数字光纤通信系统中继距离计算--现代传输技术课设论文--大学毕业设计论文.doc

现代传输技术 课程设计中文题目： 数字光纤通信系统中继距离计算 英文题目： Digital Optical Fiber Communication System Relay Distance Calculation 课 程： 现代传输技术 学 院：电子与信息工程学院 专 业： 通 信 工 程 姓 名： 学 号： 指导教师: 二 零 一 四 年 七 月现代传输技术课程设计摘要随着光纤通信技术的不断发展，光纤通信已成为当今通信的主要方式之一，在各个方面得到了广泛的应用。光纤通信以其独特的优越性受到人们的极大重视。光纤通信技术应用于通信中，其中光纤通信系统的设计为重中之重。光纤通信系统主要由光发射机、光接收机和光纤线路组成。光纤通信系统一般分为数字光纤通信系统和模拟光纤通信系统。数字光纤通信系统比模拟光纤通信系统更具有优越性。而在数字光纤通信系统的设计问题中，主要是确定中继距离的问题。本论文就是研究数字光纤通信系统中中继距离的影响因素，其中主要研究因传输速率的影响，而导致的色散和损耗对中继距离的限制。关键词：数字光纤通信系统；中继距离；衰耗；色散AbstractWith the continuous development of optical fiber communication technology, optical fiber communication has become one of the main methods of communication today, has been widely used in every aspect. Optical fiber communication with its unique advantage has been heavily promoted by the people. Optical fiber communication technology used in the communication, including the design of optical fiber communication system as the top priority. Optical fiber communication system is mainly composed of optical transmitter, optical receiver and optical fiber links. Optical fiber communication system is generally divided into digital optical fiber communication system and analog optical fiber communication system.Digital optical fiber communication system is more superiority than analog optical fiber communication system. In the design problem of digital optical fiber communication system, the main problem is to determine the relay distance. This thesis is to study the influence factors of relay distance in digital optical fiber communication system, including the main research because of the influence of transmission rate, due to the dispersion and loss on the limitation of distance relay.Keywords: digital optical fiber communication system; Relay distance; Attenuation; The dispersion目录1. 概述11.1 光纤通信介绍11.1.1 光纤通信的概述11.1.2 光纤通信的原理11.1.3 光纤通信的发展11.1.4 光纤通信的应用21.2 光纤通信系统的组成21.2.1 光发射机31.2.2 光接收机51.2.3 光中继器51.2.4 光纤线路51.3 光纤传输特性61.3.1 光纤损耗61.3.2 光纤色散62. 