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1、IBM AIBM Advanced Cabling Systemdvanced Cabling SystemIBM IBM 综合布线系统技术交流综合布线系统技术交流综合布线系统技术交流综合布线系统技术交流 IBM Global Services 真正的主干速度需求真正的主干速度需求带宽的聚集带宽的聚集无阻塞的多个无阻塞的多个1 Gb/s 的合并通信量的合并通信量越来越多高速率、无延时的传输需求越来越多高速率、无延时的传输需求IT 应用的合并应用的合并应用服务器的集中应用服务器的集中备份服务器的集中备份服务器的集中数据库服务器的集中数据库服务器的集中存储网络存储网络高分布式的数据应用高分布式的数
2、据应用天气预报等等天气预报等等当企业和应用不断当企业和应用不断发展时，传输瓶颈发展时，传输瓶颈就不断地的出现就不断地的出现10 G 以太网光纤标准以太网光纤标准10 G 标准已经成功批准标准已经成功批准! ，IT人员通过简单的以太网管理工具就可以方便的管理网络人员通过简单的以太网管理工具就可以方便的管理网络LAN主干等级主干等级, 需要需要10G主干来支持主干来支持在交换机和数据中心之间，需要在交换机和数据中心之间，需要10G的高速连接的高速连接成群的高速服务器的互连和交换机到服务器的连接，需要成群的高速服务器的互连和交换机到服务器的连接，需要10G的应用的应用10 10 Gb/s Gb/s
3、在在在在LAN, SAN, MANLAN, SAN, MAN和和和和WANWAN中的应用中的应用中的应用中的应用LANLANWANWANMAN/MAN/SANSAN光纤传输趋势光纤传输趋势光纤传输趋势光纤传输趋势千兆到桌面的应用，需要千兆到桌面的应用，需要10G主干来进行支撑，主干来进行支撑，并且在建筑群和城域网传输中需要更高的速率和并且在建筑群和城域网传输中需要更高的速率和带宽带宽对于多模光纤来说，其任务就是提供低成本的、对于多模光纤来说，其任务就是提供低成本的、有效的有效的10G传输解决方案传输解决方案对于单模光纤来说，其任务就是如何充分发挥他对于单模光纤来说，其任务就是如何充分发挥他的潜
4、力，使其能成功达到的潜力，使其能成功达到100G/s以上的传输速率以上的传输速率光纤传输原理光纤传输原理v光纤概述光纤概述- -光纤的成分、结构光纤的成分、结构- -光纤通信的工作原理光纤通信的工作原理- -光纤的制造工艺光纤的制造工艺v光纤的着色及光纤色谱光纤的着色及光纤色谱光纤的成分光纤的成分通信用光纤的主要成分是高纯度石英通信用光纤的主要成分是高纯度石英通信用光纤的主要成分是高纯度石英通信用光纤的主要成分是高纯度石英光纤结构vv光纤由纤芯、包层和涂敷层构成vvIBM ACS光纤均为双层涂敷vv涂敷层为光纤提供物理保护 纤纤 芯芯 包包 层层外涂层外涂层内涂层内涂层光纤结构图光纤结构图光纤
5、涂敷层光纤涂敷层v 减小微弯损耗v 增加抗磨损、抗切入功能v 改进抗老化性能v 防潮v 易于采用机械方法剥除光纤传输原理光纤传输原理v光纤概述光纤概述- -光纤的成分、结构光纤的成分、结构- -光纤通信的工作原理光纤通信的工作原理- -光纤的制造工艺光纤的制造工艺v光纤的着色及光纤色谱光纤的着色及光纤色谱n1n221190ccn2n2n1 临界临界 q qc, 发生全反射发生全反射n1sin q qc = = n2sin 90=90=n2光纤工作原理光纤工作原理光的反射、折射光的全反射光的全反射n2 2n1 1n1 1n2 2CoreCladding光纤工作原理光纤工作原理光在纤芯中传播n2
