SDH设备光传输距离计算指导

ZXMP-S360/S380/S390

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光传输距离计算指导

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目录

传输距离受限的理论分析及计算方法 . ..................................................................................... - 1 -

衰减受限传输距离理论计算------最坏值法 . ..................................................................... - 1 - 色散受限传输距离理论计算 . ............................................................................................. - 2 - DCM 模块在系统中的位置 . ....................................................................................................... - 3 - 我司设备性能参数 . ..................................................................................................................... - 3 -

2.5Gb/s光板类型及参数 .................................................................................................... - 3 - 10Gb/s光板类型及参数 ..................................................................................................... - 4 - 光放大板类型及参数 . ......................................................................................................... - 4 - 色散补偿模块的类型及参数 . ............................................................................................. - 4 - 2.5Gb/s光口配置实例 ................................................................................................................ - 5 - 10Gb/s光口计算和配置实例 ..................................................................................................... - 6 - 附录: 光接口规范 . ................................................................................................................... - 10 -

传输距离受限的理论分析及计算方法

SDH 系统的光传输距离受两个因素的限制：一是光功率限制，即再生段传输距离受光源的发送功率、接收机的灵敏度和通道的光衰减限制；二是光源的色散限制，即再生段传输距离受光源的类型和光通道总色散限制。设备的最大传输距离同时满足上述两个限制条件。 【注：在系统传输距离超长时，需要考虑系统的另一个受限因素：接收光信噪比的限制，本文暂时没有包含此内容。】

衰减受限传输距离理论计算------最坏值法

最坏值法中，所有参数均取最坏值，可以保证系统在寿命终了（20-25年）时仍能符合传输性能指标。一般认为，实建的光缆和设备性能应优于最坏值，因此，设备的传输系统会有较多的衰减余量。

理论计算公式：

L=（Ps – Pr – Pp – C - Mc）/（af + as） (1) L=（Ps – Pr – Pp - C）/（af + as + △Mc ） (2)

一般采用公式(1)进行计算。 式中：

L 再生段最大距离(km)。

Ps S 点寿命终了（EOL ）最小平均发送功率(dBm)，已扣除设备连接器的衰减和LD 耦合反射噪声代价。

-12

Pr R 点寿命终了（EOL ）最差灵敏度(dBm)（BER ≤10），已扣除设备连接器C 的衰减。 Pp 光通道代价，它包括反射、码间干扰、模分配噪声和激光器啁啾而产生的总色散功率代价。一般在1310nm 波长时取1dB ，在1550nm 波长时根据传输距离的长短分别取1dB 或2dB 。

C 所有活动连接器衰减之和，每个连接器衰减取0.5dB ，共两个连接器。 Mc 光缆线路光功率余量（光缆富裕度），光纤长短不同取值不同，最大取值为3dB 。公式（1）中取3dB ；公式（2）中△Mc 单位为dB/km，一般为0.02～0.03 dB/km。

【Mc 参数说明】

光缆线路光功率余量包括维护维修过程中增加的接头损耗，线路变动光缆长度增加引起的附加损耗及由于环境因素引起的光缆衰减的变化。

af 光纤衰减系数（dB/km） 【af 参数说明】

光纤衰减系数与工作波长密切相关。在一定工作波长上，光纤的衰减为一定值，不随传输信号速率的高低而变化。

单模光纤工作在1310nm 波长时，衰减系数为0.26 dB/km～0.37 dB/km，一般取0.32 dB/km，工作在1550nm 波长时，衰减系数为0.18 dB/km～0.22 dB/km，一般取0.22 dB/km。

as 光纤熔接接头每公里衰减系数（dB/km） 【as 参数说明】

as 参数与光缆质量，熔接机性能，操作水平有关。工程中取0.01～0.02dB/km。

af+as的具体数值要视局方工程状况而定，如果标书中指定了以上参数，则按标书参数计算。

【注：公式(1)与公式(2)的区别在于Mc 所处的位置不同，在具体应用时应注意，当线路损耗值按>0.27dBm/km计算时，应采用公式(2)进行计算，避免Mc 被重复考虑。当局方强调Mc 按3dBm 进行计算时，应采用公式（1）进行计算，特别是在长距传输时，一般采用公式（1）。以下实例大多是以公式（1）进行计算的。】

