光纖傳輸?shù)闹欣^ 距離

1、一、 概述為了規(guī)范合理地組建光傳輸網(wǎng)，光傳輸中繼距離是前提。光傳輸中繼傳輸距離與設(shè)備的性能、所采用的光纖性能、兩端光設(shè)備間線路傳輸?shù)倪B接器件等有關(guān)。傳輸距離的長(zhǎng)短影響著組建光傳輸網(wǎng)靈活性、投資規(guī)模。為提高我們組建光傳輸網(wǎng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，有必要對(duì)各光中繼傳輸距離進(jìn)行核算。下面將分別總結(jié)影響光傳輸中繼距離的各種因素及計(jì)算方法。二、 影響光傳輸距離因素在發(fā)送機(jī)與接收機(jī)之間影響信號(hào)傳輸距離的因素有很多，不同的物理媒介會(huì)給信號(hào)帶來不同的影響。從上面的示意圖看我們可以從光設(shè)備、光纜設(shè)施和光連接器三個(gè)方面考慮影響信號(hào)傳輸距離的因素。1. 光設(shè)備對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?光信號(hào)的傳輸距離受限于光設(shè)備的光口類型。SDH中

2、的光接口按傳輸距離和所用的技術(shù)可分為三種，即局內(nèi)連接、短距離局間連接和長(zhǎng)距離局間連接。為了便于應(yīng)用，將不同的光口類型用不同的代碼（如S-16.1）來表示：第一個(gè)字母表示應(yīng)用場(chǎng)合：I表示局內(nèi)通信；S表示近距通信；L表示長(zhǎng)距通信；V表示甚長(zhǎng)距通信；U表示超長(zhǎng)距；字母后第一個(gè)字母表示STM的等級(jí)；字母后第二個(gè)字母表示工作窗口和所用光纖類型：空白或1表示工作波長(zhǎng)是1310nm所用光纖為G.652，2表示工作波長(zhǎng)為1550nm所用光纖為G.652、G.654，5表示波長(zhǎng)1550nm所用光纖為G.655。另：電接口僅限STM-1等級(jí)、PDH接口。應(yīng)用類型局內(nèi)局間短程長(zhǎng)程光源標(biāo)稱波長(zhǎng)（nm）13101310

3、155013101550光纖類型G.652G.652G.652G.652G.652G.653距離（km）<2154080STM等級(jí)STM-1I-1S-1.1S-1.2L-1.1L-1.2L-1.3STM-4I-4S-4.1S-4.2L-4.1L-4.2L-4.3STM-16I-16S-16.1S-16.2L-16.1L-16.2L-16.3注：表內(nèi)距離用于分類而不是用于規(guī)范2. 光纖對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懝庠诠饫w中傳輸，主要受到光纖的衰減及色散的影響，另外我們?cè)诠こ虒?shí)際設(shè)計(jì)中還要考慮到兩段光纖間接頭的損耗、光通道代價(jià)、光纜富余度和高速傳輸存在的偏振模色散（PMD）等。在光傳輸系統(tǒng)中，光纖的衰減

4、是不可確定的因素，不同廠家的光纖在不同的環(huán)境均有不同的衰減值，不同工藝的光纖接續(xù)的衰減也不同；光纖在不同的光波長(zhǎng)傳輸，損耗也不同的。具體的參數(shù)見有關(guān)廠家的資料及參照國(guó)家通信行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這里介紹六種典型單模光纖的性能和應(yīng)用：ab c. d. e. f. 3. 光連接器對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊慡、R點(diǎn)間其他連接器損耗，如ODF等FC型平均0.8dB/個(gè)，PC型平均0.5dB/個(gè)，一般取2*0.5三、 光傳輸距離計(jì)算方法在光傳輸系統(tǒng)中，在已選好的光纖類型上開通光傳輸系統(tǒng)，傳輸距離將受到損耗和色散兩種因素的影響及設(shè)備的有關(guān)性能影響。在每個(gè)中繼段中，需要進(jìn)行光功率預(yù)算，在允許的范圍內(nèi)選用合適的光接口板類型。