中继距离的影响因素72.1 中继距离的概念72.2 衰减对中继距离的影响72.3 色散对中继距离的影响82.3.1 码间干扰92.3.2 模分配噪声102.3.3 啁啾噪声103. 中继距离的计算113.1 衰减限制113.2 色散限制123.2.1 多纵模激光器和发光二极管123.2.2 单纵模激光器133.2.3 实际可达中继距离133.3 色散受限系统中继距离的计算13总结15参考文献16IV1. 概述1.1 光纤通信介绍1.1.1 光纤通信的概述光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。1.1.2 光纤通信的原理光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。1.1.3 光纤通信的发展光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。中国光纤通信已进入实用阶段。光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪后，由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。 光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息，而以光纤作为传输介质实现信息传输，达到通信目的的一种最新通信技术。 通信的发展过程是以不断提高载波频率来扩大通信容量的过程，光频作为载频已达通信载波的上限，因为光是一种频率极高的电磁波，因此用光作为载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，光通信是人们早就追求的目标，也是通信发展的必然方向。 光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于有很多优点：它传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻、原料为石英、节省金属材料、有利于资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，可在特殊环境或军事上使用。1.1.4 光纤通信的应用光纤通信的应用领域是很广泛的，主要用于市话中继线，光纤通信的优点在这里可以充分发挥，逐步取代电缆，得到广泛应用。还用于长途干线通信过去主要靠电缆、微波、卫星通信，现以逐步使用光纤通信并形成了占全球优势的比特传输方法；用于全球 通信网、各国的公共电信网（如中国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线）；它还用于高质量彩色的电视传输、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、城镇有线电视网、共用天线（CATV）系统，用于光纤局域网和其他如在飞机内、飞船内、舰艇内、矿井下、电力部门、军事及有腐蚀和有辐射等中使用。 1.2 光纤通信系统的组成图1.1为光纤通信系统的基本组成图。光纤传输系统主要由：光发送机、光接收机、光缆传输线路、光中继器和各种无源光器件构成。要实现通信，基带信号还必须经过电端机对信号进行处理后送到光纤传输系统完成通信过程。它适合于光纤模拟通信系统中，而且也适用于光纤数字通信系统和数据通信系统。在光纤模拟通信系统中，电信号处理是指对基带信号进行放大、预调制等处理，而电信号反处理则是发端处理的逆过程，即解调、放大等处理。在光纤数字通信系统中，电信号处理是指对基带信号进行放大、取样、量化，即脉冲编码调制（PCM）和线路码型编码处理等，而电信号反处理也是发端的逆过程。对数据光纤通信，电信号处理主要包括对信号进行放大，和数字通信系统不同的是它不需要码型变换。图1.1 光纤通信系统的基本组成1.2.1 光发射机光发射机的作用是将从复用设备送来的HDB3信码变换成NRZ码；接着将NRZ码编为适合在光缆线路上传输的码型；最后在进行电/光转换，将电信号转换成光信号并耦合进光纤。光发射机由输入接口、光源、驱动电路、监控电路、控制电路等构成，其核心是光源及驱动电路。在数字通信中，输入电路将输入的信号（如PCM脉冲）进行整形，变换成适于线路传送的码型后通过驱动电路光源，或者送到光调制器调制光源输出的连续光波。为了稳定输出的平均光功率和工作温度，通常要设置一个自动的温度控制及功率控制电路。光源微机控制系统输出的信号为电信号，而光纤系统传输的是光信号，因此，为了把微机系统产生的电信号在光纤中传输，首先要把电信号转换为光信号。