数字光纤通信系统的设计模板

数字光纤通信系统的设计第五章数字光纤通信系统的设计（学时）2

一、教学目的及要求使学生了解整个数字光纤通信系统在整体进行设计时应考虑的因素和设计时使用的主要方法

二、教学重点及难点本章重点掌握损耗限制系统和色散限制系统中再生中继距离的设计方法本章难点:中继距离与系统传输速率的关系

三、教学手段板书与多媒体课件演示相结合

四、教学方法课堂讲解、提问

五、作业课外作业5-15-25-5

六、参考资料《光纤通信》刘增基第五章《光纤通信》杨祥林第八章

七、教学内容与教学设计教学内容教学设计备注【导入】（2分钟）导入2分钟回顾上节课的主要内容，借以引出这节课的主要内容［提问］提问引出本章的教学内容讲解【讲授新课】（96分钟）［板书］96分钟第五章数字光纤通信系统的设计［板书］对数字光纤通信系统而言，系统设计的主要任务是，根据用户对传输距离和传输容量（话路数或比特率）及其分布的要求，按照国家相关的技术标准和当前设备的技术水平，经过综合考虑和重复计算，选择最佳路由和局站设置、传输体制和传输速率以及光纤［板书］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在技术上，系统设计的主要问题是确定中继距离，特别对长途光纤通信系统，中继距离设计是否合［多媒体课件］理，对系统的性能和经济效益影响很大中继距离的设计有三种方法最坏情况法（参数完全已知）、统计法（所有参数都是统计定义）和半统计法（只有某些参数是统计定义）

5.1中继距离受损耗的限制下图示出了无中继器和中间有一个中继器的数字光纤线路系统的示意图H-CZF-----------------©-----------::r■=C|51（i----•$（1--1:旧丈|，g，—:e口」T❷Q・••J••・•1•数字光纤线路系统（a）无中继器；（b）一个中继器如果系统传输速率较低，光纤损耗系数较大，中继距离主要受光纤线路损耗的限制在这种情况下，要求S和R两点之间光纤线路总损耗必须不超过系统的总功率衰减，即L（a f+a s+a m）WPt-P2a c-MeL式中，Pt为平均发射光功率（dBm）,Pr为接收灵敏度（dBm）,a c为连接器损耗（dB/对），Me为系统余量（dB）,a f为光纤损耗系数（dB/km）,a s为每km光纤平均接头损耗（dB/km）,a m为每km光纤线路损耗余量（dB/km）,L为中继距离（km）o根据ITU T（原CCITT）G.955建议，用LD作光源的常规单模光纤（G.652）系统，在S和R之间数字光纤线路的容限如下表数字光纤通信系统几种常用线路码的性能«

4.5线路码型1B2B3B4B5B6B5B7B6B8B17B18B4B1H/1C8B1H/1C码速提升率

2.

1.

331.

21.

41.

331.

061.

251.12S冗余度（%）

1003320403362512.5最大连“0”或连“1”数23566不定1018平均误码增值因子/

1.

181.

2821.8/1/功率代价/dB/

1.

460.92//

0.29//基线浜移无小较小很小很小一般较大大误码监测精度精精精精较差差差差设备复杂程度简单简单较简单较简单较简单一殷较复杂较复杂

5.2中继距离受色散（带宽）的限制如果系统的传输速率较高，光纤线路色散较大，中继距离主要受色散（带宽）的限制为使光接收机灵敏度不受损伤，保证系统正常工作，必须对光纤线路总色散（总带宽）进行规范对于数字光纤线路系统而言，色散增大，意味着数字脉冲展宽增加，因而在接收端要发生码间干扰，使接收灵敏度降低，或误码率增大严重时甚至无法经过均衡来补偿，使系统失去设计的性能为确定中继距离和光纤线路色散带宽的关系，把输出脉冲用半高全宽度FWHM表示，即T式中，=o/

0.4247,=aT,a为相对rms脉冲宽度，T=l/fb,Tfb为系统的比特传输速率△Tf为光纤线路FWHM脉冲展宽，取决于所用光纤类型和色散特性对于多模光纤系统，色散特性一般见3dB带宽表示，中继距离L与1km光纤带宽B1的关系为B1=BL y,因此L=[

1.21—

1.78Bl/fb]1/y对于单模光纤系统，△f=

2.355f,of为光纤线路rmsT脉冲展宽，得到中继距离

0.226xlO60L°仆m°OO O在这个基础上，根据原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能够表示为式中，Fb是线路码速率Mb/s,C0是光纤的色散系数ps/nm・km,入为光源谱线宽度nm,e是与功率代价和光源特性有关的参数,对于MLMLD,e=

0.115,对于SLMLD,e=0,306o由于光纤制造工艺的偏差，光纤的零色散波长不会全部等于标称波长值，而是分布在一定的波长范围内，在140Mb/s以上的单模光纤通信系统中,色散的限制是不可忽视的

5.3中继距离和传输速率光纤通信系统的中继距离受损耗限制和受色散限制时确定方法不同从损耗限制和色散限制两个计算结果中，选取较短的距离，作为中继距离计算的最终结果下图示出各种光纤的中继距离和传输速率的关系，包括损耗限制和色散限制的结果各种光纤的中继距离和传输速率的关系对于波长为

0.85um的多模光纤，由于损耗大，中继距离一般在20km以内在L311im零色散波长附近，当速率超过1Gb/s时，中继距离才受色散限制在

1.55um波长上，由于色散大,一般要用单纵模激光器，理想系统速率可达5Gb/s,但实际系统由于光源调制产生频率喟啾,导致谱线展宽，速率一般限制为2Gb/so采用色散移位光纤和外调制技术，能够使速率达到20Gb/s以上现在能够把反映光纤传输系统技术水平的指标、速率X距离Gb/s-km乘积大致归纳如下••

0.85同m,SIF光纤，fbXL-O.01X1=

0.

010.85um,GIF光纤，fbXL-

0.1X20=

2.

01.31um,SMF光纤，fbXL-lX125=

1251.55um,SMF光纤，fbXL2X75=150〜

1.55uni,DSF光纤，fbXL-20X80=1600小结2分钟【结束语】（2分钟）［幻灯片］展示本课展示并简单介绍本课程各章节的名称和主要内程各章节名称让学容生了解本课程内容框架，做到心里有数［作业］布置课外作布置作业业，下次上课交

八、课后小结教学实践发现，学生对课堂上演示的具体例子很感兴趣，参与意愿、投入程度明显较高作为导论课，应避免流于泛泛的理论陈述和空洞的说教，而应该用具体的例子来激发学生学习的兴趣,引导她们进行自行探究资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。