5、1. SDH的光傳輸距離計(jì)算方法在SDH光傳輸中，目前，ITU-T已經(jīng)在G.652、G.653、G.654和G.655中分別定義了4種不同設(shè)計(jì)的單模光纖。其中G.652光纖就是目前廣泛使用的單模光纖，稱為1310nm波長(zhǎng)性能最佳的單模光纖,它可以應(yīng)用在1310 nm 和1550nm兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū);G.653光纖稱為1550nm波長(zhǎng)性能最佳的單模光纖,主要應(yīng)用于1550nm工作波長(zhǎng)區(qū)；G.654光纖稱為截止波長(zhǎng)移位單模光纖，主要應(yīng)用于需要很長(zhǎng)再生段距離的海底光纖通信；G.655光纖是非零色散移位單模光纖，適于密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)應(yīng)用。根據(jù)工程的具體情況，在本地網(wǎng)建光傳輸建議全部使用符合G.6

6、52建議的光纖，并根據(jù)不同的敷設(shè)方式選擇不同程式的光纜。如選用符合G.655建議的光纜，應(yīng)能滿足1310nm窗口傳輸?shù)囊?。選定了光纖的類型，在進(jìn)行光傳輸中繼段距離預(yù)算計(jì)算時(shí)，必需考慮衰減受限距離及色散受限距離，為保證能滿足最壞情況要求，選擇兩者之中較小值作為可用傳輸距離。1.1 衰減限制衰減限制中繼段長(zhǎng)度預(yù)算 L= (Ps-Pr-Ac-Pp- Mc) / (Af+As) Ps平均發(fā)射功率Pr 最小靈敏度Pp 光通道代價(jià)，也就是設(shè)備富余度。由于設(shè)備時(shí)間效應(yīng)（設(shè)備的老化）和溫度因素對(duì)設(shè)備性能影響所需的余量，也包括注入光功率、光接受靈敏度和連接器等性能劣化，一般取1dB或2dBAc 連接器衰減和，

7、包含S和R點(diǎn)間除設(shè)備連接器C以外的其它連接器（如ODF等）衰減，如ODF等FC型平均0.8dB/個(gè)，PC型平均0.5dB/個(gè)，一般取2*0.5Af 光纖衰減系數(shù)（在1310nm中取0.36dB/km，在1550nm中取0.22dB/km）MC 線路富余度，可取0.05-0.1dB/km，在一個(gè)中繼段內(nèi)，光纜富裕度不宜超過5dB.一般預(yù)算距離小于30km時(shí)取0.1dB/km，大于30km時(shí)取3dB （注：當(dāng)MC取0.1dB/km時(shí)預(yù)算公式改為L(zhǎng)= (Ps-Pr-Ac-Pp) / (Af+As+Mc)）As 光纖接頭平均衰減（活接頭取0.5dB/個(gè)，死接頭取0.08dB/個(gè)）注：上面計(jì)算中繼段距離

8、的取值，僅作為參考為了滿足衰減限制可通過下面方法求得：(1) 最長(zhǎng)限制傳輸距離Ps取最小平均發(fā)射功率，Pr取光口最小接收靈敏度，得出長(zhǎng)限制距離L。(2) 最短限制傳輸距離Ps取最大平均發(fā)射功率，Pr取光口接收過載功率，Mc取0，得出短限制距離l。1.2 色散限制色散限制的中繼段長(zhǎng)度 Ld= Dmax/D Dmax：光傳輸收發(fā)兩點(diǎn)間的允許的最大色散值；D：光纖色散系數(shù)，在G.652光纖中1310nm取3.5Ps/nm.km，在1550nm取18Ps/nm.km。中繼段范圍：lmin(L,Ld).1.3 偏振模色散（PMD）受限系統(tǒng)偏振模色散受限距離的計(jì)算和解決方法：L=(Pt/P)2其中：Pt指

