光纤传输的中继 距离教程文件
DP光纤中继器操作手册
PROFIBUS DP 总线光纤中继器操作手册概述：本系列产品是一款PROFIBUS DP协议型现场总线光纤中继器,支持PROFIBUS DP总线，独立双总线电接口及2个光纤接口,提供冗余双总线结构及光纤冗余环网功能,为冗余双网系统提供安全高效的光纤冗余长距离传输及中继功能. 深圳市讯记科技有限公司是专业的工业网络设备提供商,设备采用最新技术,完全自主知识产权,推出业内创新功能的产品.本设备独具特色的双电业务和双光纤接口设计,支持双网冗余和光纤环网,同时支持点对点,星形,链型总线式,环网及混合型网络结构.长达20km以上的光纤长距离传输,突破了电缆系统的距离限制.双电业务通道逻辑独立,支持1~2个光/电接口灵活搭配, 按项目实际需要，实现1路光纤接口，1路数据接口;1路光纤接口，2路数据接口;2路光纤接口，1路数据接口;2路光纤接口，2路数据接口的灵活配置. Ci-pf系列基于标准Profibus DP,速率由拨码开关设置(推荐)或者选择速率自适应设置，支持Profibus DP总线的10种常用速率。
155M双光接口可更好支持光纤传输Profibus DP总线的突出优点：对等传输、突发数据、总线仲裁等,同时实现高速率长距离传输、电气及地线隔离、降低干扰等性能.产品为工业级设计、IP30防护等级、波浪纹铝制加强机壳、35mmDIN导轨安装、DC（9-36）V 宽电源输入、具备继电器告警输出、双电源冗余和隔离保护等优点。
特点：●支持逻辑独立双Profibus DP总线，支持标准规范中的预定通信速率.●支持拨码开关手动设置其全部标准速率或者速率自适应.●1~2路Profibus DP电口及1~2路155M光纤接口灵活选择, 支持冗余双网的光纤环网拓扑.●20km以上光纤距离, 155Mb/s,高速光接口更好支持突发数据的长距离可靠传输.●6个双色LED状态指示灯,光纤链路以及电源故障继电器输出告警.●电接口4000V的防雷,1.5A过流,600W浪涌保护.工业级设计,EMC测试认证.●DC9-36V宽冗余双电源,DC1500V电源隔离,反接保护.●IP30防护等级,波浪纹铝制加强机壳,采用标准工业35mm导轨安装方式.网络拓扑结构：网络组网拓扑结构可以实现以下网络连接：点对点通讯、链型网络、星型网络、冗余双网及光纤环网自愈保护等.本产品应用灵活，可以组成多种光纤网络。
光纤通信技术5光中继传输
4、提高放大器的增益：
应尽可能使基态铒离 子激发到激发态能E3上。
三、EDFA的特点
1、工作波长为15301560nm范围，处于 第三传低损耗输窗口
2、激励的泵浦功率低 （几十mW）。
3、增益高（40dB）、 噪声低（3-4dB） 、 输出功率大（1420dBm）。
4、连接损耗低 （0.1dB）
2）光隔离器：
防止反射光影响光放大器的稳定工作，保证光信号 只能定向传输。 3）掺铒光纤EDF：
是浓度为25mg/kg、长度为10-100m的稀土掺杂光纤 （放大介质）
第5章 光中继传输
本章教学目的与重点内容
教学目的：
了解光放大器的 作用；
掌握光放大器的 组成结构、种类 和各组成部分的 作用，各放大器 的放大过程。
教学重点：
光放大器的种类 和特点，EDFA 特点及应用。
§ 5.1 光纤放大器概述
一、概 述
1、光通信的特点：
光的频率很高：167375THz
波长短： 0.8～1.8μm 低损耗窗口宽度：
4、EDFA工作波长：光纤 损耗最小的1.55μm波
安普顿大学首次研制成 长比其它光放大器到现场实际应 用的水平。
二、EDFA的工作原理
1、泵浦光如何将能量转移给信 号光的呢?
