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1、光纤与光纤网络安徽农业大学经济技术学院06 网络工程小组成员：钟晨（06539029） 陈结华（06539055）李劲（06539037） 彭军（06539040）光纤与光纤网络光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成 的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯 传输的设想，高锟因此获得2009 年诺贝尔物理学奖。众所周知，普通双绞线有着各种各样的局限性，尤其在距离方面。所以光纤无论在传输 速率，传输质量以及传输距离等等方面有着无可替代的作用。本人在2009.10月10.1月在合肥明泰网络技术有限公司任职
2、网络工程师期间负责过多项关于光纤施工熔解等方面 的项目。通过与这些项目的接触，我对光纤有了一个深刻的认识。光纤篇一.光纤的基本简介：1. 光纤的结构：光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯，中间为低折射率硅玻璃包层，最外是加 强用的树脂涂层。2. 光纤的分类：A. 按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5p m）,可传多种模式的光。但其模间色散较 大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如： 600MB/KM 的 光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公 里。单模光纤：中心
3、玻璃芯较细（芯径一般为9或10p m）,只能传一种模式的光。因此， 其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽 和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。注意常识：单模光纤(Single-mode Fiber)： 般光纤跳纤用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传 输距离较长。多模光纤(Multi-mode Fiber)： 般光纤跳纤用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和 保护套用米色或者黑色；传输距离较短。B. 按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。常规型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上。色散位移型：光纤生产长家将光纤传
4、输频率最佳化在两个波长的光上。C. 按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适 用于短途低速通讯，如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形 式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多 模光纤多为渐变型光纤。3常用光纤规格：单模：8/125 p m，9/125 p m，10/125 p m多模：50/125 p m,欧洲标准62.5/125 p m，美国标准二光纤传输特点 ：1 频带宽：频带的宽窄代表传输容量的大
5、小。载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就 越大。在VHF频段，载波频率为48. 5MHz300Mhz。带宽约250MHz，只能传输27套 电视和几十套调频广播。可见光的频率达 100000GHz ，比 VHF 频段高出一百多万倍。 尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗，使频带宽度受到影响，但在最低损耗区 的频带宽度也可达 30000GHz 。目前单个光源的带宽只占了其中很小的一部分 (多模光 纤的频带约几百兆赫，好的单模光纤可达 10GHz 以上)，采用先进的相干光通信可以 在 30000GHz 范围内安排 2000 个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个频道。2 损耗低：在同轴电缆组
6、成的系统中，最好的电缆在传输 800MHz 信号时，每公里的损耗都 在 40dB 以上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输 1.31um 的光，每公里损耗在 0 35dB 以下若传输 155um 的光，每公里损耗更小，可达 02dB 以下。这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输的距离要远 得多。此外，光纤传输损耗还有两个特点，一是在全部有线电视频道内具有相同的损 耗，不需要像电缆干线那样必须引人均衡器进行均衡； 二是其损耗几乎不随温度而变， 不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。3重量轻：因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为 4um10um，外径也只有125um，加 上防
7、水层、加强筋、护套等，用448根光纤组成的光缆直径还不到13mm，比标准同 轴电缆的直径 47mm 要小得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有直径小、重 量轻的特点，安装十分方便。4抗干扰能力强： 因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输 的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。 也正因为如此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。5 保真度高： 因为光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引人新的非线性失真。只要激 光器的线性好，就可高保真地传输电视信号。实际测试表明，好的调幅光纤系统的载 波组合三次差拍比 CCTB
