光传输系统的无中继传输距离怎么估算？

Waxberrylee

在光通信系统中，根据所处位置不同，光模块分为客户侧光模块和线路侧光模块。那么这两类光模块的传输距离有什么方法可以估算吗？下面我们简单聊一聊。

客户侧光模块传输接入距离

光传输系统的客户侧光模块的接入距离，在光缆质量一定的情况下，主要受限于客户侧光模块本身的性能指标。我们以CFP-100G-ER4客户侧光模块的指标为例：

在上表中，我们主要关注发送光功率，接收灵敏度和过载点这三个指标。

（1）发送光功率指的是TOSA组件LD的发射光功率为-2.9~+2.9dBm，也即光模块 out 口的发光功率，这个值是四个中心波长子波的合波光功率，可以通过Pt=Ps+10lg4=Ps+6,计算出来。

（2）接收灵敏度指的是ROSA组件也即是光模块 in 口可正确接收满足一定误码率情况下的最小光功率为-21.4dBm，一般接收端有PIN和APD两种形式，ADP雪崩二极管一般比PIN管的灵敏度要好。简单一点说，当光功率因为插损或光纤损耗小于灵敏度时，将不能正确识别信号。

（3）过载光功率也指的是ROSA组件 in 口最大允许的光功率，上图中的指标为4.5dBm，超过这个值，严重的将烧毁光模块。

在以上客户侧光模块指标下，我们来估算一下，它的传输距离。假设文中CFP-100G-ER4光模块的out口发光-2dBm, 收端灵敏度最高-21dbm, 假设光纤损耗系数为0.25db/km，那么此光模块支持的最远传输距离是（-2-（-21））/0.25=76km。这个值比上面给出的建议值40km要大出很多，一个是因为40km是考虑一定余量和光纤损耗系数大于0.25dB的情况下，另一个是工程中实际收端光功率取值范围推荐为（过载点-5，灵敏度+3），也就是（-0.5，18.4）之间取值。

以上提供了估算客户侧光模块接入距离的简单思路，实际工程中需要考虑具体的情况，比如说准确的光纤损耗系数，最佳接收灵敏度等。

线路侧光模块传输距离

接着，来看一看线路侧光模块，在这里我们以DWDM 100G线路侧光模块为例。与客户侧光模块不一样的是，线路侧光模块的传输距离就不仅仅主要是由发光功率和灵敏度决定，还需要考虑不同编码调制和FEC下OSNR的门限。通常我们会在收发两端增加放大器OA（EDFA+Raman）来实现长距离传输。下图是某个100G线路侧光模块指标：

我们以单跨段只传输一波的情形举例。以上表中发端发送光功率0dBm为入纤光功率，-16dBm接收灵敏度。同时假设系统OSNR门限要求最低为15dB，总的放大器噪声系数Nf为6dB来估算。

根据OSNR 58公式，16=0-（-58+6+增益），可以推出，最大增益为36dB(可能的放大配置为Raman的10dB增益+EDFA的26dB增益)。假设光纤损耗系数为0.25dB/km，我们可以得出，可传输的光纤距离为：

（0-（-16）+36）dB/0.25(dB/km)=(52dB)/(0.25dB/km)=208km。

以上只是考虑一级放大，普通的传输环境中，对粗略的距离估算提供一种思路。同理，在工程中，接收端光功率并不是设定在灵敏度最低值，而是一个最佳接收灵敏度，通常可能是在（过载点-5，灵敏度+3）。

最后说一下另外一种情况，在实际的环境中，我们经常遇到超长距传输或者遇到穿越沙漠、高原、湖泊等情形。为了进一步解决OSNR受限、延长传输距离，可在光纤链路中间部分对光信号进行预先放大，也就是遥泵方案。在传输光纤的适当位置熔入一段掺铒光纤，并从单长跨距传输系统的端站（发射端或接收端）发送一个高功率泵浦光，泵浦激光器的位置和增益介质（铒纤）不在同一个位置，经过光纤传输和合波器后注入铒纤并激励铒离子。

好了，今天就先说到这了，可能存在描述不准确严谨的地方，请指正，并感谢您的阅读。
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