光源就是这样一种电光转换器件。 光源首先将电信号转换成光信号，再向光纤发送光信号。在光纤系统中，光源具有非常重要的地位。目前可作为光纤光源的有白炽灯、激光器和半导体光源等。半导体光源是利用半导体的PN结将电能转换成光能的，常用的半导体光源有半导体发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。 半导体光源因其体积小、重量轻、结构简单、使用方便、与光纤易于相容等优点，在光纤传输系统中得到了广泛的应用。 （1）光谱特性为了保证高速光脉冲信号的传输质量，因而必须对SDH光接口所使用的光源的光谱特性作出规定。显然所使用的光源性质不同，其所呈现的光谱特性也不同。对于多纵模激光器（MLM）和发光二极管（LED），由于其光谱宽度较大，能量液较为分散，因而常采用均方根（RMS）宽度来度量光脉冲能量的集中程度。对于单纵模激光器（SLM），由于其光脉冲的能量多集中于主模，因而常采用主模中心波长最大峰值功率的-20dB点的最大全宽来表示其谱宽。我们通常称谱宽为最大-20dB谱宽。另外在动态调制状态下，单纵模激光器的光谱特性液会呈现多个纵模，与多纵模激光器的区别在于此时单纵模激光器所产生的边模功率要比主模功率小得多。这样才能抑制SLM的膜分配噪声。因而人们除了用谱宽以外，还用最小边模抑制比（SMSR）来衡量其能量在主模上的集中程度。SMSR定义为最坏反射条件时全调制条件下主模的平均光功率与最显著边模光功率之比的最小值。在ITU-T G.957建议中规定SLM的最小边模抑制比为30dB，由此可见要求主模功率至少要比边模功率大1000倍以上。（2）平均发送功率平均发送功率是指在光端机发送伪随机序列时在参考点S所测得的平均光功率，其大小与光源类型、标称波长、传输容量和光纤类型有关。应该指出的是，对于一个实际光通信系统而言平均发送光功率并不是越大越好。虽然从理论上讲发送功率越大，通信距离越长，但光功率过大则会使光纤工作在非线性状态，这种非线性效应会对光纤产生不良影响，所以平均光功率应取适当的数值。（3）消光比光源的消光比是指输入光端机的信号为全“0”码时与全“1”码时，光端机的平均发送光功率之比。（4）码型SDH光接口的线路码型为加扰的NRZ（非归零码），其扰码采用为生成多项式的7级扰码器。（5）眼图模板在高速光通信系统中，当发送光脉冲波形不理想时，便会使光接收机的灵敏度下降，从而影响系统质量，因而必须对脉冲波形加以规范。在SDH系统中是采用眼图模板来对光发射机的输出波形进行限制，因此要求SDH发射机在S点的输出信号应满足应有的要求。1.2.2 光接收机在光纤中传输的光信号在被微机系统所接收前，首先要还原成相应的电信号。这种转换是通过光接收器来实现的。光接收器的作用就是将由光纤传送过来的光信号转换成电信号，再把该电信号交由控制系统进行处理。光接收器是根据光电效应的原理，用光照射半导体的PN结，半导体的PN结吸收光能后将产生载流子，因此产生PN结的光电效应，从而将光信号转换成电信号。目前应用于光纤系统中的半导体接收器主要有半导体光电二极管，光电三极管、光电倍增管和光电池等。光电三极管不仅能把入射光信号变成电信号，而且能把电信号放大，从而能够与控制系统接口电路很好地匹配，所以光电三极管的应用最为广泛。 （1）接收灵敏度接收灵敏度是指在R点处满足给定误码率（）条件下，光端机能够接收到的最小平均光功率。接收灵敏度的功率值的电平单位是dBm。（2）接收机过载功率光接收机的过载功率是指在误码率时，在R点所需要的最小平均接收光功率。（3）接收机反射系数光接收机的反射系数是指在R点的反射光功率与入射光功率之比。（4）光通道功率代价根据ITU-T G.957建议，光通道功率代价应包括码间干扰、膜分配噪声以及啁啾声所引起的总色散代价以及反射功率代价。通常不得超过1dB，而对L-16.2系统，则不得超过2dB。1.2.3 光中继器光中继器是在长距离的光纤通信系统中补偿光缆线路光信号的损耗和消除信号畸变及噪声影响的设备。是光纤通信设备的一种。其作用是延长通信距离。通常由光接收机、定时判决电路和光发送机三部分及远供电源接收、遥控、遥测等辅助设备组成。光中继器将从光纤中接收到弱光信号经光检测器转换成电信号，再生或放大后，再次激励光源，转换成较强的光信号，送入光纤继续传输。数字光纤通信中继器由光检测器与前置放大器、主放大器、判决再生电路、光源与驱动电路等组成，其基本功能是再放大（re-amplifying）、再整形（re-shaping）和再定时（re-timing）。具有这三种功能的中继器称为3R中继器；而仅具有前两种功能的中继器称为2R中继器。经再生后的输出脉冲，完全消除了附加的噪声和畸变，即使在由多个中继站组成的系统中，噪声和畸变也不会积累，这就是数字通信作长距离通信时最突出的优点。