器输送到光接收机的接收光功率计算
光接收参数
Rn 接收光波长范围：
— 最大接收波长 — 最小接收波长
nm
> 1565
nm
< 1310
光信噪比 OSNR
dB
>22（20）**
反射系数
dB
-27
注 1*： 待研究
注 2*： 8×22 dB 的光信噪比：22 dB；5×30 dB 与 3×33 dB 的光信噪比：
20 dB。
表 3.5.7 列出了以 10Gb/s 为基群、复用通道为 32 的 WDM 系统中 Sn 与 Rn 接
学表达式来表述，但知道了接收端的光信噪比 OSNR，通过一系列的繁琐计算就可以求 出 WDM 系统每个光通道的平均误码率 BER（详见本书附录 3）。
因此 OSNR 是 WDM 系统的一个非常重要技术指标。 对 OSNR 的具体要求与 WDM 系统的具体配置有关，如每个复用通道的基群速 率、收发之间的光再生段数目等。一般来讲，对于以 2.5Gb/s 为基群的 WDM 系统，每 个复用通道接收端 Rn 点的光信噪比 OSNR 应该优于 20（或 22） dB。对于以 10Gb/s 为基群的 WDM 系统，每个复用通道接收端 Rn 点的光信噪比 OSNR 应该优于 26（或 25） dB。具体可见表 3.5.6 与表 3.5.7。 此外，理论计算与实验表明，对于以 2.5Gb/s 为基群的 WDM 系统， [url=/]魔兽 sf[/url]只要光接收机的接收端 Rn 点的光信噪比达 到 OSNR > 15dB；对于以 10Gb/s 为基群的 WDM 系统，只要光信噪比达到 OSNR > 20dB，就能保证系统的误码率 BER 优于 1×10-15。之所以对以 2.5Gb/s 为基群的 WDM 系统提出 OSNR > 20（22）dB，对以 10Gb/s 为基群的 WDM 系统提出 OSNR > 25（26） dB 的指标，是考虑了 5 ~7 dB 的富余度。 表 3.5.6 列出了以 2.5Gb/s 为基群、复用通道为 32 的 WDM 系统中 Sn 与 Rn 接口参数规范以供参考，除光信噪比 OSNR 为初始值之外，其他皆为寿命终了值。
光接收机功率问题-1117
光接收机接收光功率电平，一般情况下在+2至-2dBm都合适，最常用的范围是0至-2dBm 之间。
对于某个具体的地方，设计时取光接收功率电平的数值，就得根据接收点计划达到的光链路C/N指标值来计算。
比如说，如果设计要求这个光接收点的光链路的C/N指标是50dB，所使用的光接收机说明书说，该光接收机和光发射机组成的光链路的C/N指标值在0dBm接收光功率时为51dB，显然光接收机的接收光功率电平就可以定在-1dBm。
因为在常用接收光功率范围里，接收光功率每降低1dBm、光链路的C/N指标大致降低1dB。
-1dBm接收时，光链路的C/N指标就是50dB。
楼主要知道那个地方光接收机的接收光功率电平应该是多少，就得知道设计接收点计划达到的光链路C/N指标值、和光接收机的技术指标（即0dBm接收光功率时、光链路的C/N指标值），根据这两者来计算。
又比如，县市总前端将光信号直接送到用户端的光接收机直接分配用户，系统的信号传输网络里总共只有一级光链路，这级光链路可以占用85%的C/N指标份额，要求达到的C/N指标是44.7dB，此时光接收机的接收光功率电平就可以降低到-6dBm。
不过，要购买输出电平特高的“低光功率接收适用机”才行，否则输出电平太低，不能够满足用户分配的需要。
因为接收光功率电平降低1dBm，光接收机的输出电平要降低2dB，这个关系很准确。
-6dB接收时的输出电平，要比0dBm接收时低12dB。
光纤通信原理第四章光接收机
在高斯近似下，放大器和均衡滤波器输出端的总
噪声的概率密度函数依然是高斯函数，且总噪声功率 为
•放大器输出噪声主要由前置级决定，只要第一级的增 益足够大，以后各级引入的噪声可略，
•分析时把所有噪声等效到输入端。
放大器输入端的噪声源
电阻的热噪声和有源器件的噪声，都是由无限
多个统计独立的不规则电子的运动产生的，它们的 总和的统计特性服从正态分布。放大器噪声的概率 密度函数可以表示为高斯函数
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1．光接收机输入端等效电路及噪声源
is(t)：光电检测器等效电流源，in(t):光电检测 器的散粒噪声，Cd:光电检测器的结电容。Rb和Cs： 偏置电阻和偏置电路的杂散电容，Ra和Ca：放大 器的输入电阻和电容。