光纤掺铒放大器EDFA 的配置：

在工程中，若衰减受限距离小于实际需要的传输距离，则需要配置光纤掺铒放大器（EDFA ），进行衰减补偿。

光放大板分为三种：功率放大板OBA 、前置放大板OPA 和光线路放大板OLA 。可以依据工程需要，灵活配置。

OBA 的作用是提高发送端的光功率，也就是增大公式（1）、（2）中的Ps ； OPA 的作用是提高接收端的录敏度，也就是减小公式（1）、（2）中的Pr 。 OLA 的作用是补偿光线路的衰减。（暂不提供）

色散受限传输距离理论计算

色散主要是指集中的光能（例如光脉冲）经过光纤传输后在输出端发生能量分散，导致传输信号畸变。在数字通信系统中，由于信号的各频率成分或各模式成分的传输速度不同，在光纤中传输一段距离后，将互相散开，脉冲加宽。严重时，前后脉冲将互相重叠，形成码间干扰，增加误码率，影响光纤的带宽，限制光纤的传输容量。

与光纤色散有关的系统性能损伤有多种因素，主要有码间干扰、模分配噪声和啁啾噪声（chirping ）三种。

对于高比特率的传输系统，色散是限制中继段传输长度的主要因素。色散功率代价随传输距离、光谱宽度和色散系数这些参数值的增加而迅速增加。为了防范由于色散功率代价的迅速增加而导致的系统性能恶化，应该使系统有足够的工作余度，避开高功率代价区。一般将1dB 功率代价所对应的光通道色散值(D*L)定义为通道最大色散值。

就目前含EDFA 的光通信系统工程应用的情况来看：光缆均采用G.652光纤，波长范围在1535nm ～1565nm ，属于单模传输，故不存在模分配噪声；对于STM-1和STM-4系统，系统一般采用DFB 光源，由于速率不高，输出功率不大（≤3dBm ），虽采用内调制方式，但啁啾噪声很小，可以忽略；而STM-16和STM-64系统一般采用外调制，激光器中没有啁啾噪声。因而系统色散对于目前的光通信系统的损伤主要是码间干扰。下面就色散受限距离进行计算。

理论计算公式

Ld=ε/ Dm

(3)

式中：

Ld 色散受限传输距离(km)。

ε 光源的色散容限值(ps/nm)，由光源的性能决能。

Dm 光纤色散系数ps/(nm·km) 。G.652光纤的色散系数一般取18ps/(nm·km) ，若局方有明确要求，则以标书要求的数据进行计算。

色散补偿的计算

在工程中，若色散受限距离小于实际需要传输距离，则要配置色散补偿模块DCM ，进行色散补偿。若已知两点间的实际传输距离，确定是否加色散补偿可根据公式计算：

L 实际=（ε+△ε） / Dm △ε= L实际 * Dm －ε

根据计算出的需要的色散补偿值△ε来选取DCM 模块。

DCM 模块在系统中的位置

DCM 模块具有插损，在系统配置时需要考虑其插损值。为了使DCM 的插损不影响系统的最大传输距离，在系统中优选的DCM 配置方案为：OBA 之前和OPA 之后，如下图所示。

OL16

配置在OBA 之前时，光板的输出光功率Ps 减DCM 的插损，应在OBA 的输入光功率范围之内；

配置在OPA 之后时，OPA 的输出光功率减DCM 的插损应大于光板接收灵敏度，为保证系统长时间稳定工作，需要留有足够的余量，至少是预留设备寿命终了值3dB ，代价2dB 。 由于DCM 光纤的有效截面积比G.652光纤的小，DCM 光纤的SBS 、SPM 效应的光功率域值点更低，因此在配置时注意，入DCM 的光功率不能太大，建议小于+3dBm。

以上计算方法实用于SMT-1、STM-4、STM-16、STM-64的所用光接口和我司的各种机型。

我司设备性能参数

2.5Gb/s光板类型及参数

II 型机、2500（V10.0）及ZXSM-10G 的2.5Gb/s光口现能提供的光板类型及主要参

数如下表一，各种详细的指标规范可参见附件：《STM-16光接口规范》

表一 光接口类型及技术指标表

注1：上表中的色散容限值是按光纤色散系数18 ps/nm km测得，如果在工程配置时光纤色散按20 ps/nm km，余量将会比较大，必要时可做适当的调整, 表中给出的传输距离仍做参考。

