電源是否有故障,f.環(huán)境的溫度、濕度是否在要求的范圍內(nèi),除上述內(nèi)容外，還可根據(jù)需要設(shè)置其他監(jiān)測(cè)內(nèi)容,控制內(nèi)容,9,監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)功能不同大致有三種構(gòu)成方式：在一個(gè)數(shù)字段內(nèi)對(duì)光傳輸設(shè)備和PCM服用設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，這是一種基本的監(jiān)控方式；在具有多個(gè)方向傳輸?shù)慕K端站內(nèi)，對(duì)多個(gè)方向進(jìn)行監(jiān)控，這是第二種方式；第三重視對(duì)跨越數(shù)字段的設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控。上述鐘后兩種監(jiān)控方式是建立在第一種方式之上的監(jiān)控方式。,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),這種監(jiān)控方式的組成方框圖如圖5.4所示。圖中，主控站、副控站、被控站都裝有微機(jī)，能迅速處理監(jiān)控信息。主控站的功能為收集本站和被控站、副控

7、站發(fā)來(lái)的監(jiān)測(cè)信息，同時(shí)還可以向這些站發(fā)出指令，對(duì)這些站實(shí)行控制。,對(duì)一個(gè)數(shù)字段的控制,(2)監(jiān)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成,10,副控站是輔助主控站工作的。他亦可收集本站和其他被控站的信息并轉(zhuǎn)發(fā)給主控站。但副控站不能發(fā)控制指令。 這種監(jiān)控系統(tǒng)的工作過(guò)程大致如下： 首先是由主控站的監(jiān)控微機(jī)不斷地向各被控站發(fā)出各種詢(xún)問(wèn)指令，被控站監(jiān)控微機(jī)受到詢(xún)問(wèn)指令后就將本站設(shè)備運(yùn)行的情況編成的數(shù)字信號(hào)不斷地傳向主控站。主控站微機(jī)受到各被控站發(fā)來(lái)的信息后，進(jìn)行判別處理，然后顯示在監(jiān)視器屏幕上，并同時(shí)由打印機(jī)將信息打印出來(lái)，以上是監(jiān)測(cè)過(guò)程。 主控站的監(jiān)控設(shè)備可根據(jù)上述處理的信息，人工或自動(dòng)發(fā)出控制指令。被控站受到指令后，有監(jiān)控

8、設(shè)備完成所需的控制動(dòng)作。以上是控制過(guò)程。,如圖5.4 對(duì)一個(gè)數(shù)字段監(jiān)控的組成方框圖,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),11,對(duì)多方向進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)組成的方框圖如圖5-5所示。途中之花除了監(jiān)控設(shè)備，端站設(shè)備和中繼器未畫(huà)出來(lái)。其中，,T-SV(Terminal - Supervisory)為端站監(jiān)控設(shè)備； R-SV(Repeator - Supervisory)為中繼器監(jiān)控設(shè)備。 這眾多方向監(jiān)控系統(tǒng)的工作過(guò)程大體可以參照上述一個(gè)數(shù)字端監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)理解。,圖5-5 多方向進(jìn)行監(jiān)控的系統(tǒng)組成方框圖,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),對(duì)多方向的控制,12,對(duì)跨越數(shù)字端的監(jiān)控,這種監(jiān)控系統(tǒng)的組成方框圖如圖5-

9、6所示。,圖5-6 跨越數(shù)字段監(jiān)控系統(tǒng)的組成方框圖,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),13,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),(3)監(jiān)控信號(hào)的傳輸,在上面討論的光通信監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控信號(hào)是怎樣在主控站和被控站之間傳輸呢？從目前情況來(lái)看，有兩類(lèi)方式。一類(lèi)是在光纜中加金屬導(dǎo)線對(duì)來(lái)傳輸監(jiān)控信號(hào)；另一類(lèi)是由光纜來(lái)傳輸控制信號(hào),在光纜中設(shè)專(zhuān)用金屬線來(lái)傳遞監(jiān)控信號(hào)。用這種方式傳輸監(jiān)控信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是：讓主信號(hào)（光信號(hào)）“走”光纖；讓監(jiān)控信號(hào)“走”金屬線。這樣主信號(hào)和監(jiān)控信號(hào)完全分開(kāi)，互不影響，光系統(tǒng)的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單。這種方式類(lèi)似于在同軸電纜中采用的方式,然而，在觀覽中假設(shè)金屬導(dǎo)線對(duì)，將帶來(lái)較多的缺點(diǎn)。由于金屬線

10、要受雷電和其他強(qiáng)電、磁場(chǎng)的干擾，從而影響傳輸?shù)谋O(jiān)控信號(hào)，是監(jiān)控的可靠性要求難以滿(mǎn)足。而且，一般來(lái)說(shuō)，距離越長(zhǎng)干擾越嚴(yán)重，因而是監(jiān)控距離受到限制。鑒于以上原因，在觀覽中加金屬線對(duì)傳輸監(jiān)控信號(hào)不是發(fā)展方向，逐漸被淘汰,14,a.頻分復(fù)用傳輸方式。從對(duì)數(shù)字信號(hào)的頻域分析來(lái)看，光前通信中的主信號(hào)（高速數(shù)字信號(hào)）的功率譜密度是處在高頻端位置上，其低頻分量很小，幾乎為零，而監(jiān)控信號(hào)（低速數(shù)字信號(hào)）的功率譜密度，則處在低頻端位置，如圖5-7所示。,這就為采用頻分復(fù)用方式傳輸監(jiān)控信號(hào)創(chuàng)造了一個(gè)可行的條件。采用頻分方式可有不同的方法，下面介紹其中的一種信號(hào)脈沖調(diào)頂方法。 脈沖調(diào)頂法的實(shí)施方案是：將主信號(hào)（即數(shù)字

11、信號(hào)電脈沖）做“載波”，用監(jiān)控電數(shù)字信號(hào)對(duì)這個(gè)主信號(hào)進(jìn)行脈沖淺調(diào)幅，即使監(jiān)控信號(hào)“載”在主信號(hào)脈沖的頂部，或者說(shuō)對(duì)主信號(hào)脈沖“調(diào)頂”。最后，在講這個(gè)被“調(diào)頂”的主信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，變?yōu)楣庑盘?hào)耦合進(jìn)光纖。,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),圖5-7 頻分復(fù)用方式傳輸監(jiān)控信號(hào)的頻譜示意圖,用光纖傳輸監(jiān)控信號(hào)。這種方式又可以分為如下兩種方式,15,主信號(hào)被監(jiān)控信號(hào)調(diào)頂后的波形示意圖如圖5-8所示,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),圖5-8 主信號(hào)被調(diào)頂后的波形示意圖,16,在中繼站的接收端，又光纖來(lái)的光信號(hào)經(jīng)光電檢測(cè)變?yōu)殡娦盘?hào)后，在經(jīng)前放、主放和均衡。由于主信號(hào)和監(jiān)控信號(hào)的頻率相差很大，因而，

12、可以用高通濾波器將主信號(hào)濾出，經(jīng)調(diào)制送入光纖繼續(xù)向前傳輸。而監(jiān)控信號(hào)由低通濾波器濾出，經(jīng)判決再生電路恢復(fù)出形狀規(guī)則的波形后送到微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。具有調(diào)頂功能的中繼氈房框圖如圖5-9所示。 目前這種方法在使用5B6B碼型的機(jī)器上，用來(lái)傳輸監(jiān)控信號(hào)，此外還可傳輸公務(wù)區(qū)間通信等信號(hào)。但是這種方法也有一些缺點(diǎn)，如這種調(diào)制方式將造成主信號(hào)和監(jiān)控信號(hào)之間有微弱的串?dāng)_,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),如圖5-9 具有調(diào)頂功能的中繼站方框圖,17,b.時(shí)分復(fù)用方式,時(shí)分復(fù)用方式。這種方式就是在電的主信號(hào)碼流中插入冗余（多余）的比特，用這個(gè)冗余的比特來(lái)傳輸監(jiān)控等信號(hào)。這就是說(shuō)，將主信號(hào)和監(jiān)控信號(hào)等信號(hào)的碼元

