光传输设计方法

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1、 光网络技术 第二篇 第八章 同步光缆传输系统 最差值设计法 所谓最差值设计法就是在设计系统传输距离时，所有相关参数皆采用寿命期中允许的最差值，而不管其具体分布如何。 它是 SDH 系统传输设计的最基本方法，其优点是：可以为网络设计者和制造厂家分别提供简单的设计指导和明确的系统性能指标，而且不存在先期失效问题。其缺点是：各项技术指标同时出现最差值的可能性极小，因而系统正常工作时会有相当大的富余度，系统的总成本过高。 （1）衰耗受限 衰耗受限的最差值设计公式为： SCPSfMPCrPP+L = (km) (2.8.6) 式中： PS ：为系统中“S”点的最小平均发送光功率(dBm)； Pr ：为

2、系统中“R”点的最差接收灵敏度(dBm)； C ：为系统中即“S”与“R”点之间所有活动连接器的衰减值，通常取每个活动连 接器的平均衰减为：AC = 0.5dB，一般 C=2 AC； PP ：为光通道代价，一般取 PP = 1.0dB，但对 L-16.2 与 10Gb/s 以上的高色散系 统，取 PP = 2.0dB； MC ：为光缆富余度,一般取 MC = 3dB； f ： 为光纤的衰耗系数，对于 G.652 光纤，在 1310nm 波长 f =0.30.4dB/km，在 1550nm 波长 f = 0.150.25dB/km；对于 G.655 光纤，在 1550nm 波长 f = 0.19

3、0.25dB/km； S：为平均每公里光纤接续衰减，目前技术水平可以做到每个熔接点的衰减值在 0.05dB 以下(典型值为 0.043 dB)，所以当光缆盘长为 2 公里时， S= 0.05/2 = 0.025 dB/km。 光网络技术 第二篇 第八章 同步光缆传输系统 需要注意的是， 由于(2.8.6)式中各参数皆取最差值， 所以它已经包含了设备的富余度，故计算公式中的富余度仅考虑光缆的富余度 MC。 例 1：某 2.5Gb/s 系统的相关参数为：PS = -2+3 dBm，Pr = -28-31 dBm；系统工作在 G.652 光纤的 1550 nm 窗口，其平均衰耗系数 f=0.22dB

4、/km。求其衰耗受限的最大传输距离。 其它参数取值如下：因是 L-16.2 接口，所以取光通道代价 PP=2.0dB； 连接器平均衰减值取 AC=0.5dB；平均每公里光纤接续衰减取： S= 0.025dB/km。 把数据代入(2.8.9)式： SPSfCMPCrPP+025. 022. 0325 . 02)28(2 +L = = = 82 km （2）色度色散受限 系统色度色散方面的因素有：光源的光谱特性(谱宽、色散容限 DL、啁啾声系数)、 光纤的色度色散系数 D()、系统的工作波长 与传输速率 B 等。 直接调制方式时 对于采用直接调制的 2.5Gb/s 以下的系统，可使用以下的色散受限

5、最差值设计公式： )(106 DBL = (km) (2.8.7) 式中： ：为光脉冲的相对展宽值，对于多纵模激光器(MLM)而言，取=0.115；对于发 光二极管(LED)和单纵模激光器(SLM)而言，取=0.306；对于 STM-16 系统 且工作于 G.652 光纤的 1550nm 波长， 即 L- 16.2 接口而言， 取= 0.491； ：为光源器件的根均方谱宽 rms(nm)，它与 -20 dB 谱宽的关系为： rms = -20 dB / 6.07 B ：为系统的传输速率(Mb/s)； D()：为光纤的色度色散系数(ps/nm.km)；对于 G.652 光纤而言，在 1550 n

6、m波 长取 D()= 20 ps/nm.km；对于 G.655 光纤而言，在 1550 nm 波长取 D()= 6.0 ps/nm.km。 光网络技术 第二篇 第八章 同步光缆传输系统 例 2：与例 1 相同的 2.5Gb/s 系统，它工作于 G.652 光纤 1550 nm 波长区，其它相关参数为：单纵模激光器(SLM)的 -20 dB 0.75 nm，G.652 光纤在 1550 nm 波长区的色散系数 D()20 ps/nm.km。 求其色度色散受限的最大传输距离。 因为是 L-16.2 接口，所以取= 0.491，此外要把光源的-20dB 谱宽换算成根均方谱宽，即 rms = -20

