无中继系统技术方案优化方案：

无中继海底光缆通信系统主要由岸上端站设备和水下传输线路构成，传输线路中无有源设备。岸上端站设备主要包括光传输终端设备、光放大器和海缆监控设备，提供端到端业务传输、信号放大和线路监测功能；水下线路设备主要包括海底光缆、海缆接头盒和海底分支器，为系统提供稳定可靠的信号传输通道。系统中通过使用光放大器来延长无中继传输距离，一般在光发射端机之后使用EDFA功率放大器（OBA）提高发送光功率，在光接收端机之前使用EDFA前置放大器（OPA）提高信号接收灵敏度，还可使用拉曼光纤放大器（RFA）和遥泵光放大器（ROPA）进一步延长系统无中继传输距离。可根据系统登陆站间距离和设计容量，参照图4-1中的示例进行无中继海底光缆通信系统配置。

如图4-1所示，按照传输链路上光放大器的配置方式，无中继海底光缆通信系统可分为以下几类：

图4-1 无中继海底光缆通信系统配置示例

T_X─光传输终端设备发送模块 R_X─光传输终端设备接收模收模块 BA─EDFA功率放大器 PA─EDFA前置放大器 S─光传输终端设备发送模块输出接口之后的光纤连接处的参考点 R─光传输终端设备接收模块输入接口之前的光纤连接处的参考点 S_n＇─光放大器输出接口之后的光纤连接处的参考点 R_n＇─光放大器输入接口之前的光纤连接处的参考点

1）无放大器的系统。链路上没有光放大器，对于16波×2.5Gbit/s的系统传输距离一般在100km以内。

2）使用EDFA功率放大器或EDFA前置放大器的系统。链路上只配置EDFA功率放大器或EDFA前置放大器，对于16波×2.5Gbit/s的系统传输距离一般在150km以内。

3）使用EDFA功率放大器和EDFA前置放大器的系统。链路上配置EDFA功率放大器、EDFA前置放大器，对于16波×2.5Gbit/s的系统传输距离一般在200km以内。

4）使用EDFA和RFA的系统。链路上配置EDFA功率放大器、EDFA前置放大器、FRA，对于16波×2.5Gbit/s的系统传输距离一般在300km以内。

5）使用EDFA、RFA和ROPA的系统。链路上配置EDFA功率放大器、EDFA前置放大器、RFA、ROPA功率放大器、ROPA前置放大器，对于16波×2.5Gbit/s的系统传输距离一般在400km以内。

无中继海底光缆通信系统技术方案的确定，应基于系统设计容量综合考虑衰减受限距离、色散受限距离、OSNR受限距离等方面的分析结果，合理选择满足系统实际通信距离的配置方案。

4.3.1.1 系统衰减受限距离分析

信号光在光纤中传播时，由于光纤衰耗特性的存在，会导致功率逐渐减弱，当信号光功率减弱到一定程度时，接收端将不能从噪声中检测出信号。对于使用了EDFA、FRA等光放大设备的无中继传输系统，衰减受限传输距离分析模型如图4-2所示。

图4-2 无中继传输系统衰减受限距离分析模型

系统衰减受限距离计算是依据系统设备和光纤的相关参数而定的，不仅要考虑实际的功率衰减情况，还应考虑留出一定的余量，以保证由于其他因素使系统性能下降时，仍能正常工作。根据图4-2给出的衰减受限传输距离分析模型，参照中继段设计方法中的最坏值计算法，系统衰减受限传输距离可按下式计算：

式中 L——系统衰减受限传输距离（km）；

P_s——系统寿命终了时S点的发送光功率（dBm）；

G_Raman——系统寿命终了时光纤拉曼放大器增益，（dB）；

P_r——系统寿命终了时R点的接收灵敏度，（dBm）；

P_p——光通道功率代价（dB）；

∑A_c——S点和R点间连接器衰减之和（dB）；

M_c——光缆余度（dB）；

A_f——传输光纤平均衰减系数（dB/km）；

A_s——平均到每千米的光纤接头损耗（dB/km）。(www.xing528.com)

4.3.1.2 系统色散受限距离分析

光纤传输线路中，除了有衰减的影响外，还有色散的影响。色散是因为光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的传播速度不同，使得这些频率成分或模式到达终端有先有后，从而产生信号传播过程中光脉冲的展宽。色散引起的脉冲展宽会使得脉冲的部分能量逸出到比特时间以外形成码间干扰，导致比特时间内光脉冲的能量减少造成接收功率下降。无中继系统色散受限传输距离可按下式估算：

L=10⁶×ε/BDδλ （4-2）

式中 L——系统色散受限传输距离（km）；

ε——当光源为多纵模激光器时取0.115，当光源为单纵模激光器时取0.306；

B——线路信号比特率（Mbit/s）；

D——系统寿命终了时传输光纤色散系数（ps/nm·km）；

δλ——系统寿命终了时光源的均方根谱宽（nm）。亦可采用下式估算：

式中 L——系统色散受限传输距离（km）；

D_max——S、R点之间允许的最大色散值（ps/nm）；

D——系统寿命终了时传输光纤色散系数（ps/nm·km）。

4.3.1.3 系统光信噪比受限距离分析

光信噪比定义为光信号功率与光噪声功率之比。无中继系统光纤线路较长，导致信号衰减较大，经过多级放大器放大后，噪声可能会同信号能量相当，造成接收端无法正确辨别信号，即所谓的光信噪比受限。系统接收端光信噪比的最低要求与系统通信速率相关，不同通信速率的系统对接收端信噪比的要求可参见各相关标准。通常而言，在终端设备不带前向纠错功能的情况下，2.5Gbit/s系统信噪比要求在20dB以上，10Gbit/s系统信噪比要求在26dB以上。单跨距无中继系统接收端光信噪比可按下式计算：

OSNR=P_in-10lg（hνΔν_o）-10lgF_sys （4-3）

式中 P_in——信号输入功率，即光传输终端设备输出功率（dBm）；

h——普朗克常量；

ν——信号光频率；

Δν_o——光谱带宽，对于1550nm的信号光，在0.1nm光谱带宽下，10lg（hνΔν_o）=-58dBm；

F_sys——系统噪声指数，计算公式为

式中 F_j——系统中采用的第j个光放大器噪声指数（dB）；

L_j——系统中第j站光纤对信号衰减值（dB）；

Δμ=G_jL_j，为系统中第j站光放大器增益与光纤衰减值的乘积。

综合以上，分别计算出衰减受限距离、色散受限距离和光信噪比受限距离，选取其中的最小值，如果系统实际要求的传输距离比该值小，则可选用无中继传输技术方案，并根据分析结果进行传输系统配置。