【正文】 即便載噪比比較低 ， 也能獲得高質(zhì)量的圖象信號 ， 因而適合長距離 、 高質(zhì)量的傳輸系統(tǒng) 。 111 調(diào)幅 頻分多路光纖傳輸系統(tǒng) 112 調(diào)幅 頻分多路光纖傳輸系統(tǒng) ? 調(diào)頻頻分多路 （ FMFDM） 方式是首先將各頻道的視頻基帶信號對各自的副載波進(jìn)行調(diào)頻 ， 組成頻分多路信號 ， 然后再對光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制 。 首先可以把基帶信號用 AM、 FM、 PM等調(diào)制方式調(diào)制到頻率為 f f … 、 fN的 N個載波（ 稱為副載波 ） 上 ， 然后再把這 N個信號頻分復(fù)用（ FDM） ， 調(diào)制一個光源 ， 如圖 。 ? 對于基帶直接強(qiáng)度調(diào)制光纖通信系統(tǒng) ， 光源的模擬調(diào)制響應(yīng)如圖 。 因此主要 用于城市之間的電視節(jié)目交換 ， 衛(wèi)星電視的長距離傳送等 。 這種方式占用頻帶寬 ， 但是由于有調(diào)頻增益及加重 、 加權(quán)改善系數(shù) ， 使信噪比增加約 39dB。 這種方式占用頻帶窄 ， 與現(xiàn)行的電纜電視及電視接收機(jī)兼容 ， 主要應(yīng)用于有線電視光纖傳輸系統(tǒng)中 105 副載波調(diào)頻 光強(qiáng)度調(diào)制 ? 原始的電信號先對某一電載波進(jìn)行調(diào)頻 ， 然后再對光源進(jìn)行調(diào)制 。 電載波區(qū)別于光載波 ， 稱為副載波 。 同時光源的線性對傳輸質(zhì)量的影響也很大 ， 一般需要補(bǔ)償 。 103 基帶 光強(qiáng)度調(diào)制 ? 模擬信號 沒有 經(jīng)過任何電的調(diào)制就是 基帶信號 , 如電視信號 ? 基帶信號 直接 對光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制就稱為 基帶 光強(qiáng)度調(diào)制 ，這種方式一根光纖只能傳輸一路信號 。 而模擬設(shè)備比較簡單便宜 ， 調(diào)制方式多樣 ， 使用靈活 ， 因此在圖像和數(shù)據(jù)信號的傳輸中獲得了較多的應(yīng)用 。 101 ? 模擬調(diào)制技術(shù) ? 對光纖通信系統(tǒng)來說 ， 數(shù)字通信系統(tǒng)所采用的數(shù)字調(diào)制方式具有較強(qiáng)的數(shù)字處理能力 、 抗干擾能力 ，無噪聲積累且適宜于長距離干線傳輸 。由于噪聲的累積，和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)相比，模擬光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離較短 。 ? 要求在光 /電轉(zhuǎn)換過程中信號和信息存在線性對應(yīng)關(guān)系。 99 模擬光纖傳輸系統(tǒng) ? 系統(tǒng)概述 ? 模擬光纖通信系統(tǒng)是一種通過光纖信道傳輸模擬信號的通信系統(tǒng) ， 目前主要用于模擬電視傳輸 。 98 ? 假設(shè)光連接器損耗為 1dB， 在發(fā)送和接收端各有一個 ， 光纖熔接頭損耗為 ， 光纖損耗為 dB/km， 光纜富余度 dB/km， 設(shè)備功率富余度為， 則有 ? （ 37） =2+（ ++） L+ ? 因此 ， L=45。 使用 InGaAs掩埋結(jié)構(gòu)多縱模激光器 ， 閾值小于 50mA， 標(biāo)稱波長為 1310 nm，脈沖線寬為 2nm， 光纖色散系數(shù) C0= ps/（ km 一般情況下 ， 速率較低時受損耗限制 ， 而速率較高時為色散限制系統(tǒng) 。 是與功率代價和光源特性有關(guān)的參數(shù) 。 