（3）估算中继距离L：PT是总损耗，Ps是发射光功率，PR是接收机灵敏度，α是单 位长度功率损耗，Ac是连接器损耗，As为固定接点（连接点）损耗，Mc为富 余度
PT PS PR L AC AS MC
PART 02
8.2 数字传输系统的设计
8.2.1 系统技术考虑
• 数字传输系统的指标有比特率、传输距离、码型和误码率等。其中，误码率是 保证传输质量的基本指标，它受多种因素制约，与光检测器性能、前置放大器 性能、码速、光波形、消光比及线路码型有关。数字传输系统设计的任务就是 要通过器件的适当选择来减小系统噪声的影响，确保系统达到要求的性能。
8.1.3 系统设计的方法
7.估算中继距离
（1）最坏值设计法：所有考虑在内的参数都以最坏的情况考虑。用这种方法设计 的指标一定满足系统要求，系统的可靠性较高，但由于在实际应用中所有参数 同时取最坏值的概率非常低，所以这种方法的富余度较大，总成本偏高
（2）统计设计法：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。这种方法较复杂，系统可靠性不如最坏值 设计法，但成本相对较低，中继距离可以有所延长。
8.2.2 光通道功率代价和损耗、色散预算
• 当传输距离确定后，根据功率预算关系式可以知道链路允许损耗与光发射机和 光接收机的功率关系。实际的数字光纤链路除光纤本身的损耗、连接器和接头 的损耗外，还存在因模式噪声、模分配噪声、激光器频率啁啾、码间干扰及反 射而导致的光通路功率代价。
1. 模式噪声 在多模光纤中，由于振动、微弯等机械扰动，各传输模式间的干涉在光检测 器的受光面上产生的斑图将随时间波动，它会导致接收功率发生波动，并附 加到总的接收噪声中，使误码率劣化，这种波动称为模式噪声。另外，连接 器和接头起到了空间滤波器的作用，它们也会造成斑图的瞬时波动，增加模 式噪声。 减小方法：使用非相干光源LED；使用纵模数多的激光器；使用数值孔径较 大的光纤或使用单模光纤
护管理方便。
8.1.3 系统设计的方法
2. 确定传输体制、网络/系统容量 (1)准同步数字序列（PDH）主要适用于中、低速率点对点传输。 (2)同步数字序列（SDH）不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络 传输。 (3) 系统容量一般按网络运行后的几年里所需能量来确定，而且应方便扩容以 满足未来容量需求。(目前城域网中系统的单波长速率通常为2.5Gbps，骨干 网单波长速率通常为10Gbps)
济成本，合理选用器件和设备，明确系统的全部技术参数，完成实用系统的合 成。
系统设计注重的是技术规范方面的设计，而工程设计注重的是施工方面的设计
8.1.2 系统设计的内容
1. 光纤通信系统的形式多样，在设计时以下几点是必须考虑的： (1)预期的传输 距离； (2)信道带宽或码速率； (3)系统性能（误码率、信噪比）。
8.1.3 系统设计的方法
5. 选择光源 需要考虑一些系统参数，如色散、码速率、传输距离和成本等 （1）LED（发光二极管）：输出频谱的谱宽比LD大得多，这样引起的色散较大， 使得LED的传输容量较低。价格便宜，线性好，对温度不敏感，线路简单。 （2）LD（激光器）：谱线较窄，传输容量高。光功率比LED高出10～15dB，因 此会有更大的无中继传输距离。但是LD的价格比较昂贵，发送电路复杂，并且 需要自动功率和温度控制电路。
8.1.3 系统设计的方法
3. 确定工作波长 工作波长可根据通信距离和通信容量进行选择: (1)短距离、小容量的系统，则可以选择短波长范围，即800～900nm; (2)长距离、大容量的系统，则选用长波长的传输窗口，即1310nm和1550nm.
4.选择光纤 (1)对于短距离传输和短波长系统可以用多模光纤； (2)对于长距离传输和长波长系统一般使用单模光纤。
现 代 光 纤通 信 技 术及 应 用
第8章 光纤通信系统的设计
目录
CATALOG
8.1 系统设计的原则
8.2 数字传输系统的设计
8.3 光纤系统示例
PART 01
8.1 系统设计的原则
8.1.1 工程设计与系统设计
1. 工程设计 主要任务：工程建设中的详细经费预算，设备、线路的具体工程安装细节 主要内容：
8.1.3 系统设计的方法
1. 选择网络拓扑、线路路由 （1）一般位于骨干网中、网络生存性要求较高的网络适合采用网状拓扑； （2）位于城域网中、网络生存性要求较高的网络适合采用环形拓扑； （3）位于接入网中、网络生存性要求不高而要求成本尽可能低廉的网络适合采用
星形拓扑或树形拓扑； （4）选定路由的原则：线路尽量短直、地段稳定可靠、与其他线路配合最佳、维
2. 为了达到相关要求，需要对以下一些要素进行考虑。 (1)光纤：需要考虑选用单模还是多模光纤，需要考虑的设计参数有纤芯尺寸、 纤芯折射率分布、光纤的带宽或色散特性、损耗特性。 (2)光源：可以使用LED或LD，光源器件的参数有发射功率、发射波长、发射频 谱宽度等。 (3)检测器：可以使用PIN组件或APD组件，主要参数有工作波长、 响应度、接收 灵敏度、响应时选择光检测器 需要考虑系统在满足特定误码率的情况下所需的最小接收光功率，即接收机 的灵敏度；此外还要考虑检测器的可靠性、成本和复杂程度
（1） PIN-PD比APD结构简单，温度特性更加稳定，成本低廉，低速率、小容量 系统可采用LED+PIN-PD组合。
（2）若要检测极其微弱的信号，还需要灵敏度较高的APD，高速率、大容量系 统可采用LD+APD组合。
（1）对近期及远期通信业务量的预测 （2）光缆线路路由的选择及确定 （3）光缆线路敷设方式的选择， （4）光缆接续及接头保护措施，光缆线路的防护要求 （5）中继站站址的选择及建筑方式，光缆线路施工中的注意事项
8.1.1 工程设计与系统设计
2. 系统设计 • 系统设计的任务：遵循建议规范，采用较为先进成熟的技术，综合考虑系统经
8.2.2 光通道功率代价和损耗、色散预算
2. 模分配噪声 多模LD在调制时，即使总功率不随时间改变，其各个模式的功率也会随着时 间呈随机波动。由于光纤色散的存在，这些模式以不同的速度传播，造成各模 式不同步，引起系统接收端电流附加的随机波动，形成噪声，使判决电路的信 噪比降低。