13、在時(shí)間上分開(kāi)傳輸，達(dá)到復(fù)用的目的。具體實(shí)施方法有：如將主信號(hào)碼流中每m個(gè)碼元之后插入一個(gè)碼元，一般稱(chēng)為H碼（意思是混合碼），這種不斷插入的H碼就可以傳輸監(jiān)控、區(qū)間通信、公務(wù)聯(lián)絡(luò)、數(shù)據(jù)等信號(hào)。這種插入的方式就是將要在后面要討論的mB1H編碼方式，這里不再仔細(xì)討論了,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),18,3.脈沖插入與脈沖分離,在一個(gè)使用的光纖通信系統(tǒng)中，除了要傳輸從電端機(jī)送來(lái)的多路信號(hào)之外，為了使整個(gè)系統(tǒng)完善的工作，還需傳送監(jiān)控信號(hào)、公務(wù)聯(lián)絡(luò)信號(hào)、區(qū)間通信信號(hào)以及其他信號(hào)。 脈沖復(fù)屆時(shí)將監(jiān)控信號(hào)、公務(wù)聯(lián)絡(luò)信號(hào)、區(qū)間通信信號(hào)等匯接后在讀脈沖的作用下，將上述信號(hào)插入信碼流經(jīng)編碼后多余的時(shí)隙下，然后

14、再光纖中傳輸。 在光纖通信系統(tǒng)的接收端設(shè)有脈沖分離電路。它的作用于脈沖插入電路相反，將插入的監(jiān)控信號(hào)、公務(wù)聯(lián)絡(luò)信號(hào)、區(qū)間通信信號(hào)分離出來(lái)，送之相應(yīng)的單元中,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),19,4.保護(hù)倒換系統(tǒng),5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),對(duì)于通信系統(tǒng)要求其具有高可靠性。光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的可靠性是技術(shù)、材料、元器件、工藝和使用維護(hù)等諸多因素的總和，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料分析，傳輸故障主要來(lái)自于光纜線路，且多位人為故障，因而需要設(shè)置另外一套光端機(jī)、光中繼器以及光纜線路，工藝各國(guó)多個(gè)主用系統(tǒng)共同備用。當(dāng)某一個(gè)主用系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則可以通過(guò)倒換裝置，啟用該備用系統(tǒng)，以保證信息的正常傳輸,2

15、0,(1)保護(hù)方式,實(shí)際系統(tǒng)中，主要采用m：n的主備比方式，胳臂產(chǎn)和也有采用1 + 1的保護(hù)方式。 m：n主備用方式中，以1：1位最大備用方式，是采用的設(shè)備利用率低，投資過(guò)大，但從可靠性的角度來(lái)觀察，該方式可靠程度相當(dāng)高。為了進(jìn)一步提高設(shè)備利用率，往往采用多主一備，即N：1的保護(hù)方式。在正常工作狀態(tài)下，一些公務(wù)信息以及不被保護(hù)的數(shù)據(jù)信息均可以利用備用信道進(jìn)行傳輸，一旦主用信道出現(xiàn)告警故障，則啟動(dòng)倒換設(shè)備，獎(jiǎng)杯用信道中傳送的信號(hào)切斷，同時(shí)將主用信道中所傳送的信息改由備用系統(tǒng)傳送。這樣，一方面提高了設(shè)備的利用率，同時(shí)又降低了投資成本；但若主備比過(guò)大，則會(huì)造成倒換設(shè)備的復(fù)雜程度增機(jī)，投資成本加大，因

16、而主備比不宜過(guò)大。 1 + 1保護(hù)方式是指系統(tǒng)中同時(shí)存在一個(gè)主用信道和一個(gè)備用信道，而且信息是同時(shí)在主用河北用信道中傳輸。正常情況下，接受端是提取主用信道信號(hào)作為接受信號(hào)，只有主用信道出現(xiàn)故障時(shí)才啟用倒換設(shè)備，這樣接受端便從備用信道中提取接受信號(hào)。從上述分析可以看出，由于是采用了主備信道同時(shí)傳輸有效信息的雙重保險(xiǎn)方式，因而其可靠程度要高于1 + 1保護(hù)方式，但其使用效率卻略低一些。 無(wú)論是1：1還是1 + 1的保護(hù)方式，其中最重要的是他們的倒換系統(tǒng)，當(dāng)然不同的保護(hù)方式，其使用的倒換系統(tǒng)的具體操作也會(huì)有所區(qū)別，在此分別進(jìn)行說(shuō)明,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),21,(2)1:1保護(hù)系統(tǒng),1：1

17、保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5-10所示。當(dāng)主用通道出現(xiàn)故障時(shí)，則啟用備用通道將其自動(dòng)取代，以保證通信的暢通，這中間的倒換功能是自動(dòng)完成的，那么在什么情況下才能啟動(dòng)倒換程序呢？,圖5-10 1:1自動(dòng)倒換系統(tǒng)示意圖,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),22,倒換命令發(fā)出的條件,當(dāng)主用信道出現(xiàn)無(wú)光、收失步或較大誤碼，而被用系統(tǒng)正常時(shí)；或者當(dāng)主用信道出現(xiàn)收告警顯示信號(hào)（AIS）情況下，光纖通信系統(tǒng)的保護(hù)裝置將自動(dòng)發(fā)出倒換控制命令，然后啟動(dòng)自動(dòng)倒換裝置，進(jìn)行主備系統(tǒng)的倒換，以保證系統(tǒng)的正常工作,倒換操作,當(dāng)下游方向主收端或主發(fā)端存在故障時(shí)，引起主手段的接收盤(pán)產(chǎn)生即時(shí)告警，該告警信號(hào)向本端的倒換控制盤(pán)送倒換請(qǐng)求信號(hào)

18、。當(dāng)?shù)箵Q控制盤(pán)收到倒換請(qǐng)求后，現(xiàn)檢查本端備用系統(tǒng)工作是否正常，同時(shí)通過(guò)上游方向的通道，將聯(lián)絡(luò)信號(hào)發(fā)往上游站點(diǎn)，當(dāng)上有站點(diǎn)收到該信號(hào)后，一方向產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，法網(wǎng)下游站點(diǎn)；另一方向，經(jīng)過(guò)若干的延遲后，在向下游站點(diǎn)發(fā)送“倒發(fā)控制信號(hào)”，同時(shí)實(shí)現(xiàn)上游站點(diǎn)處得主用系統(tǒng)和備用系統(tǒng)的倒換。下游站電在接受到應(yīng)答信號(hào)后，向接受倒換盤(pán)發(fā)送“倒收控制信號(hào)”，使接受盤(pán)完成換盤(pán)工作，完成主備系統(tǒng)的倒換。由于要求手法兩端盡量同時(shí)進(jìn)行倒換，一面碼流的丟失，因此上游站點(diǎn)延遲發(fā)送“倒發(fā)控制信號(hào)”的時(shí)間應(yīng)該等于“應(yīng)答”信號(hào)的傳輸和處理的時(shí)間,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),23,(3) 1 + 1保護(hù)系統(tǒng),5.1.1 點(diǎn)對(duì)