8、在 70dB 以上，交调指标 cM 也在 60dB 以上，远高于一般电 缆干线系统的非线性失真指标。6工作性能可靠： 我们知道，一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。设备越多，发生故 障的机会越大。因为光纤系统包含的设备数量少 （不像电缆系统那样需要几十个放大 器），可靠性自然也就高，加上光纤设备的寿命都很长，无故障工作时间达50 万75万小时，其中寿命最短的是光发射机中的激光器，最低寿命也在 10 万小时以上。故 一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。7成本不断下降：目前，有人提出了新摩尔定律，也叫做光学定律（ Optical Law ）。该定律指出， 光纤传输信
9、息的带宽，每 6 个月增加 1 倍，而价格降低 1 倍。光通信技术的发展，为 Internet 宽带技术的发展奠定了非常好的基础。 这就为大型有线电视系统采用光纤传 输方式扫清了最后一个障碍。由于制作光纤的材料 （石英）来源十分丰富，随着技术的 进步，成本还会进一步降低；而电缆所需的铜原料有限，价格会越来越高。显然，今 后光纤传输将占绝对优势，成为建立全省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。结构原理 光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成。内层为光内芯，直径在几微米至几十微米，外层的直径0.10.2mm。一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大 1%。根据光的折射和全反射原理 ,当光线射到内芯和外层界
10、面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射。这时光线在界面经过无数次的全反射，以锯齿 状路线在内芯向前传播，最后传至纤维的另一端。这种光导纤维属皮芯型结构。若内 芯玻璃折射率是均匀的， 在界面突然变化降低至外层玻璃的折射率， 称为阶跃型结构。 如内芯玻璃断面折射率从中心向外变化到低折射率的外层玻璃，称为梯度型结构。外 层玻璃具有光绝缘性和防止内芯玻璃受污染。另一类光导纤维称自聚焦型结构，它好 似由许多微双凸透镜组合而成，迫使入射光线逐渐自动地向中心方向会聚，这类纤维 中心的折射率最高，向四周连续均匀地减少，至边缘为最低。光网络拓扑结构篇一.光网络结构：光网络的基本结构类型有星形
11、、总线形（含环形）和树形等 3 种，可组合成各种 复杂的网络结构。光网络可横向分割为核心网、城域本地网和接入网。核心网倾向 于采用网状结构，城域本地网多采用环形结构，接入网将是环形和星形相结合的复 合结构。光网络可纵向分层为客户层、光通道层（OCH）、光复用段层（OMS ）和光传 送段层（OTS ）等层。两个相邻层之间构成客户/服务层关系。客户层：由各种不同格式的客户信号（如 SDH、 PDH、 ATM、 IP 等）组成. 光通道层：为透明传送各种不同格式的客户层信号提供端到端的光通路联网功 能，这一层也产生和插入有关光通道配置的开销，如波长标记、端口连接性、载荷标 志（速率、格式、线路码）以
12、及波长保护能力等，此层包含 OXC 和 OADM 相关功能 .光复用段层：为多波长光信号提供联网功能，包括插入确保信号完整性的各种段 层开销，并提供复用段层的生存性，波长复用器和高效交叉连接器属于此层 .光传送段层：为光信号在各种不同的光媒体（如 G652、 G.653 、 G.655 光纤） 上提供传输功能，光放大器所提供的功能属于此层。从应用领域来看，光网络将沿着干线网一本地网一城域网一接入网一用户驻地网 的次序逐步渗透。 在大多数项目中我发觉大部分光纤网络都遵循着一个拓扑结构：设备篇一.光纤模块：光模块通常有两种类型1. GBIC ：GBIC 是 Giga Bitrate Interfa
13、ce Converter 的缩写，是将千兆位电信号转换为 光信号的接口器件。 GBIC 设计上可以为热插拔使用。 GBIC 是一种符合国际标准的可 互换产品。采用 GBIC 接口设计的千兆位交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的 市场分额。2. SFP ：SFP 是 SMALL FORM PLUGGABLE 的缩写，可以简单的理解为 GBIC 的升级版本。 SFP 模块体积比 GBIC 模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数 量。SFP模块的其他功能基本和GBIC 致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC (MINI-GBIC )。 SFP 模块体积比 GBIC 模块减
14、少一半 ,可以在相同的面板上配置多出 一倍以上的端口数量。 SFP 模块的其他功能基本和 GBIC 相同。二：常见光纤连接器(跳线)：1. FC 型：特点:符合NTT标准多种光纤选择：单模光纤、多模光纤、带状光纤、特种光纤、保偏光纤等 多种光缆：单芯缆、并行双芯缆、室内、室外束状光缆。插芯端面类型：PC研磨机械性能满足: IEC 874-7 和 CECC 86115-80连接方式 ： 螺纹锁紧方式连接, 抗拉强度高应用范围：用于光纤传输网络 光配线架 光端机 光仪器仪表 光纤测试系统2.SC 型:特点:符合 NTT 标准 多种光纤选择：单模光纤、多模光纤、带状光纤、特种光纤、保偏光纤等 多种光
15、缆：单芯缆、并行双芯缆、室内、室外束状光缆。插芯端面类型: PC 研磨机械性能满足：IEC 874-7和CECC 86115-80连接方式：卡口卡接应用范围:用于光纤传输网络 光配线架光端机 光仪器仪表光纤测试系统 SC/APC 主要用于 CATV 网络3.ST 型：特点：符合 AT&T-ST多种光纤选择： 单模光纤、带状光纤、特种光纤多模光纤、保偏光纤等符合 IEC 874-10 和CECC BFOC/2.5 II 标准多种光缆： 单芯缆 、并行双芯缆、室内、室外束状光缆插芯端面类型：PC研磨连接方式：带键的卡口式锁紧结构，便于快速安装应用范围： 用于光纤传输网络 光配线架 光端机 光仪器仪表 光纤测试系统SC/APC主要用于CATV网络;外形尺寸小，便于密集安装多种光纤选择：单模光纤 多模光纤 带状光纤 特种光纤 保偏光纤等多种光缆类型：Q 0.9 mm , Q 1.6mm or2.0 mm, Q 1.6mm or2.0 mm的双芯并行缆 端面研磨方式： PC 研磨机械性能符合 IEC 11801和 EIA 568A, FOCIS10 连接方式：插拔式锁紧结构，可以两只并联用 应用范围:各种光纤器件 光端机 有高密度大容量要求的设备三光纤收发器：1. 光纤收发器：