6、2多模光纤：可以传输若干个模式多模光纤：可以传输若干个模式n1 1n1 1n2 2a/a/l l l l 0.27/(nn2 2光损耗光损耗用来衡量脉冲沿光纤传送时损失了多少光，可以用输出脉冲的能量与输入脉冲的能量之比来表示。引起光损耗的物理机制有两种，即散射和吸收。光缆损耗用dB表示。散射散射光偏离了预定的路径为散射。当光在光纤中散射时，光线会沿新的方向传送，部分光纤会超过光纤总体内部反射的临界角。发生这种情况时，一部分光会从包层中漏出。某些散射是光纤固有的特点，如瑞利散射，而其它散射则是由光纤弯曲（宏弯曲和微弯曲）与制造的不规则性引起的。吸收吸收光被光纤吸收，并转化为热量，提高了光纤的实际
7、温度。光纤制造过程中使用的石英材料和掺杂剂在特定波长时会大量吸收光。光纤中存在的杂质，如羟基离子，也会在特定波长造成大量吸收损耗。散射散射散射散射损损损损耗耗耗耗由于下列原因，光信号会由于下列原因，光信号会损损耗耗:光光缆缆中的分子不均匀中的分子不均匀光光缆缆的光学的光学纯纯度不高度不高吸收吸收吸收吸收损损损损耗耗耗耗光光缆缆中的中的杂质杂质会吸收光的能量会吸收光的能量界面界面界面界面损损损损耗耗耗耗光光缆缆内核与覆内核与覆层层之之间间的不均匀会的不均匀会引起如引起如图图所示的所示的损损耗耗弯曲弯曲弯曲弯曲损损损损耗耗耗耗光光纤纤的弯曲会造成的弯曲会造成损损耗耗光穿越叠光穿越叠层层光纤传输原理
8、光纤传输原理v光纤概述光纤概述- -光纤的成分、结构光纤的成分、结构- -光纤通信的工作原理光纤通信的工作原理- -光纤的制造工艺光纤的制造工艺v光纤的着色及光纤色谱光纤的着色及光纤色谱光纤的制造工艺光纤的制造工艺v 制造预制件-CVD 法-化学汽相沉积法-VAD 法-汽相轴向沉积法-PCVD 法-改进的化学汽相沉积法-OVD 法-棒外汽相沉积法v 拉 丝 v 涂敷气体反应物和气体反应物和各种掺杂气体各种掺杂气体管子旋转方向管子旋转方向SILICA SILICA TUBETUBE熔结的玻璃熔结的玻璃排出废排出废气气氧氧- -氢火焰灯氢火焰灯火焰灯运动方向火焰灯运动方向硅管硅管制造预制棒制造预制
9、棒PCVD法法SiCl4+O2=SiO2+2Cl2气体反应物气体反应物火焰灯火焰灯芯棒芯棒SOOT SOOT PREFORMPREFORM移动方向移动方向制造预制棒制造预制棒OVD预制棒预制棒High-frequency High-frequency doughnut-shaped doughnut-shaped furnacefurnace直径检测直径检测涂覆涂覆同心度监测同心度监测CuringCuring拉丝、涂覆拉丝、涂覆光纤传输原理光纤传输原理v光纤概述光纤概述- -光纤的成分、结构光纤的成分、结构- -光纤通信的工作原理光纤通信的工作原理- -光纤的制造工艺光纤的制造工艺v光纤的着色
10、及光纤色谱光纤的着色及光纤色谱光纤的着色光纤的着色光纤的着色光纤的着色v为了区分光缆内的不同光纤，光纤应着色为了区分光缆内的不同光纤，光纤应着色v每根光纤可以通过辨认缠绕每组光纤的纱线颜色及光纤每根光纤可以通过辨认缠绕每组光纤的纱线颜色及光纤本身的颜色分开本身的颜色分开v每组内的光纤其排列顺序从每组内的光纤其排列顺序从1 1号纤号纤( (蓝色纤蓝色纤) )开始，严格开始，严格按色谱顺序依次排列按色谱顺序依次排列光纤色谱光纤色谱光纤色谱光纤色谱 光光 纤纤 序序 号号 光光 纤纤 颜颜 色色1 1 蓝蓝 ( (BL)BL)2 2 桔桔 ( (OR)OR)3 3 绿绿 ( (GR)GR)4 4 棕