C0是光纖色散系數(shù) （ 單位為 ps/(km 95 ? 2） 色散影響的中繼距離 ? 對于損耗較低的光纖傳輸系統(tǒng) ， 光纖色散使得脈沖展寬得很嚴(yán)重 ， 出現(xiàn)碼間干擾 ， 從而 限制 了傳輸距離 。 考慮到設(shè)備的老化 、 溫度的波動等因素 ， 應(yīng)該留有系統(tǒng)功率富余度 M。 αm為每 km光纖線路損耗余量 。 每段光纖之間會由活動連接器或固定連接器連接 ， 每 km光纖平均接頭損耗為 αs。 圖 點(diǎn)到點(diǎn)鏈路的光功率損耗模型 光發(fā)送機(jī)( TX )光接收機(jī)( R X )…S R?c?s?s?s?s?cL?s： 光 纖 固 定 接 頭 損 耗?c： 光 纖 活 動 接 頭 損 耗 1111111111111111 1 1 92 ? L為從 S點(diǎn)到 R點(diǎn)的中繼距離 。 ? 一個光纖鏈路 ， 如果損耗是限制光中繼距離的主要因素 ， 則這個系統(tǒng)就是 損耗受限的系統(tǒng) ；如果光信號的色散展寬最終成為限制系統(tǒng)中繼距離的主要因素 ，則這個系統(tǒng)就是 色散受限的系統(tǒng) 。 90 ? 這種方法考慮各參數(shù)統(tǒng)計(jì)分布時較復(fù)雜 ， 系統(tǒng)可靠性不如最壞值法 ， 但成本相對較 低 ， 中繼距離可以有所 延長 。 用這種方法設(shè)計(jì)出來的指標(biāo)肯定滿足系統(tǒng)要求 ， 系統(tǒng)的 可靠性 較 高 ， 但由于在實(shí)際應(yīng)用中所有參數(shù)同時取最壞值的概率非常小 ， 所以這種方法的 富余度較大 ， 總成本偏高 。 89 ? 設(shè)計(jì)方法 ? 光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)既可以使用最壞值設(shè)計(jì)也可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì) 。 設(shè)計(jì)電路時需要綜合考慮這些因素 。 但是LD的價格比較昂貴 ， 發(fā)送電路復(fù)雜 ， 并且需要自動功率和溫度控制電路 。km（ 1550 nm） 。 LED輸出頻譜的譜寬比起 LD來寬得多 ， 這樣引起的 色散較大 ， 使得LED的傳輸容量 （ 碼速距離積 ） 較低 ， 限制在 2500（ Mb/s） 但是若要檢測極其微弱的信號 ， 還需要靈敏度較高的APD或 PINFET等 。 85 ? 5） 光檢測器的選擇 ? 選擇檢測器需要看系統(tǒng)在滿足特定誤碼率的情況下所需的最小接收光功率 ， 即接收機(jī)的 靈敏度 ， 此外還要考慮檢測器的可靠性 、 成本和復(fù)雜程度 。 84 ? 另外 ， 光纖的選擇也與光源有關(guān) ， LED與單模光纖的耦合率很低 ， 所以 LED一般用多模光纖 ， 但近來1310nm的邊發(fā)光二極管與單模光纖的耦合取得了進(jìn)展 。 目前可選擇的單模光纖有 ， ， ， 。 對于短距離傳輸和短波長應(yīng)用 ， 可以用多模光纖 。 另外 ， 還要注意所選用的波長區(qū)具有可供選擇的相對器件 。 如果是短距離小容量的系統(tǒng) ， 則可以選擇短波長范圍 ，即 800～ 900nm。 但為了節(jié)省成本 ， 農(nóng)村線路也可以適當(dāng)采用 PDH。 設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要選擇合適的路由 ， 中繼站應(yīng)考慮 上下話路的需要 和 信號放大再生 的功能 。 80 ? 1） 假想?yún)⒖紨?shù)字鏈路 ? 設(shè)計(jì)一個光纖傳輸鏈路 ， 要滿足 CCITT有關(guān)文獻(xiàn)和我國國標(biāo)的規(guī)定 ， 就要假想一個 傳輸模型 。 