[信息与通信]光缆线路基础知识

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1、光缆线路基础知识 （一）2010年6月11日主要内容F 1、光纤 F 2、光缆 F 3、光缆的安装 F 4、光缆接续与终端1.1光纤的特点?通信容量大，传输距离长。 ?抗电磁干扰，传输质量佳。 ?信号串扰小，保密性能好。 ?原材料丰富，节省了有色金属，环境保护好。 ?光纤尺寸小、质量轻，利于敷设和运输。 ?光缆适应性强，寿命长。完成相同的传输 容量： 仅需10kg石英， 传统需800t铜1.2光纤的基本结构光纤由两种不同折射率的玻璃材料（SiO2）制成。 通信用光纤的标称外径为125m 多模光纤标称直径D为： 50m或62.5m 单模光纤标称直径D为： 910m纤芯（n1）包层（n2）D为光纤

2、纤芯直径或模场直径D125m先在高温下做成预制棒，然后在高温 炉中加温软化，拉成长丝，再进行涂 覆、套塑，成为光纤芯线。光纤的制 造要求每道工序都要相当精密，由计 算机控制。 1.3光纤的分类u按光纤的材料分： 石英光纤 塑料光纤 u按光纤剖面折射率分布分(见图) ： 阶跃型光纤 渐变型光纤 u按传输的模式分： 多模光纤 单模光纤 u按ITU-T建议分： G.651(渐变型多模 光纤)G.652(A/B/C/D) G.653(色散位移光 纤DSF) G.654(1550nm性 能最佳) G.655 (A/B/C)n1n2n1n2N( r)n2（a）阶跃型单模光纤（b）阶跃型多模光纤（c）渐变型

3、多模光纤1.4光纤的传输窗口0.85m的损耗为2.5dB/km、1.31m的损耗为0.35dB/km、1.55m的损耗为0.20dB/km， 过去由于OH的吸收作用造成损耗高峰，第五窗口不能使用，现在的全波段光纤消除了水峰。 1.5单模光纤与多模光纤的比较项目单模光纤多模光纤 芯径细,约10微米较粗,大于50微米 传输带宽很宽，约100GHz较窄，约1GHz 色散小很大 与光源耦 合很难简单精度较高较低 传输距离几十公里以上一般只有几公里适合场合长距离、大容量、高 速、多波长系统中短距离、中小容 量、单波长系统 应用骨干网传输、城域网以太网?单模光纤的种类 国际上用于通信传输系统的有四种单模光

4、纤，即 G.652光纤、G.653光纤、G.654光纤和G.655光纤。现 在新开发增加了二种， G.656光纤和G.657光纤。 G.652光纤在1310nm窗口性能最优，是应用最广泛的光 纤之一。 G.653光纤在1550nm窗口色散为零，但其在WDM系统上 出现四波混频效应（FWM）干扰，故被限用于单信道高速系统。 G.654光纤主要用于海底光纤通信。 G.655光纤在1550nm窗口衰减小、色散低，且大大减少 了四波混频效应，也是应用最广泛的光纤之一。 目前在干线网和城域网中，主要使用G.652光纤和 G.655光纤。1.6单模光纤介绍1.6单模光纤介绍?G.652光纤（又称色散未移位

5、光纤），常用1310nm和1550nm 二个波长窗口，在1310nm窗口性能最佳。在2.5G系统中继距离 80km可以不考虑色散的影响。 在1310nm波长区域： 色散系数最小，低于3.5ps/nm.km 衰耗系数也较小，为0.30.4dB/km 在1550nm波长区域： 色散系数较大，一般低于20ps/nm.km 衰耗极低，衰耗系数为0.150.25dB/km ?G.652光纤分四类： G.652A、 G.652B、 G.652C、G.652D G.652A为普通G.652 光纤，适用于传输2.5Gb/s的SDH系统 。 G.652B在技术上增加了对偏振模色散（PMD）的要求，可用 于传输最