信号光----1550nm 泵浦光---980nm 2、铒离子三能级图： E1--基态：能量最低； E2--中间能级； E3 --激发态：能量最高（泵浦光
补偿由于长距
离传输而造成的 光信号功率（能 量）的损耗，提 高接收机的灵敏 度----提供光信号 增益（dB）。
（1）传统E/O/E中 继放大
（2）无电中继法放 大：
三、E/O、O/E中继方式：
光中继器使用方法
光中继器使用方法
光中继器是一种用于扩展光纤传输距离的设备，它可以在传输光信号时增强光信号的强度，从而避免信号衰减和失真的问题。
以下是光中继器的使用方法：
1. 确定光中继器的位置：在安装光中继器之前，需要先确定它们的位置。
一般来说，光中继器应该安装在光纤距离较长的位置，以便放大光信号并保证信号质量。
2. 连接光中继器：接下来，需要将光中继器连接到光纤之间。
通常，光中继器有两个端口，一个输入端口和一个输出端口。
将光纤插入输入端口，再将另一根光纤从输出端口连接到下一个设备。
3. 调整光中继器：在连接完毕之后，需要通过调整光中继器来确保信号质量。
首先，需要检查光中继器的指示灯，以确保它们在正确的状态下。
如果指示灯显示不正常，需要检查连接是否正确或更换设备。
4. 测试光中继器：在安装和调整完毕之后，需要进行一些测试以确保光中继器工作正常。
可以使用光功率计或光时域反射仪来测试信号是否强大和稳定。
总之，光中继器是一种非常有用的设备，它可以帮助我们扩展光纤传输距离并保证信号质量。
使用光中继器时需要注意设备的位置、连接方式、调整和测试等方面，以确保它们能够正确地工作并提供高质量的信号传输。
- 1 -。
浅谈光纤中继距离的计算
L=
Dsys |D|
n
L=Σ（[ Aspan-ΣAc）（/ Af+Amc）] i=1
（1） （2）
2.1 SDH 光纤中继距离的计算
公式（1）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
L 为色散受限的再生段长度；
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
衰减限制中继段长度预算：L=（Ps-Pr-Ac-Pp-Mc）（/ Af+As）
Ac 为 MPI-S，R' 点或 S'，R' 或 S'，MPI-R 之间所有连接器衰减之和
其中：
（dB）；
Ps-平均发射功率；
Af 为光纤衰减常数（dB/km）；
Pr-最小灵敏度；
Amc 光线路维护每公里余量（dB/km）。
10 MYKJ
民营科技 2009 年第 4 期
科技论坛
浅谈光纤中继距离的计算
边建钢 赵伟东 罗西军 （海军蚌埠士官学校有线通信教研室，安徽 蚌埠 233012）
摘 要：光纤中继距离的长短影响着光传输网的灵活性和投资规模，因此，为了规范合理地组建光传输网，提高光传输网设计的科学性，光纤中 继距离的计算是前提。下面将分别分析影响光传输中继距离的各种因素及计算方法。
1）发送机输出耦合进光纤的平均光功率。耦合进光纤的功率越大，中
其中：
继距离越长。
Dmax：光传输收发两点间的允许的最大色散值；
2）光纤的色散，若光纤的色散大，则经过一定距离传输后出现的波形
│D│：光纤色散系数，在 G.652 光纤中 1310nm 取 3.5Ps/nm.km，在
最大中继距离的计算
最大中继距离的计算1．衰减的影响在传输速率不太高时，系统的中继距离主要受系统中光通道衰减的影响，其中继距离Lα可以用式(4-6)计算，即2．色散的影响在光纤数字通信系统中，如果使用不同类型的光源，则由光纤色散对系统的影响各不相同，就目前的速率系统而言，通常光缆线路的中继距离用下式确定，即式中，LD——传输距离；B ——线路码速率(Mbit/s)D——色散系数(ps/km.nmε ——与色散代价有关的系数．λ——光源谱线宽度(nm)其中ε由系统中所选用的光源类型来决定，若采用多纵模激光器(MLM)，因其具有码间干扰和模分配噪声两种色散机理，故取ε=0. 115；若采用单纵模激光器(SLM)和半导体发光二极菅(LED)，由于它们主要存在码间干扰，因而应取ε=0.306．对于某一传输速率的系统而言，在考虑上述两个因素同时，可以利用公式(4-6)和式(4-30)分别计算出两个中继距离Lα，LD，然后取其较短者为该传输速率情况下系统的实际可达中继距离。
