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1、光纤通信基础知识光纤通信基础知识 2013年年6月月15日日 2中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 光纤基础知识光纤基础知识1 1 课程 提 纲课程 提 纲 光缆基础知识光缆基础知识2 2 PON系统基础知识PON系统基础知识3 3 3中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 光纤通信的特点光纤通信的特点 光纤通信的优点：光纤通信的优点： 通信容量大； 传输距离长； 保密性能好； 适应能力强； 体积小、重量轻、便于施工维护； 原材料丰富、价格低廉； 光纤通信缺点：光纤通信缺点： 质
2、地脆、机械强度差； 光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术； 分路、耦合不灵活； 光纤光缆的弯曲半径不能过小； 4中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 光纤光纤是由纤芯、包层、护套(涂覆层)构成的一种同心圆柱体结构；同心圆柱体结构； 纤芯包层护套（涂覆层）纤芯包层护套（涂覆层） 纤芯：折射率较高，用来传送光 包层：折射率较低，与纤芯一起形成 全反射条件 护套：强度大，能承受较大冲击，保 护光纤 光纤的结构光纤的结构 光纤光纤是光导纤维（Optical Fiber）的简称； 5中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBI
3、TI把握现在成就未来把握现在成就未来 外径：一般为125um(一根头发平均100um)外径：一般为125um(一根头发平均100um) 内径：单模9um 多模50/62.5um 内径：单模9um 多模50/62.5um 光纤的尺寸光纤的尺寸 12591259501255012562.512562.5125 6中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 按材料分类：按材料分类： 石英系光纤石英系光纤：纤芯与包层都是高纯度的二氧化硅（SiO2）掺有 适量杂质制成，损耗低、强度大、可靠性好、传输距离长，但 成本高，目前应用最为广泛； 石英芯塑料层光
4、纤石英芯塑料层光纤：纤芯采用石英制成，包层采用硅树脂，特 性同石英系光纤，但成本较低； 多成分玻璃光纤多成分玻璃光纤：一般采用SiO2、Na2O、CaO等多组玻璃材料 制成，其特点是损耗较低，但可靠性也比较差； 塑料光纤：塑料光纤：纤芯与包层都是高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯 酸甲酯（有机塑料）制成，损耗大，传输距离很短，价格很低。 多用于家电、音响，以及短距的图像传输。 红外光纤红外光纤：利用红外材料制成的光纤，具有极低的理论损耗极 限，适用于长距离通信。但由于目前工艺与技术原因，损耗相 当大，每公里几十-几百DB。 光纤的分类光纤的分类 7中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公
5、司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 按光纤内部的电磁场总模数：按光纤内部的电磁场总模数： 单模（Single-Mode） 多模（Multi-Mode） 按折射率分类：按折射率分类： 阶越型光纤 渐变型光纤 W型光纤 光纤的分类光纤的分类 按使用波长分类：按使用波长分类： 短波长光纤：波长为850nm的光纤； 长波长光纤：波长为1310nm的光纤； 超长波长光纤：波长为1550nm的光纤； 按特殊用途分类：按特殊用途分类： 保偏光纤、有源光纤、双包层或多包层光纤； 增敏光纤、特殊涂层光纤、耐辐射光纤、发光光纤； 8中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成
6、就未来把握现在成就未来 G.651 多模光纤 G.652 零色散点在1310nm波长左右的单模光纤G.652 零色散点在1310nm波长左右的单模光纤 G.653 零色散点在1550nm波长左右的单模光纤 G.654 截止波长位移单模光纤 G.655 非零色散位移单模光纤 G.656 宽带光传送的非零色散光纤 G.657 接入网用弯曲衰减不敏感单模光纤 常见光纤型号常见光纤型号 9中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 色散(Dispersion)：色散(Dispersion)： 光纤的色散光纤的色散是指由于光纤中传输的信号是由不同模式或
7、不同频率携带的，它们在传输过程 中速度不同，从而引起波形失真的一种物理现象。 模式色散：是指在光纤中由于各模式的轴向速度（传播路径）不同，使得到达终点的时间 也不相同，而引起的脉冲展宽。 材料色散：是指由于构成光纤的材料的折射率随传输广播的频率变化，导致模内不同频率 信号的传输速度不同而引起的色散。 波导色散：是指由光纤的几何结构所引起的色散。 模式色散最大、材料色散次之、波导色散最小。 损耗（衰减）：光波在光纤中传输一段距离后能量会衰减，这就是光纤的损耗。损耗 是衡量光纤性能的关键指标之一。光纤的损耗限制了光纤最大无中继传输距离。损耗 用损耗系数（）表示，单位为dB/km，即单位长度km的光
8、功率损耗dB（分贝）值。 损耗（衰减）：光波在光纤中传输一段距离后能量会衰减，这就是光纤的损耗。损耗 是衡量光纤性能的关键指标之一。光纤的损耗限制了光纤最大无中继传输距离。损耗 用损耗系数（）表示，单位为dB/km，即单位长度km的光功率损耗dB（分贝）值。 单模光纤 1310nm 0.40.6dB/km 1550nm 0.20.3dB/km 塑料多模光纤 300dB/km 常见光纤参数常见光纤参数 光纤的色散和损耗是限制光无中继传输距离的两个重要因素。 10中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 光纤的色谱编排顺序光纤的色谱编排顺序 1