19、點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),1 + 1保護(hù)系統(tǒng)是指在發(fā)射端主備系統(tǒng)同時(shí)發(fā)送信息，只是在接受端選擇其中的一路信號(hào)送到復(fù)用設(shè)備，故倒換設(shè)備是在接受端進(jìn)行的,24,5.光路中的無(wú)源器件,(1) 光纖連接器,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),光纖連接器又稱(chēng)光纖活動(dòng)連接器，俗稱(chēng)活動(dòng)接頭。它用于設(shè)備（如光端機(jī)、光測(cè)試儀表等）與光纖之間的連接、光纖與光纖之間的連接火光纖與其它無(wú)元器件的連接。他是組成光纖通信和測(cè)量系統(tǒng)不可缺少的一種無(wú)源器件。 光纖連接器的作用是將需要連接起來(lái)的單根或多根光纖芯線的端面對(duì)準(zhǔn)、貼近并能多次使用。,25,由于光纖的芯徑很細(xì)（微米級(jí)），因此，對(duì)其加工工藝和精度都有比較高的要求。為此，光纖連接器

20、必須滿(mǎn)足如下的條件：,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),連接損耗小 連接損耗時(shí)評(píng)價(jià)光纖連接器的主要指標(biāo)。目前各種不同結(jié)構(gòu)的單模光纖連接器的插入損耗為0.5dB左右,裝、拆方便 .體積小，成本低,穩(wěn)定性好 連接后，插入損耗隨時(shí)間、環(huán)境的改變應(yīng)變化不大,重復(fù)性好 一般要求重復(fù)使用次數(shù)大于1000次,互換性好 要求同一種型號(hào)的活動(dòng)連接器可以互換,26,對(duì)于光纖連接器，最重要的是如何使需要連接的兩根光纖的軸心對(duì)準(zhǔn)，因?yàn)閮筛饫w軸心的偏離或兩根光纖的斷面之間有家教等等都會(huì)引起連接損耗。 簡(jiǎn)單地說(shuō)，光纖連接器是由兩個(gè)插頭、一個(gè)插座三部分組成。如圖5-11所示。其關(guān)鍵是：光纖的纖芯中心要與插頭、插座的中心完

21、全一致,圖5-11 光纖活動(dòng)連接器結(jié)構(gòu)示意圖,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),27,目前常用的光纖連接器是以端面直接耦合為基礎(chǔ)的端面對(duì)接連接器。如：?jiǎn)文９饫w連接器即屬于這一種。 單模光纖連接器的結(jié)構(gòu)如圖5-12所示。在套管和插頭之間有小球軸承，能夠比較精確的校準(zhǔn)兩插頭成一直線。這種連接器的連接損耗時(shí)0.46dB.,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),圖5-12 單模光纖連接器,28,(2)光定向耦合器,光定向耦合器的結(jié)構(gòu)和工作原理,在光纖通信系統(tǒng)或光纖測(cè)試中，經(jīng)常要遇到需要從光纖的主傳輸通道中取出一部分光，作為檢測(cè)、控制用，也有時(shí)需要把兩個(gè)不同方向的光信號(hào)和起來(lái)送入一根光纖中傳輸，在上述情況下

22、，都需要光定向耦合器來(lái)完成。 光定向耦合器按期結(jié)構(gòu)不同可分為棱鏡式和光纖式兩類(lèi)，如圖5-13所示。 其中，光纖使定向耦合器體積小，工作穩(wěn)定可靠，光纖連接比較的方便，是目前較長(zhǎng)使用的一種。下面簡(jiǎn)單介紹其工作原理,圖5-13 棱鏡式和光纖式定向耦合器,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),29,光纖定向耦合器，是有兩根緊密耦合的光纖，通過(guò)光纖界面的曬前場(chǎng)互相重疊而是像光的耦合的一種器件。一般有四個(gè)端口，從端口1輸入的光信號(hào)（圖中實(shí)線所示）向端口2方向傳輸，可有端口3耦合出一部分光信號(hào)，端口4無(wú)光信號(hào)輸出。從端口3輸入的光信號(hào)（圖中虛線所示）向端口4方向傳輸，可有端口1耦合出一部分光信號(hào)，而端口2無(wú)光信

23、號(hào)輸出。另外，有端口1和端口4輸入的光信號(hào)，可合并為一種光信號(hào)，有端口2和3輸出，或反之。,工作原理,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),30,光纖使定向耦合器的主要參數(shù),a.隔離度A,有端口1輸入的光功率P1應(yīng)從端口2和端口3輸出，端口4理論上應(yīng)無(wú)輸出。但是實(shí)際上端口4還是有少量功率光功率的輸出（P4）,其打下就表示了1 4兩個(gè)端口的隔離程度。各力度用英文字母A表示，則1 4端口間的隔離度為,dB,(5-1),一般情況下，要求A 20dB,b.出入損耗L,它表示了定向耦合器損耗的大小。如由端口1輸入光功率P1，應(yīng)有端口2和端口3輸出光功率P2和P3，則插入損耗等于光功率之和與輸入功率之比的分貝

24、值，用字母L表示，則為,dB,(5-2),5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),c.分光比T,它等于兩個(gè)輸出端口的光功率之比，如從端口1輸入光功率，則分光比為,一般情況下，定向耦合器的分光比為1:11:10，由需要決定,31,（3）光衰減器,光衰減器的作用和原理,當(dāng)輸入光功率超過(guò)一定范圍時(shí)，為了使光接受機(jī)不產(chǎn)生失真，或?yàn)榱藵M(mǎn)足光線路中某種測(cè)試的需要，就必須對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行一定程度的衰減。因此，光衰減器時(shí)光纖通信線路或測(cè)試技術(shù)中不可缺少的無(wú)源光器件。 目前常用的光衰減器主要采用金屬蒸發(fā)膜來(lái)吸收光能，實(shí)現(xiàn)光的衰減，故衰減量的大小與膜的厚度成正比,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),32,光衰減器的分離和

25、基本結(jié)構(gòu),光衰減器可分為固定衰減器和可變衰減器兩種，結(jié)構(gòu)如圖5-14所示,a.固定衰減器 它的衰減量是一定的，用于調(diào)節(jié)傳輸線路中某一區(qū)間的損耗。要求體積小、重量輕。具體規(guī)格有3dB，6dB，10dB，20dB，30dB，40dB的標(biāo)準(zhǔn)衰減量。要求衰減量誤差 10%,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),圖5-14 光衰減器的基本結(jié)構(gòu) (a) 光固定衰減器,33,這種衰減器可分為連續(xù)可變和分檔可變兩種。前者的衰減范圍可達(dá)60dB以上，商檢量誤差小于10%。通常將這兩種可變衰減器組合起來(lái)作用,b.可變衰減器,圖5-14 光衰減器的基本結(jié)構(gòu) (b)光可變衰減器,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),34,(

26、4)光隔離器,它是保證光信號(hào)只能正向傳輸?shù)钠骷苊饩€路中由于各種因素而產(chǎn)生的反射光再次進(jìn)入激光器，而影響激光器的工作穩(wěn)定性,光隔離器的基本原理和結(jié)構(gòu),光隔離器的基本原理是法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，如圖5-15所時(shí)，其主要有兩個(gè)偏振器和一個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)器組成如圖5-15（a）所示,當(dāng)光入射到某一光學(xué)器件時(shí)，其輸出光為某一種形式的偏振光（如線偏振光），則這種光學(xué)器件就成為偏振器（如線偏振器）。在光隔離器中使用的是線偏振器。線偏振其中有一頭光軸，當(dāng)光的偏振方向與透光軸完全一致時(shí)，則光全部通過(guò)。如圖5-15（a）中入射光經(jīng)過(guò)偏振器1后，為虛線所示的光,圖5-15（ a）光隔離器的工作原理圖,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的