放大器的有源器件会引入噪声。一般将第一 级有源器件的各种噪声源都等效到输入端，分两 种情况：一种是等效为输入端并联的电流噪声源ia, 设它的功率谱密度为sI；另一种是等效为输入端串 联的电压噪声源ea，设它的功率谱密度为SE。
4.2光接收机
4.2.1光接收机简介 4.2.2放大电路及其噪声 4.2.3光接收机灵敏度的计算
4.2.1 光接收机简介
光接收机的组成
光接收机：模拟和数字。模拟光接收机，主要用于 光纤CATV系统；数字光接收机，用于大部分通信系 统。
检测方式：相干和非相干。相干检测，先将接收的 光信号与一个本地振荡光混频，再被光电检测器变换 成中频信号；非相干检测，常用的非相干检测是直接 功率检测，用光电二极管直接将接收的光信号变换成 基带信号。
光接收机性能分析
负 载 电 阻
热噪声
放
S
大
器
N
放大器噪声
6
判决点上的噪声电压
由于噪声的存在，接收 机放大器的输出是一个随机 过程，判决时的取样值也是 随机变量。所以在判决时可 能会发生误码。把接收的“1” 码误判为“0”码，或把接收 的“0”码误判为“1”码
7
误码率和Q值的关系
Q值表示判决点 门限值与噪声 电压 （电流）有效值的 比值，称为超扰比 ， 含有信噪比的概 念。 不同的Q值对应 不 同的误码率值。
小光功率为15.8nW，而正常工作时最大接收功率为1μW，则
其动态范围
D 10lg 1106 10lg 15.8109 18 (dB)
1103
1 103
3. 影响接收机性能的主要因素
影响接收机灵敏度的因素： 码间干扰、消光比、暗电流、量子效率、 光波波长、信号速率、各种噪声。
码间干扰
码间干扰：由于系统传输特性的不理想，使得脉冲在传输过 程中展宽，延伸到邻近码元中去，造成对邻近码元的干扰。 码间干扰影响：降低光接收机的灵敏度，增加误码率。
4.4 光接收机性能分析
光接收机性能指标
灵敏度 动态范围 过载功率 误码率 信噪比 Q值
1. 灵敏度
光接收机灵敏度是表征光接收机调整到最佳状 态时，接收微弱光ຫໍສະໝຸດ 号的能力。它可用下列三种物 理量表示。
在保证达到所要求的误码率（或信噪比）条件 下，接收机所需的： 输入的最小平均光功率PR； 每个光脉冲的最低平均光子数n0； 每个光脉冲的最低平均能量Ed。
三种表示方法之间的关系
PR
Ed 2T
n0hf 2T
（1）
式中：T 为脉冲码元时隙，T=1/fb hf 是一个光子能量 PR 的单位为W，常用mW。若用dBm来表示灵敏度Sr，则 可写为：
光功率计算
1.1.1.1.手拉手形结构EPON网络中的手拉手形结构也是一种特殊的总线结构，两台OLT分置于总线的两端，其基本形式如下图。
优点是可以实现系统失效时的保护功能。
“手拉手”保护结构3.1.2.光网络拓扑设计光网络的拓扑结构、分光器级数和分路比可以根据具体应用环境选择。
EPON系统对于分光器级数没有理论限制，但每个ONU的光通道衰减应小于24dB。
实际应用中分光器级数越多，通常越能节省主干光纤数量，但也会造成接头损耗增加、网络拓扑复杂，因此通常需要在光纤资源允许的范围内优化ODN，在ODN设计时应综合考虑主干光纤资源和网络拓扑结构。
另外，在ODN设计时，需要考虑今后扩容需要，为今后扩容留出光纤支路，并为新增的ONU留下光功率预算。
1.1.2.1. 光通道衰减计算ODN 的光功率衰减与分光器级数、分光器分路比、活动连接数量、光缆熔接接头数量、光缆线路长度等因素有关，设计时必须控制ODN 中最大的衰减值，使其符合系统设备OLT 和ONU 的PON 口光功率衰减预算26dB 的要求。
ODN 光通道衰减所允许的衰减定义为S/R 和R/S 参考点之间的光衰减，以dB 表示。
包括光纤、分光器、光活动连接器、光纤熔接接头所引入的衰减总和。
在设计过程中应对无源光分配网络中最远用户终端的光通道衰减核算，采用最坏值法进行ODN 光通道衰减核算，下图为ODN 光通道模型。
