1、第六章 光纤通信系统(免费版),数字光纤通信系统组成 线路码型 性能指标 系统设计 模拟光纤通信系统,第一节 IM-DD数字光纤通信系统的组成,一、目前最常用、最主要的方式是强度调制直接检测(IM-DD)数字光纤通信系统。,二、 光中继器,设置光中继器的原因： 光信号在传输过程会出现两个问题： 光纤的损耗特性使光信号的幅度衰减，限制了光信号的传输距离； 光纤的色散特性使光信号波形失真，造成码间干扰，使误码率增加。 以上两点不但限制了光信号的传输距离，也限制了光纤的传输容量。为增加光纤的通信距离和通信容量，必须设置光中继器。 光中继器的功能是补偿光能量损耗，恢复信号脉冲形状有： 补偿衰减的光信号
2、； 对畸变失真的信号波形进行整形。 光中继器的类型主要有两种：一种是传统的光中继器（即光电中继器），另一种是全光中继器。,传统的光中继器采用光电光（O-E-O）转换形式的中继器。如图62所示。,图6-2 典型的数字光中继器原理方框图,2光电中继器的结构形式有的设在机房中，有的是箱式或罐式，有的是直埋在地下或架空光缆在电杆上。,1、光电中继器的构成,目前全光放大器主要是掺铒光纤放大器。掺铒光纤放大器是一个直接对光波实现放大的有源器件，其工作原理如图所示。用掺铒光纤放大器作中继器的优点是，设备简单，没有光电光的转换过程，工作频带宽。缺点是，光放大器作中继器时，对波形的整形不起作用。,掺铒光纤放大器
3、用作光中继器的原理框图,全光中继器,三、监视控制系统,1、监控系统为监视、监测和控制系统的简称。它与其他通信系统一样，在一个实用的光纤通信系统中，为保证通信的可靠，监控系统是必不可少的。 （1）监测内容 a在数字光纤通信系统中误码率是否满足指标要求； b各个光中继器是否有故障； c接收光功率是否满足指标要求； d光源的寿命； e电源是否有故障； f环境的温度、湿度是否在要求的范围内。 除上述内容外，还可根据需要设置其他监测内容。,（2）控制内容,当光纤通信系统中主用系统出现故障时，监控系统即由主控站发出倒换指令，遥控装置将备用系统接入，将主用系统退出工作。当主用系统恢复正常后，监控系统应再发出
4、指令，将系统从备用倒换到主用中。 另外，当市电中断后，监控系统还要发出启动电机的指令，又如中继站温度过高，则应发出启动风扇或空调的指令。同样，还可根据需要设置其他控制内容。,2、常见监控系统的基本组成,常见监控系统组成方式有三种： 一级监控系统在一个数字段对光纤传输设备及相关数字复接设备进行监控。 二级监控系统在具有多个方向的单个数字段距离内传输及复接设备进行监控。 三级监控系统对跨数字段的传输设备进行集中监控。,3、 监控信号的传输,在光纤通信监控系统中，监控信号是怎样在主控站和被控站之间传输呢? 目前有两类方式： （1）一类是在光缆中加金属导线对来传输监控信号，已经逐渐被淘汰； （2）另一
5、类是由光纤来传输监控信号。,（2）光纤来传输监控信号,光纤来传输监控信号又可分为如下两种方式： A、频分复用传输方式。 采用频分方式可有不同的方法，其中一种方法是脉冲调顶方法。 这种方法在使用5B6B码型的机器上，用来传输监控信号，此外还可传输公务区间通信等信号。 B、时分复用方式。 这种方式就是在电的主信号码流中插入冗余(多余)的比特，用这个冗余的比特来传输监控等信号。,四、脉冲插入与脉冲分离,在一个实用的光纤通信系统中，除了要传输从电端机送来的多路信号之外，为了使整个系统完善地工作，还需传送监控信号、公务联络信号、区间通信信号以及其他信号。 脉冲复接是将监控信号、公务联络信号、区间通信信号