每一部分都涉及許多的光電器件 ， 所以對鏈路的設(shè)計(jì)是一個復(fù)雜的工作 ， 而每個元器件的選擇都要經(jīng)過若干次的反復(fù) 。 任何復(fù)雜的通信系統(tǒng) ， 其基本單元都是點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸鏈路 。 )1()!1(! )!( ??? nPnm nm %100%100 ????? MTTRMTBFMTBFPF 總工作時間不可用時間（ ） 由式 ()和式 ()得到 PF=(1A) 100% () 在有備用系統(tǒng)的情況下 ， 失效率為： 78 A/% F/% 24 MTTR/h 25570 38358 373970 456620 /fit 39107 26070 3650 2190 MTBF/h 4 雙向全程故障次數(shù) 280 420 3000 5000 鏈路長度 /km ?表 數(shù)字光纜通信系統(tǒng)可靠性指標(biāo) 以 5000 km為基準(zhǔn)，按長度平均分配給各種數(shù)字段長度，相應(yīng)的全年指標(biāo)如表 ，假設(shè)平均故障修復(fù)時間 MTTR=6 h。 (2) 故障率 和平均故障間隔時間 MTBF。 ?76 (3) 可用率 A和失效率 PF。 R一般用故障率 φ表示 ， 兩者的關(guān)系為： () )exp( t??? 故障率 是系統(tǒng)工作到時間 t， 在單位時間內(nèi)發(fā)生故障 (功能失效 )的概率 。 確定可靠性一般采用 故障統(tǒng)計(jì)分析法 ， 即根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查結(jié)果 ， 統(tǒng)計(jì)足夠長時間內(nèi)的故障次數(shù) ， 確定每兩次故障的時間間隔和每次故障的修復(fù)時間 。 72 表 不同碼速率的 1UI時間 73 ? 抖動 難以完全消除 ， 為了保證系統(tǒng)正常工作 ， 根據(jù) ITUT的建議和我國國標(biāo)的規(guī)定 ， 抖動特性包括三項(xiàng)性能指標(biāo)： 輸入抖動容限 ， 輸出抖動容限 和 抖動轉(zhuǎn)移特性 。 ? 抖動原則上可以用時間 、 相位 、 數(shù)字周期來描述 ， 現(xiàn)在多用 數(shù)字周期 來 描述 ， 即令一個碼元的時隙長度為一個單位時間間隔 ， 用符號 UI（ Unit Interval） 表示 ， 它在數(shù)值上等于 傳輸速率的倒數(shù) 。 ? 光纖通信中把 10 Hz以下的長期相位變化稱為 漂移 ，而 10 Hz以上的稱為 抖動 。 68 表 64 kb/s誤碼性能指標(biāo) 69 ? 2. 抖動特性 ? 抖動 是指數(shù)字傳輸中數(shù)字信號的 有效瞬間位置 相對于標(biāo)準(zhǔn)位置 的 偏差 ， 如圖 。 這是由于現(xiàn)代通信中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是成塊發(fā)送的 ， 如果 1秒中有誤碼 ， 相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊都要重發(fā) 。 ? (3) 嚴(yán)重誤碼秒 （ SES） ： 是指 BERav劣于 1 103的秒相對于整個測試時間的百分?jǐn)?shù) 。 66 可以看出 ， 長期平均誤碼率只能反映出測試時間內(nèi)的 平均誤碼結(jié)果 ， 無法反映出誤碼的 隨機(jī)性 和 突發(fā)性 ， 所以還有下面的指標(biāo) 。 對于 64 kb/s的數(shù)字信號 ， BER=1 103， 相應(yīng)于每秒有64個誤碼 。 如圖 所示 ， 規(guī)定一個較長的監(jiān)測時間 TL， 例如幾天或一個月 ， 并把這個時間分為 “ 可用時間 ” 和 “ 不可用時間 ” 。 誤碼對通信質(zhì)量的影響可以用誤碼特性來衡