例若一个565 Mbit/s单模光缆传输系统，其系统总体要求如下：(l)系统的信息速率为565 Mbit/s，线路码型5B6B，传输速率为677 990 kbit/s．(2)根据路由勘测设计，最长的中继段长度为40.5 kml那么考虑采用直埋方式情况下，光缆工作环境温度范囤为O℃~ 26℃时，计算最大中继距离．解1．衰减的影响目前现在生产的InGaAs隐埋异质结构多纵模激光器，其阈值电流小于50 mA．标称波长λ1=1310nm，波长变化范围为λtmin =1 295 nm，λtmax=1 325 nm．光脉冲谱线宽度℃λmax≤2nm，发送光功率PT= -2.5 dBm．如用带冷却的GeAPD 或高性能的PIN-FET组件，可在BER=l×10-10条件下得到接收灵敏度PR= -37 dBm，动态范围D≥20 dB．考虑色散代价Pd=l dB，光连接器衰减Ac=1 dB（发送和接收端各一个），光纤接头损耗As=0.1 dB/km，光纤固有损耗α=0.4 dB/km；取ME=5.5 dB,Mc =0.1 dB/km，则由式(4-6)得考虑光缆实际敷设时的增长以及光缆修理的预留需要，设光缆的实际皮长L1为42 km．由上式计算所得Lα= 43.3 km42 km，可以满足衰减的要求．2．色散的影响由式(4-30)，并取光纤色散系数D≤2.5 ps／（km·nm）由上述计算可以看出，中继段只能小于33.9 km，对于大于33.9 km的线路段，可采用加接转站的方法解决。
光纤传输的中继距离
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。
二、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1310 nm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.655o另：电接口仅限STM-1等级、PDHS 口注：表内距离用于分类而不是用于规范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.b.d.7Tf.3. 光连接器对信号传输的影响SR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*0.5三、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。
光中继器使用方法
光中继器使用方法
光中继器是一种用于增强光信号传输距离的设备，其主要功能是通过对光信号进行放大和清洁，使其能够在长距离传输中保持稳定的强度和质量，避免信号的衰减和失真。
下面是光中继器的使用方法：
1. 确定光中继器的安装位置：在选择光中继器的安装位置时，应根据需要传输信号的距离和信号的品质要求，选择一处合适的位置进行安装。
此外，在安装时，需要确保设备与光纤的连接质量和接口的匹配度，以确保信号传输的稳定性。
2. 连接光纤：将待放大的光信号与输入端连接，将经过放大后的光信号与输出端连接。
在连接光纤时，应注意连接端口的类型和相对位置，确保连接质量和信号传输的方向性。
3. 对光信号进行放大：启动光中继器，并根据需要对其进行调整。
在调整时，应根据信号的强度和品质，适当调整放大倍数和其他相关参数，以确保信号传输的稳定性和质量。
4. 检测信号强度和信噪比：在使用光中继器时，应定期检测信号的强度和信噪比，以便及时发现并解决信号衰减和失真等问题。
如果信号质量较差，应检查设备连接的质量和设备本身的问题，并采取相应的措施进行调整。
总之，使用光中继器需要根据实际情况选择合适的安装位置和连接方式，并对设备进行适当的调整和检测。
只有在正确使用和维护的情况下，才能确保光中继器的正常工作和光信号传输的质量。
中继距离
统计设计法
统计设计方法是按各参数的统 计分布特性取值的，即通过事 先确定一个系统的可靠性代价 来换取较长的中继距离。这种 方法考虑各参数统计分布时较 复杂，系统可靠性不如最坏值 法，但成本相对较低，中继距 离可以有所延长。
所以可以综合考虑这两种方法两种！！！
中继距离设计两种情况
损耗受限系统：损耗是限制光中继距离的主要因素
色散受限系统
我们要讨论的问题是，对于一个传输速率已知的数字光纤线路系统，允许的 线路总色散是多少，并据此计算中继距离。 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 法通过均衡来补偿，使系统失去设计的性能。
发送机 光源
M eT
光通道
CTX
PT
S
接收机
PP AC PR
R
AC
Af L
As L MC L Lf
CPX
光检测器
M eR
PSR
光通道损耗组成图
最坏值设计法
S点与R点间的允许损耗为：
As PSR Af L L M C L 2 AC Lf