6、等汇接后在读脉冲的作用下，将上述信号插入信码流经编码后多余的时隙中，然后在光纤中传输。 在光纤通信系统的接收端设有脉冲分离电路。它的作用与脉冲插入电路相反，将插入的监控信号、公务联络信号、区间通信信号分离出来，送至相应的单元中。,传输故障主要来源于光缆线路，且多为人为故障，因而需要设置另外一套光端机、光中继器以及光缆线路，供一个或多个主用系统共同备用，当某一个主用系统出现故障，则可以通过倒换装置，启用该备用系统，以保证信息的正常传输。,五、保护倒换系统,六、光路中的无源光器件,无源光器件是除光源器件、光检波器件之外不需要电源的光通路部件。 无源光器件可分为连接用的部件和功能性部件两大类。 连接
7、用的部件有各种光连接器，用做光纤和光纤、部件（设备）和光纤、或部件（设备）和部件（设备）的连接。 功能性部件有分路器、耦合器、光合波分波器、光衰减器、光开关和光隔离器等，用于光的分路、耦合、复用、衰减等方面。,光纤连接器，俗称活接头，ITU-T建议将其定义为“用以稳定地，但并不是永久地连接两根或多根光纤的无源组件”。光纤连接器主要用于实现系统中设备与设备、设备与仪表、设备与光纤及光纤与光纤的非永久性固定连接等。（1）光纤连接器的基本构成由三个部分组成的：两个配合插头和一个耦合管。两个插头装进两根光纤尾端；耦合管起对准套管的作用。如图6-10所示。,图6-10 光纤活动连接器基本结构,1、光纤连
8、接器,光纤连接器按光纤数量、光耦合系统、机械耦合系统、套管结构和紧固方式进行分类，如下表所示。,（2）光纤连接器的分类, 插入损耗（介入损耗），该值越小越好。平均损耗值应不大于0.5dB。 回波损耗（或称反射损耗、回损、回程损耗），是衡量从连接器反射回来并沿输入通道返回的输入功率分量的一个度量值，该值越大越好。其典型值应不小于25dB。 互换性，每次互换后，其连接损耗变化量越小越好。 重复性，即每次插拔时连接损耗变化量要小。 插拔寿命（最大可插拔次数），光纤连接器的插拔寿命一般由元件的机械磨损情况决定。,（3）光纤连接器的性能要求, FC型。其接头的对接方式为平面对接。 PC型。是FC型的改进
9、型。其对接面由平面变为拱型凸面。是我国最通用的规格。 SC型。其结构尺寸与FC型相同，端面处理采用拱型凸面或PC研磨方式。 DIN47256型。由德国开发。 双锥型连接器。由美国贝尔实验室开发研制。 （5）固定连接光纤与光纤的连接有两种，活动连接和永久性连接。以上介绍了活动连接。永久性连接有粘接法和熔接法，目前多用熔接法。,（4）部分常见光纤连接器,光分路耦合器是分路和耦合光信号的器件。 功能是把一个输入的光信号分配给多个输出（分路），或把多个输入的光信号组合成一个输出（耦合）。（1）耦合器类型（a）T形耦合器（b）星形耦合器（c）定向耦合器（d）波分复用器/解复用器（也称合波器/分波器）如图
10、6-12所示。,2、光耦合器,图6-12 常用耦合器的类型,常用耦合器的类型,表示光纤耦合器性能指标的参数有：隔离度、插入损耗和分光比等。下面以22定向耦合器为例来说明。1）隔离度A如图6-12（c）所示，由端1输入的光功率P1应从端2和端3输出，端4理论上应无光功率输出。但实际上端4还是有少量光功率输出（P4），其大小就表示了1、4两个端口的隔离程度。隔离度A表示为（6-1）一般情况下，要求 。,（2）、耦合器主要性能参数,它表示了定向耦合器损耗的大小。插入损耗等于输出光功率之和与输入光功率之比的分贝值，用L表示为（6-2）一般情况下，要求L（3）分光比T分光比等于两个输出端口的光功率之比，
11、如从端1输入光功率，则端2和端3分光比（6-3）一般情况下，定向耦合器的分光比为11110。,2）插入损耗L,光衰减器是用来稳定地、准确地减小信号光功率的无源光器件。光衰减器主要用于调整中继段的线路衰减，测量光系统的灵敏度及校正光功率计等。光衰减器分固定衰减器和可变衰减器两种。（1）固定衰减器，其造成的功率衰减值是固定不变的，一般用于调节传输线路中某一区间的损耗。（2）可变衰减器，它所造成的功率衰减值可在一定范围内调节。可变衰减器又分为连续可变和分挡可变两种。,3、光衰减器,（1）光隔离器光隔离器是保证光波只能正向传输，避免线路中由于各种因素而产生的反射光再次进入激光器而影响激光器的工作稳定性