光通道计算模型核算公式：ODN 光链路衰减∑∑∑∑====+++=hi pi mi ni Fi Mi Ki Li 1111（dB ）（1） ODN 光链路衰减+Mc ≤ 系统允许衰减（2）公式中：∑=ni Li 1：光通道全程n 段光纤衰减总和∑=mi Ki 1：m 个光活动连接器插入衰减总和∑=pi Mi 1：p 个光纤熔接接头衰减总和∑=hi Fi 1：h 个分光器插入衰减总和Mc ：光纤富余度 系统允许衰减：24dB 计算时相关参数取定：1) 光纤衰减取定：1310nm 波长时取0.36dB/km1490nm 波长时取0.22dB/km2) 光活动连接器插入衰减取定：0.5dB/个 3) 光纤熔接接头衰减取定：分立式光缆光纤接头衰减取双向平均值为：0.08dB/每个接头； 带状光缆光纤接头衰减取双向平均值为：0.2dB/每个接头；4)计算时分光器插入衰减参数取定见前表；5)光纤富余度Mc➢当传输距离≤5公里时，光纤富余度不少于1dB；➢当传输距离≤10公里时，光纤富余度不少于2dB；➢当传输距离＞10公里时，光纤富余度不少于3dB；1.1.2.2.ODN结构设计在选择ODN结构时，应根据用户性质、用户密度的分布情况、地理环境、管道资源、原有光缆的容量，以及OLT与ONU之间的距离、网络安全可靠性、经济性、操作管理和可维护性等多种因素综合考虑。
光接收功率测定
4 光接收功率测定目的：测试光接收端接收功率及裕度是否满足要求。
如图3所示，在接收端，调整功率计对应的波长，并把对端光发送过来的光信号接入光功率计，在发送端的光发送器工作的情况下，即可测得接收端的光功率值。
接收端光功率值应大于接收灵敏度值，要求裕度>6dBm( 裕度=接收光功率值-接收灵敏度值)。
接收光功率＝光功率计测量值。
图3 光接收功率测试5 光纤通道自环检测目的：检查光纤通道系统的各个环节，包括光端机、复用接口盒、PCM 或PDH/SDH 设备等。
根据不同的通道方式，对光纤通道的检测也有所不同，而且检测的侧重点也有所不同。
5.1 通信告警信息及意义通道自环检测时应注意自环环节中不同设备的告警信息提示及所代表的含义，才有可能迅速确定故障位置、查出故障原因从而解决故障恢复光纤通信。
1）告警信息：保护装置：通道告警。
光端机：告警复用接口盒：告警Ⅰ、告警Ⅱ2）保护装置告警原因：通道Ⅰ、通道Ⅱ告警：两端保护装置通过两个光纤通道传送的数据达到一定的误码率标准，闭锁差动保护，并发送信号。
此时应检测通信通道中的各个环节，包括光端机、通道衰耗、接收发送光功率、复用接口盒和复用设备是否运行正常以及时钟方式设置是否正确等。
3）光端机告警原因：光端机：告警灯亮，表示光接收不正常，应检查光接收通信链路。
4）复用接口盒告警原因复用接口盒：告警Ⅰ保护链路（与保护连接的光纤通道），告警Ⅱ复接链路（与PCM 或PDH/SDH 设备连接的复用通道）。
告警Ⅰ灯亮表示从与保护连接的光纤通道信号异常；应检查保护装置到复用接口盒之间的光纤通道中各个环节，比如光端机发送功率、复用接口盒接收功率等。
告警Ⅱ灯亮，表示从PCM 或PDH/SDH 设备到复用接口盒的电信号异常；应检查复用设备到复用接口盒之间的各个环节。
告警Ⅰ和告警Ⅱ同时灯亮或闪，说明光信号输入异常。
应检查光发送环节。
5）复用设备告警：当复用设备有告警信息，比如红灯、黄灯、错误指示灯等信息，应和通信人员沟通，提出疑问，并对保护装置进行自环试验，确保保护装置中各个环节没有问题。
光功率计算公式
这里举例说明一个一发三收，各路光缆长度分别为10 km、8 km、5 km的1310光链路设计过程（光路损耗
算），来说明以上几项参数含义和数量关系，设计计算过程和结果列入表2：
光链路设计
光发射机功率，要根据（全）光链路的损耗⑧和光接收机的接收光功率两者来确定。
本例算出的光链路损耗是9.21 dB，如果接收光功率是0dBm，那么就需要容许链路损耗为9.21 dBm的光发射机，要求这台光发射机的输出光率为8.34mW；，如果接收光功率是-2dBm，那么就需要容许链路损耗为7.21 dBm的光发射机，要求这台光发射机的输出光率为5.26mW。
路损耗以0.4L计
例算出的光链路损耗是9.21台光发射机的输出光率为，要求这台光发射机的输出。
光接收机特性指标——动态范围(精)
2.动态范围作用
光接收机的输入信号不是固定不变的，为了系统能正常工作，光接收机必须具备有适应输入信号在一定范围内变化的能力。中继距离的长短不一，经过的耦合器、分路器数量的不同，都会影响到光接收机的接收光功率。各个通信系统也对光接收机的动态范围要求不一样。
3.动态范围示图
光接收机能检测到的最小光功率为灵敏度，低于这个值，接收机的误码率会提高。
这个值与光接收机能接收的最大光功率，这个范围为动态范围，超过最大光功率则是放大器饱和区。我们应该根据应用场合的需要，选择合适参数的光接收机。