注2：国际标准G.957中对于2.5Gb/s的L-16.2的工作波长的规范为1500-1580nm ，在我司设备中，传输距离大于80公里，一般需要采用EDFA 进行光放大，EDFA 的增益范围为1530-1565nm ，因此我司设备的L-16.2等需要与OBA 、OPA 配合的光板的输出光波长范围为1530-1565nm 。 注3：L-16.2U 接口相对L-16.2，只是色散容限指标增加到2880 ps/nm，其它指标相同。 注4：L-16.2P 相对L-16.2U ，色散容限值增加到3600 ps/nm，另外L-16.2P 的光源为

特定波长的，波长为1550.12nm 。与内置OPA 配合时只能采用L-16.2P 。

10Gb/s光板类型及参数

我司ZXSM-10G 设备光接口参数见表二。

表二 光接口类型及技术指标

光放大板类型及参数

ZXSM-150/600/2500、ZXSM-2500（V10.0）、ZXSM-10G 现能提供的光放板如下表，详细

指标参见《EDFA 指标规范》

表三 光放大板的类型及主要参数

注1、OBA 的光增益谱的范围为1530～1565nm,

OPA 分为外置和内置两种，其性能指标相同，不同之处如下：

1、外置OPA 采用的是波长自动跟踪的滤波器，波长跟踪范围为1530~1562nm，外置OPA 为1U 的插箱装在机架中，网管不能对其进行监控；

2、内置的OPA 是和OBA 一样的插板，占用子架的一个槽位，可以通过网管进行监控。在OPA 内采用了固定波长的滤波器，滤波器中心波长为1550.12nm ，因此在系统配置时，需要采用与滤波器相对应的特定波长的光板L16.2V 。

OBA 和内置OPA 都是在子架中占有一个槽位，在主子架槽位不够时，可以配置在扩展子架上，扩展子架上只需配置一块NCP 板来接入网管。扩展子架最多可以配置12个OA 板。

