光缆培训教材

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1、管线培训基础知识,光纤通信的特点及其应用,光纤通信的特点 光纤通信之所以受到人们的极大重视，这是因为和其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性。 （1）通信容量大 （2）中继距离长 （3）保密性能好 （4）抗电磁干扰能力强 （5）体积小、重量轻、便于施工维护 （6）原材料来源丰富，潜在价格低廉,光纤通信的应用 光纤可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。光纤在通信网、广播电视网与计算机网，以及在其它数据传输系统中，都得到了广泛应用。光纤宽带干线传送网和接入网发展迅速，是当前研究开发应用的主要目标。光纤通信的各种应用可概括如下： （1）通信网，包括全球通信网(如横跨大西洋和太平洋的海底光缆和跨越欧亚

2、大陆的洲际光缆干线)、各国的公共电信网(如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线)、各种专用通信网(如电力、铁道、国防等部门通信、指挥、调度、监控的光缆系统)、特殊通信手段(如石油、化工、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的光缆，以及飞机、军舰、潜艇、导弹和宇宙飞船内部的光缆系统)。 （2）构成因特网的计算机局域网和广域网，如光纤以太网、路由器之间的光纤高速传输链路。,（3）有线电视网的干线和分配网；工业电视系统，如工厂、银行、商场、交通和公安部门的监控；自动控制系统的数据传输。 （4）综合业务光纤接入网，分为有源接入网和无源接入网，可实现电话、数据、视频(会议电视、可视电话等)及多媒体业务

3、综合接入核心网，提供各种各样的社区服务。,1、光纤通信及系统构成,（1）光纤通信概述 （2）光纤通信系统概述 （3）光纤通信网络（SDH、WDM） （4）光纤通信涉及的产品技术,典型的数字光纤通信系统方框图如图,从图中可以看出，数字光纤通信系统基本上由 发送设备、传输线路、接收设备3大部分构成。,光纤通信系统的分类,（1）按传输信号分类 数字光纤通信系统 模拟光纤通信系统 （2）按波长和光纤类型分类 短波长（0.85m左右）多模光纤通信系统 长波长（1.31m）多模光纤通信系统 长波长（1.31m）单模光纤通信系统 长波长（1.55m）单模光纤通信系统,1、光纤通信及系统构成,（1）光纤通信概

4、述 （2）光纤通信系统概述 （3）光纤通信网络（SDH、WDM） （4）光纤通信涉及的产品技术,光纤传输网的复用技术经历了空分复用（SDM）、时分复用（TDM）到波分复用 (WDM）三个阶段的发展。 SDM技术设计简单、实用，但必须按信号复用的路数配置所需要的光纤传输芯数，投资效益较差； TDM技术的应用很广泛，如 PDH、SDH、ATM、IP 都是基于 TDM的传输技术，缺点是线路利用率较低； WDM技术在1根光纤上承载多个波长（信道），使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段，多用于干线网络。 主要的干线光缆传输系统，依据每一传输系统（单纤或双纤）所承载的光通路数量，可分为多通路的WDM及单

5、通路的TDM长途干线传输系统。,光缆线路网,光纤线路的构成 光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。 光缆线路网 1.传输线路在通信网中的位置 传输线路在通信网中的位置如图,光缆线路网的构成,光缆线路网的构成如图所示，主要包括：骨干网(长途传输网)，本地网以及接入网。,（1）骨干网(长途干线网),干线光缆传输系统构成见图。主要的干线光缆传输系统，依据每一传输系统（单纤或双纤）所承载的光通路数量，可分为多通路的WDM（DWDM-密集波分复用网络）及单通路的TDM长途干线传输系统（SDH网络）。,注：ODF-光纤分配架 OFC-光缆 OTE-光传输设备,长途网光缆包括：一级干线（省级干线）光缆、

6、二级干线（省内干线）光缆。,SDH组网方式,网络的物理拓扑包括线形、星形、树形、环形及格形五种基本类型。 作为一般性原则，长途传输网宜为格形和环形结构，也可采用多种类型相结合的复合网结构。 在少数边远省（自治区）级城市与网孔形结构相关城市间可建立线形拓扑结构。 网络节点的设置应根据网络覆盖范围的地域关系、传输需求综合考虑。,WDM光纤数字传输网的组网方式,1. 网络的基本拓扑有线型、环型两种类型。 2. 应根据网络覆盖区域的形状、地形条件、节点数量，节点间的地域关系及业务需求、相邻节点间的主要通道截面、网络的安全要求及经济性能等，选用所需的基本拓扑结构。,（2）本地网 本地网主要采用SDH系统

