能传多远——传送距离的计算（2）

今天，我们分别对于衰耗和色散，来说明一下光信号的最大传输距离的计算。

1．衰耗受限传输距离计算

衰耗对传输距离的限制由发光功率、接收灵敏度、线路损耗决定，这个比较容易理解，还举隔空喊话的例子，声音能够传多远有3个因素，第一是你那边声音的大小，第二是我这边耳朵灵敏程度，第三是传播途径的风和噪声大小，也就是源、宿、传播介质3要素。

衰耗（增益）的单位是dB，dB=10logX，其中X是衰耗的倍数。为什么用dB来表示呢？因为信号的衰耗和增益可不是增减少多少瓦（W）这么小家子气的，动辄就是10的N次方倍的数量级，如果用多少瓦来表示会非常不直观，就需要数小数点之前或之后0的个数才能知道衰耗（增益）了多少倍。用对数来表示就简单很多，比如增益（衰耗）10倍就是10dB（−10dB），100倍就是两个10倍就是20dB，增益1000000000000000倍就是增益150dB，是不是用dB表示清楚简单了许多？

这里强调一点，dB之间是相加减的关系，不是乘除。

数学像我一样不好的，可以自己复习一下。

下面我们看一下衰耗受限的传输距离计算公式：

L=（Ps－Pr－Pp－C－Mc）/（af+as）

L=（Ps－Pr－Pp－C）/（af+as＋DMc）

L—再生段最大距离（km），就是我们要计算的结果——最远传输的距离；

Ps —S点寿命终了（EOL）最小平均发送功率（dBm），就是发端可以发的信号强度的最小值；

Pr —R点寿命终了（EOL）最差灵敏度（dBm），也就是接收端能够接收到信号的最低的强度，再低就无法识别了；

什么叫“寿命终了”？一个设备从生产出来开始，光接口的性能是逐年降低的，我们要以设备退网时还能够达到的最坏的指标去计算，才能保证设备在服役期间都能够满足要求，直到“光荣下岗”，即所谓的“最坏值法”。

Pp — 光通道代价，它包括反射、码间干扰等产生的光功率代价，该参数一次性记取一个数值；

C—所有活动连接器衰耗之和，也就是经过ODF端子的衰耗，如果每个连接器衰耗取0.5dB，两个连接器的话就是1dB；

Mc —光缆富余度，光纤长短不同取值不同，DMc单位为dB/km，Mc和DMc的区别在于是将富余度一次性计取，还是分摊到单公里线路中，就像我们租车一样，是一次性付费全包，还是按照每公里多少钱计价；

af —光纤衰耗系数（dB/km），也就是光信号在光缆中传输每经过1公里的衰耗值。af与工作波长密切相关，在不同工作波长上，光纤的衰减为不同值，具体值与光纤的质量有关，一般在光缆性能较好的情况下可以按照经验估算，如果是一些严重劣化的光缆段落，应以实测值为准；

as —光纤熔接接头每千米衰耗系数（dB/km），光缆一盘一般是2～3km，在中途经常需要光缆熔接，熔接就会产生额外的衰耗，as与光缆质量、熔接机性能、操作水平有关。

这个公式的计算方法很简单，就是用发光功率减去接收灵敏度，得到线路上可供衰耗的容限，这个容限再减去接头损耗、富余度等固定会发生或预留的值，剩下的就是可以在光纤中容忍的衰耗值，用这个值除以两个衰耗系数的和（af +as），得出的就是最大传输距离。

图1  衰耗受限传输距离

上述的计算过程我们来举个例子，我们要出去旅行，手里有1万元（发送功率），旅游完回来要剩5000元（接收灵敏度）作为生活费，这10000−5000=5000元就是旅行总共可以花的钱，减掉来回飞机票固定要的2000元（Pp、C、Mc这些固定的衰耗），剩下的3000元是每天可以花的，如果玩一天要花500元（af +as），那么我们一共可以玩3000/500=6天。

当衰耗受限距离无法满足传送要求时，需要使用放大器进行衰耗补偿。光放大板分为3种：功率放大板OBA、前置放大板OPA和光线路放大板OLA。在SDH工程中，一般只使用OBA和OPA，OBA的作用是提高发送端的光功率，也就是增大公式中的Ps；OPA的作用是提高接收端的灵敏度，也就是降低公式中的Pr。

2．色散受限传输距离计算

色散原理说起来较为复杂，但是计算色散受限传输距离要容易得多，色散受限的传输距离计算公式：

Ld=e / Dm

其中：Ld——传输距离；

e ——光源色散容限，就是光源可以忍受的最大色散值；

Dm——每公里色散值。

色散值的单位：ps/(nm·km)，含义是单位波长间隔内各波长成分通过单位长度光纤所产生的时延；色散容限值单位是：ps/nm，这个值由光源决定。

=80km，就是说如果考虑光纤的色散效应，信号最多可以传80km。超过80km就需要色散补偿，色散补偿就相当于补偿e，一般色散补偿模块的规格直接用公里数表示。