27、光纖傳輸結(jié)構(gòu),35,法拉第旋轉(zhuǎn)器由某種旋光材料制成。按照法拉第效應(yīng)理論，當(dāng)線偏振光經(jīng)過(guò)它以后，光的偏振面按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)一定角度（如45），如果正好與偏振器2中的透光軸方向一致，則正向光入射后，經(jīng)過(guò)偏振器1、玄光器和偏振器2，正向光功率全部射出，如圖5-15（b）所示；當(dāng)反向光射入后，有一部分光經(jīng)過(guò)偏振器2到達(dá)旋光器，被順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45，正好和偏振器1種透光軸方向垂直，因此被全部隔離，如圖5-15（c）所示。,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),如圖5-15 (b).(c) 光隔離器的工作原理圖,36,光隔離器的主要參數(shù)和指標(biāo),由于光隔離器的主要作用是只允許正向光信號(hào)通過(guò)，阻止反向光返回。因此，對(duì)

28、光隔離器的主要要求是：插入損耗低、隔離性能好,隔離衰減的大小用i表示，為,(5-4),式中， Pr-隔離方向（即與傳輸方向相反的方向）上的入射光功率。 Pout-隔離方向上的輸出光功率。 制作法拉第旋轉(zhuǎn)器的旋光材料，在0.85m短波長(zhǎng)波段，一般采用含稀土族離子的順磁玻璃；在1.3m或1.55m的長(zhǎng)波長(zhǎng)波段，可采用釔鐵石榴石（YIG）單晶。目前，用YIG單晶制作的晶體法拉第旋轉(zhuǎn)器光隔離器，在1.55m波段隔離衰減可做到40dB,5.1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸結(jié)構(gòu),37,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),所謂光纖局域網(wǎng)是治理用光纖將較為靠近的許多用戶(hù)連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，這樣網(wǎng)上的所有用戶(hù)都可以通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互

29、數(shù)據(jù)交流，因此在光纖局域網(wǎng)中要求用戶(hù)都具有發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的功能。并且在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的規(guī)定下操作，不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議適合于不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，適應(yīng)于不同的場(chǎng)合,1. 光纖局部區(qū)域網(wǎng)的用途,光纖局域網(wǎng)可以用在大型工礦企業(yè)的公務(wù)電話、電視電話會(huì)議系統(tǒng)以及用于生產(chǎn)過(guò)程的閉路電視監(jiān)控等，也可以用于城市管理系統(tǒng)（如道路交通管理），或用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸以及多個(gè)計(jì)算機(jī)終端公用一個(gè)高性能的專(zhuān)用處理器中，也可用在電力系統(tǒng)的電力調(diào)度網(wǎng)絡(luò)上等等,38,2.光纖局域網(wǎng)的類(lèi)型,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),總線型結(jié)構(gòu),總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是一種非常典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它可以將多臺(tái)計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備進(jìn)行連接,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在圖

30、5-16種給出了總線型結(jié)構(gòu)的示意圖，從中可以看出，每個(gè)分站都有光發(fā)射和光接受部分，每個(gè)終端站與光纖之間都由光分支耦合器相連，這樣用戶(hù)可以通過(guò)光分支耦合器將各終端所要傳輸?shù)墓庑盘?hào)耦合進(jìn)入傳輸光纖，或?qū)崿F(xiàn)由傳輸光纖中分取少量光信號(hào)的操作，從而在一個(gè)服務(wù)區(qū)域內(nèi)通過(guò)一條光纖傳輸多路信號(hào)，完成各終端間的數(shù)據(jù)互通,圖5-16 總線形連接局域網(wǎng)構(gòu)成示意圖,39,光分支耦合器,光分支耦合器是將光信號(hào)進(jìn)行分路或和路、插入、分配的一種器件。根據(jù)器件是否存在光放大作用，光分支耦合器又分為無(wú)源和有源兩種形式,a.無(wú)源光分支耦合器,無(wú)論是由源還是無(wú)源的光分支耦合器，實(shí)際上在分路和合路的功能上并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，兩者只是光信號(hào)

31、傳輸?shù)姆较虿煌?，如圖5-17所示。從圖中,可以看出，由光纖1輸入的光信號(hào)，就會(huì)再光纖2，3支路里有光信號(hào)輸出，而且也可以做到等光功率分配，反之也是如此,b.有源光分支耦合器,在有源光分支耦合器內(nèi)部有光發(fā)射機(jī)和光接受機(jī)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)處接受到來(lái)自光纖1的光信號(hào)時(shí)，首先由光接受機(jī)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在經(jīng)過(guò)均衡、放大、整形處理，恢復(fù)成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)，然后啟動(dòng)相應(yīng)支路的光發(fā)射機(jī)，完成電/光轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間的光傳輸,圖5-17 無(wú)源光分支耦合器,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),40,(2)星型結(jié)構(gòu),星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有交換的功能，使只有別于總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5-18所示，從圖中可以看出，

32、它是利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖傳輸，將所有節(jié)點(diǎn)與一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互連，這個(gè)節(jié)點(diǎn)通常是采用星型耦合器,圖5-18 星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),41,星型耦合器,根據(jù)中心節(jié)點(diǎn)處是否具有有源器件，網(wǎng)絡(luò)又有有源星型網(wǎng)絡(luò)和無(wú)源星型網(wǎng)絡(luò)之分。通常在無(wú)源星型網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)處，使用無(wú)源光星型耦合器，其結(jié)構(gòu)如圖5-19所示。這樣來(lái)自光纖1的光信號(hào)在此中心節(jié)點(diǎn)處，利用該耦合器實(shí)現(xiàn)光信號(hào)分配，即光纖2、光纖3、光纖4傳輸該光信號(hào)，因?yàn)樵跓o(wú)源光星型耦合器處進(jìn)行的是無(wú)源光分配，既可以做到等光功率分配，那么分路數(shù)越多，則每支路分得的光功率越弱，因而為保證網(wǎng)絡(luò)正常工作，對(duì)無(wú)源星型網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目必須有所限制,圖5-1

33、9 星型耦合器,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),42,(3)環(huán)形結(jié)構(gòu),環(huán)形結(jié)構(gòu)是一種附著于網(wǎng)絡(luò)上的端系統(tǒng)或站點(diǎn)之間互聯(lián)的方式。目前隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，采用1.31m的多模光纖和標(biāo)準(zhǔn)的光纖分布數(shù)據(jù)接口（FDDI），工作于100Mbit/s速率的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光纖局域網(wǎng)得到了很大發(fā)展,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在環(huán)形結(jié)構(gòu)中，是通過(guò)光纖將多個(gè)節(jié)點(diǎn)一次進(jìn)行連接，從而構(gòu)成單個(gè)封閉的環(huán)路，如圖5-20所示。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是由轉(zhuǎn)發(fā)器組成，其具有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的功能，這樣數(shù)據(jù)可以沿著各轉(zhuǎn)發(fā)器在環(huán)上一位位的串行傳輸,圖5-20 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),43,轉(zhuǎn)發(fā)器,a.轉(zhuǎn)發(fā)器的功能,要是一個(gè)封閉環(huán)路成為一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，則需

34、要具有三個(gè)功能，即數(shù)據(jù)插入、數(shù)據(jù)接受和數(shù)據(jù)清除。顯然這些功能均由轉(zhuǎn)發(fā)器完成。這樣環(huán)形網(wǎng)絡(luò)上的各轉(zhuǎn)發(fā)器，除了作為有源元素之外，還起到數(shù)據(jù)接受、數(shù)據(jù)插入設(shè)備的連接點(diǎn)作用。 在此完成數(shù)據(jù)插入和數(shù)據(jù)接受的轉(zhuǎn)發(fā)器的功能與有源星型網(wǎng)絡(luò)中的星型耦合器功能基本相似，但就有源星型網(wǎng)絡(luò)而言，由星型耦合器插入線路的信號(hào)傳播到末端，是由末端接收器所吸收，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)清除功能。然而環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的路由是閉合路徑，如不進(jìn)行數(shù)據(jù)清除，則數(shù)據(jù)將永遠(yuǎn)在環(huán)路上流通，因而一般是由信源轉(zhuǎn)發(fā)器在該分組數(shù)據(jù)環(huán)路上流動(dòng)一周后進(jìn)行清除工作。,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),由此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)發(fā)器主要具有如下功能,1.將所接受的所有數(shù)據(jù)向下傳輸,2.提供接受和