12、。光隔离器主要用在激光器或光放大器的后面。（2）光环形器光环形器与光隔离起工作原理基本相同，只是光隔离器一般为两端口器件，而光环形器则为多端口器件。如后图1所示。,4、光隔离器与光环形器,图1 光环形器示意图,图2 光环形器用于单纤双向通信示意图,光环形器为双向通信中的重要器件，它可以完成正反向传输光的分离任务。图2所示为光环形器用于单纤双向通信的例子。,光环形器作用,插入损耗和隔离度是光隔离器的两个主要性能参数，另还有回波损耗，偏振相关损耗和偏振模色散。1）插入损耗插入损耗是指在光隔离器通光方向上传输的光信号由于引入光隔离器而产生的附加损耗。如果输入的光信号功率为Pi，经过光隔离器后的功率为
13、Po，则插入损耗IL为显然，其值越小越好。,（3）光隔离器的性能指标,回波损耗是指由于构成光隔离器的各元件、光纤以及空气折射率失配引起的反射造成的对入射光信号的衰减。回波损耗RL为其中，Pi为正向输入光隔离器的光信号功率，Pr为返回输入端口的光功率。 RL值越大越好。,2）回波损耗,隔离度是指在逆光隔离器通光方向上传输的光信号由于引入光隔离器而产生的损耗。有其中， 为反向输入光隔离器的光信号功率， 为反向通过光隔离器的光功率。隔离度越大越好。,3）隔离度,（4）偏振相关损耗（PDL）是指输入光偏振态发生变化而其他参数不变时，器件插入损耗的最大变化量。它是衡量器件插入损耗受偏振态影响程度的指标。
14、（5）偏振模色散（PMD）是指通过器件的信号光不同偏振态之间的相位延迟。注：一般情况下，光通信系统对光隔离器的主要技术指标要求为：插入损耗1.0dB；隔离度35dB；回波损耗50dB；PDL0.2dB；PMD0.2ps。,4）其它指标,一、研究传输码型的必要性 码型转换是十分必要的，因为常规PCM数字通信用编码方式为HDB3和CMI，见表61；这些码型并不都适合在数字光纤通信系统中传输。为此，在光端机中必须进行码型变换。 HDB3：三阶高密度双极性码 CMI：传号反转码，为一种两电平不归零码,第二节 光纤通信中的线路码型,表6-1 PCM接口码速率与接口码型,在PDH系统中，常用的线路编码有分
15、组码mBnB，1B2B码（CMI、DMI和双相码等）和插入码， SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码。各种码的编码规律、传输速率如表6-2所示。,光线路编码,表6-2 常用的光纤线路编码,二、选择码型应满足的主要要求,(1) 避免在信码流中出现长“0”和长“1”；能给光接收机提供足够的定时信息。码流中“1”及“0”码的出现是随机的，可能会出现长串的连“1”或连“0”，这时定时信息将会消失，使接收机定时信息提取产生困难； (2) 尽量减少信码流中直流分量的起伏；能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频率分量。简单的单极性码流中有直流成分，且当码流中“0”与“1”作随机变化时直流成分也作随机
16、变化，从而引起数字信号的基线漂移，给判决和再生带来困难。 (3) 能在不中断业务的条件下检测线路的BER。即能提供一定的冗余码，实现主辅信号同时传输。,除此之外线路码速比标准码速的增加尽量要小，对高次群光纤通信系统特别重要。 还应具备电路简单等特点。常用的码型有分组码、伪双极性码、插入比特码。,其它要求：,1分组码（ mBnB码）分组码常用mBnB表示，它是把输入码流每m比特分成一组，然后把每组编成n比特输出。每组的m个二进制码，记为mB，变换为n个二进制码，记为nB，因此称为mBnB码，其中m和n都是正整数，通常nm，一般选取n=m+1。常用的mBnB码有1B2B、3B4B、5B6B、8B9