由于光放大器已趋于成熟，它可作为1R（re-amplifying）中继器（仅仅放大）代替3R或2R中继器，构成全光光纤通信系统，或与3R中继器构成混合中继方式，可大大简化系统的结构，是发展方向。 1.2.4 光纤线路光纤线路的功能室把来自光发射机的信号以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少的器件。1.3 光纤传输特性光信号经光纤传输后要产生损耗和畸变，因而输出信号和输入信号不同。对于脉冲信号，不仅幅度要小，而且波形要宽。产生畸变的主要原因是光纤中存在色散。损耗和色散是光纤通信最重要的传输特性。1.3.1 光纤损耗光纤的传输损耗特性是决定光网络传输距离、传输稳定性和可靠性的最重要因素之一。光纤传输损耗的产生原因是多方面的，在光纤通信网络的建设和维护中，最值得关注的是光纤使用中引起传输损耗的原因以及如何减少这些损耗。光纤使用中引起的传输损耗主要有接续损耗（光纤的固有损耗、熔接损耗和活动接头损耗）和非接续损耗（弯曲损耗和其它施工因素和应用环境所造成的损耗）两类。1.3.2 光纤色散在光纤中传输的光信号（脉冲）的不同频率成份或不同的模式分量以不同的速度传播，到达一定距离后必然产生信号失真（脉冲展宽），这种现象称为光纤的色散或弥散。光纤的色散主要有材料色散、波导色散、偏振模色散和模间色散四种。不同的导引模的群速度不同引起的色散成为模间色散，模间色散只存在与多模光纤中。色散限制了光纤的带宽距离乘积值。色散越大，光纤中的带宽距离乘积越小，在传输距离一定（距离由光纤衰减确定）时，带宽就越小，带宽的大小决定传输信息容量的大小。2. 中继距离的影响因素2.1 中继距离的概念光纤传输过程中，在光纤线路损耗和色散的限制下，所能允许的中继器发送信号在光纤中传输的最大距离。为了规范合理地组建光传输网，光传输中继距离是前提。光传输中继传输距离与设备的性能、所采用的光纤性能、两端光设备间线路传输的连接器件等有关。传输距离的长短影响着组建光传输网灵活性、投资规模。为提高我们组建光传输网设计的科学性，有必要对各光中继传输距离进行核算。2.2 衰减对中继距离的影响（1）衰减的概念信号在传输介质中传播时，将会有一部分能量转化成热能或者被传输介质吸收，从而造成信号强度不断减弱，这种现象称为衰减。（2）衰减产生的原因1）可能由通过滤波器而产生的振幅或能量的降低。2）由发散、反射、散射和吸收产生的地震波振幅的减小。3）与几何扩散无关的地震或声信号强度随距离而减小的部分。这种减小取决于传播介质的物理性质，包括反射、散射和吸收。4）如果一个平面波传播距离时振幅减小倍，则衰减因子是，一般认为它与频率是线性关系，有时认为与频率是二次方关系。5）信号在通过光纤线缆或系统时所损失的数量。信号在传输中，由于媒介的因素，将随时间和距离而减弱的现象。在电子设备中，为防止输入级因信号过大而限幅或阻塞，又人为加接衰减器。在超声波检测中，衰减是指超声波在介质中传播时，随着传播距离的增大，声压逐渐减弱的现象。（3）衰减系数衰耗系数是多模光纤和单模光纤最重要的特性参数之一，在很大程度上决定了多模和单模光纤通信的中继距离。衰耗系数的定义为：每公里光纤对光信号功率的衰减值。其表达式为： （2-1） 单位为dB/km。其中：为输入光功率值（W），为输出光功率值（W）。使光纤产生衰耗的原因很多，主要有：吸收衰耗，包括杂质吸收和本征吸收；散射衰耗，包括线性散射、非线性散射和结构不完整散射等；其它衰耗，包括微弯曲衰耗等。其中最主要的是杂质吸收引起衰耗。在光纤材料中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子对光的吸收能力极强，它们是产生光信号衰减的重要因数。因此，要想获得低衰耗光纤，必须对制造光纤用的原材料二氧化硅进行十分严格的化学提纯，使其杂质的含量降到几个PPb以下。散射损耗通常是由于光纤材料密度的微观变化，以及所含、和等成分的浓度不均匀，使得光纤中出现一些折射率分布不均匀的局部区域，从而引起光的散射，将一部分光功率散射到光纤外部引起损耗；或者在制造光纤的过程中，在纤芯和包层交界面上出现某些缺陷、残留一些气泡和气痕等。这些结构上有缺陷的几何尺寸远大于光波，引起与波长无关的散射损耗，并且将整个光纤损耗谱曲线上移，但这种散射损耗相对前一种散射损耗而言要小得多。综合以上几个方面的损耗，单模光纤在1310nm和1550nm波长区的衰减常数一般分别为0.30.4dB/km（1310nm）和0.170.25dB/km（1550nm）。ITU-T G.652建议规定光纤在1310nm和1550nm的衰减常数应分别小于0.5dB/km和0.4dB/km。