小结：
课堂总结
教学章节
光接收机特性指标——动态范围
教ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ环境
多媒体机房
教学
内容
1.动态范围定义
2.动态范围作用
3.动态范围示图
教学
目标
1．掌握光接收机动态范围的定义
2．了解接收机动态范围的作用
3．了解灵敏度、动态范围和误码率的关系
重点
难点
1、光接收机动态范围定义
教学
方法
讲授、讨论、总结
教学
过程
讲授：
1.动态范围定义
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通过分光器输送到光接收机的接收光功率计算
( lintkk)
分光器某一个输出口的光功率，和输入口总光功率之比，叫做“分光比”。
比如说，光发射机输给某分光器的光功率是10mW（或者说，这个分光器各输出口的光功率总和是10mW），分光器某一个输出口的光功率是2mW，那么这路分光比K就是：
（某路）分光比K=某单路出口光功率/各路光功率的总和或者：
分光比K=分光器某路的输出光功率/光发射机送入分光器的总光功率显然，上面这路的分光比 K =2/10=0.2
光路的损耗L，是（输入光功率/输出光功率）的分贝数，即：
L=10lg（输入光功率/输出光功率） (单位：dB) 显然，上面这路分光损耗 L=10lg(10/2)=6.99 dB
如果把上面算式括号中被除数和除数调换一下位置，根据对数的性质，只要在10lg前加一个负号就行了，就是：
分光损耗 L= -10lg（输出光功率/输入光功率）
由于“（输出光功率/输入光功率）=分光比K”，将它代入前面的算式，可以得到分光损耗的新算式：
分光损耗 L= -10lg K
这是最常用的算式，将前面的分光比0.2代入算式：
分光损耗 L= -10 lg 0.2 =6.99 dB
计算的结果和前一种算法相同。
如果已经知道分光器各路的分光损耗L的dB数，也知道接在输入口的光发射机的输出光功率P，就可以计算分光器各路的输出光功率P出1，P出2......。
此时，首先要把光发射机输出光功率P的mW数P(mW)换算成光功率电平P(dBm),换算公式是：
P（dBm）= 10lg （PmW）
比如，2台光发射机的输出光功率分别是10mW、13mW，换算成光功率电平分别是：
10mW换算成光功率电平是： 10lg 10= 10.0dBm ；
13mW换算成光功率电平是： 10lg 13= 11.14dBm。
如果不会算上面的算式，可以查现成的表格。
分光器某输出口的输出功率电平，等于分光器输入光功率电平减去这路的分光损耗。
分光器某输出口光功率电平 = 分光器输入光功率电平 - 该路的分光损耗比如，输入分光器的光功率是10mW,查上帖的表格可知，光功率电平是10dBm，如果某一路的分光比是0.2，分光损耗前面算出是6.99dB，那么分光器这路输出光功率电平是：
10-6.99=3.01dBm
从前面的表格中可以查出，3.01dBm，换算成光功率就是2mW，就是说，分光器这路输出口输出的光功率是2mW，换算成光功率电平是3.01dBm。
这和前面的一系列计算结果是相同的。
在光链路的计算和设计中，很少需要计算分光器某个输出口的光功率或者光功率电平，而往往是需要计算这个输出口所接光缆下面送到光接收机的光功率电平，这个电平通常要达到+1至-2dBm，以便使光接收机能正常接收信号。
光接收机接收光功率电平值，可用下列算式计算出来：
光接收机接收光功率电平 = 输入分光器光功率电平 - 分光器的分光损耗 - 分光器的附加损耗 - 光纤损耗 - 活动接头损耗
分光器的附加损耗，是分光器在分光时自身消耗光功率引起的，其数值和分光器的分光路数有关，分光路数愈多，损耗数值愈大，具体数值见附表：
光纤的损耗，传输1310nm光信号时，设计时包括熔接点损耗在内按0.4dB/km计算；传输1550nm光信号时按0.25dB/km计算。
活动接头通常每个按0.5dB计算。
在前帖的例子中，如果分光器是4路的（分光附加损耗0.4dB），某路输出口所接传输1310nm光信号的光纤长度5km（光纤损耗0.4*5=2.0dB），光路中总共有活动接头共3个（总损耗3*0.5=1.5dB），那么到达光接收机的光功率电平就是：
接收光功率电平= 10 - 6.99 - 0.4-（0.4*5）- （0.5*3）= -0.89dBm。