17、B和17B18B等。我国在三、四次群系统中常采用5B6B码。最简单的mBnB码是1B2B码，它是把原信息码的“0”变换为“01”，把“1”变换为“10”。称为双相码，又称分相码。因此最大的连“0”和连“1”的数目不会超过两个，例如1001和0110。但是码速率提高了1倍。mBnB码的缺点是传输辅助信号比较困难。,三、光纤通信中的常用码型,输入的原始码流mB码，共有(2m) 个码字， 变换为nB码时， 共有(2n) 个码字。一般2n 2 2m。为保证信息的完整传输，必须从nB码的2n 2 2m个码字中挑选2m个码字来代替mB码。 设计者应根据最佳线路码特性的原则来选择码表。例如：在3B码中有2个
18、“0”，变为4B码时补1个“”；在3B码中有2个“1”， 变为4B码时补1个“0”。而000用0001和1110交替使用； 111用0111和1000交替使用。同时，规定一些禁止使用的码字， 称为禁字，例如0000和1111。 ,（1）mBnB码编码原理,作为普遍规则，引入“码字数字和”(WDS)来描述码字的均匀性，并以WDS的最佳选择来保证线路码的传输特性。所谓“码字数字和”，是在nB码的码字中，用“-1”代表“0”码， 用“+1”代表“”码，整个码字的代数和即为WDS。如果整个码字“”码的数目多于“0”码，则WDS为正；如果“0”码的数目多于“1”码， 则WDS为负；如果“0”码和“1”码
19、的数目相等，则WDS为0。例如：对于0111，WDS=+2；对于0001， WDS=-2；对于0011，WDS=0。,（2）“码字数字和”(WDS),nB码的选择原则是：尽可能选择|WDS|最小的码字， 禁止使用|WDS|最大的码字。以3B4B为例，应选择WDS=0和WDS=2的码字， 禁止使用WDS=4的码字。,（3）nB码的选择原则,我国3次群和4次群光纤通信系统最常用的线路码型是5B6B码，其编码规则如下： 5B码共有(25)32个码字，变换6B码时共有(26)64个码字，其中WDS=0有20个，WDS=2有15个，WDS=-2有15个，共有50个|WDS|最小的码字可供选择。由于变换为
20、6B码时只需32个码字，为减少连“”和连“0”的数目， 删去： 000011、 110000、 001111和111100。,（4）举例：5B6B码的编码规则,5B6B码的禁字,禁用WDS=4和6的码字。出现禁字即为误码，可用于误码检测。 表63示出根据这个规则编制的一种5B6B码表，正组和负组交替使用。 表中正组选用20个WDS=0和12个WDS=+2，负组选用20个WDS=0和12个WDS=-2。 ,表63 一种5B6B码表,线路码（6B）,信号码（5B）,模式2（负组）,模式1（正组）,WDS,码子,WDS,码子,-2,000101,+2,111010,11111,31,-2,00100
21、1,+2,110110,11110,30,-2,010001,+2,10110,11101,29,0,111000,0,111000,11100,28,-2,000110,+2,111001,11011,27,0,110100,0,110100,11010,26,0,110010,0,110010,11001,25,表63 一种5B6B码表（续表）,mBnB码是一种分组码，设计者可以根据传输特性的要求确定某种码表。mBnB码的特点是： (1) 码流中“0”和“1”码的概率相等， 连“0”和连“1”的数目较少，定时信息丰富。 (2) 高低频分量较小，信号频谱特性较好，基线漂移小(3) 在码流中引