色散补偿模块的类型及参数

表四 色散补偿模块型号及技术参数表

每块DCM 需要配置一个DCM 插箱，插箱高度为1U ，在做配置时需要考虑DCM 在机架中放置的空间。

2.5Gb/s光口配置实例

假设条件：

af+as＝0.25dB/km；Dm ＝18ps/(nm·km) ；Pp=2dB； C=1 dB；Mc=3dB

1、采用L-16.2不加光放板

Ps ＝-2dBm ，Pr ＝－28dBm ，ε＝1600ps/nm

L 衰减＝（-2－（－28）－2－1－3）/0.25=80 km L 色散＝1600/18＝88.9 km

因此，采用L-16.2不加光放最大传输距离为80公里。

2、采用L-16.2JE 不加光放板

Ps ＝+4dBm，Pr ＝－28dBm ，ε＝1600ps/nm

L 衰减＝（+4－（－28）－2－1－3）/0.25=104 km L 色散＝1800/18＝100 km

因此，采用L-16.2JE 不加光放最大传输距离为100公里。

3、采用L-16.2U+OBA14

Ps ＝14dBm ，Pr ＝－28dBm ，ε＝2880ps/nm

L 衰减＝（14－（－28）－2－1－3）/0.25=144km L 色散＝3200/18＝177.8 km

因此，采用L-16.2U+OBA14最大传输距离为144公里。

4、采用L-16.2U+OBA17

Ps ＝17dBm ，Pr ＝－28dBm ，ε＝2880ps/nm

L 衰减＝（17－（－28）－2－1－3）/0.25=156km L 色散＝2880/18＝177.8 km

因此，采用L-16.2U+OBA17最大传输距离为156公里。

5、采用L-16.2P+OBA14+OPA38

Ps ＝14dBm ，Pr ＝－38dBm ，ε＝3600ps/nm

L 衰减＝（14－（－38）－2－1－3）/0.25=184km L 色散＝3600/18＝200 km

因此，采用L-16.2P+OBA14+OPA38最大传输距离为184公里。

6、采用L-16.2P+OBA17+OPA38

Ps ＝17dBm ，Pr ＝－38dBm ，ε＝4000ps/nm

L 衰减＝（17－（－38）－2－1－3）/0.25=196km L 色散＝3600/18＝200 km

因此，采用L-16.2P+OBA17+OPA38最大传输距离为196公里。

7、根据要求配置光板

假如工程线路的距离为150公里，但是局方要求af+as＝0.27dB/km；Dm ＝20ps/(nm·km) ；Pp=2dB； C=1 dB；Mc=5dB，

根据光功率计算，需要配置OBA14+OPA38

L 衰减＝（14－（－38）－2－1－5）/0.27=163km 根据色散容限计算，只需要配置L-16.2U L 色散＝3200/20＝160 km

但是，如果OPA 为内置的，与此配合只能采用L-16.2P ，最终的配置应该是L-16.2P+OBA14+OPA38

以上计算中都假设Dm ＝18ps/(nm·km) ，如果要求光纤的色散系数按Dm ＝20ps/(nm·km) 进行设计，此时按公式（3）：Ld=ε/ Dm 算出的色散受限距离的余量比较大，在此数据接近临界值时，可以将表一中的光源色散容限值的指标适当提高，但必须小于X*20/18，X 为表中的数值。