实际工程中，光信号的长距离传输要求信号功率足以抵消光纤的衰耗，G.652光纤在1550nm窗口的衰耗系数一般为0.25dB/km左右，考虑到光接头、光纤冗余度等因素，综合的光纤衰耗系数一般小于0.275dB/km。2.3 色散对中继距离的影响由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光线的传输容量和传输带宽。色散的原理色散是光纤的一个重要参数。降低光纤的色散，对增加通信容量，延长通信距离，发展高速40Gb/s光纤通信和其它新型光纤通信技术都是至关重要的。光纤的色散主要由两方面引起：一是光源发出的并不是单色光；二是调制信号有一定的带宽。实际光源发出的光不是单色的，而是有一定的波长范围。这个范围就是光源的线宽。在对光源进行调制时，可以认为信号是按照同样的方式对光源谱线中的每一分量进行调制的。一般调制带宽比光源窄得多，因而可以认为光源的线宽就是已调信号带宽,但对高速和线宽极窄的光源，情况不一样。进入光纤中去的是一个调制了的光谱，如果是单模光纤，它将激发出基模；如果是多模光纤，则激发出大量模式。由此可以看出，光纤中的信号能量是由不同的频率成分和模式成分构成的，它们有不同的传播速度，从而引起比较复杂的色散现象。光纤色散对中继距离主要影响光纤的色散会带来光脉冲的展宽，由此会引起光纤通信系统的传输损伤，在光纤通信系统中，光纤色散所产生的主要系统损伤有：码间干扰、膜分配噪声和啁啾噪声。2.3.1 码间干扰码间干扰（InterSymbolInterference，ISI）即符号间干扰。码间干扰指的就是光纤色散对系统光脉冲展宽后，引起的相邻脉冲间的干扰现象。主要是由于各用户信号之间存在一定的相关性造成的，而且会承接用户数量和发射功率的增加而迅速增大。图2.1 码间干扰码间干扰指的是下面的含义：1）在一个数字传输系统中所接收的信号的失真，该失真是表现在单个信号的暂时分散和随后的重叠，直到接收器无法准确地区分状态之间改变（例如，单个信号元素）的程度；2）在一个或多个电键间隔中的额外信号能量，该能量干扰了在另外一个电键间隔的信号的接收；3）由于来自一个或多个电键间隔中的额外信号能量所造成的干扰，它妨碍了在另外一个电键间隔内的信号接收。对色散引起的码间干扰的大小通常用码间干扰等效功率代价来衡量： （2-2） （2-3） （2-4）在式（2-2）（2-4）中，是脉冲均方展宽值，B是线路信号比特率（Mbit/s），L是光纤长度（km），是光源均方根谱宽（nm）。按照ITU-T G.957标准，当选择功率代价为2dB时，根据式（2-2）可以算出。再按照式（2-3）和（2-4）可以算出由于码间干扰所限制的系统中继距离的值。2.3.2 模分配噪声模分配噪声和光通信系统所使用的光源有关。系统中所使用的激光器虽然总功率是一定的，但是由于光源具有一定的谱宽，各个谱线的功率是随机变化的，因此会带来光脉冲在光线中传输时的波形变化。模分配噪声的等效功率代价为： （2-5）其中，K为多纵模激光器分配噪声性能参数，为高斯分布函数积分极限。2.3.3 啁啾噪声光纤通信系统的啁啾噪声和系统采用的调制方式相关。当系统采用单纵模激光器利用直接强调调制的时候，注入电流的变化引起载流子密度的变化，进而使得有源区折射率发生变化，引起激光器谐振腔等效长度发生变化，导致激光器振荡波长随时间漂移，使得由此产生的光脉冲，在光纤中传输时，由于不同波长的传输速率的不同，产生啁啾噪声。啁啾噪声功率代价PC，尚无精确公式进行计算，可以用林科的近似公式计算。3. 中继距离的计算在SDH光传输中，目前，ITU-T已经在G.652、G.653、G.654和G.655中分别定义了4种不同设计的单模光纤。其中G.652光纤就是目前广泛使用的单模光纤，称为1310nm波长性能最佳的单模光纤，它可以应用在1310nm和1550nm两个波长区；G.653光纤称为1550nm波长性能最佳的单模光纤，主要应用于1550nm工作波长区；G.654光纤称为截止波长移位单模光纤，主要应用于需要很长再生段距离的海底光纤通信；G.655光纤是非零色散移位单模光纤，适于密集波分复用（DWDM）系统应用。3.1 衰减限制在衰减受限系统中，中继距离越长，则光纤系统的成本越低，获得的技术经济效益越高。当前，广泛采用的系统设计方法是ITU-T G.956所建议的极限值设计方法。衰减限制中继段长度计算： （3-1） （3-2） （3-3）上述式中：发送光功率（dBm）；接收灵敏度（dBm）；线路系统发送端的活动连接器的接续损耗（dB）；线路系统接收端的活动连接器的接续损耗（dB）；光通道功率代价（dB）；由于设备时间效应（设备的老化）和温度因素对设备性能影响所需的余量，也包括注入光功率、光接受灵敏度和连接器等性能劣化，一般取1dB或2dB。