7、，自愈环网是目前广泛采用的组网方式。本地网局间光缆称为中继光缆。 （3）接入网 光纤接入网（OAN）是指在接入网中采用光纤作为主要传输媒质来实现用户信息传送的应用形式，图111给出了一种光纤接入网结构示意图，它将光纤引入千家万户，保证千家万户的多媒体信息畅通无阻地进入信息高速公路。,光纤接入网结构示意图,对于主干线路比较集中的路由，管孔容量比较紧张的地段，用户主干线路部分，可采用光缆，实现光缆到交接配线接入点，实现光纤到路边（FTTC）。 对于高密度集中的金融、贸易、办公楼群，可将光缆引至办公楼，实现光纤到办公楼（FTTB）。 居民住宅区、电话及数据业务较集中的区域，用户线路可采用光缆，实现光

8、缆到街区，光纤到户（FTTH）。 接入网光缆称为用户光缆，主要包括：主干光缆（ODF到光交接箱）、配线光缆（光交接箱到光纤配线箱）、引入光缆（光纤配线箱到用户端设备）。,1、光纤通信及系统构成,（1）光纤通信概述 （2）光纤通信系统概述 （3）光纤通信网络（SDH、WDM） （4）光纤通信涉及的产品技术,光纤通信技术涉及的产品主要有四大类：,1.光传输设备 2.光纤光缆及附件 光纤光缆及附件组成光传输线路。光纤在工程上都采用多纤集合，并加上各种保护元件构成光缆使用。光缆线路的附件主要有：接头盒、终端盒、光配线架、热缩护套等。 3.光器件 光器件习惯上分为光有源器件与光无源器件两大类。 4.测试

9、仪器与专用工具 （1）用于设备测试的有：误码分析仪、光谱分析仪、光功率计、光多用表等。 （2）用于线路工程施工的有：光时域反射仪(OTDR)、光纤熔接机、剥缆刀具、米勒钳、光纤切割器等。 为适应大规模线路施工，提高工程建设效率与线路检测质量，具有更多功能、操作更为简便、施工质量更高的新型施工工具与测试仪器亦不断涌现。,4.测试仪器与专用工具 （1）用于设备测试的有：误码分析仪、光谱分析仪、光功率计、光多用表等。 （2）用于线路工程施工的有：光时域反射仪(OTDR)、光纤熔接机、剥缆刀具、米勒钳、光纤切割器等。 为适应大规模线路施工，提高工程建设效率与线路检测质量，具有更多功能、操作更为简便、施

10、工质量更高的新型施工工具与测试仪器亦不断涌现。,2、光纤知识,（1）光纤的结构、类型、规格 （2）光纤的导光原理 （3）光纤的主要特性 （4）光纤的传输性能 （5）光纤的选型,光纤的结构,光纤(Optical Fiber，OF)就是用来导光的透明介质纤维，一根实用化的光纤是由多层透明介质构成的，一般为同心圆柱形细丝，为轴对称结构，一般可以分为三部分：折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层。,光纤外形示意图,光纤的结构示意图,套塑光纤结构,光纤的分类,光纤的分类方法很多，既可以按照光纤截面折射率分布来分类，又可以按照光纤中传输模式数的多少、光纤使用的材料或传输的工作波长来分类。根据不同

11、的分类方法和标准，同一根光纤将会有不同的名称。常用的分类方法有： （1）按光纤的制造材料分类 按照光纤制造材料的不同，光纤可分为玻璃（石英）光纤和塑料光纤。 （2）按光纤剖面折射率分布分类 按照光纤剖面折射率分布的不同，光纤可分为突变型光纤（Step-Index Fiber,SIF）和渐变型光纤（Graded-Index Fiber,GIF）。,三种基本类型的光纤 （a）突变型多模光纤；（b）渐变型多模光纤；（c）单模光纤,（3）按传输模式的分类 传播模式概念：当光在光纤中传播时，如果光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播，如图所示。这些不同的光束称