35、發(fā)送數(shù)據(jù)的能力,44,b.轉(zhuǎn)發(fā)器的工作狀態(tài),綜合以上轉(zhuǎn)發(fā)器的功能，可以歸納出來(lái)，轉(zhuǎn)發(fā)器基本處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)、發(fā)送狀態(tài)和接受狀態(tài),1.監(jiān)聽(tīng)狀態(tài),在監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)下，要求轉(zhuǎn)發(fā)器在一個(gè)很短的延時(shí)之后，將每收到的位重新發(fā)送出去，一般這個(gè)掩飾的理想時(shí)間是一位的時(shí)間（即轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送一個(gè)完整的位到線上的時(shí)間），在此時(shí)間中，轉(zhuǎn)發(fā)器要對(duì)比特流進(jìn)行掃描，看是否存在與所連設(shè)備的地址或地址族一致的地址，由則進(jìn)行數(shù)據(jù)接受，否則仍處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài),2.接受狀態(tài),如果轉(zhuǎn)發(fā)器識(shí)別了此地址，就將這個(gè)分組的余下的內(nèi)容拷貝下來(lái)，并將器發(fā)送給相應(yīng)的站點(diǎn)，與此同時(shí)仍由轉(zhuǎn)發(fā)器將收到的每一位重新發(fā)送到通路上，保證數(shù)據(jù)流在環(huán)上的傳輸,3.發(fā)送狀態(tài),當(dāng)與轉(zhuǎn)發(fā)

36、器相連的站點(diǎn)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)器則要在某種控制模式下，具有發(fā)送權(quán)時(shí)，才能啟動(dòng)光發(fā)射機(jī)，將從相連的站點(diǎn)接受的數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)路上,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),45,4.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂茀f(xié)議有所不同，通常按照媒體訪問(wèn)控制技術(shù)定義為：載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)（CSMA/CD）、令牌總線和令牌環(huán)網(wǎng),(1)載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè),載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)方式，多數(shù)應(yīng)用于總線型和星型拓樸網(wǎng)絡(luò)中，稱(chēng)為IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。在CSMA/CD機(jī)制下，通常各站點(diǎn)均處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)之下，隨時(shí)對(duì)傳輸媒體進(jìn)行掃描，觀察是否有與本站點(diǎn)地址相同的.需要接受的數(shù)據(jù)信號(hào)，如果有則進(jìn)入接受狀態(tài)，

37、同時(shí)向傳輸站點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)信號(hào)，否則仍處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。若本站點(diǎn)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，那么通過(guò)對(duì)傳輸媒體的監(jiān)視，尋找媒體空閑時(shí)刻，將所傳送的數(shù)據(jù)送入傳輸媒體，但經(jīng)常會(huì)遇到有兩個(gè)站點(diǎn)或多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)到傳輸媒體上，這樣轉(zhuǎn)傳輸媒體上會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，造成雙方數(shù)據(jù)發(fā)生相互干擾，使得目的站點(diǎn)無(wú)法進(jìn)行地址識(shí)別與數(shù)據(jù)接收。當(dāng)然在一定等待時(shí)間之內(nèi)傳輸站點(diǎn)也無(wú)法接受到確認(rèn)信號(hào)，因此傳輸站點(diǎn)認(rèn)為在傳輸站點(diǎn)上發(fā)生沖突，數(shù)據(jù)需重發(fā),5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),46,(2)令牌總線,令牌總線方式又稱(chēng)為IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)，它不僅是為辦公環(huán)境而設(shè)計(jì)的。而且還適用于工廠和其他軍事環(huán)境之中，該標(biāo)準(zhǔn)通常運(yùn)用于總線和星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中間,

38、令牌邏輯環(huán)總線中的邏輯位置,在令牌總線中，網(wǎng)絡(luò)中所有的站點(diǎn)都依次分配一個(gè)固定的邏輯地址，而且每個(gè)站點(diǎn)都具有識(shí)別其前和其后站點(diǎn)地址的能力，那么其中第一個(gè)站點(diǎn)和最后一個(gè)站點(diǎn)最為特殊，如果排列是按降序排列，則如圖521所示。,圖521 令牌總線配置,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),47,為了表示清楚，圖中按物理地址排列畫(huà)出，但在實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有如此規(guī)定，從中可以觀察到，第一個(gè)戰(zhàn)點(diǎn)【10】的后一個(gè)站點(diǎn)為最后一個(gè)站點(diǎn)【60】，最后一個(gè)站點(diǎn)【60】的前一個(gè)站點(diǎn)是第一個(gè)站點(diǎn)【10】，這樣網(wǎng)絡(luò)上的所有站點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)邏輯環(huán)，使其物理上的位置與其邏輯地址無(wú)關(guān)。為了提高其傳輸效率，通常邏輯環(huán)上接入的站點(diǎn)數(shù)是動(dòng)態(tài)決定的，如

39、圖521所示，即在一給定時(shí)刻，邏輯環(huán)是按降序的站60。站50.。站10的次序排列，最后又由站10回到站60，以此實(shí)現(xiàn)邏輯環(huán)訪問(wèn),5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),圖521 令牌總線配置,48,令牌傳輸及數(shù)據(jù)傳送,各站點(diǎn)的訪問(wèn)權(quán)是由一個(gè)稱(chēng)之為令牌的控制幀來(lái)規(guī)定，在令牌中包含了一個(gè)目的地址，只有擁有該令牌的站點(diǎn)才有權(quán)在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)幀.探詢(xún)其它站和相應(yīng)等項(xiàng)工作。當(dāng)該站點(diǎn)完成自己的工作，或是時(shí)間用完，它便將令牌交給其邏輯位置上緊接其后的那個(gè)站點(diǎn)，使之有權(quán)訪問(wèn)媒體，其轉(zhuǎn)輸過(guò)程如圖522所示,圖522 令牌傳輸過(guò)程,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),49,圖523 數(shù)據(jù)傳送過(guò)程,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),例如，在t

40、0時(shí)刻，站10產(chǎn)生令牌，根據(jù)圖中的顯示，該令牌傳輸?shù)哪康牡刂肥?0，這樣按圖521所示的數(shù)據(jù)流流動(dòng)的次序，站點(diǎn)10的后續(xù)站點(diǎn)為60，雖然網(wǎng)絡(luò)上所有站點(diǎn)都能檢測(cè)此令牌，但只有站60的地址與之相符，一旦站60獲得令牌，便可以自由地發(fā)送數(shù)據(jù)幀，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以?xún)H一個(gè)幀，也可以包含多個(gè)幀，若站60向戰(zhàn)20發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)幀，如圖523所示。雖然站20并不是邏輯環(huán)上的成員，但作為邏輯環(huán)以外的成員，盡管它無(wú)法傳送數(shù)據(jù)，卻可以接受數(shù)據(jù)幀，而戰(zhàn)60在完成數(shù)據(jù)傳送之后，便將令牌傳遞給后續(xù)站50,50,令牌總線的維護(hù)功能,由于邏輯環(huán)中的站點(diǎn)的次序是動(dòng)態(tài)決定的。因而邏輯環(huán)必須周期地給予沒(méi)有加入環(huán)的站點(diǎn)以機(jī)會(huì)，可以將它們

