浅析1550nm长距离传输系统设计的几个关键因素
浅析1550nm长距离传输系统设计的几个关键因素
李明陕西省广电网络传媒股份有限公司西安分公司
摘要：1550nm传输系统相对1310nm传输系统具有传输距离长、系统指标优良等优点，适用于有线电视的长距离传输，可较好的解决有线电视的市县联网问题。本文拟根据1550nm传输系统的特点，分析影响系统指标的几个关键因素。关键词：1550nm 长距离指标
1引言
1550nm波长窗口由于在石英光纤中的传输损耗最低，而且该窗口可使用高性能、大功率的EDFA光放大器，使其既适用于长距离骨干传输，也适用于光纤到楼、到户的应用，从而广泛被有线电视网、数据网所选用。
目前，各地广电传输平台搭建在地市级，县级网络的节目全部由地级市提供。在进行市—县联网过程中，可能会遇到100~200km长距离传输几十套模拟电视节目和上百套数字电视节目的情况。如果选用SDH方案，其造价过于昂贵，并不适合于这一级的联网需求；相比之下，1550nm光发射机和EDFA光放大器要便宜很多，故采用1550nm光纤传输方案来实现市—县有线电视联网是可行的。
1550nm长距离传输系统技术指标的保证，一方面取决于光设备本身的技术先进性，另一方面取决于系统指标设计是否合理。也就是说，采用技术先进的设备，合理设计系统，系统的优异指标是不难保证的。在方案设计中，要重视以下因素的考虑。
2SBS对入纤功率的限制
光纤有两种非线性效应，他们都与石英的震动激发态有关，分别为受激喇曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS），它们都以一个入射场的光子的湮灭，产生一个下移斯托克斯频率的光子及适当能量和动量的声子为特征。在高功率传输时，光纤中受SRS和SBS影响导致相当大的损耗，一旦入射光功率超过阀值，散射光强度将指数增长，最终会在光信号中加入噪声，使网络的C/N劣化。由于光波传输系统中注入的功率相对较低，因此对光纤损耗起作用的主要是SBS。
普通单模光纤的SBS阀值为7.35dB，由于1550nm光发射机采用外调制技术得以引入相位调制，并采用动态单纵模激光器，对激光器进行浅调制，将光谱展宽至SBS线宽以外。这两项技术的采用，才得以使SBS阀值提高到16~17dB。只要光纤的最大输入功率小于17dBm，光信号通过光纤在传输过程中就不会产生受激布里渊散射现象。故在1550nm长距离传输系统设计中，由于受入纤功率
的限制，单级1550nm光放大器的传输距离不应大于65Km。
3光接收功率的影响
在光发射功率一定下，光接收功率决定于光链路损耗。光链路损耗是指从光
发射机至光接收机所经路径对光信号功率产生的总衰减。即光分路器的光分比损耗、光分路器插损、光纤损耗、光纤熔接点损耗、光连接器损耗的总和。一旦光
传输距离确定，光链路损耗即可确定。光链路损耗确定后即可选定光发射机输出
功率。这样就可确定光接收功率范围。在光纤链路中，C/N是激光器噪声的积累
和接收机光输入功率共同作用的结果，国家标准规定光接收功率为-4dB时，系
统的C/N一般都不低于48dB，所以接收机允许的接收功率被限制在非常小的范
围内。因此，当光接收功率在-4dB至1dB范围内，光接收功率每增加1dB,C/N
改善提高1dB。但光接收功率与C/N并不完全是光接收功率每增加1dBm C/N也
改善1dB的关系，当接收光功率超过1dBm后，噪声很难有较大程度的改善，使
C/N大于52dB。从这里可以看出，要保证C/N值为50~52dB，则光接收功率必
须在-2dB到0dB.。只要光接收功率稳定在-2dB到0dB内，系统就能获得良好的
C/N。光传输路径一旦确定，其光纤优良的物理特性对光接收功率影响甚微，对
其影响最大的是光发射功率的稳定。
41550nm长距离传输系统设计中色散补偿的必要性
尽管1550nm波长窗口在标准光纤中的传输损耗小，但是色散要比1310nm
波长窗口大得多。在70km以下的传输系统中，色散对系统指标的影响还不是十
分突出。而在长距离，特别是超长距离传输中，其色散的累积效应严重影响了信
号的传输质量。对数字信号，色散将产生码间干扰，劣化BER指标；对模拟信号，主要表现在对CSO的影响上。
理论研究表明：1550nm光信号在超长距离传输过程中，光纤的色散对调制在光信号上的不同频率的电信号的影响是不同的：当输入光纤的光功率超过光发射机的SBS抑制值时，低频带信号的C/N和CSO劣化较大，当然保证进入光纤中的光功率小于光发射机的SBS阈值就不会出现此问题；而色散则对传输频带的高频带信号的C/N和CSO指标带来很大的劣化。这正是现在很多1550 CATV光纤传输系统出现问题的原因：当时仅传输模拟信号时频道数较少，频率较低；系统可以工作的“很好”，实际上只是问题隐藏了没有暴露而已。一旦传输模数混传信号时，频道增多、频率上升，频率高的频道指标往往较低，甚至出现了肉眼可以看到的网纹干扰。
数字电视信号恰恰是在传输频道的高端，在超长距离传输时色散对其指标的影响很大，在用户接收端会产生误码，甚至马赛克现象，严重时会无任何图像；因此必须采取技术手段予以克服，否则会影响数字电视的服务质量和水平。另外，有
线电视网络中还必须考虑热噪声的载噪比，电缆网络的指标、机顶盒的指标等其他因素对指标的持续劣化，如果不采用色散补偿技术，上述技术指标显然太低。因此，在1550nm长距离传输系统中采用色散补偿技术是必不可少的，这样才可以保证网络达到高指标、高可靠性和可扩展性的要求。
为了提高系统的整体性能，尽可能地减小光纤色散对传输指标的影响，人们
提出了多种色散补偿技术。色散补偿的基本原理是使用一个或多个大的负色散器
件对光纤的正色散实施抵消，从而使系统的总色散量减小。目前实用的色散补偿
技术主要有色散补偿光纤（DCF —Dispersion Compensating Fiber）、光纤光栅（Fiber Bragg Grating ）和F-P腔或G-T腔宽带色散补偿器（Dispersion Compensating Module）。由于DCF的高插损和高非线性，目前色散补偿基本上选
用后两者。
5结论
1550nm传输损耗小，可用于大容量、长距离传输，且可使用高性能、大功
率的EDFA光放大器，在传输过程中没有光电转换，网络整体指标较好，提高了
传输性能，保证了网络的可靠性。影响1550nm长距离传输系统指标的因素很多，在系统设计中我们应该充分考虑这些因素，采用技术先进的设备，合理设计系统，保证系统指标的优良。
参考文献：
［1］杨祥林.光纤通信系统.北京：国防工业出版社，2001.
［2］王锡胜.有线电视技术.北京：电子工业出版社，1996.