用來確定光纖數字通信系統的最大傳輸距離和選用光纖光纜的參數，包括它的衰減等級和頻寬色散要求的方法。
基本介紹
- 中文名：光纖數字通信系統設計方法
- 外文名：designing method of optical fiber digital communication system
- 套用學科：光纖通信技術
光纖線路傳輸距離,光纖線路頻寬,
光纖線路傳輸距離
這裡假定光端機、光中繼器是商用的產品，它們的傳送光功率和光接收機靈敏度是已知的。傳輸距離的公式為：
式中，ST是光傳送機從S點發出的平均光功率，dB。S點是光傳送機的光纖活動連線器的端面。光傳送機應工作在偽隨機碼調製；Sr是最壞情況下光接收機R點上光接收機的靈敏度，dBm。R點是光接收機的光纖活動連線器的端面。最壞情況是指溫度影響和元件衰老變值的不利情況；Ac次是光纖活動連線器的插入損耗，包括它的互換損耗，dB；Me是設備富餘度，即考慮系統抖動，線路色散均衡以及額外的噪聲等引起的代價所預留的富餘度，dB；Af是光纖衰減，dB/km；As是平均每公里光纖的接續損耗，dB/km；Mc是光纜的富餘度，dB/km。它包括三個因素：①環境變化引起光纖光纜衰減的增加，例如，氣候溫度變化，敷設引起的應力等引起的光纜衰減增加；②光纖光纜隨時間老化引起的衰減增加；③光纖光纜意外折斷時，修復增加了連線接頭所增加的損耗。假設在20年內4km內可能發生一次意外折斷，修復時需增加2個連線接頭。這種意外折斷可能是鼠咬、槍擊等外界因素所致。
以上傳輸距離的計算方法是近似的。光接收機靈敏度Sr與輸入信號的波形有關，信號的波形又與傳輸距離 有關，即Sr是L的函式Sr（L）。CCITT推薦的圖解法可較精確地求得傳輸距離。也可用電子計算機解隱函式來求得傳輸距離L。
光纖線路頻寬
它不僅取決於光纖的色散，還取決於光源的譜線寬度。傳輸的碼率越高光纖的頻寬要求也越高。光纖的色散可使信號的脈衝寬度展寬。
τd=W(FWHM)Xd
式中d為光纖線路的色散；W（FWHM）是光源的譜線寬度，以半功率點全譜線寬度來度量。
信號脈寬為τ0時，脈衝經展寬後的總寬度
t=
L公里長的光纖線路的頻寬可用下式計算：
式中td以ns為單位；fd是長L公里的光纖線路的光頻寬，下降3dB截頻，以MHz為單位。
長1公里光纖與L公里光纖的頻寬
式中γ為光纖的頻寬距離指數，單模光纖時γ=1，多模光纖時γ=0.5～0.8，視光纖的工藝水平而定。
圖1 設計要求
根據奈氏準則傳輸信號所需的頻寬可等於信號碼率的一半。為方便均衡、濾波器的製作，頻寬要留有一定富餘度。信號脈衝占空比為0.5的情況，光纖線路所需的頻寬
式中
是光纖線路上傳輸的線路碼率。
若占空比為1，則線路的頻寬需要更寬一些，例如；若光纖線路的頻寬太窄，則信號波形展寬使光接收機靈敏度下降，即付出了代價。這裡所指出的是光纖至少需要的頻寬。
實際上，單模光纖的頻寬很寬，在1.31μm左右波長處，理論上是0色散，頻寬為∞。但各段光纖的“0”色散波長不一致和光源的波長位置不準確，光源的譜線也不是無限小，故單模光纖的頻寬也並非無限大。多模光纖的頻寬一般為1～3GHz/km。單模光纖的頻寬很寬，已滿足實際需要。為了擴容的需要，CCITT推薦下列數據供設計參考（G.956建議）。
