《第7章_光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第7章光纖通信系統(tǒng)在前面幾章中，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了光纖通信系統(tǒng)中基本元器件的功能，從光源、光檢測器、光放大器等有源器件到連接器、隔離器等無源器件。在這章里我們將討論如何將這些器件通過光纖組合形成具有完整通信功能的系統(tǒng)。光纖通信系統(tǒng)就其拓?fù)涠允嵌喾N多樣的，有星形結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)和樹形結(jié)構(gòu)等，其中最簡單是點(diǎn)到點(diǎn)傳輸結(jié)構(gòu)。從應(yīng)用的技術(shù)來看，分光同步傳輸網(wǎng)、光纖用戶網(wǎng)、復(fù)用技術(shù)、高速光纖通信系統(tǒng)、光孤子通信和光纖通信在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用等等。從其地位來分，又有骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)等。不同的應(yīng)用環(huán)境和傳輸體系，對光纖通信系統(tǒng)設(shè)

2、計的要求是不一樣的，這里我們只研究簡單系統(tǒng)的設(shè)計，即點(diǎn)到點(diǎn)傳輸?shù)墓饫w通信系統(tǒng)。內(nèi)容包括設(shè)計原則、數(shù)字和模擬通信系統(tǒng)的設(shè)計，最后給出了設(shè)計實(shí)例，以期讀者對光纖通信方面的知識有一全面了解。6.1設(shè)計原則6.1.1工程設(shè)計與系統(tǒng)設(shè)計光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計包括兩方面的內(nèi)容：工程設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計。工程設(shè)計的主要任務(wù)是工程建設(shè)中的詳細(xì)經(jīng)費(fèi)概預(yù)算，設(shè)備、線路的具體工程安裝細(xì)節(jié)。主要內(nèi)容包括對近期及遠(yuǎn)期通信業(yè)務(wù)量的預(yù)測；光纜線路路由的選擇及確定；光纜線路敷設(shè)方式的選擇；光纜接續(xù)及接頭保護(hù)措施；光纜線路的防護(hù)要求；中繼站站址的選擇以及建筑方式；光纜

3、線路施工中的注意事項(xiàng)。設(shè)計過程大致可分為：項(xiàng)目的提出和可行性研究；設(shè)計任務(wù)書的下達(dá)；工程技術(shù)人員的現(xiàn)場勘察；初步設(shè)計；施工圖設(shè)計；設(shè)計文件的會審；對施工現(xiàn)場的技術(shù)指導(dǎo)及對客戶的回訪等。系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)遵循建議規(guī)范，采用較為先進(jìn)成熟的技術(shù)，綜合考慮系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)成本，合理選用器件和設(shè)備，明確系統(tǒng)的全部技術(shù)參數(shù)，完成實(shí)用系統(tǒng)的合成。6.1.2系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計涉及到許多相互關(guān)聯(lián)的變量，如光纖、光源和光檢測器的工作特性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和傳輸體制等。例如，目前在骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)中普遍選擇同步數(shù)字序列SDH(SynchronousDig

4、italHierarchy)作為系統(tǒng)制式，在設(shè)計SDH體制的光纖通信系統(tǒng)時，首先要掌握其標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，SDH的傳輸速率分為STM-1(155.52Mb/s)、STM-4(622.08Mb/s)、STM-16(2.5Gb/s)和STM-64(10Gb/s)等四個級別。ITU-T對每個級別（STM-64正在研究中）所使用的工作波長范圍、光纖通道特性、光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的特性都作了規(guī)定，并對其應(yīng)用給出了分類代碼，表6.1給出了STM-1標(biāo)準(zhǔn)光接口的主要指標(biāo)，其中應(yīng)用分類代碼中的符號I表示距離不超過2km的局內(nèi)應(yīng)用，S表示距離在15km

5、的局間短距離應(yīng)用，L表示距離在40～80km的局間長距離應(yīng)用，符號后的數(shù)字表示STM的速率等級和工作波長（1310nm）。又例，對于局域網(wǎng)(LAN)的設(shè)計，IEEE、TIA/EIA等組織也有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，見表6.2，對數(shù)據(jù)速率、波長作了規(guī)定。表6.3表示了波長范圍以及相應(yīng)技術(shù)的要求。對于數(shù)據(jù)速率為10Mbit/s或100Mbit/s的LAN系統(tǒng)，其光纜的長度可以查閱IEEE802.3u和TIA/EIA568A標(biāo)準(zhǔn)。表6.4為其建議的最大光纜長度。雖然光纖通信系統(tǒng)的形式多樣，但在設(shè)計時，不管是否有有成熟的標(biāo)準(zhǔn)可循，以下幾點(diǎn)是必須

6、考慮的：①傳輸距離。②數(shù)據(jù)速率或信道帶寬。③84誤碼率（數(shù)字系統(tǒng)）或載噪比和非線性失真（模擬系統(tǒng)）。在作過相關(guān)的分析后，我們要決定：是采用多模光纖還是單模光纖，并涉及到纖芯尺寸、折射率剖面、帶寬或色散、損耗、數(shù)值孔徑或模場直徑等參數(shù)的選?。皇遣捎肔ED還是LD光源，涉及到波長、譜線寬度、輸出功率、有效輻射區(qū)、發(fā)射方向圖、發(fā)射模式數(shù)量等指標(biāo)的確定；是采用PIN還是APD接收器，它涉及到響應(yīng)度、工作波長、速率和靈敏度等參量的選擇。6.1.3系統(tǒng)設(shè)計的方法為了確保獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能，做出合適的選擇，必須進(jìn)行兩種分析：功率預(yù)算和帶寬

7、預(yù)算。1．功率預(yù)算功率預(yù)算的目的是判斷光檢測器接收到的光功率是否達(dá)到其所需的最小光功率（靈敏度）。光發(fā)射機(jī)發(fā)送的功率減去光纖鏈路的損耗和系統(tǒng)富余度，即為接收機(jī)的接收功率。光纖鏈路的損耗包括光纖損耗、連接器損耗、接頭損耗以及諸如分路器和衰減器等元件設(shè)備引入的損耗。系統(tǒng)富余度是一個估計值，用于補(bǔ)償器件老化、溫度波動以及將來可能加入鏈路器件引起的損耗，這個值在2～8dB之間。設(shè)總的光功率損耗為PT，光發(fā)射機(jī)發(fā)送的光功率為PS(dBm)，光接收機(jī)的靈敏度為PR(dBm)，則AC(dB)為連接器損耗，F(xiàn)C型連接器一般為0.8dB/個，

8、PC型連接器一般為0.5dB/個；AS(dB)為光纖固定接點(diǎn)損耗，一般為0.1dB/個；MC(dB)為系統(tǒng)富余度。由（6.1.1）式可以計算出給定光纖的最大傳輸距離、連接器和接頭等數(shù)量，得到較好的設(shè)計。2.帶寬預(yù)算帶寬預(yù)算的目的是為了滿足傳輸速率的要求。光纖通信系統(tǒng)的帶寬除了和光纖的色散特