2、1.3μm光波系统
第二代光波系统采用最小色散波长在1.3m附
近的单模光纤，最大的限制因素是由较大的光源 谱宽支配的由色散导致的脉冲展宽。
比特率－距离积 BL (4|D|)-1
D为色散， 为光源的均方根谱宽。 |D| 典型值为 1-2ps/(km-nm)
当取|D| =2ps/km时，BL 125 (Gb/s)-km
5
每个节点都监视比特率以 监听它自己的地址和接收
数据。
随着光纤分布式数据接 口FDDI的标准接口的出现，
光纤LAN开始普遍采用环
形拓扑结构。
星形拓扑结构
所有节点都通过点到点 连接接到中心站(中枢节 点)上。 有源星形结构：所有到 达的光信号都通过光接 收机转换为电信号，再 将电信号分配以驱动各 个节点的光发送机。 无源星形结构：采用星 形耦合器等无源光器件 在光域进行分配。由于 从一个节点的输入被分 配到许多输出节点，因 此传送到每个节点的功 率将受用户数的限制。
当B<1Gb/s时，为损耗限制系统， 但当B>1Gb/s时则变为色散限制系统。 ------- 色散限制
3、1.55μm光波系 统
第三代光波系统工作在损耗最小的1.55m波长，光
纤色散是系统的主要限制因素。
对普通单模光纤，在1.55m处D的典型值为
17ps/(km-nm)，色散值比较高，由色散导致的脉冲展 宽较大，系统处于色散限制状态。采用单纵模半导体 光源可大大缓解这种限制。
对于许多点对点光纤通信系统，WDM的作用是 简单地增加总的比特率。
DWDM系统主要有四种结构：
中间含有（也可能没有）光分插复
用（OADM）器的点对点系统；
3
全连接的网状网络；
星状网络； 具有OADM节点和集线器的环网；
为了降低系统和网络设计的复杂性， 方法一：对不同种类的业务打包，然后复用它们，在同 一个波长上传输。 方法二：把不同种类的业务用不同的波长传输，如图 8.1.6所示:
局域网：在光纤通信系统中，要求在网络中一个
局部区域内（如在一个大学校园内）的大量用户相
互连接，使任何用户可以随机地进入网络，将数据 传送给其他任何用户。
LAN中要求对每个用户提供随机的收发数据功能，
存在网络协议问题。
结构：总线型Bus、 环型Ring、 星型Star
3
环形拓扑结构
点到点连接将节点依次 相连以形成单个闭合环。 各节点中均设置有发送机 －接收机对，均可发送和 接收数据，也用作中继器。 一个令牌（一个预先确 定的比特率）在环内传递，
——— 损耗限制 --------- 色散限制
横越大西洋的海底光波系统 实际陆地光波系统 采用色散位移光纤的1550nm，B >10Gb/s 的实验系统
一.光纤色散
光纤色散:信号能量中的各种分量由于在
光纤中传输速度不同，而引起的信号畸变。
色散限制:光纤色散导致的信号畸变限制
系统的传输距离。
3
色散类型
模间色散（仅多模光纤有） 波导色散 波长色散 材料色散 偏振模色散
二.色散与光纤
G.652（标准单模光纤SMF）:
零色散波长:1300nm 1550色散:16~17ps/nm.km
G.653（色散位移光纤DSF）:
零色散波长:1550nm
G.655（非零色散位移光纤NZDSF）:
多模渐变光纤， BL=2c/(n12). 对于 n1=1.46、=0.01，曲线如图。当比特率小于100
Mb/s 时为损耗限制，大于100 Mb/s 将变为色散限制。 第一代陆上光通信系统就是采用多模渐变光纤，比特 率在50-100 Mb/s ，中继距离接近10公里，于1978年投入 商业运营。
1
全光中继系统：
？
点对点的传输系统
利用光纤的低损耗、宽带宽特点 性能指标：比特率－距离积（BL） BL积与光纤损耗和色散特性有关，而光纤特 性又与波长有关，所以BL积与波长有关。
第一代光波系统: 0.85μm,BL积 1 (Gb/s).km
第二代光波系统：1.3μm,BL积 100 (Gb/s).km 第三代光波系统：1.55μm, BL积1000 (Gb/s).km
系统设计之
系统结构和限制
目录
系统结构
损耗限制系统
色散限制系统
光纤通信系统的主要组成单元：
光纤 光器件(有源和无源) 光发送机
系统 结构
光接收机 光放大器到点连接
广播和分配网 局域网
WDM系统
光放大器：将接收到的微弱光比特流信号直接 放大而不需将其转换为电信号。(1R) 光放大器不能无限制级联，因为色散导致的脉 冲畸变最终限制了系统的性能。光-电-光再生中 继则不存在这种问题。 光-电-光中继：实际上是一个接收机一个发送机 对，它将检测到的微弱变形光信号，变为电信 号，经放大整形后变成规则的电比特流，再调 制光发送机，恢复原光比特流继续沿光纤传输。
报告到此结束，谢谢！
成为最优秀的团队
若忽略光纤自身的损耗，则第N个分支可得到的
功率为：
PN----第N个分支功率；PT----发送功率； C----分路器的功率分路比；δ----分路器的插入损耗； 并假设每个分路器的C和δ都相同。
若取 δ=0.05, C=0.05, PT=1mW 和 PN=0.1μW,则N的 最大值?