22、入一定的冗余码， 便于在线误码检测。 mBnB码的缺点是传输辅助信号比较困难。因此，在要求传输辅助信号或有一定数量的区间通信的设备中，不宜用这种码型。,（5）mBnB码的特点,有两种编译码电路： 一种是 组合逻辑电路，就是把整个编译码器都集成在一小块芯片上，组成一个大规模专用集成块， 国外设备大多采用这种方法。 一种是把设计好的码表全部存储到一块只读存储器(PROM)内而构成，国内设备一般采用这种方法。 ,（6）编译码器,码表存储编码器原理,以3B4B码为例，码表存储编码器的工作原理如左图。 首先把设计好的码表存入PROM内，待变换的信号码流通过串 - 并变换电路变为3比特一组的码b1、b2、
23、b3，并行输出作为PROM的地址码，在地址码作用下，PROM根据存储的码表， 输出与地址对应的并行4B码，再经过并 - 串变换电路，读出已变换的4B码流。,码表存储编码器原理,（1）CMI码CMI码又称传号反转码，它是一种1B2B码。其变换规则是原码的“0”码用“01”码代替，原码的“1”码用“00”或“11”交替代替。（2）DMI码DMI码又称不同模式反转码，它是一种1B2B码。其变换规则是原码的“1”码用“00”或“11”交替代替。原码的“0”码，若前二个码为“01”，“11”时用“01”代替，前二个码为“10”，“00”时用“10”代替。,2. 伪双极性码（1B2B码）,插入码是把输入二
24、进制原始码流分成每m比特（mB）为一组，然后在每组mB码末尾按一定的规律插入一个码，组成m+1个码为一组新的线路码流。根据插入码的用途不同，可以分为mB1C码、mB1H码和mB1P码等。,3插入比特码,（1）mB1C码,mB1C码的编码原理是，把原始码流分成每m比特（mB）为一组，然后在每组mB码的末尾插入1比特补码，这个补码称为C码，所以称为mB1C码。例如：,C码的作用是引入冗余码，可以进行在线误码率监测； 同时改善了“0”码和“1”码的分布，有利于定时提取。,mB1H码是由mB1C码演变而成的，即在mB1C码中，扣除部分C码，并在相应的码位上插入一个混合码（H码），所以称为mB1H码。所
25、插入的H码可以根据不同用途分为三类：第一类是C码，它是第m位码的补码，用于在线误码率监测； 第二类是L码，用于区间通信； 第三类是G码，用于帧同步、公务、数据、监测等信息的传输。,（2）mB1H码,常用的插入码是mB1H码，有1B1H码、4B1H码和8B1H码。以4B1H码为例，它的优点是码速提高不大，误码增值小； 可以实现在线误码检测、区间通信和辅助信息传输。缺点是码流的频谱特性不如mBnB码。但在扰码后再进行4B1H变换， 可以满足通信系统的要求。 ,常用的插入码是mB1H码,在mB1P码中，P码称为奇偶校验码，P码有以下两种情况。 P码为奇校验码时，其插入规律是使m+1个码内“1”码的个
26、数为奇数，例如： P码为偶校验码时，其插入规律是使m+1个码内“1”码的个数为偶数，例如：,（3）mB1P码,SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码，它是利用一定规则对信号码流进行扰码，经过扰码后使线路码流中的“0”和“1”出现的概率相同，因此码流中不会出现长连“0”或长连“1”的情况，从而有利于接收端提取时钟信号。信号序列扰乱方法有： 用一个随机序列与输入信号序列进行逻辑加，这样就能把任何输入信号序列变换为随机序列，但完全随机的序列不能再现。 用伪随机序列来代替完全随机序列进行扰码与解扰的作用。,4扰码,扰乱器与解扰器的构成,一个五级扰码器和解扰器的构成,5. 数字光纤通信系统几种常