设备富余度（dB）；中继段的平均光缆衰减系数（dB/km）；中继段平均接头损耗（dB）；单盘光缆长度（km）；光缆富余度（dB/km）。为了满足衰减限制可通过下面方法求得： （1）最长限制传输距离 取最小平均发射功率，取光口最小接收灵敏度，得出长限制距离L。 （2）最短限制传输距离 取最大平均发射功率，取光口接收过载功率，取0，得出短限制距离L。3.2 色散限制在光纤通信系统中，如果使用不同类型的光源，则色散对系统的影响各部相同。3.2.1 多纵模激光器和发光二极管色散限制的中继段长度： （3-4）上述式中：传输距离（km）；线路码速率（Mbit/s）；色散系数（ps/kmnm）；光源谱线宽度（nm）；与色散代价有关的系数。其中由系统中所选用的光源类型来决定，若采用多纵模激光器，因而具有码间干扰和膜分配噪声两种色散机理，故取；若采用发光二极管，由于主要存在码间干扰，因而应取。3.2.2 单纵模激光器单纵模激光器（SLM）的色散代价主要是由啁啾声决定的，其中继距离计算公式为： （3-5）式中，为频率啁啾系数。当采用普通DFB激光器作为系统光源时，取值范围为4到6；当采用新型的量子阱激光器时，值可降低为2到4；而对于采用电吸收外调制器的激光器模块的系统来说，值还可进一步降低为0到1。同样仍为线路码速率，但量纲为Tbit/s。3.2.3 实际可达中继距离对于某一传输速率的系统而言，在考虑上述两个因素的同时，可根据不同性质的光源，利用式（3-1）、式（3-4）或式（3-5）分别计算出两个中继距离、（或）,然后取其较短的作为该传输速率情况下系统的实际可达中继距离，即：或 （3-6）3.3 色散受限系统中继距离的计算光纤通信系统中的色散和光脉冲的宽度、激光器的谱宽以及光纤的长度相关。光脉冲的宽度越窄，对系统色散的容忍度越小，只要有较小的色散就会引起相邻光脉冲的相互重叠，产生码间干扰，系统光脉冲的宽带和系统的传输速率相关，一般来说系统的色散和系统信息传输速率的平方成正比，也就是说10Gb/s系统的色散是2.5Gb/s系统色散的16倍，可见系统传输速率的提高对色散的增加是很大的；激光器的谱宽越宽，光纤的长度越长都会带来系统色散的增加，因此，色散是系统中继距离限制的一个重要因素。色散对系统中继距离的限制，按以下公式（3-7）、（3-8）计算。在系统采用直接调制的DFB激光器时，系统色散受限中继距离L如下： （3-7）在系统采用外调制方式时，系统色散受限中继距离L如下： （3-8）当系统传输速率为2.5Gb/s时，光纤色散系数D为17ps/（nm.km），激光器波长为1550nm，谱宽为0.15nm，那么按照式（3-7）算出系统的色散受限中继距离仅为39.2km，采用式（3-8）算出系统的色散受限中继距离为463km，可见在超长中继距离光传输系统中，由于系统色散的限制必须考虑采用外调制方式。从式（3-7）、（3-8）计算出来的系统中继距离分别是系统在色散限制下的中继距离，要保证系统在任何限制下，都能正常工作，在中继距离设计时，要同时考虑损耗限制下的中继距离，并取两者的最小值。总结刚开始接触这个课程设计，感觉很难，无从下手。看了数字通信系统的中继距离计算的一些图书馆的书籍，并在网上查找了一些资料后才有了初步研究方向。在一周的时间内，通过查阅和参考资料，才完成了课设配的任务。在设计的过程中，研究如何计算数字通信系统的中继距离，并对其影响因素有了更加感性的认识，对中继距离有了更加深入的了解，对数字通信系统中信号传输也有了更多的了解和认识。在本次专业课程设计中应用到的到画图软件Visio ，由于以前没有接触过，刚开始不会操作，后来经过翻书学习逐渐了解了Visio的各个功能，并逐步学会了运用，到最后的能够熟练操作。一周的专业课程设计，把平时课堂学习中学到的知识也运用了到其中，同时也加深了对平时学习中所没有接触过的知识的一个了解。从而提升了自己各方面的能力，使我收益非浅。通过这次的课程设计，我明白了自己很多的不足，但也学会了很多。参考文献1刘增基,周洋溢等.光纤通信M.西安电子科技大学出版社,2001.2龚倩,许荣等.高速超长距离光传输技术M.人民邮电出版社,2005.3李玉权,崔敏.光波导理论与技术M.人民邮电出版社,2002.4孙学康,张金菊.光纤通信技术（第2版）M.北京:人民邮电出版社,2008.5韦乐平.光同步数字传输网（修订本）M.北京:人民邮电出版社,1998.6刘符.同步数字系列（SDH）M.北京:人民邮电出版社,1996.7龚倩,徐荣等.高速超长距离光传输技术M.北京:人民邮电出版社,2005.16