在总线上周期地接入光放大器提升功率，可以克服 上述限制，只要光纤色散的影响限制在可忽略的程 度，允许分配的用户数将可大大增加。
1550nm色散:2~6ps/nm.km
三.色散限制
光纤色散导致的信号畸变限制系统的传输距离。
导致色散限制的物理机制随不同波长而不同。
1. 0.85μm光波系统
2. 1.3μm光波系统
3. 1.55μm光波系统
1、0.85μm光波系统
多模阶跃光纤， BL=c/(2n1)。 第一代光波系统，通常采用低成本的多模光纤作为传输媒 典型值n1=1.46、 =0.01，传输距离随比特率的曲线。 质。主要限制因素是模间色散。 即使在B1Mb/s 的低比特率，也是色散限制的，其传输 距离限制在10km内。应用：数据连接，很少用于光纤 通信系统中。
•光纤色散导致的信号脉 冲畸变，与光源线宽、 信号啁啾、调制展宽等 因素有关。 •直接调制系统中，光源 的调制啁啾及光纤色散 导致信号畸变。 •对于2.5Gb/s系统,放 大器的积累噪声成为传 输距离主要限制。 •对于10Gb/s系统,光纤 色散成为传输距离的主 要限制。 比特率 2.5Gb/S 10Gb/s NZDSF 6000km 400km SSMF 1000km 60km
最终限制为：B2L < (16|2|)-1 式中，2为群速色散，
与色散参数D的关系为：
D=-(2c/2) 2
普通单模光纤的限制线为：B2L = 4000 (Gb/s)2-km 。 对理想的1.55m系统， B2L 可达6000 (Gb/s)2-km ------- 色散限制 。
当 B> 5Gb/s 时，为色散限制系统。
一个使用星型耦合器的多信道分配网络 ，每个信道使用单独的光 载波频率发送电信号，所有发送机的输出功率复合进无源星型耦 合器，并且分配相等的功率到所有的接收机。每个用户接收所有 信道，使用调谐光接收机选择它们中的一个，这种网络有时也叫 广播-选择网络。如下图所示：
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光纤的损耗谱特性
损耗限制光波系统
设发送机发出的最大平均功率为Pt ，而光接收机的
接收灵敏度为Pr，则最大传输距离为：
αtot (dB/km)为光纤损耗，包括对接损耗和活动连 接损耗。 由于接收机灵敏度Pr随比特率B线性变化： 因此传输距离亦与比特率有关。 hv为光子能量 ， Np为接收机所要求的每比特的平均光子数。 在给定工作波长处，L随比特率B的增加而呈对数关系 降低
功能：光纤通信系统不仅要求传送 信息，而且要求将信息分配给多个用 户
应用：光缆电话网、公用天线电视
(CATV)、宽带综合业务数字网（B-
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ISND）
特点：传输距离较短、带宽要求宽 结构：树型拓扑、总线拓扑
树形拓扑结构
总线拓扑结构
总线型缺点：信号损耗随分路数指数增加。限制
了单根光纤总线服务的范围和用户数。