6、高速率为10Gb/s的系统，但需要要注意色散补偿。 G.652C是一种低水峰光纤，它在G.652B光纤的基础上把应 用波长扩展到13601530nm（S波段）。 G.652D型光纤综合了G.652B光纤和G.652C光纤的特性，即 可以使用在13601530nm波段。1.6单模光纤介绍?G.652光纤典型特性对比光纤种类G.652AG.652BG.652CG.652D最大色散系数20ps/nmkm20ps/nmkm20ps/nmkm20ps/nmkm(1525-1575nm)(1525-1575nm)(1525-1575nm)(1525-1575nm) 典型衰减系数 （1550nm）0.17-

7、0.25dB/km0.17-0.25dB/km0.17-0.25dB/km 13833nm处不 大于 1310nm处衰耗0.17-0.25dB/km 13833nm处不大 于 1310nm处衰耗适用工作窗口1310nm和 1550nm1310nm和 1550nm13101550nm13101550nm最大PMDQ0.5ps/km1/20.2ps/km1/20.5ps/km1/20.2ps/km1/21.6单模光纤介绍G.655光纤（又称非零色散位移光纤），工作在1550nm波长窗 口。主要应用于长距离、高速率传输及其波分复用系统。 在1550nm波长区具有衰耗小、色散低的特点。可支持 10Gb

8、/s的SDH和WDM系统的长距离传输而基本无须色散补偿。 色散系数为0.16.0ps/nm.km 衰耗系数为0.190.25dB/km。G.655光纤分三类： G.655A、 G.655B、G.655C G.655A光纤只适用于C波段，可用于传输最高速率为10Gb/s 的SDH系统，以及以10Gb/s 为基群、通道间隔200GHz的WDM系 统。 G.655B光纤适用于C、L波段，可用于传输最高速率为 10Gb/s的SDH系统，以及以10Gb/s 为基群、通道间隔100GHz的 WDM系统。 G.655C光纤除了偏振模色散PMDQ为0.20 ps/nm.km之外 ，它的其他属性和G.655B是

9、一样的 。1.6单模光纤介绍G657: a1、a2、b2、b3微弯光纤B4G655:A、B、C非零色散位移单模光纤B1.2G654截止波长位移单模光纤B2G653色散位移单模光纤B1.1、B1.3G652:A、B、C、D非色散位移单模光纤IECITU-T光纤名称国际电信联盟远程通信标准化组（ITU-TforITU Telecommunication Standardization Sector） 国际电工委员会（International Electrotechnical Commission） ?ITU-T与IEC命名光纤的对应关系?几何特性： 模场直径910m，偏差小于10；模场同心度误差

10、 1m ?弯曲损耗： 宏弯损耗G.652在1550nm,100圈直径为60mm的光纤所增 加的损耗不得大于1dB，G.655光纤不应大于0.5dB。?衰减： 因光纤的吸收和散射，对传输的光能产生的损耗。 衰减=10lg (P入/P出) 衰减系数=/L 衰减系数是对光纤质量评定和确定光纤通信系统中继距离的重要 依据。 常用光纤平均衰减： G.652光纤（B1）：1310nm波长: 衰减平均值0.36 dB/km 1550nm波长: 衰减平均值0.22 dB/km G.655光纤（B4）：1550nm波长: 衰减平均值0.22 dB/km1.7单模光纤主要特性指标1.7单模光纤主要特性指标?色散

11、光纤数字通信中，光纤中的信号是由不同的频率成分和不同 的模式成分来携带的，由于不同波长的光在相同传输介质中的传 播速度不同，从而引起色散，用群时延差来表示。 影响：色散是影响光纤传输带宽、限制光纤传输容量的参数 。通常采用色散补偿光纤来降低。常用光纤的色散(系数) G.652光纤(B1): 在12881339nm范围内色散系数 3.5 ps/nm.km 1550nm波长的色散系数 18 ps/nm.km G.655光纤(B4):0.1D()10.0 ps/(nm.km)1.7单模光纤主要特性指标?截止波长： cc单模光纤通常存在某一波长，当所传输的光波长超过该波长 时，光纤就只能传播一种模式(

