光传输中继距离计算 (杰赛通信设计)

概述

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。下面将分别总结影响光传输中继距离的各种因素及计算方法。

影响光传输距离因素

在发送机与接收机之间影响信号传输距离的因素有很多，不同的物理媒介会给信号带来不同的影响。

从上面的示意图看我们可以从光设备、光缆设施和光连接器三个方面考虑影响信号传输距离的因素。

1.光设备对信号传输的影响

光信号的传输距离受限于光设备的光口类型。SDH中的光接口按传输距离和所用的技术可分为三种，即局内连接、短距离局间连接和长距离局间连接。为了便于应用，将不同的光口类型用不同的代码（如S-16.1）来表示：

第一个字母表示应用场合：I表示局内通信；S表示近距通信；L表示长距通信；V表示甚长距通信；U表示超长距；

字母后第一个字母表示STM的等级；

字母后第二个字母表示工作窗口和所用光纤类型：空白或1表示工作波长是1310nm所用光纤为G.652，2表示工作波长为1550nm所用光纤为G.652、G.654，5表示波长1550nm所用光纤为G.655。

另：电接口仅限STM-1等级、PDH接口。

2. 光纤对信号传输的影响

光在光纤中传输，主要受到光纤的衰减及色散的影响，另外我们在工程实际设计中还要考虑到两段光纤间接头的损耗、光通道代价、光缆富余度和高速传输存在的偏振模色散（PMD ）等。

在光传输系统中，光纤的衰减是不可确定的因素，不同厂家的光纤在不同的环境均有不同的衰减值，不同工艺的光纤接续的衰减也不同；光纤在不同的光波长传输，损耗也不同的。具体的参数见有关厂家的资料及参照国家通信行业的有关标准。

这里介绍六种典型单模光纤的性能和应用： a ．

c.

d.

e.

3.光连接器对信号传输的影响

S、R点间其他连接器损耗，如ODF等FC型平均0.8dB/个，PC型平均0.5dB/个，一般取2*0.5

光传输距离计算方法

在光传输系统中，在已选好的光纤类型上开通光传输系统，传输距离将受到损耗和色散两种因素的影响及设备的有关性能影响。

在每个中继段中，需要进行光功率预算，在允许的范围内选用合适的光接口板类型。

1.SDH的光传输距离计算方法

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1310 nm 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。

根据工程的具体情况，在本地网建光传输建议全部使用符合G.652建议的光纤，并根据不同的敷设方式选择不同程式的光缆。如选用符合G.655建议的光缆，应能满足1310nm窗口传输的要求。

选定了光纤的类型，在进行光传输中继段距离预算计算时，必需考虑衰减受限

距离及色散受限距离，为保证能满足最坏情况要求，选择两者之中较小值作为可用传输距离。

1.1衰减限制

衰减限制中继段长度预算L= (Ps-Pr-Ac-Pp- Mc) / (Af+As) Ps—平均发射功率

Pr —最小灵敏度

Pp —光通道代价，也就是设备富余度。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

Ac —连接器衰减和，包含S和R点间除设备连接器C以外的其它连接器（如ODF等）衰减，如ODF等FC型平均0.8dB/个，PC型平均0.5dB/个，一

般取2*0.5

Af —光纤衰减系数（在1310nm中取0.36dB/km，在1550nm中取0.22dB/km）MC —线路富余度，可取0.05--0.1dB/km，在一个中继段内，光缆富裕度不宜超过5dB.一般预算距离小于30km时取0.1dB/km，大于30km时取3dB

（注：当MC取0.1dB/km时预算公式改为L= (Ps-Pr-Ac-Pp) / (Af+As+Mc)）As —光纤接头平均衰减（活接头取0.5dB/个，死接头取0.08dB/个）

注：上面计算中继段距离的取值，仅作为参考

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

Ps取最小平均发射功率，Pr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

Ps取最大平均发射功率，Pr取光口接收过载功率，Mc取0，得出短限制距离l。

1.2色散限制

色散限制的中继段长度 Ld= Dmax/│D│

Dmax：光传输收发两点间的允许的最大色散值；

│D│：光纤色散系数，在G.652光纤中1310nm取3.5Ps/nm.km，在1550nm 取18Ps/nm.km。

中继段范围：l～min(L,Ld).

1.3偏振模色散（PMD）受限

系统偏振模色散受限距离的计算和解决方法：L=(Pt/P)2

其中：Pt指光口的PMD容限(对于10Gb/s信号,Pt=10ps＝（1/A）1/2）

A为系统速率（Tb/s）)，P为光缆实际测试的PMD值。

例如某段光纤PMD值为1.2ps/km1/2,那么对于10G系统来说:

PMD受限距离=(10/1.2)2=69.44km。

2.WDM的光传输距离计算方法

随着技术的进展，及数据业务的快速增长，通信业务的迅速增长，在通信行业中，越来越多的光传输采用了波分复用（WDM）。在波分复用中，要增加传输中继距离，主要是克服光纤对光波信号的衰减或由光纤引起的色散影响。

（1）规则设计法（称固定衰耗法）：得用色散受限式公式1及保证系统信噪比的衰耗受限式公式2，分别计算这二式，取其较小值。此方法适用段落比较均匀的情况。

公式1中：

L为色散受限的再生段长度

Dsys为MPI-S MPI-R之间光通道允许的最大色散值（ps/nm）

1D1 为光纤色散系数（ps/nm.km）

公式2中：

L为保证信噪比的衰减受限的再生段长度（km）

n为WDM系统应用的应用代码所限制的光放段数量

Aapan为最大光放段衰耗。其值应小于并等于WDM系统采用的应用代码所限制的段落衰减（dB）

Ac为MPI-S，R’点或S’，R’或S’，MPI-R之间所有连接器衰减之和（dB）