27、用线路码性能,1光发射机与光接收机统称为光端机。光发射机实现E/O，光接收机实现O/E转换。2数字光发射机基本组成包括均衡放大、码型变换、复用、扰码、时钟提取、光源、光源的调制（驱动）电路、光源的控制电路（ATC和APC）及光源的监测和保护电路等。3对光源进行强度调制的方法分为两类，即直接调制（内调制）和间接调制（外调制）。通常直接调制适用于速率小于2.5Gbit/s的系统。间接调制适合于高速大容量的系统。,6. 光纤通信系统小结（1）,4数字光接收机主要包括光电检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟提取电路、取样判决器以及自动增益控制（AGC）电路。5光接收机的噪声主要来自光接收机内部噪
28、声：包括光电检测器的噪声和光接收机的电路噪声。光电检测器的噪声包括量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声和APD的倍增噪声；电路噪声主要是前置放大器的噪声。6数字光接收机主要指标有光接收机的灵敏度和动态范围。,光纤通信系统小结（2）,光纤通信系统小结（3）,7光中继器的主要功能有：补偿衰减的光信号；对畸变失真的信号波形进行整形。有两种类型的中继器，传统的光电中继器和全光中继器。8在PDH光纤通信系统中，常使用的线路编码有分组码mBnB，1B2B（CMI、双相码）和插入码。在SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码。,第三节 光纤通信系统的性能指标,一、系统的参考模型假设参考连接HRX（Hypo
29、thesis Reference Connection） 假设参考数字链路HRDL(Hypothesis Reference Digital Link） 假设参考数字段HRDS(Hypothesis Reference Digital Section）,标准假设参考连接HRX,假设参考连接是将拟建造的光纤通信系统按最长长度的标准数字网络进行假设参考连接，进行总体性能研究的一个参考模型,长度一般为27500km。,LE 本地交换 SC 二级交换中心 数字链路PC 一级交换中心 TC 三级交换中心 数字交换ISC 国际交换中心,T参考点,T参考点,27500km,国内,国内,国际,本地,本地,LE
30、,LE,PC,PC,SC,SC,TC,TC,ISC,ISC,ISC,ISC,ISC,假设参考数字链路HRDL,HRDL定义为：在两个数字配线架（或其等效设备）之间，对规定速率的数字信号进行数字传输的全部实体。HRDL可以包含复接和分接过程，但不包换交换过程。多个HRDL和各级交换中心组成HRX，标准数字HRX的总的性能指标按比例分配给HRDL，使系统设计得以简化。建议的HRDL长度为2500km，但各国领土面积不同，采用的HRDL长度也不同，我国采用5000km ，美国和加拿大采用6400km，而日本采用2500km。,假设参考数字段HRDS,HRDS定义为：在相邻接的数字分配架或其等效设备之
31、间，对规定速率的数字信号进行数字传输的全部实体。HRDS包含两端的终端设备，但不包含复接功能。多个HRDS组成一个HRDL。在建议中用于长途传输的HRDS长度为280km，用于市话传输的HRDS长度为50km。我国用于长途传输的 HRDS长度为420km （一级干线）和280km（二级干线）。,二、误码率BER,误码率是衡量数字光纤通信系统传输质量优劣的重要指标，反映了在数字传输过程中信息受到损害的程度。一般用在一个较长时间内的传输码流中出现误码的概率表示。,误码率参数和HRX 的误码率指标,HRX误码率总指标的分配,HRDS高级电路误码率指标,三、抖动,抖动是数字信号传输过程中产生的一种瞬间