12、为模式。 按照光纤传输的模式数量，光纤可分为多模光纤（MMF）和单模光纤（SMF）。在一定的工作波长上，当有多个模式在光纤中传输时，则这种光纤称为多模光纤。按照多模光纤截面折射率的分布可分为突变型多模光纤（MMF/SIF）和渐变型多模光纤（MMF/GIF）。 单模光纤是只传输一种模式的光纤。单模光纤只能传输基模（最低阶模），不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的传输带宽，这对于高码速传输极其重要。单模光纤纤芯的直径仅几微米（m），其带宽一般比渐变型多模光纤的带宽高很多，因此，它适用于大容量、长距离通信。,光在阶跃折射率光纤中的传播,（4）按光纤的工作波长分类 光纤可分为短波长光纤和长波长光纤

13、。短波长光纤的波长为0.85m（0.8m0.9m）；长波长光纤的波长为1.3m1.6m，主要有1.31m和1.55m两个窗口。 （5）按照ITUT建议分类 为了使光纤具有统一的国际标准，国际电信联盟电信小组（ITUT）制订了统一的光纤标准（G标准）。按照ITUT关于光纤的建议，可以将光纤分为G.651光纤（又称为渐变型多模光纤）、G.652光纤（又称为常规单模光纤）、G.653光纤（又称为色散位移光纤DSF）、G.654光纤（又称为1550nm性能最佳单模光纤）、G.655光纤（又称为非零色散位移光纤NZDSF）等。,光纤的规格代号及其应用,制定光纤标准的国际组织主要有ITUT（国际电信联盟电

14、信标准化机构），即原CCITT（国际电报电话咨询委员会）和IEC（国际电工委员会）。光纤类别按ITU-T分为：G.651、G.652（A、B、C）、G.653、G.654、G.655（A、B）；按IEC分为：A类（多模光纤）和B类（单模光纤）两大类。我国光纤型号命名等效采用了IEC规定。ITUT和IEC关于光纤标准的对照表如表所示。,2、光纤知识,（1）光纤的结构、类型、规格 （2）光纤的导光原理 （3）光纤的主要特性 （4）光纤的传输性能 （5）光纤的选型,（2）光纤的导光原理,1、射线光学理论 2、波动光学理论,光在光纤中的传播轨迹,（1）光在阶跃折射率多模光纤中的传播 光在阶跃折射率光纤

15、多模光纤中的传播轨迹如图所示，其轨迹为锯齿形折线。,（2）光在渐变折射率多模光纤中的传播轨迹 光在渐变折射率多模光纤中的传播轨迹如图所示，其轨迹为正弦形曲线，不同入射角的光线经过一定的传播距离后会自动聚焦。,（3）光在单模光纤中的传播轨迹 光在单模光纤中的传播轨迹如图所示，因单模光纤的纤芯很细，光线近似为直线传播。,光的色散,光的色散是一种常见的物理现象，如图所示，当日光通过棱镜或水雾时会呈现按红橙黄绿青蓝紫顺序排列的彩色光谱。这是由于棱镜材料（玻璃）或水对不同波长（对应于不同的颜色）的光呈现的折射率n不同，从而使光的传播速度不同和折射角度不同，最终使不同颜色的光在空间上散开。,2、光纤知识,

16、（1）光纤的结构、类型、规格 （2）光纤的导光原理 （3）光纤的主要特性 （4）光纤的传输性能 （5）光纤的选型,光纤的主要特性有几何特性、光学特性、传输特性、机械特性、温度特性。 1.光纤的几何特性 光纤的几何特性包括芯直径、包层直径、纤芯/包层同心度、不圆度和光纤翘曲度等。 （1）纤芯直径 纤芯直径主要是对多模光纤的要求。ITU-T规定，多模光纤的芯直径为503m。 （2）包层直径 包层直径指光纤的外径，ITU-T规定，多模及单模光纤的包层直径均要求为1253m。目前，光纤生产制造商已将光纤外径规格从125.03m提高到125.01m。,（3）纤芯/包层同心度和不圆度 纤芯/包层同心度是指纤芯在光纤内所处的中心程度。目前光纤制造商已将纤芯/包层同心度从0.8m的规格提高到0.5m的规格。 不圆度包括芯径的不圆度和包层的不圆度。 ITU-T规定，纤芯/包层同心度误差6%（单模为1.0m），芯径不圆度6%，包层不圆度（包括单模）2%。 （4）光纤翘曲度 光纤翘曲度指在特