41、加入環(huán)中的適當(dāng)位置；同時(shí)某些邏輯環(huán)上的。已經(jīng)完成其傳送任務(wù)的站點(diǎn)又能從環(huán)中刪除；另外對(duì)于由于傳輸錯(cuò)誤或站點(diǎn)故障而將令牌丟失時(shí)，要求系統(tǒng)具有自動(dòng)恢復(fù)功能,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),51,(3)令牌環(huán)網(wǎng),令牌環(huán)網(wǎng)的媒體控制方式又稱(chēng)為IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)，它同樣可以應(yīng)用于辦公樓.工廠.軍事環(huán)境，但它主要采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),媒體訪問(wèn)控制協(xié)議,在令牌環(huán)網(wǎng)控制技術(shù)中，使用了稱(chēng)為令牌的幀結(jié)構(gòu)，當(dāng)環(huán)形網(wǎng)上所有站點(diǎn)均無(wú)數(shù)據(jù)需要發(fā)送和接收時(shí)，各站點(diǎn)均處于空閑狀態(tài)之下，則令牌就不停地在環(huán)形網(wǎng)上各站點(diǎn)之間循環(huán)。 當(dāng)某站點(diǎn)有數(shù)據(jù)需要傳輸時(shí)，首先必須等待，直至令牌經(jīng)過(guò)本站點(diǎn)，則令令牌中的一位進(jìn)行改動(dòng)，使之成為一個(gè)數(shù)據(jù)幀的

42、開(kāi)始符，然后進(jìn)行站點(diǎn)填寫(xiě)（包括源地址和目的地址），最后將數(shù)據(jù)裝入數(shù)據(jù)幀相應(yīng)位置，從而構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀，啟動(dòng)發(fā)射機(jī)，使之在環(huán)網(wǎng)中傳輸,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),52,圖524是令牌環(huán)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸操作示意圖，從圖中可以看出數(shù)據(jù)幀由A站點(diǎn)發(fā)送經(jīng)D站到達(dá)C站點(diǎn)，由于該數(shù)據(jù)幀的目的地址與C站點(diǎn)的地址相同，故C站點(diǎn)對(duì)該數(shù)據(jù)幀進(jìn)行拷貝，同時(shí)數(shù)據(jù)幀繼續(xù)前行經(jīng)過(guò)B站點(diǎn)回到A站點(diǎn)，由于A站點(diǎn)為該數(shù)據(jù)幀的源地址，故在此將數(shù)據(jù)幀清除，然后向環(huán)上插入一新的令牌 當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)在得到令牌并開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，環(huán)上便不存在令牌，這樣環(huán)網(wǎng)上所有想傳輸數(shù)據(jù)的站點(diǎn)都必須等待，直到該數(shù)據(jù)幀在環(huán)上轉(zhuǎn)一周又被發(fā)送站點(diǎn)吸收，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)新

43、令牌插入環(huán)中，此時(shí)下游有數(shù)據(jù)需要傳送的站點(diǎn)，才可以獲得令牌，即傳輸數(shù)據(jù)的權(quán)利,圖524 令牌環(huán)網(wǎng)操作示意圖,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),53,(4)CSMA/CD令牌總線和令牌環(huán)網(wǎng)的比較,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),在總線.星型網(wǎng)絡(luò)中,媒體訪問(wèn)技術(shù)可以采用CSMA/CD方式,也可以采用令牌總線方式,而在環(huán)形網(wǎng)中主要采用令牌環(huán)網(wǎng)的媒體訪問(wèn)技術(shù)方式,當(dāng)然不同的訪問(wèn)方式,各有優(yōu)缺點(diǎn),下面就其作一簡(jiǎn)短的討論,CSMA/CD,載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)方式,具有算法簡(jiǎn)單.應(yīng)用范圍廣.可靠性較好的特點(diǎn),同時(shí)協(xié)議給每個(gè)站點(diǎn)提供了公平的訪問(wèn)機(jī)會(huì),但CSMA/CD最大的問(wèn)題還是沖突的問(wèn)題.當(dāng)兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)傳送數(shù)據(jù)時(shí),

44、則在傳送媒體上會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)碰撞,造成相互干擾,為了檢測(cè)沖突,則要求各站點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度相同,然而對(duì)一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)來(lái)說(shuō),是很難做到的,因而檢測(cè)設(shè)備很難區(qū)分是由沖突還是由噪聲和失誤所造成的錯(cuò)誤.另外CSMA/CD還要求最小的幀長(zhǎng)度,因而當(dāng)傳送許多短消息時(shí),便造成了帶寬的浪費(fèi),特別是一定的傳輸速率和幀長(zhǎng)度下,當(dāng)負(fù)載較重時(shí),會(huì)出現(xiàn)性能下降的問(wèn)題.,54,令牌總線,因?yàn)槊總€(gè)邏輯環(huán)中的站點(diǎn),在一定的時(shí)間之內(nèi)都會(huì)擁有令牌,所以等待的時(shí)間是有限的,故令牌總線的最大優(yōu)點(diǎn)就在與其確定性,而CSMA/藏的重的時(shí)延只能統(tǒng)計(jì)規(guī)律來(lái)描述,即有可能導(dǎo)致某一站點(diǎn)很長(zhǎng)時(shí)間被排斥在外.而在令牌總線方式中,是不可能出現(xiàn)的,它為所有站點(diǎn)

45、提供更為公平的訪問(wèn),短不能否認(rèn),其復(fù)雜程度相對(duì)CAMA/CD來(lái)講要高.由于傳輸過(guò)程總會(huì)存在令牌丟失的可能性,從而導(dǎo)致系統(tǒng)故障,令牌環(huán)網(wǎng),令牌環(huán)網(wǎng)的最大優(yōu)點(diǎn)就是它提供了對(duì)媒體訪問(wèn)的靈活控制及公平性,所有的站點(diǎn)都具有訪問(wèn)的權(quán)力,然而在輕負(fù)載的情況下,因傳輸前需等待令牌,從而造成效率低,但在重負(fù)載情況下,該協(xié)議則具有高效公平的特點(diǎn),但它最大問(wèn)題仍在令牌上,一旦出現(xiàn)令牌丟失,則環(huán)網(wǎng)無(wú)法正常操作,而雙重令牌又會(huì)嚴(yán)重?cái)噥y網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行規(guī)律,因而必須將一個(gè)站設(shè)置為控制站點(diǎn),該站點(diǎn)除具有普通站點(diǎn)所具有的數(shù)據(jù)接受和發(fā)送功能之外,還具有監(jiān)控功能;當(dāng)檢測(cè)到令牌丟失,則由該控制站向環(huán)上插入自由令牌:如出現(xiàn)雙重令牌情況,則

46、要負(fù)責(zé)將其中之一清除,以保證環(huán)上只有一個(gè)令牌,故環(huán)網(wǎng)必須具備很強(qiáng)的令牌維護(hù)功能.,5.1.2光纖局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),55,綜合以上所述,可以把各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的性能比較結(jié)果列于表5 -1中,表 5 1 各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的性能比較,56,5.2 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)誤碼率和抖動(dòng),5.2.1誤碼性能,1.定義,光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的誤碼性能用誤碼率來(lái)描述.誤碼率BER定義為,(5-5),2.誤碼性能的評(píng)定方,誤碼性能的評(píng)定方法可從以下兩個(gè)方面來(lái)考慮. 一方面是,光纖數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒎N類(lèi)可以是電話,亦可以是電話,亦可為數(shù)據(jù)等.傳輸電話時(shí)根據(jù)人和語(yǔ)言的特點(diǎn),并非一定要用每秒誤碼這種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量,僅需用每分鐘誤碼

