第九章 光传输系统优化设计9.1 系统模型

物理媒质层

IP

SDH

ATM

IP

SDH

IP

ATM IP

光 层光接口

WDM 传输系统结构

y

p( y︱ 1 )

p( y︱ 0 )

9.2 误码率

总码元数误码数

BER

I1

I0

Ith

y

p( y︱ 1 )

p( y︱ 0 )

P0(Ith)

P1(Ith)

光电流的概率分布

I1

I0

Ith

y

p( y︱ 1 )

p( y︱ 0 )

P0(Ith)

P1(Ith)

光电流的概率分布

1 比特的光电流低于 Ith 的概率

0 比特的光电流高于 Ith 的概率yypIP

Id)1()(

th

-th1

ydypIPthI

th )0()(0

误码出现的概率是

将光电流的概率分布近似为 Gauss 分布)()( 0th1 the IbPIaPP

th 21

1 th 211

( )1( ) exp d

2

II -I

P I - I2

th

20

0 th 200

( )1( ) exp d

2 I

I-IP I - I

2

最后得到

其中

当 Q>3 时

BER 与 Q值的关系

)

Q(Pe

2erf1

2

1BER

01

01

1

1

0

0

IIIIII

Q thth

Q

eP

Q

e

2

2

2

1BER

当 0 ＝ 1 ＝， I0=0 ，

)

I(

22erf1

2

1BER 1

I/ 为 信 噪 比。

9.3 功率代价 定义： (1) 在限制因素存在的情况下，为保持相同的误码率所必须增加的功率 (dB) 。 (2) 由于存在某种限制因素而引起的信噪比的减少量。

P1’, P0

’, 1’, 0’ 分别为限制因素存在时接收到的功率和噪声均方差。

01

01

01

01

01

01

01

01

log10log10

)PP(R

)PP(R

II

II

PP''

''

''

''

功率代价

当噪声与信号功率无关时， 1 ＝ 0 ＝ 1’=0’=

当噪声与信号功率有关时， 1∝(P1)1/2 且 1 》 0

01

01indep-sig log10

PP

PPPP

''

1

'1

dep-sig log5P

PPP

Ideal Q factor 17dB

Transmitter 1dB

Crosstalk 1dB

Chromatic dispersion 2dB

Nonlinear 1dB

Polarization-dependent loss

3dB

Component aging 3dB

Margin 3dB

系统设计案例： BER=10-12(Q=7) 时各限制因素的功率代价分配

SSRRIN

10%

90%

50%

脉冲宽度

上升时间 下降时间

振幅

9.4 发射机

边模抑制比 (SSR) 、相对强度噪声 (RIN, dB/Hz)、波长稳定性 / 输出功率、上升 / 下降时间、消光比、调制类型

消光比：发送“ 1” 比特时的发射功率与发射“ 0” 比特时的发射功率之比。 消光比为 r，平均发射功率 P不变的情况下 r引入功率代价

消光比为 r，峰值发射功率 2P不变的情况下 r引入功率代价

1

1log10indep-sig r

rPP

r

rPP

1log10indep-sig

9.5 接收机 灵敏度：在特定比特率情况下，达到一定的误码

率所需的平均光功率。 过载参数：接收机所能接收的最大入射功率。

1550nmn 波段各种光接收机的性能

9.6 光放大器9.6.1 EDFA 的增益饱和

Am

pli

fier

gai

n (

dB

)

光放大器增益曲线

G

G

P

PG max

in

sat

ln1

饱和输出功率：放大器增益下降 3dB 时的输出功率。 2lnsatsat

out PP

G：饱和增益 Gmax ：不饱和增益Psat ：内部饱和功率—使放大器增益下降为 1 的信号光功率。

9.6.2 EDFA 的增益均衡

放大器非均匀增益效应

信道预均衡

放大器级间均衡：(1) 解复用器 + 衰减器(2) 多信道滤波器(3) 带阻滤波器