11、棕 ( (BR)BR)5 5 灰灰 ( (SL)SL)6 6 白白 ( (WH)WH)7 7 红红 ( (RD)RD)8 8 黑黑 ( (BK)BK)9 9 黄黄 ( (YL)YL)1010 紫紫 ( (VI)VI)1111 玫玫 瑰瑰 ( (RS)RS)1212 天天 蓝蓝 ( (AQ)AQ)光纤光纤v光纤传输原理光纤传输原理v光纤的主要参数光纤的主要参数v光纤的类型光纤的类型v光纤选型光纤选型光纤主要参数光纤主要参数v 单模光纤的主要参数v 多模光纤的主要参数 单模光纤的主要参数单模光纤的主要参数v 模场直径(MFD)v 损耗v 色散v 截止波长模场直径模场直径: :衡量单模光纤中光功率强
12、度分布直径的参数衡量单模光纤中光功率强度分布直径的参数I Ie er r= =- -I I0 02 22 2/ /2 2w w0 0 w w0 0 = =模场半径模场半径95% 95% 功率分布于功率分布于w w0 0 内内高斯定义高斯定义: :0 00 0- - w w0 0w w0 0I I0 00.135 0.135 I I0 0比特曼比特曼IIII定义没有假定光纤能量场的特定性状，适用于各种单模光纤定义没有假定光纤能量场的特定性状，适用于各种单模光纤. .光纤损耗光纤损耗v 损耗就是指光功率随传输距离的增加而衰减损耗就是指光功率随传输距离的增加而衰减v 低损耗是实现远距离光纤通信的前提
13、低损耗是实现远距离光纤通信的前提v 用衰减系数来表示损耗，其单位是用衰减系数来表示损耗，其单位是dB/kmdB/kmv 损耗的测量：两种主要的测量方法损耗的测量：两种主要的测量方法- -剪断法剪断法( (CCITTCCITT建议的基准测量法建议的基准测量法) )- -背向散射法背向散射法( (又称光时域反射计又称光时域反射计( (OTDR)OTDR)法法) )O二二12801325nmE五五13501450nm012501300135014001450150015501600波长波长 (nm)衰衰 减减 （dB/km)光纤衰减曲线光纤衰减曲线LC三三15301565nm四四15651625nm
14、色散色散v 材 料 色 散 (色度色散)v 波 导 色 散 (很小可以忽略)v 偏振模色散色度色散色度色散不同波长的传输速率不同而引起的时延差单位： 输输 入入 脉脉 冲冲 输输 出出 脉脉 冲冲慢轴慢轴PMD = PMD = 时间延迟时间延迟实际光纤实际光纤快轴快轴理想光纤理想光纤偏振模色散偏振模色散( (PMD)PMD)截止波长截止波长v截止波长定义：光纤中只传输一个基模（单模）时的最短波长多模光纤的主要参数多模光纤的主要参数v数值孔径（NA）v带宽（模间色散）v差分模时延（DMD）数值孔径数值孔径v表示光纤接收入射光的能力v数值孔径（NA）Sin（ n12n22 ）an1 1n2 2n1
15、 1n2 2带宽（模间色散）带宽（模间色散）v不同模式之间传播速度不同而产生的时延差，随光纤长度积累v模间色散很大，在多模光纤中使用带宽这以概念来描述模间色散v模间色散越大，带宽越小an1 1n2 2n1 1n2 2差分模时延（差分模时延（DMD）-预制棒的制造预制棒的制造v改变掺杂二氧化锗的浓度来改变折射率的分布v位于光纤中央位置的二氧化锗浓度最高并逐渐减少折射率到包层以形成梯度型特性v二氧化锗极易挥发，在对预制棒进一步熔缩前及熔缩过程中，中央位置的二氧化锗极易损失掉，导致光纤折射率在中央位置出现凹陷。理想折射率分布理想折射率分布有凹陷的折射率分布有凹陷的折射率分布差分模时延（差分模时延（D