47、的數(shù)碼率來(lái)描述即可.但是,對(duì)傳輸數(shù)據(jù)來(lái)講,最關(guān)心的是在傳輸數(shù)據(jù)碼組這個(gè)時(shí)刻有無(wú)誤碼產(chǎn)生.,57,另一方面,誤碼發(fā)生的特點(diǎn),不僅是隨機(jī)的.單個(gè)地出現(xiàn).而且還有突發(fā)地.成群的出現(xiàn). 在考慮了這個(gè)因素之后,ITU-T建議在27500KM假設(shè)參考連接情況下,誤碼率指標(biāo)如表5-2所示,表 5-2 誤碼分類(lèi)、定義和指標(biāo),5.2.1誤碼性能,58,表中列出的時(shí)間百分?jǐn)?shù)的含義是,為了有效地衡量和細(xì)致地描述率隨時(shí)間的變化情況,人們?cè)谝欢屋^長(zhǎng)的時(shí)間TL內(nèi)觀察誤碼的情況.這TL時(shí)間并無(wú)特別的規(guī)定,可以從幾天到一個(gè)月時(shí)間.然后在T0時(shí)間內(nèi)(1min或1s)記錄產(chǎn)生誤碼的個(gè)數(shù)并算出誤碼率.最后,計(jì)算在TL時(shí)間內(nèi), T0

48、時(shí)間間隔誤碼率超過(guò)某一門(mén)限值m的時(shí)間占總時(shí)間的百分?jǐn)?shù).即將圖5-25中超過(guò)某門(mén)限值m的T0積累時(shí)間(即斜線部分所占時(shí)間)與TL相比.,圖5-25 計(jì)算誤碼率時(shí)間的變化,5.2.1誤碼性能,59,5.2.2 抖動(dòng)性能,1.定義,一般來(lái)說(shuō)抖動(dòng)又稱(chēng)相位抖動(dòng),定時(shí)抖動(dòng),它是數(shù)字傳輸中的一種不穩(wěn)定現(xiàn)象,即數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中,脈沖在時(shí)間間隔上不再是等間隔的,而是隨時(shí)間變化的一種現(xiàn)象,這種現(xiàn)象就稱(chēng)為抖動(dòng). 例如在圖5-26中.接受脈沖與發(fā)送脈沖之間出現(xiàn)了t1. t2. t3,.的時(shí)間偏離,就是產(chǎn)生了抖動(dòng),圖5-26 產(chǎn)生抖動(dòng)的示意圖,60,2.抖動(dòng)的描述方法,抖動(dòng)的程度原則可以用時(shí)間.相位.數(shù)字周期來(lái)表示

49、.現(xiàn)在多數(shù)情況是用數(shù)字周期來(lái)表示.即一個(gè)碼元的時(shí)隙為一個(gè)單位間隔,用符號(hào)UI(Unit Interval)來(lái)表示,也就是一個(gè)UI就是一個(gè)比特傳輸信息所占的時(shí)間.顯然,隨著所傳的碼率的不同,1UI的時(shí)間亦不同,例如表5-3,表 5-3 不同碼速率下1UI的時(shí)間,5.2.2 抖動(dòng)性能,61,3.抖動(dòng)產(chǎn)生的原因,抖動(dòng)產(chǎn)生的原因可以是以下幾種,由于噪聲引起的抖動(dòng),例如在邏輯電路中,當(dāng)輸入信號(hào)階躍時(shí),由于信號(hào)疊加了噪聲,如在圖5-27中那樣,輸入信號(hào)提前超過(guò)了邏輯電路的門(mén)限電平,使躍變信號(hào)提前發(fā)生,從而引起了抖動(dòng),時(shí)鐘恢復(fù)電路產(chǎn)生的抖動(dòng),如前所述,在時(shí)鐘恢復(fù)電路中有諧振放大器,如果諧振回路元件老化,初始

50、諧振不準(zhǔn)等因數(shù)可引起諧振頻率的變化.這樣,這種輸出信號(hào)經(jīng)時(shí)鐘恢復(fù)電路限幅整形恢復(fù)為時(shí)鐘信號(hào)是就會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng),其他原因引起的抖動(dòng),引起抖動(dòng)還有其他的原因,如數(shù)字系統(tǒng)的復(fù)接.分接過(guò)程,光纜的老化等,5.2.2 抖動(dòng)性能,62,4.抖動(dòng)容限,由前面的討論知道,在數(shù)字通信系統(tǒng)中,抖動(dòng)將引起系統(tǒng)誤碼率的增加.為了使光纖數(shù)字系統(tǒng)在有抖動(dòng)的情況下,仍能保證系統(tǒng)的指標(biāo),那么抖動(dòng)就應(yīng)限制在一定范圍之內(nèi),這就是所謂的抖動(dòng)容限. 抖動(dòng)容限可分為輸入抖動(dòng)容限和輸出抖動(dòng)容限.輸入抖動(dòng)容限是指光纖數(shù)字通信系統(tǒng)允許輸入脈沖產(chǎn)生抖動(dòng)的范圍;輸出抖動(dòng)容限則為輸入信號(hào)無(wú)抖動(dòng)的情況下,光纖數(shù)字通信系統(tǒng)輸出信號(hào)的抖動(dòng)范圍,5.2.2

51、抖動(dòng)性能,一般來(lái)說(shuō),傳輸不同的信號(hào)時(shí),抖動(dòng)的容限的指標(biāo)是不相同的.例如傳輸語(yǔ)言.數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí),系統(tǒng)抖動(dòng)的容限是小于獲等于4%UI;傳輸彩色電視信號(hào)時(shí), 系統(tǒng)抖動(dòng)的容限是小于獲等于2%UI 抖動(dòng)信號(hào)往往是用峰-峰抖動(dòng)Jp-p來(lái)描述的,它是指某個(gè)特定的抖動(dòng)比特的時(shí)間位置,相對(duì)于該比特?zé)o抖動(dòng)時(shí)的時(shí)間位置的最大部分偏離. 測(cè)量輸入抖動(dòng)容限時(shí),是用一個(gè)低頻信號(hào)發(fā)生器,在100300Hz頻率范圍內(nèi),選幾個(gè)頻率點(diǎn)對(duì)偽隨機(jī)碼發(fā)生器進(jìn)行調(diào)制,同時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的誤碼情況.然后,逐漸加大低平信號(hào)發(fā)生器的輸出幅度,直到出現(xiàn)誤碼,這是從PCM系統(tǒng)分析儀上測(cè)出相應(yīng)的頻率點(diǎn)上的輸入抖動(dòng)容限,63,5.3 光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo),

52、光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的中繼距離設(shè)計(jì)需要考慮兩個(gè)獨(dú)立的限制因素,即衰減限制和色散限制.后者直接與傳輸輸率有關(guān),在高數(shù)率傳輸情況下甚至成為決定因素,因此高比特率系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須對(duì)這兩個(gè)因素的影響都予以考慮,5.3.1 衰減對(duì)中繼距離影響的分析,一個(gè)中繼段上的光傳輸衰減包括兩部分的內(nèi)容,其一是光纖本身固有衰減,再者就是光纖的連接損耗和微彎帶來(lái)的附加損耗.關(guān)于光纖固有衰減的問(wèn)題,在前面已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,在此僅就連接衰減與傳輸距離的關(guān)系加以討論. 因?yàn)楣饫w的衰減大小直接制約著光纖通信系統(tǒng)的有效傳輸距離,所以要求光纖與光纖之間的連接損耗盡量的小,要解決這個(gè)問(wèn)題,首先要分析一下連接損耗的原因有哪些 ?