12、基模)的光，而在该波长之下，光 纤可传输多种模式(包含高阶模)的光。 规定截止波长的目的：确保单模传输条件，防止模式噪声的 影响。ITU-T已经定义了三种截止波长： 长2m一次涂覆光纤的截止波长(带有28cm直径的环)； 长22m成缆光纤的截止波长(带80cm直径的环和两端各1m 的裸纤)； 220m跳线光缆的截止波长。 参考数据：ITU-T 对G.652光纤规定： 在长2m光纤上的截止波长控制范围为1100 1280nm1.7单模光纤主要特性指标?偏振模色散(PMD) 在单模光纤传输中，光波的基模含有两个相互垂直的偏振态 ，以不同的速度传播，到达光纤另一端的时间差，即为 PMD(ps/km)

13、。 不同极化方向的光在光纤中传输的速度不同而导致的脉冲展 宽 由于在不同的偏振模式下光传输的速度不同而造成的群时延 的不同产生原因：纤芯或包层的不对称性和玻璃表面的应力、外部 应力、弯曲、扭曲等。 影响：10Gbit/s及更高速率系统，限制系统性能，脉冲展 宽或造成过低的信噪比(SNR)。 参考数据：G.652A/C、G.655A/B四种光纤PMD值为0.5 ；G.652B/D、G.655C为0.2。1.8单模光纤的选用随着传输IP化的进程，WDM系统的建设已 普及到城域网，因此对光纤提出了更高的要求：?在干线系统中，传输距离一般较长，一般选 择选G.655光纤，以适应DWDM传输系统。?在城

14、域网中，传输距离相对较短，一般可选 择G.652B光纤；为适应高至40G的WDM系统， 宜选择G.652D光纤。主要内容F 1、光纤 F 2、光缆 F 3、光缆的安装 F 4、光缆接续与终端2.1光缆的分类u由于光纤十分脆弱，无法直接应 用于工程建设。必须制成光缆。 u光缆的不同分类方式如下表：2.2光缆的结构?缆芯基本结构 中心束管式： 光纤直接放在缆中心 位置。对光缆弯曲来讲，光纤处 于最有利物理位置。光缆生产简 单，所能容纳的光纤芯数较少。 层绞式： 紧套光纤或松套光纤 螺旋绞合在中心加强构件上。光 缆生产相对复杂，所能容纳的纤 芯数多。 骨架式： 一次涂覆或二次涂覆 光纤，放入骨架槽中

15、，构成骨架 式光缆。光缆生产较复杂。缆芯 无油膏、对光纤保护较好。?带状光缆结构 采用光纤带，光缆可容纳更多光纤通常使用： 4、6、8、12芯带2.2光缆的结构骨架式 Slotted Core中心束管式 Central Tube层绞式 Loose Tube缆芯缆芯护套护套铠装层铠装层2.2光缆的结构?护套 作用：进一步保护光纤，使光纤 能适应各种不同的敷设场合。提供足 够的抗拉、抗压、抗弯曲等机械性能 ；以及防潮、防水性能。另外特殊的 防护要求。 种类：聚乙烯（PE）、铝-聚乙 烯粘接护层（PAP）、钢-聚乙烯粘接 护层（PSP）。 ?加强元件 金属加强芯（钢丝、钢绞线） 非金属加强芯（FRP

16、） ?铠装层 当光缆需增加额外的抗拉强度 和耐侧压强度时，需在光缆护套上加 铠装。分钢带铠装和钢丝铠装。2.3光缆的命名u光缆型号由以下几部分组成： (1)+(2)+(3)+(4)+(5)-光纤芯数-光纤类型(1)分类代号及意义：GY-通信用室(野)外光缆；GR-通信用软光缆；GJ-通信用室(局)内光缆；GS-通信设备内光缆；GH-通信用海底光缆；GT-通信用特殊光缆。(2)加强构件的代号及意义：无符号-金属加强构件；F-非金属加强构件。(3)派生特征的代号及其意义：B-扁平式结构；C-自承式结构；D-光纤带结构；G-骨架槽结构；J-光纤紧套被覆结构；S-松套结构；T-油膏填充式结构；X-中心束管结构；Z-阻燃。(4)护套的代号及其意义Y-聚乙烯(PE)护套；V-聚氯乙稀护套；U-聚氨酯护套；A-铝-聚乙