16、MD）-形成和影响形成和影响v折射率凹陷破坏了传输极理：不同模式沿不同路径仍然可在同一时间到达接收端v导致光脉冲抖动引起误码vDMD随光纤长度积累光纤光纤v光纤传输原理光纤传输原理v光纤的主要参数光纤的主要参数v光纤的类型光纤的类型v光纤选型光纤选型光纤类型光纤类型国际电信联盟（国际电信联盟（ITU-TITU-T）标准标准 vG.650单模光纤相关参数的定义和试验方法vG.65150/125m多模渐变型折射率光纤光缆特性vG.652单模光纤光缆特性vG.653色散位移单模光纤光缆特性vG.654截止波长位移型单模光纤光缆特性vG.655非零色散位移单模光纤光缆特性 光纤类型光纤类型多模光纤 (
17、G.651) 单模光纤 色散非位移光纤 （G.652） 色散位移光纤 （G.653） 非零色散位移光纤 （G.655） 全波光纤 (G.652.C) G.652: G.652: 色散太大，限制传输速率色散太大，限制传输速率 G.653:G.653:色散过低，引起四波混频色散过低，引起四波混频 G.655:G.655:在在EDFAEDFA波段具有最优化的色散波段具有最优化的色散 EDFA EDFA 波段波段C CL L传统单模光纤传统单模光纤G.652G.652非零色散位移光纤非零色散位移光纤G.655G.655色散位移光纤色散位移光纤G.653G.65316001600170017001400
18、1400130013001200120015001500波长波长 ( (nm)nm) 20 20 10 10 0 0-10-10-20-20色散色散 ( (ps/nm.km)ps/nm.km)110011000.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.60.6衰减衰减( (dB/km)dB/km)谱损耗曲线谱损耗曲线光纤类型光纤类型光纤光纤多模光纤的应用多模光纤的应用v传输速率相对较低、传输距离相对较短v节点多、接头多、弯路多(光功率强）v连接器、耦合器用量大（器件成本低）v规模小，单位光纤长度使用光源个数多（LED和VCSEL激光器）v衰减大，色散大v数值孔径大，接收的光
19、功率强v多模光纤器件比单模光纤便宜v使用LED、VCSEL激光器光纤网络的特点光纤网络的特点光纤网络的特点光纤网络的特点多模光纤的特点多模光纤的特点多模光纤的特点多模光纤的特点网络成本是单模光纤的网络成本是单模光纤的 1/4v多模光纤的特性正好满足了网络用纤的要求 v用于短距离数据和图像系统光纤计算机局域网校园网企业内部网大楼布线的垂直主干水平布线光纤到桌（FTTD)多模光纤的应用多模光纤的应用多模光纤种类多模光纤种类以纤芯、包层直径、数值孔径的不同定义了四种多模光纤vA1a（50/125/0.200）vA1b（62.5/125/0.275）vA1c（85/125/0.275）芯/包尺寸大使制
20、作成本高，且抗弯性能差，带宽降低vA1d（100/140/0.316）包层直径大与测试仪器和连接器件不匹配新一代万兆多模光纤新一代万兆多模光纤-适应适应1010Gb/sGb/s应用要求应用要求v支持10Gb/s传输距离300米v50umv使用VCSEL激光器v使用没有折射率中心凹陷的多模光纤匹配包层单模光纤匹配包层单模光纤 （G.652)v1310nm和1550nm窗口衰减低v杰出的偏振模色散(PMD)特性v优异的芯/包同心度、涂层外径和卷曲半径OLEC传统单模光纤00.30.60.91.212501300135014001450150015501600Wavelength (nm)Lossp