53、,64,1. 影響連接損耗的因素,一類(lèi)是固有損耗,它是有將由將要進(jìn)行連接的兩根光纖彼此特性上的不同或光纖本身的不完善造成的.這類(lèi)損耗不能通過(guò)改善接續(xù)工藝和熔接設(shè)備來(lái)根除,因此在進(jìn)行接續(xù)時(shí),需要特別注意選擇兩特性基本相同的光纖進(jìn)行連接.通常要考慮的因素有單模光纖的模場(chǎng)直徑偏差.纖心與包層的同心度偏差以及不圓度等等. 另一類(lèi)是指由外部原因造成光纖連接損耗增大的現(xiàn)象.例如在接續(xù)時(shí)的橫向錯(cuò)位.光纖間的間隙過(guò)大.斷面傾斜等等,均屬于人為的操作工藝不良和操作中的缺陷以及熔接設(shè)備精度不高等原因所致,5.3 光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo),65,2.由各光纖參數(shù)失配引起的連接損耗,光纖參數(shù)失配是指連接光纖的雙方,由于

54、本身的光特性參數(shù)不同,或者由于操作工藝的缺陷,如橫向錯(cuò)位.光纖間的間隙過(guò)大和端面傾斜等,而造成的系統(tǒng)附加損耗的現(xiàn)象. 下面參照表5-4中不同適配情況下,就單模光纖的測(cè)試結(jié)果來(lái)進(jìn)行討論,表5-4 不同情況下的連接損耗,66,從上述測(cè)試結(jié)果可以看出,當(dāng)兩連接光纖存在橫向錯(cuò)位x=2m就可產(chǎn)生0.74db的連接損耗,可見(jiàn)單模光纖對(duì)橫向錯(cuò)位產(chǎn)生的連接損耗最為敏感.,當(dāng)兩連接光纖的特性參數(shù)不一致時(shí),同樣會(huì)給系統(tǒng)引入損耗.因此在光纜施工之前要求進(jìn)行配盤(pán),以求參數(shù)詳盡的光纖進(jìn)行連接,已達(dá)到減小由于模場(chǎng)直徑.數(shù)值孔徑失配而帶來(lái)的連接損耗,5.3 光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo),67,5.3 光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo),當(dāng)進(jìn)

55、行連接的光纖軸向存在一段間隙時(shí),即存在縱向間隙,此間折射率分布既不同于發(fā)送光纖.當(dāng)光纖在此間通過(guò)時(shí)會(huì)使光線改變其路徑,其中一部分仍留在芯子中傳輸,另一部分則被輻射出去,從而構(gòu)成損耗.由此可知.在進(jìn)行接續(xù)時(shí),如光纖端面間隙過(guò)大,會(huì)使傳導(dǎo)模泄露出去而產(chǎn)生連接損耗,尤其是在用活動(dòng)連接器接續(xù)時(shí)更為突出,由表中參數(shù)可知,當(dāng)兩連接光纖之間只要存在1的傾斜角度.就會(huì)產(chǎn)生0.46dB的連接損耗.因而在兩連接光纖進(jìn)行接續(xù)時(shí),它們之間的傾斜角度對(duì)連接損耗的影響比較敏感,故此要求在進(jìn)行光纖連接時(shí),端面的處理應(yīng)盡量避免有坡度或傾斜角度.,68,3.傳輸衰減對(duì)中繼距離的分析,中繼距離是光纖通信系統(tǒng)的一項(xiàng)主要任務(wù).中繼距

56、離越長(zhǎng),則光纖系統(tǒng)的成本越低,獲得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益越高.因而這個(gè)問(wèn)題一直受到系統(tǒng)設(shè)計(jì)者們的重視.當(dāng)前,在廣泛采用的設(shè)計(jì)方法是ITU-T G.956所建議的極限設(shè)計(jì)法.這里將在進(jìn)一步考慮到光纖和接頭損耗特性的基礎(chǔ)上,對(duì)中繼距離的設(shè)計(jì)方法極限制設(shè)計(jì)法加以描述,在工程設(shè)計(jì)中,一般光纖系統(tǒng)的中繼距離L可以表示為,(5.6),(5.7),(5.8),5.3 光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo),69,5.3 光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo),上述公式中 PT表示發(fā)送光功率(dBm), P R表示接受靈敏度(dBm), A CT和ACR分別表示線路系統(tǒng)發(fā)送端和接受端活動(dòng)連接器的接續(xù)損耗(dB), ME是設(shè)備富余度(dB), MC是

57、光纜富余度(dB/KL), Lf是單盤(pán)光纜長(zhǎng)度(Km), n是中繼段內(nèi)所用光纜的盤(pán)數(shù), fi是單盤(pán)光纜的衰減系數(shù)(dB/km), Af則是中繼段的平均光纜衰減系數(shù)(dB/km), si是光纖各個(gè)接頭的損耗(dB), As則是中繼段平均接頭損耗(dB), Pd是由光纖色散模分配噪聲和啁啾聲所引起的色散代價(jià)(dB)(功率損耗),通常應(yīng)小于1dB.,70,從以上分析和計(jì)算可以看出,這種設(shè)計(jì)方法僅考慮現(xiàn)場(chǎng)光功率概算參數(shù)值的最壞值,而忽略其實(shí)際分布,因而使設(shè)計(jì)出的中繼距離過(guò)于保守,及其距離過(guò)短,不能充分發(fā)揮光纖系統(tǒng)的優(yōu)越性.事實(shí)上,光纖系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)值的離散性很大,若能充分利用其統(tǒng)計(jì)分布特性,則有可能各

58、有效地設(shè)計(jì)出光纖系統(tǒng)的中繼距離.這就是近幾年來(lái)出現(xiàn)的一種提高光纖系統(tǒng)效益,加長(zhǎng)中繼距離的新設(shè)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)法.但是,目前還處于研究.探討階段,在此就不再深究,5.3 光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo),71,5.3.2 色散對(duì)中繼距離的影響的分析,單模光纖的研制和應(yīng)用之所以越來(lái)越深入,越來(lái)越廣泛,這是由于單模光纖不存在模間色散,因而其總色散很小,即帶寬很寬,能夠傳輸?shù)男畔⑷萘繕O大.加之石英光纖在1.31m和1.55m波長(zhǎng)窗口附近損耗最小,使其成為長(zhǎng)途大容量信息傳輸?shù)睦硐虢橘|(zhì),因此如何選擇單模光纖的設(shè)計(jì)參數(shù),特別是其色散特性參數(shù),一只是人們所感興趣的一個(gè)具有實(shí)際意義的研究課題,1.產(chǎn)生色散現(xiàn)象的原因,從前面的分

59、析可知,光纖自身存在色散,即材料色散.波導(dǎo)色散和模式色散.對(duì)于單模光纖,因?yàn)閮H存在一個(gè)傳輸模,故單模光纖的色散只包括材料色散和波導(dǎo)色散.除此之外,還存在則與光纖色散有關(guān)的種種因素,會(huì)使系統(tǒng)性能參數(shù)出現(xiàn)惡化,如誤碼率.衰減常數(shù)變壞.其中比較重要的有三類(lèi):碼間干擾.模分配噪聲.啁啾聲. 在此,重點(diǎn)討論由這三種原因造成的對(duì)系統(tǒng)中繼距離的限制,72,2. 碼間干擾對(duì)中繼傳輸距離的影響,(1)碼間干擾的概念,5.3.2 色散對(duì)中繼距離的影響的分析,由于激光發(fā)生器所發(fā)出的光波是由許多根線譜構(gòu)成的,而每根線譜產(chǎn)生的相同波形在光纖中傳輸時(shí),其傳播速度不同,使得所經(jīng)歷的色散不同,而前后錯(cuò)開(kāi),使合成的波形不同于單根線譜的波形,導(dǎo)致所傳輸?shù)墓饷}沖的寬度展寬,出現(xiàn)”拖尾 “,因而造成相臨兩光脈沖之間的相互干擾,這種現(xiàn)象稱(chēng)為碼間干擾,光纖的傳輸函數(shù),一段光纖傳輸特性,可以用一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)來(lái)等效,如圖5-28所示.圖中Pin(t)和Pout(t)分別為輸入.輸出端光脈沖的波形函數(shù);Pin ()和Pout ()分別為對(duì)應(yīng)的輸入.輸出端光脈沖的頻譜函數(shù),那么該網(wǎng)絡(luò)頻率特性可以用下式確定,（5-9）,式中,H()稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)的頻率傳輸函數(shù),圖5-28 光纖的等效網(wǎng)絡(luò),73,若設(shè)輸入.輸