10Gb/s光口计算和配置实例

注：af+as的具体数值要视局方工程状况而定，按标书中指定的参数进行计算。以下所计算的传输距离结果并不是唯一的。

以下计算基于条件：af+as＝0.22 dB/km；Dm ＝17ps/(nm·km) 。

1、采用S-64.2b ，俗称40km 模块

Ps ＝－1dBm ，Pr ＝－14dBm ，ε＝800ps/nm

L 衰减＝（－1－（－14）－2－1－1）/0.22=40.9 km 注意：

（1）原则：光接口板配置为S-64.2b 类型时，为避免过于保守，必须保证所计算的衰减受限距离大于40公里，避免实际工程开局中“EDFA ＋衰减器”事件的发生。

（2）短距时，光缆富裕度取3dB 过大，一般取为0.5 dB ～ 1dB。若将光缆富裕度折算为分母值，一般取0.03dB/km，则计算公式如下：

L 衰减＝（－1－（－14）－2－1）/（0.22+0.03）＝40.0 km

（3）以上仅仅是理论计算，实际测试表明，我司S-64.2b 模块完全满足40公里传输距离的要求。

L 色散＝800/17＝47.1 km

因为，L 衰减

2、采用L-64.2c ，俗称80km 模块

分为两种情况

情况一：L-64.2c I模块 Ps＝0 dBm，Pr ＝－22dBm ，ε＝1600ps/nm

L 衰减＝（0－（－22）－2－1－3）/0.22=72.7 km L 色散＝1600/17＝94.12 km

因为，L 衰减

情况二：L-64.2c II模块 Ps＝3 dBm，Pr ＝－22dBm ，ε＝1600ps/nm

L 衰减＝（3－（－22）－2－1－3）/0.22=81.8 km L 色散＝1600/17＝94.12 km

因为，L 衰减

3、采用S-64.2b ＋OBA14＋DCM-60

Ps ＝14dBm ，Pr ＝－14dBm ，ε＝800ps/nm

L 衰减＝（14－（－14）－2－1－3）/0.22=100 km L 色散＝800/17＝47.1 km

因为，L 衰减> L色散，所以要进行色散补偿。

△ε= L衰减 * Dm －ε＝100*17－800＝900 ps/nm

通过查表四，需配置DCM-60色散补偿模块。

4、采用L-64.2c ＋OBA14＋DCM-60

Ps ＝14dBm ，Pr ＝－22dBm ，ε＝1600ps/nm

L 衰减＝（14－（－22）－2－1－3）/0.22=136.4 km L 色散＝1600/17＝94.12 km

因为，L 衰减> L色散，所以要进行色散补偿。

△ε= L衰减 * Dm －ε

＝136.4*17－1600＝718.18 ps/nm

通过查表四，需配置DCM-60色散补偿模块。

5、采用S-64.2p ＋OBA14+OPA32＋DCM-60＋DCM-80

Ps ＝14dBm ，Pr ＝－32dBm ，ε＝800ps/nm

L 衰减＝（14－（－32）－2－1－3）/0.22=181.8 km L 色散＝800/17＝47.1 km

因为，L 衰减> L色散，所以要进行色散补偿。

△ε= L衰减 * Dm －ε＝181.8*17－800＝2290.9 ps/nm

通过查表四，需配置DCM-60＋DCM-80色散补偿模块。

6、采用L-64.2c ＋OBA14+OPA32＋DCM-80

Ps ＝14dBm ，Pr ＝－32dBm ，ε＝1600ps/nm

L 衰减＝（14－（－32）－2－1－3）/0.22=181.8 km L 色散＝1600/17＝94.12 km

因为，L 衰减> L色散，所以要进行色散补偿，DCM-80的色散补偿量为1360 ps/nm。 L 实际=

计算结果

问：

385 L-64.2cI和L-64.2p 有什么区别？如果配置OA 是不是只能有一种？

答：2p

14:23:27*[宋义卿302113]说: 2p 是特定波长

14:23:37*[宋义卿302113]说: 2p 一般与OBA+OPA使用

14:23:46*[宋义卿302113]说:

2C2一般只配OBA

附录: 光接口规范

参考标准

YD/T 1014-1999 STM-64光线路终端设备技术要求 YD/T 1017-1999 同步数字体系（SDH ）网络接点接口 YD/T 1111--2001 SDH 光发送/光接收模块技术要求 ITU-T G.652 (2000) 单模光纤光缆的特性

ITU-T G.653 (2000) 色散位移单模光纤光缆的特性 ITU-T G.655 (2000) 非零色散位移单模光纤光缆的特性

ITU-T G.691 (2000 ) 具有光放大器的单信道SDH 系统光接口和STM-64及STM-256系统

ITU-T G.692 (2000) 具有光放大器的多信道系统的光接口 ITU-T G.783(1997) 同步数字体系的设备功能块特性

ITU-T G.825(2000) 基于同步数字体系的数字网抖动和漂移的控制 ITU-T G.957(1999 ) 与同步数字体系有关的设备和系统的光接口 ITU-T G.958(1995 ) 基于同步数字系列的光缆数字系统

光接口分类

根据SDH 系统中是否使用光放大器，以及速率是否达到STM-64，将光接口分为两大类： 第I 类系统是不包括任何光放大器，速率低于STM-64的系统。 第II 类系统是包括光放大器和速率为STM-64、STM-256的系统。

不同种类的的光接口用不同的代码来表示，代码由一个字母和两个数字组成。其含义如下表。

在G.957中对I 类光接口进行了如下的分类：

根据以上分类，我们设备现提供的接口有：

● 16 ● S-16.1 ● L-16.2

● 在L-16.2的基础上，又提供两种我们自己定义的接口： L-16.2U 是在L-16.2的基础上，光源的色散容限值增大 L-16.2P 是在L-16.2的基础上，光源的色散容限值增大并且发送波长为特定波长 L-16.2JE 是在L-16.2的基础上，提高激光器的输出光功率

各种接口的详细参数见下表

II 类光接口分类（VSR, I, S 和 L ）

II 类光接口分类（V 和 U ）

STM-16光接口指标

STM-16 光接口技术规范

注1：表中给出的传输距离仅供参考；

注2：表中的工作波长范围是按国际标准定的，实际在有EDFA 光放大器的系统中，由于光增益谱的限制，此时对光源的工作波长范围的要求是1530~1565nm；

注3：在传输距离超过160公里，需要配置预放时，发送采用的是特定波长的光源； 注4：在传输距离不超过160公里，但由于光纤质量或光纤接头的原因造成线路损耗较大，需要配置预放时，也需要采用特定波长的光源。

STM-64光接口指标

STM-64 光接口技术规范

1.OL64-S64.2B

绿色（外壳本来就是散热器形状）是INTEL; 白色（明显可以看出是另外安装上去的散热器）是A V ANEX; 黄色JDSU.

2.OL64-L64.2C1

白色（明显可以看出是另外安装上去的散热器）是A V ANEX; 白色（外壳本来就是散热器形状）的是OPNEXT; 黄色JDSU.

3.OL64-L64.2C2

白色（明显可以看出是另外安装上去的散热器）是A V ANEX; 黄色JDSU; WTD 的形状比较大，特殊与上面的情况不一样应该就是它，是黑色的