中继系统技术方案优化

有中继海底光缆系统主要分为岸上端站设备和水下线路设备两大部分，其组成配置如图4-3所示。岸上端站设备主要包括光传输终端设备、线路监控设备、网络管理设备、远供电源设备等，提供端到端业务传输、远程供电和线路监测功能。水下线路设备主要包括海底光中继器、有中继海底光缆和海缆接头盒，为系统提供稳定可靠的信号传输通道和远供电源导体。

图4-3 有中继海底光缆系统组成配置

有中继海底光缆通信系统的通信距离，与海底光中继器的个数和中继器之间的中继段长相关。有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，综合考虑衰减受限中继段长、色散受限中继段长、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。

4.3.2.1 系统衰减受限中继段长分析

采用了海底光中继器的有中继海底光缆通信系统，光缆中继段的信号衰减可以通过海底光中继器的增益得到补偿。对于由多个等间距的光纤中继段组成的有中继系统，系统中各光中继器性能指标一致，衰减受限传输距离分析模型如图4-4所示。

图4-4 有中继传输系统衰减受限距离分析模型

根据图4-4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，系统衰减受限中继段长可按下式计算：

式中 L——衰减受限中继段长度（km）；

P_s——系统寿命终了时海底光中继器的发送光功率（dBm）；

P_r——系统寿命终了时海底光中继器的接收灵敏度（dBm）；

P_p——光通道功率代价（dB）；

∑A_c——海底光中继器间连接器衰减之和（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）。

4.3.2.2 系统色散受限中继段长分析(www.xing528.com)

色散对系统性能的影响主要表现在引起脉冲展宽，导致两个相邻的脉冲发生串扰，产生判决错误，影响系统的误码率提高。当光信号传输距离超过某段距离之后，必须进行色散补偿，该段距离就是色散受限距离。有中继系统色散受限中继段长可按下式估算：

式中 L——色散受限中继段长（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）。

4.3.2.3 系统光信噪比受限距离分析

有中继系统线路很长，线路中级联了许多海底光中继器，由于每个光中继器自发辐射噪声（ASE）的累积，光信噪比通过每个光中继器或后均下降，最后造成接收端无法正确辨别信号。对于有中继海底光缆通信系统，假定链路中所有光中继器具有相同的噪声指数，两个光中继器间的光纤长度相等，每段损耗均相同，每个光中继器的增益也相等，且每个光中继器的增益正好补偿与前一个光中继器连接的光纤段损耗，则接收端光信噪比可近似表达为

OSNR=P_out-L-NF-10lgN-10lg（hνΔν_o） （4-7）

式中 OSNR——N个中继段后的每通路光信噪比（dB）；

P_out——发射端入纤功率（dBm）；

L——光中继段光纤损耗（dB）；

NF——光中继器的噪声指数（dB）；

N——链路中的中继段数；

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。

综合以上，分别计算出衰减受限中继段长、色散受限中继段长、光信噪比受限距离，如果系统中继段长设计能够同时满足衰减受限中继段长、色散受限中继段长、光信噪比受限距离等方面的要求，则可根据分析结果进行有中继传输系统配置。