第二十一讲 系统的设计
主要内容
? 一, 系统设计的任务和基本方法 。
? 二, 损耗限制系统中再生中继距离的设
计方法 。
? 三, 色散限制系统中再生中继距离的设
计方法 。
? 四, 中继距离与系统传输速率的关系 。
一、系统设计的任务
? 根据用户对传输距离和传输容量及
其分布的要求, 按照国家相关技术标准
何谓当前设备的技术水平, 经过综合考
虑和反复计算, 选择最佳路由和局站设
置, 传输体制和传输速率以及光纤光缆
和光端机的基本参数和性能指标 。 以使
系统的实施达到最佳的性能价格比 。
系统中继距离的设计方法
? 最坏情况法（参数完全已知）
? 统计法（所有参数都是统计定义）
? 半统计法（只有某些参数是统计定
义）
二、损耗限制系统中继距离的设计方法
ecrtmsf MPPL ?????? ???? 2)(
msf
ecrt MPPL
???
?
??
???? 2
若系统速率较低, 光纤损耗系数较大, 中继距离主要由
光纤的线路损耗限制, 故要求 S和 R参考点之间光纤线路总损耗
必须不超过系统的总功率衰减 。 即,
或
其中, Pt为平均发送光功率, Pr是接收灵敏度, α c是连接器损
耗 （ dB/km）,Me是系统余量, α f是光纤损耗系数 （ dB/km）,
α s是每公里光纤平均接头损耗 （ dB/km）, α m是每公里光纤
线路损耗余量 （ dB/km）, L是中继距离 。
数字光纤线路系统示意图
Tx Rx
S R
T` T
C1 C2
（ a） 无中继器的系统
Tx Rx
S R T C1 C2
（ b） 包含一个中继器的系统
中
继
器
C2 R S C1
T`
三、色散限制系统中继距离的设计方法
? 设传输速率为 f
b=1／ T,发射脉冲为半占空比的归零码,输出脉冲为高斯波形 g(t),且
其中 σ 是均方根 rms脉冲宽度 。
? 把输出脉冲用半高全宽度 （ FWHM） τ 表示, 即
Δτ f—— 光纤线路的 （ FWHM） 脉冲展宽, 取决于所
用光纤的类型和色散特性 。
)2e x p ()( 22?ttg ??
22)
2( f
T ?? ???
? 对于多模光纤, 光纤线路的总带宽 B和速率 fb之间的关
系为,
? 中继距离 L和 1km光纤带宽 Bl的关系为,因此
? 对于单模光纤系统，中继距离为
? 对于实际的单模光纤通信系统, 受色散限制的中继距
离 L可表示为；
bf～B )56.083.0(?
?11 ]/)78.121.1[( bfB～L ?
0
610226.0
¨ CfL
b ??
?
??
?
0
610
CFL b
??
rl BLB ?
四、中继距离与系统传输速率的关系
以 140Mb/s单模光纤系统为例计算中继距离,
设系统平均发送功率 Pt=－ 3dBm,接收灵敏度为
Pr= － 42dBm,设备余量为 Me= 3dB,连接器损耗
为 αc= 0.3dB/km,光纤损耗系数 αf= 0.35dB/km,光纤
余量 αm = 0.3dB/km,每 km光纤平均接头 损耗为 αs
= 0.03dB/km.将数据代入损耗限制系统中继距离
计算公式可得
)741.003.035.0 3.023)42(3 kmL （??? ???????
? 又设线路码型为 5B6B码，线路码速率 Fb=140×
（ 6/5） =168Mb/s,C0 =3.0ps/(nm.km),
σλ=2.5nm,将数据代入色散限制系统中继距离计算
公式可得,
? 光纤通信系统的中继距离从损耗和色散限制系统
两个计算结果中，选择较短的距离，作为中继距
离计算的最终结果。因此本例在工程设计中取中
继距离为 74km,中继距离主要受损耗限制。
)915.20.31 6 8 101 1 5.0
6
kmL （??? ??
