通信光纜傳輸網絡系統及其設計問題研究

中時訊通信建設有限公司 曾仙榮

通信光纜傳輸網絡系統及其設計問題研究

中時訊通信建設有限公司 曾仙榮

文章闡述了光纜傳輸系統的設計內容，分析了光纜傳輸的網絡結構、光纖傳輸系統的性能指標和光接收機輸入光功率的確定，在此基礎上，針對光纜鏈路損耗的計算進行了分析，并提出了分配型光纜鏈路的設計。

光纜傳輸；性能指標；光功率

在雙向網絡改造過程中，一般是通過光纜來實現信號的傳輸。因此，光纜質量的好壞、設計是否規范直接影響到通信網絡信號質量。下面結合筆者的工作實踐，就通信光纜傳輸網絡系統設計的網絡結構及相關問題進行探討。

1.通信光纜傳輸系統的設計內容

在通信光纜傳輸系統設計當中，其設計內容主要包括以下幾個方面：第一，合理分配光纜傳輸系統指標；2）優選光纜傳輸光的波長；3）合理確定傳輸光纖的路由和光纜的配纖芯數，繪制出光纖主干網絡結構圖；4）合理計算傳輸光的發射機功率。

2.通信光纜傳輸的網絡結構

通信光纜傳輸網絡的基本結構主要由三種網絡結構組成，即星型網絡結構、樹型網絡結構和環型網絡結構。其中，星型網絡結構是采用網絡下行信號進行傳輸，具有網絡建設方便、簡單，且控制極為容易等優點。此類網絡結構是以不同的點為目標，通過在前端設置傳輸光分路器來分配光信號。而樹型網絡結構，也稱為分級集中式網絡，是采用網絡下行信號進行傳輸，具有通信光纜芯數少，成本低等優點。此類網絡結構在兩個節點之間難以產生回路，且其節點易于擴充。

環型網：環型結構網絡采用一種環路封閉的方式，不易將網絡進行擴充。但該網絡結構安全相對高，當發生單個斷纖或設備故障時，成環保護可以自動切換，所以在傳輸網的數據網絡中應用較多，一般以傳輸方向相反的兩個環構成雙環網，以保證數據網的可靠運行。

3.通信光纖傳輸系統的性能指標

在通信光纖傳輸系統中，影響其傳輸性能指標的主要因素包括以下幾種：載波二次復合差拍比(C/CSO)、載噪比(C/N)、載波三次復合差拍比(C/CTB)。其中，對于載噪比(C/N)因素來說，其載噪比通常會受到激光器的激布里淵散射和相位噪聲的影響。其中，相位噪聲的影響是指在保持偏置電流不受到影響的基礎下，傳輸光信號就會發生變化，而受激布里淵散射的影響是指考慮到光纖材料的影響，可以增大發射機功率注入光纖當中，從而降低了載噪比。

為了降低相位噪聲，應采取減小入纖光功率的處理方法。為了減少入纖光功率，應采用數纖共用的方法對其與傳輸距離之間的矛盾進行處理。為了減少受激布里淵散射的影響，應提高它的閾值，其措施如下：通過降低發射機的調制指數，來提升其閾值，一般提高10dB以上；二是采用單頻正弦波電流進行相位調制，以實現光功率譜密度分散，從而閾值提高5dB以上。

非線性失真也是影響光纖傳輸系統性能另一個因素。在光纖傳輸系統中，非線性失真主要受到調制激光器產生的附加頻率調制的影響。其分為兩種，一種是由于調制器調制特性引起的失真，另一種是傳輸光轉換特性引起的失真。當光接收機以0～－3dBm輸入功率進行光電變換工作時，其載波二次復合差拍比(C/CSO)和三次復合差拍比(C/CTB)分別為68dB和70dB。可見，在通信光纜傳輸系統中，要充分考慮到光發射機和色散引起的非線性失真。

4.光接收機輸入光功率的確定

綜上所述，光接收機輸出電信號的載波二次復合差拍比(C/ CSO)、載波三次復合差拍比(C/CTB)和載噪比(C/N)主要與傳輸光接收機的輸入光功率有關。而光接收機輸入光功率隨著輸出信號載噪比的不同而發生變化，兩者之間的關系見表1。

表1

一般情況下，光節點接收的光功率為－2dB時，網絡中心的光節點應選擇0dB接收。

5.光纜鏈路損耗的計算

光鏈路損耗類型眾多，一般來說，主要包括接續損耗（Lc）、光纖損耗（Lf）、活動接頭損耗（Lj）和光分路器損耗（Ld）等幾種。

（1）接續損耗。是指光纖熔接點產生的損耗，其損耗量與光纖熔接技術有關。一個熔接點的接續損耗一般為0.03dB左右。對于每一條光纜線路，其總接續損耗等于0.04N。

（2）光纖損耗。根據單模光纖的損耗系數行標的規定：單模光纖的波長一般選用1550nm和1310nm兩種，其中1550nm的損耗小于0.22dB/km；1310nm損耗小于0.4dB/km。在光纜線路設計時，通常取0.25dB/km和0.5dB/km作為損耗系數，以保證系統性能指標。線路的光纖損耗（Lf）=損耗系數×光纖總長度。

（3）活動接頭損耗。在光纜線路設計時，活動接頭損耗一般到0.5dB。由于傳輸光的輸出功率等于法蘭盤輸出功率。故在線路損耗計算時，需要排除傳輸光的輸出端活動接頭損耗。

在光纜傳輸中，一條線路的活動接頭損耗為0.5M，M為光路經過的活動接頭的數量（除了光發射機輸出口以外）。

（4）光分路器損耗。Ld =分光損耗+附加損耗，其中，分光損耗一般取－10lgk。

表2 分路器的附加損耗

光纜鏈路總損耗 L∑ =光分路器損耗+接續損耗+光纖損耗+活接頭損耗。

6.結語

總之，光纜通信傳輸網絡是我國通信傳輸重要方式，我們在網絡設計時應充分考慮網絡安全性、傳輸數據需求和光纜敷設環境，降低傳輸網絡的光纜鏈路損耗，以提高傳輸網絡的數據傳輸質量。

[1]林如儉.光纖電視傳輸技術[M].北京:電子工業出版社,2003.

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