32、不稳定现象。其定义为数字信号在各有效瞬间对标准时间位置的偏差。偏差时间范围称为抖动幅度。偏差时间间隔对时间的变化率为抖动频率。这种偏差包括在某一平均位置左右变化或提取时钟信号在中心位置左右变化。抖动产生的原因主要与定时电路的质量、输入信号的状态和输入码流中的连“0”码数目有关。 输入抖动容限是系统能容忍的输入信号中引入的抖动最大值。该参数反映系统对抖动的承受能力。 输出抖动容限是系统在无输入抖动的条件下允许输出信号中产生的抖动最大值。该参数反映了系统本身引入的抖动程度。,抖动产生的原因主要有：, 由于噪声引起的抖动。 时钟恢复电路产生的抖动。 其他原因引起的抖动。引起抖动还有其他原因，如数字系
33、统的复接、分接过程，光缆的老化等。抖动的单位是UI(Unit Interval)： 1UI的时间相差非常大，一般用抖动占UI的相对值来表示。,系统各次群输入抖动容限,系统各次群输出抖动容限,第四节数字光纤通信系统设计概述,系统设计的任务,根据用户对传输距离和传输容量及其分布的要求，按照国家相关技术标准何谓当前设备的技术水平，经过综合考虑和反复计算，选择最佳路由和局站设置，传输体制和传输速率以及光纤光缆和光端机的基本参数和性能指标。以使系统的实施达到最佳的性能价格比。,系统中继距离的设计方法,最坏情况法（参数完全已知） 统计法（所有参数都是统计定义） 半统计法（只有某些参数是统计定义）,损耗限制
34、系统中继距离的设计方法,若系统速率较低，光纤损耗系数较大，中继距离主要由光纤的线路损耗限制，故要求S和R参考点之间光纤线路总损耗必须不超过系统的总功率衰减。即：或其中，Pt为平均发送光功率，Pr是接收灵敏度，c是连接器损耗（dB/km）,Me是系统余量，f是光纤损耗系数（dB/km） ，s是每公里光纤平均接头损耗（ dB/km） ，m是每公里光纤线路损耗余量（dB/km） ，L是中继距离。,三、色散限制系统中继距离的设计方法,设传输速率为fb=1T，发射脉冲为半占空比的归零码，输出脉冲为高斯波形g(t)，且其中是均方根rms脉冲宽度。 把输出脉冲用半高全宽度（FWHM）表示，即f光纤线路的 （
35、FWHM）脉冲展宽，取决于所用光纤的类型和色散特性。,对于多模光纤，光纤线路的总带宽B和速率fb之间的关系为：中继距离L和1km光纤带宽Bl的关系为 ,因此对于单模光纤系统，中继距离为,CCITT建议，对于实际的单模光纤通信系统，受色散限制的中继距离L可以表示为：,式中, 是线路码速率(Mb/s)，与系统比特速率不同，它要随线路码型的不同而有所变化。C0是光纤的色散系数(ps/(nmkm)，它取决于工作波长附近的光纤色散特性。为光源谱线宽度(nm)，对多纵模激光器(MLM-LD)，为rms宽度，对单纵模激光器(SLM-LD), 为峰值下降20dB的宽度。 是与功率代价和光源特性有关的参数，对于
36、MLMLD, =0.115, 对于SLM-LD，=0.306。,四、中继距离与系统传输速率的关系,以140Mb/s单模光纤系统为例计算中继距离，设系统平均发送功率Pt=3dBm,接收灵敏度为Pr= 42dBm，设备余量为Me= 3dB,连接器损耗为c= 0.3dB/km,光纤损耗系数f= 0.35dB/km,光纤余量m = 0.3dB/km, 每km光纤平均接头 损耗为s = 0.03dB/km.将数据代入损耗限制系统中继距离计算公式可得,又设线路码型为5B6B码，线路码速率Fb=140（6/5）=168Mb/s, C0 =3.0ps/(nm.km),=2.5nm,将数据代入色散限制系统中继距离计算公式可得：光纤通信系统的中继距离从损耗和色散限制系统两个计算结果中，选择较短的距离，作为中继距离计算的最终结果。因此本例在工程设计中取中继距离为74km，中继距离主要受损耗限制。,