主要内容
? 一, 系统设计的任务和基本方法 。
? 二, 损耗限制系统中再生中继距离的设
计方法 。
? 三, 色散限制系统中再生中继距离的设
计方法 。
? 四, 中继距离与系统传输速率的关系 。
一、系统设计的任务
? 根据用户对传输距离和传输容量及
其分布的要求, 按照国家相关技术标准
何谓当前设备的技术水平, 经过综合考
虑和反复计算, 选择最佳路由和局站设
置, 传输体制和传输速率以及光纤光缆
和光端机的基本参数和性能指标 。 以使
系统的实施达到最佳的性能价格比 。
系统中继距离的设计方法
? 最坏情况法（参数完全已知）
? 统计法（所有参数都是统计定义）
? 半统计法（只有某些参数是统计定
义）
二、损耗限制系统中继距离的设计方法
ecrtmsf MPPL ?????? ???? 2)(
msf
ecrt MPPL
???
?
??
???? 2
若系统速率较低, 光纤损耗系数较大, 中继距离主要由
光纤的线路损耗限制, 故要求 S和 R参考点之间光纤线路总损耗
必须不超过系统的总功率衰减 。 即,
或
其中, Pt为平均发送光功率, Pr是接收灵敏度, α c是连接器损
耗 （ dB/km）,Me是系统余量, α f是光纤损耗系数 （ dB/km）,
α s是每公里光纤平均接头损耗 （ dB/km）, α m是每公里光纤
线路损耗余量 （ dB/km）, L是中继距离 。
数字光纤线路系统示意图
Tx Rx
S R
T` T
C1 C2
（ a） 无中继器的系统
Tx Rx
S R T C1 C2
（ b） 包含一个中继器的系统
中
继
器
C2 R S C1
T`
三、色散限制系统中继距离的设计方法
? 设传输速率为 f
b=1／ T,发射脉冲为半占空比的归零码,输出脉冲为高斯波形 g(t),且
其中 σ 是均方根 rms脉冲宽度 。
? 把输出脉冲用半高全宽度 （ FWHM） τ 表示, 即
Δτ f—— 光纤线路的 （ FWHM） 脉冲展宽, 取决于所
用光纤的类型和色散特性 。
)2e x p ()( 22?ttg ??
22)
2( f
T ?? ???
? 对于多模光纤, 光纤线路的总带宽 B和速率 fb之间的关
系为,
? 中继距离 L和 1km光纤带宽 Bl的关系为,因此
? 对于单模光纤系统，中继距离为
? 对于实际的单模光纤通信系统, 受色散限制的中继距
离 L可表示为；
bf～B )56.083.0(?
?11 ]/)78.121.1[( bfB～L ?
0
610226.0
¨ CfL
b ??
?
??
?
0
610
CFL b
??
rl BLB ?
四、中继距离与系统传输速率的关系
以 140Mb/s单模光纤系统为例计算中继距离,
设系统平均发送功率 Pt=－ 3dBm,接收灵敏度为
Pr= － 42dBm,设备余量为 Me= 3dB,连接器损耗
为 αc= 0.3dB/km,光纤损耗系数 αf= 0.35dB/km,光纤
余量 αm = 0.3dB/km,每 km光纤平均接头 损耗为 αs
= 0.03dB/km.将数据代入损耗限制系统中继距离
计算公式可得
)741.003.035.0 3.023)42(3 kmL （??? ???????
? 又设线路码型为 5B6B码，线路码速率 Fb=140×
（ 6/5） =168Mb/s,C0 =3.0ps/(nm.km),
σλ=2.5nm,将数据代入色散限制系统中继距离计算
公式可得,
? 光纤通信系统的中继距离从损耗和色散限制系统
两个计算结果中，选择较短的距离，作为中继距
离计算的最终结果。因此本例在工程设计中取中
继距离为 74km,中继距离主要受损耗限制。
)915.20.31 6 8 101 1 5.0
6
kmL （??? ??