式中Af 表示再生段平均光缆衰减系数 dB / km ; AS 表示再生段平均接头损耗 dB ; L f 是单盘光缆的长度 km ; M C 是光缆富余度 dB / km ; AC 是光纤配线盘上的附加活动连接器损耗 dB
1
色散受限系统
以fb为参数，B1与L的关系示于左图, 图中 取ζ/T=0.3，γ =0.75。由此可见，中继距 离 L 与传输速率 fb 的乘积取决于 1km 光纤 的带宽 ( 色散 ) ，这个乘积反映了光纤通信 系统的技术水平。
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一、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。
二、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。
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：
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
三、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
L= (Ps-Pr-Ac-Pp- Mc) / (Af+As) 衰减限制中继段长
度预算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 。
18Ps/nm.km取．
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:
2.WDM的光传输距离计算方法
2。
=(10/1.2)PMD受限距离=69.44km
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。
1中：公式 L为色散受限的再生段长度 ps/nm）为MPI-S MPI-R之间光通道允许的最大色散值（Dsys ）1D1 为光纤色散系数（ps/nm.km中：公式2）为保证信噪比的衰减受限的再生段长度（kmL WDM为系统应用的应用代码所限制的光放段数量nAapan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）
）dB之间所有连接器衰减之和（MPI-R，'S或'R，'S点或'R，MPI-S为Ac
Af为光纤衰减常数(dB/km)
Amc光线路维护每公里余量（dB/km）
（2）简易的信噪比计算方法：光规刚设计法不能满足实际应用的要求时，可采用色散受限式（公式1）及简易的信噪比计算式（公式3）进行系统设计，即利
用保证色散受限和系统的信噪比来确定再生段/光放段的长度。
此方法适用光放段衰耗差别不太大的情况。
totⅠM-Nf-Aspan-101gN （公式3）OSNR=58+P N OSNR为N个光放段后的每通路光信噪比（dB）N M为通路数量
totⅠM为每通路的平均输出功率（dBmP）
Nf为光放大器的噪声系数
Aspan为最大光放段损耗（dB）
在信噪比（OSNR）的计算中，取光滤波器带宽0.1nm，在每个光放段R'点及MPI-R 点的各个通路的OSNR大于22dB的情况下，由光放段损耗来决定光放段的长度，也可确定通过几个OA级联的再生段长度。
（3）专用系统计算工具计算：在上述两种均不能满足系统OSNR的情况下，要采用专用系统计算OSNR来确定。
上面有关公式的一些取值，请参见中华人民共和国通信行业标准（长途光缆波分复用（WDM）传输系统工程设计暂行规定）及设备厂家的参数。
四、设计需要注意的问题
（1）光口板的选择
在组建传输中，要考虑到光口板接收功率、发射功率的上限值及下限值，根据。
不同路由长度，选择适当的光口板类型（局内、短距离、长距离、超长距离）．在设计中，选用不同类型光口板时，在通过计算其最大的传输距离，不能满足需要时，需要增加光衰减或光功率放大器。
在局内的光设备组网（或传输距离较近），一般选用局内通信用的光口板（I1）。
当传输路由长度较长时，也可考虑加光放大器来实现长传输距离的传输。
在本地传输网设计中，常不作考虑。
（2）不同波长光口板的选择
在组建一个传输网络时，采用光接口板的类型影响到传输中继距离，一般，1550波长窗口的传输距离都优于1310nm波长的光接口板。
在本地网设计中，一般采用1310nm窗口，长途网常采用1550nm窗口。
同一中继段内，对应的两光接口板应同时工作在同一波长（即相同的工作窗口）。
（3）光传输设备厂家的技术参数
不同光传输设备厂家的技术参数也不同，在设计中要注意设计文件中的光传输设备技术参数与所选择的光传输设备厂家是否一致。
．。