21、s/nmkm-1001020Dispersion全波全波TMTM单模光纤单模光纤 - -光纤应用范围扩展到第五波段光纤应用范围扩展到第五波段光纤应用范围扩展到第五波段光纤应用范围扩展到第五波段全波全波TMTM单模光纤单模光纤v首次实现第五波段的应用v在1400nm波段(13501450)衰减降低200%v可使用的波长范围增加50%(从200nm增大到300nm)v全波光纤在第五波段具有的优势将实现系统的灵活配置，在每根光纤上实施多项业务 光缆介绍光缆介绍光缆介绍光缆介绍v光缆的分类光缆的分类 Slotted CoreSlotted Core骨架式骨架式Central TubeCentral T
22、ube中心束管式中心束管式Loose TubeLoose Tube层绞式层绞式光缆的分类光缆的分类 -按光缆缆型结构分按光缆缆型结构分 PEPE外护套外护套铝塑皱纹带铝塑皱纹带包扎带包扎带光纤光纤骨架骨架中心加强件中心加强件填充油膏填充油膏骨架式骨架式v光缆芯数 4-1000芯 v光缆外径(v光缆重量(KgKm) 120-760v弯曲半径(mm) 20倍光缆外径v抗张强度(N) 长期600-1000 短期1500-3000v抗侧压能力(N)3000v工作温度 40 -+70 仅供参考PE PE 外护套外护套涂塑铝带涂塑铝带包带包带填充油膏填充油膏松套管松套管垫层垫层加强钢丝加强钢丝 光纤光纤层
23、绞式层绞式v光缆芯数 2-864芯 v光缆外径(v光缆重量(KgKm) 99-720v弯曲半径(mm) 20倍光缆外径v抗张强度(N) 长期600-1000 短期1500-3000v抗侧压能力(N) 长期800-1000 短期1000-3000v工作温度 -40 -+70 仅供参考 PE PE 外护套外护套加强钢丝加强钢丝皱纹涂塑钢带皱纹涂塑钢带阻水带阻水带芯管芯管光纤光纤中心束管式中心束管式v光缆芯数 2-576芯 v光缆外径(v光缆重量(KgKm) 92-438v弯曲半径(mm) 20倍光缆外径v抗张强度(N) 长期600-1000 短期1500-3000v抗侧压能力(N) 长期800-1
24、000 短期1000-3000v工作温度 -40 -+70 仅供参考层绞式层绞式光缆技术光缆技术 -抗拉强度抗拉强度 层绞式：受拉力时由于光纤层绞，光纤受力相应小 中心束管式：受拉力时光纤直接受力，光纤受力相应大层绞式层绞式光缆技术光缆技术 -光纤余长光纤余长层绞式:光缆光纤余长比较大中心束管式:光缆光纤余长比较小层绞式光缆的优点层绞式光缆的优点1、从结构上讲，层绞式光缆光纤余长比中心束管式光缆光纤余长更容易控制。2、从防水性能上讲，层绞式光缆优于中心束管式光缆，这是因为中心束管式光缆松套管直径比层绞式要粗，中心束管式光缆纤芯都封装在一个松套管内，而层绞式光缆有多个不同的松套管组成，直径相对较
25、小。因此层绞式光缆防水性能优于中心束管式光缆。3、从机械性能上讲，层绞式光缆抗拉强度优于中心束管式光缆4、从结构性能上讲，大芯数层绞式光缆比同样芯数的中心束管式光缆性能更稳定。层绞式光缆的优点层绞式光缆的优点5、从敷设方式上讲，层绞式敷设方式多于中心束管式光缆，层绞式光缆能适用于各种场合，包括架空、直埋、管道、水下。6、从安装上讲，层绞式光缆优于中心束管式光缆，中心束管式光缆所有纤芯都在同一松套管内，光缆开剥后，所有光纤全部裸露，而且充满油膏，不便于安装。层绞式光缆由多个不同的松套管组成，可以有选择的开剥松套管，便于安装使用。7、从工艺成熟性上讲，层绞式光缆优于中心束管式光缆，绝大部分厂家选用层绞式工艺。8、从应用范围上讲，层绞式光缆优于中心束管式光缆，几乎80%的场合都使用层绞式光缆，符合国家标准。光缆的分类光缆的分类 -按敷设方法分按敷设方法分v架光缆架光缆v管道光缆管道光缆v直埋光缆直埋光缆v水底光缆水底光缆