9、光口的PMD容限(對(duì)于10Gb/s信號(hào),Pt=10ps（1/A）1/2）A為系統(tǒng)速率（Tb/s）)，P為光纜實(shí)際測(cè)試的PMD值。 例如某段光纖PMD值為1.2ps/km1/2,那么對(duì)于10G系統(tǒng)來說:PMD受限距離=(10/1.2)2=69.44km。 2. WDM的光傳輸距離計(jì)算方法隨著技術(shù)的進(jìn)展，及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，通信業(yè)務(wù)的迅速增長(zhǎng)，在通信行業(yè)中，越來越多的光傳輸采用了波分復(fù)用（WDM）。在波分復(fù)用中，要增加傳輸中繼距離，主要是克服光纖對(duì)光波信號(hào)的衰減或由光纖引起的色散影響。（1） 規(guī)則設(shè)計(jì)法（稱固定衰耗法）：得用色散受限式公式1及保證系統(tǒng)信噪比的衰耗受限式公式2，分別計(jì)算這二式，取其

10、較小值。此方法適用段落比較均勻的情況。 公式1中：L為色散受限的再生段長(zhǎng)度Dsys為MPI-S MPI-R之間光通道允許的最大色散值（ps/nm）1D1 為光纖色散系數(shù)（ps/nm.km）公式2中：L為保證信噪比的衰減受限的再生段長(zhǎng)度（km）n為WDM系統(tǒng)應(yīng)用的應(yīng)用代碼所限制的光放段數(shù)量Aapan為最大光放段衰耗。其值應(yīng)小于并等于WDM系統(tǒng)采用的應(yīng)用代碼所限制的段落衰減（dB）Ac為MPI-S，R點(diǎn)或S，R或S，MPI-R之間所有連接器衰減之和（dB）Af為光纖衰減常數(shù)(dB/km)Amc光線路維護(hù)每公里余量（dB/km）（2） 簡(jiǎn)易的信噪比計(jì)算方法：光規(guī)剛設(shè)計(jì)法不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求時(shí)，可采

11、用色散受限式（公式1）及簡(jiǎn)易的信噪比計(jì)算式（公式3）進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即利用保證色散受限和系統(tǒng)的信噪比來確定再生段/光放段的長(zhǎng)度。此方法適用光放段衰耗差別不太大的情況。OSNRN=58+PtotM-Nf-Aspan-101gN （公式3）OSNRN為N個(gè)光放段后的每通路光信噪比（dB）M為通路數(shù)量PtotM為每通路的平均輸出功率（dBm）Nf為光放大器的噪聲系數(shù)Aspan為最大光放段損耗（dB）在信噪比（OSNR）的計(jì)算中，取光濾波器帶寬0.1nm，在每個(gè)光放段R點(diǎn)及MPI-R點(diǎn)的各個(gè)通路的OSNR大于22dB的情況下，由光放段損耗來決定光放段的長(zhǎng)度，也可確定通過幾個(gè)OA級(jí)聯(lián)的再生段長(zhǎng)度。（3）

12、專用系統(tǒng)計(jì)算工具計(jì)算：在上述兩種均不能滿足系統(tǒng)OSNR的情況下，要采用專用系統(tǒng)計(jì)算OSNR來確定。上面有關(guān)公式的一些取值，請(qǐng)參見中華人民共和國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（長(zhǎng)途光纜波分復(fù)用（WDM）傳輸系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)暫行規(guī)定）及設(shè)備廠家的參數(shù)。四、 設(shè)計(jì)需要注意的問題（1） 光口板的選擇在組建傳輸中，要考慮到光口板接收功率、發(fā)射功率的上限值及下限值，根據(jù)不同路由長(zhǎng)度，選擇適當(dāng)?shù)墓饪诎孱愋停ň謨?nèi)、短距離、長(zhǎng)距離、超長(zhǎng)距離）。在設(shè)計(jì)中，選用不同類型光口板時(shí)，在通過計(jì)算其最大的傳輸距離，不能滿足需要時(shí)，需要增加光衰減或光功率放大器。在局內(nèi)的光設(shè)備組網(wǎng)（或傳輸距離較近），一般選用局內(nèi)通信用的光口板（I1）。當(dāng)傳輸路由長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，也可考慮加光放大器來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)傳輸距離的傳輸。在本地傳輸網(wǎng)設(shè)計(jì)中，常不作考慮。（2） 不同波長(zhǎng)光口板的選擇在組建一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)，采用光接