9、1中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 光纤的三个低损耗窗口光纤的三个低损耗窗口 目前使用的光纤绝大部分都是基于二氧化硅（SiO2）材质的光纤，这种光纤在 红外波段有三个低损耗窗口，分别为： 目前使用的光纤绝大部分都是基于二氧化硅（SiO2）材质的光纤，这种光纤在 红外波段有三个低损耗窗口，分别为： 0.85 m（850nm）窗口； 1.31 m（1310nm）窗口； 1.55m（1550nm）窗口； 12中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 光纤基础知识光纤基础知识1 1 课程
10、 提 纲课程 提 纲 光缆基础知识光缆基础知识2 2 PON系统基础知识PON系统基础知识3 3 13中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 实际应用中，为了提高光纤的强度、耐温等性能，光纤必须制成光缆才能使 用。 光缆的定义光缆的定义:用适当的材料和缆结构，对通信光纤进行收容保护，使光纤免受 机械和环境的影响和损害，适应不同场合使用。 光缆结构光缆结构可分为缆芯，加强元件和护层三大部分。 光缆的定义与结构光缆的定义与结构 缆芯缆芯是光缆结构中的主体，其作用主要是妥善地安置光纤的位置，使光纤在各种外力 影响下仍能保持优良的传输性能； 加强
11、元件加强元件一般采用圆形钢丝、扇形钢丝、钢绞线或钢管等；加强元件有两种设置方式， 一种是放在缆芯中心的中心加强方式，常用于层绞式和骨架式，另一种是放在护层中 的外层加强方式，常用于带式和束管式； 护层护层位于缆芯外围，是由护套等构成的多层组合体。护层结构应根据敷设条件选定， 敷设方式主要有管道、直埋、架空、水底（或海底）等几种。 14中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 按光纤在光缆中的状态分：紧结构、松结构、半松半紧结构 按缆芯结构分：层绞式、骨架式、带式、束管式层绞式、骨架式、带式、束管式 按光缆敷设条件分：架空、管道、直埋和水底光
12、缆 按光缆使用环境场合分：室外光缆、室内光缆 Central Tube optical cable 中心束管式光缆中心束管式光缆 四种常 见缆芯 结构： 四种常 见缆芯 结构： Loose Tube optical cable 层绞式光缆层绞式光缆 Slotted Core optical cable 骨架式光缆骨架式光缆 Ribbon optical cable 带状光缆带状光缆 光缆的分类光缆的分类 层绞式：一般采用中心加强件来承受张力，光纤环绕在中心加强件周围，并以一定节距绞合 成缆； 骨架式：在中心加强件外面制一个带螺旋槽的聚乙烯骨架，一次涂敷的光纤置于骨架的槽内， 使光纤受到很好的保
13、护。 带式：是先将一定数目的光纤排列成行制成光纤带，然后把若干条光纤带按一定的方式排列 扭绞成缆，是一种高密度结构的光缆。 束管式：是一种新型的光缆结构，它的特点是中心无加强元件，缆芯都为一充油管，一次涂 敷的光纤浮在油膏中，加强件在管的外面，既能做加强用，又可作为机械保护护层； 15中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 FTTH建设适用的缆芯结构及规格FTTH建设适用的缆芯结构及规格 小芯数层绞 式光纤束光 缆 小芯数层绞 式光纤束光 缆 大芯数层绞 式带状光缆 大芯数层绞 式带状光缆 大芯数中心 束管式带状 光缆 大芯数中心 束管式
14、带状 光缆 16中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 FTTH建设适用的缆芯结构及规格FTTH建设适用的缆芯结构及规格 普通蝶形光 缆 普通蝶形光 缆 自承式蝶形 光缆 自承式蝶形 光缆 管道蝶形光 缆 管道蝶形光 缆 17中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 光纤基础知识光纤基础知识1 1 课程 提 纲课程 提 纲 光缆基础知识光缆基础知识2 2 PON系统基础知识PON系统基础知识3 3 18中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现
15、在成就未来 PON的定义 PON： PON的定义 PON：即无源光网络，Passive Optical Network的缩写，一种基于P2MP拓 朴的技术。 所谓无源是指光配线网ODN不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分 路器Splitter等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。 无源光网络的构成 PON 由局侧的OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）、 用户侧的ONU（Optical Network Unit，光网络单元）、 和两者之间的 ODN（Optical Distribution Network，光配线网络）组成。 PON的定义与构成PON的定
16、义与构成 19中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 PON系统采用WDM（波分复用）技术，不同的方向使用不同波长的光信号，实 现单纤双向传输。 PON系统采用WDM（波分复用）技术，不同的方向使用不同波长的光信号，实 现单纤双向传输。 采用两种复用技术采用两种复用技术 下行数据流采用广播技术，实现天然组播； 上行数据流采用TDMA技术，灵活区分不同的ONU数据； PON的基本原理PON的基本原理 20中博信息技术研究院有限公司中博信息技术研究院有限公司ZBITI把握现在成就未来把握现在成就未来 下行 广播方式：OLT连续广播发送，ONU选择性接收。 下行 广播方式：OLT连续广播发送，ONU选择性接收。 PON的基本原理PO