7、dB / 6.07。 把相关数据代入(2.8.7)式得： 2032.24881007. 675. 06491. 0 )(106 DBL = = = 80km 通过对以上二个实例的计算看出，该系统为色度色散受限系统，它的最大传输距离应取二者中的较小值，即为 80 km。 外调制方式时 对于 2.5Gb/s 或 2.5Gb/s 以上的超高速 SDH 系统，采用直接调制方式的单纵模激光器由于啁啾声现象已无法满足需求，必须使用外调制方式，此时衡量光源光谱特性的参数不再是谱宽，而是色散容限值 DL(ps/km.nm)。 用光源的色散容限值 DL 除以光纤的色散系数，就可以得到色散受限的最大传输距离。即：

8、 L = 色散容限值/光纤的色散系数 (km) (2.8.8) （3）偏振模色散受限 差分群延时 DGD(仅 10Gb/s 以上系统) 对于速率在 2.5Gb/s 以下的光传输系统(含 2.5G b/s)，PMD 的影响可以不予以考虑；但对于传输速率在 10Gb/s 以上的光传输系统，因为由 PMD 产生的接收端光信号延时值，与其码元宽度相比，其相对值较大，所以必须予以考虑。 考虑到再生段的光纤性能可能不会一致， url=http:/ sf/url其 PMD 系数会有较大的差异。在进行光传输设计时，使用偏振模色散(PMD)显得不太方便，故使用由其产生的差分群延时 DGD。 性能一致的长度为 L

9、 公里的光纤，由其 PMD 产生的 DGD 值可由下式求得： L DGD = PMD系数 (ps ) ( 2.8.9) 其中： kmps ； PMD 系数的单位为 L 的单位为：km 。 光网络技术 第二篇 第八章 同步光缆传输系统 当组成再生段的各段光纤性能不一致，而且考虑由色散补偿模块（DCM）引起的DGD，则在接收端由 PMD 产生的 DGD 值为： 212)()(miiiDGDLPMDni+ =DGD = (ps) (2.8.10) 式中： PMDi 为第 i 段光纤的 PMD 系数； Li 为第 i 段光纤的长度； DGDmi为第 i 个的色散补偿模块（DCM）产生的 DGD 值。

10、系统的 DGD 受限传输距离受下式限制： B1 . 0DGD (ps) (2.8.11) 式中： B 为系统的传输速率（bit/s）。 若 DGD 值大于由（2.8.10）式计算出的数值，则要考虑光功率代价。 如对于 10Gb/s 系统，收发之间的 DGD 0.1/ B = 0.1/(10109)=10 ps。 所以对于 10Gb/s 系统而言，当计算出的再生段 DGD 值若大于 10ps 时，就要增加1dB 的光功率代价；若大于 15ps 时，就要考虑增设再生器。 例 3：求传输 10Gb/s 系统、400km 时，对光纤的 PMD 系数要求。 由( 2.8.9)、( 2.8.11)式知:

11、kmpsLB1 . 040010101 . 09= 0.5 PMD 系数 = 例 4：某再生段的长度为 500km，中间用二段 G.652 光纤进行传输，经实地测量，第一段光纤的长度为 200km，PMD 系数 0.5 ps/km0.5；第二段光纤的长度为 300km，PMD 系数 0.3 ps/km0.5 。若用其传输 TDM 10Gb/s 系统，试计算其 DGD 受限情况。 由(2.8.10)式很容易算出由光纤在接收端产生的 DGD 值： () =2122)( iiiLPMD22)3003 . 0()2005 . 0(22+ DGD = = 910101 . 0= 57 ps = 10 ps 光网络技术 第二篇 第八章 同步光缆传输系统 故该段需增设再生器。 2联合设计法 所谓联合设计法， 就是运营者和制造商就工程的特殊要求与设备的实际可实现水平进行协商，最终达成共识的设计过程。联合设计法的缺点是不能满足横向兼容性。 3统计设计法 实际的光参数离散性很大，分布范围也比较广，利用光参数的分布特性可以更有效地设计系统的再生段传输距离。与最差值设计法相比，统计设计法可以延长再生段的传输距离，但横向兼容性已不再满足。统计设计法有映射法、蒙特卡洛法和高斯近似法等。