計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計第2版-易建勛-第08章_光纖通信工程設(shè)計[增強版]

1、主講：易建勛第1頁 共150頁8.1 光纖與光纜 【】8.2 光纖通信設(shè)備8.3 光纖通信工程設(shè)計 【】8.4 光纜線路施工與驗收主講：易建勛第2頁 共150頁主講：易建勛第3頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜8.1.1 光纖通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光纖通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1. 光纖通信系統(tǒng)概述光纖通信系統(tǒng)概述光纖通信原理：。優(yōu)點：通信容量大（單根光纖理論容量可達(dá)20Tbit/s以上），保密好（不易竊聽），抗電磁波輻射干擾，防雷擊，傳輸距離長（不中繼可達(dá)600km）。缺點：光纖連接困難，成本較高。主講：易建勛第4頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜模擬光纖通信系統(tǒng)主要用于模擬電視信號傳輸、模擬視頻監(jiān)

2、控系統(tǒng)等。通信網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)都采用數(shù)字通信系統(tǒng)。以太網(wǎng)目前采用單光纖下的單波長和單向傳輸。采用WDM（波分復(fù)用）（波分復(fù)用）技術(shù)，可以實現(xiàn)單根光纖下的多波長同時傳輸，甚至單根光纖下的雙向多波長信號傳輸。主講：易建勛第5頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜2. 光纖通信系統(tǒng)基本組成光纖通信系統(tǒng)基本組成數(shù)字光纖通信系統(tǒng)包括：。 P194圖8-1 單向數(shù)字光纖通信系統(tǒng)基本組成主講：易建勛第6頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜（1）光發(fā)射機光發(fā)射機的功能是實現(xiàn)電-光轉(zhuǎn)換。組成：光源、驅(qū)動電路和調(diào)制器等。功能：將電信號調(diào)制成光信號。光源采用發(fā)光二極管（LED）或激光二極管（LD）。（2）

3、光接收機光接收機的功能是實現(xiàn)光-電轉(zhuǎn)換。組成：光檢測器和信號放大器等。光信號檢測器采用半導(dǎo)體光電二極管（PD）。主講：易建勛第7頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜（3）光纖或光纜光纖構(gòu)成光傳輸通道，完成光信號的傳送任務(wù)。（4）中繼器組成：光檢測器、光源和判決再生電路等。功能：補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；對波形失真的光脈沖進(jìn)行整形放大。對波形失真的光脈沖進(jìn)行整形放大。主講：易建勛第8頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜8.1.2 光纖結(jié)構(gòu)和類型光纖結(jié)構(gòu)和類型1光纖的基本結(jié)構(gòu)光纖的基本結(jié)構(gòu)等組成多條光纖制作在一起時稱為光纜。P194圖8-2

4、 光纖和光纜的結(jié)構(gòu)主講：易建勛第9頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜纖芯采用高純度SiO2，以提高纖芯的光折射率。包層也采用高純度SiO2，光折射率低于纖芯。涂層保護(hù)光纖不受水汽侵蝕和機械擦傷。光纜中的芳綸紗等材料，是增加光纜的機械強度。主講：易建勛第10頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜2. 光信號在光纖中的傳輸光信號在光纖中的傳輸光在光纖中的傳輸路徑稱為“?！?。傳輸多路徑光波的光纖稱為（MMF）?？蓪⒍嗄９饫w簡單理解為傳輸多束光波的光纖。多模光纖只能單向傳輸，而且不能同時傳輸多個光波信號。主講：易建勛第11頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜P195圖8-3 光信號在

5、光纖中的傳輸過程主講：易建勛第12頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜3多模光纖的基本技術(shù)特征多模光纖的基本技術(shù)特征突變型多模光纖用于小容量短距離網(wǎng)絡(luò)。漸變型多模光纖用于中等容量和中等距離網(wǎng)絡(luò)。單模光纖用于大容量長距離網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。多模光纖由于纖芯直徑較大，具有較強的集光能力和抗彎曲能力，特別適合于局域網(wǎng)應(yīng)用。為了降低局域網(wǎng)成本，多模光纖普遍采用價格低廉的發(fā)光二極管（LED）作為光源。主講：易建勛第13頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜4單模光纖的基本技術(shù)特征單模光纖的基本技術(shù)特征當(dāng)光纖纖芯的尺寸與光波的波長大致相同時，如纖芯直徑在510m時，光波在光纖中以一種模式傳播，這種光纖稱為

6、?？蓪文９饫w簡單的理解為傳輸一束光波的光纖。單模光纖具有極大的傳輸帶寬，特別適用于大容量和長距離的通信系統(tǒng)。特種單模光纖：雙包層單模光纖，三角芯單模光纖，橢圓芯單模光纖等。主講：易建勛第14頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜案例 特種光纖主講：易建勛第15頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜5光纖的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)光纖的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)多模光纖國際標(biāo)準(zhǔn)有：ITU-T G.651-1998單模光纖的國際標(biāo)準(zhǔn)有：ITU-T G.653-2000ITU-T G.654-2000ITU-T G.655-2000ITU-T G.656-2004等。主講：易建勛第16頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與

7、光纜，這類光纖占總光纖用量的70左右。G.652.c和G.655光纖主要用于構(gòu)建大城市的城域網(wǎng)和省際骨干傳輸網(wǎng)。計算機局域網(wǎng)大量使用G.651多模光纖。G.653和G.654類光纖在國內(nèi)很少使用。G.655光纖將成為長途骨干傳輸網(wǎng)的首選光纖。主講：易建勛第17頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜8.1.3 光纖的傳輸特性光纖的傳輸特性1. 光纖的波段與工作窗口光纖的波段與工作窗口光纖理論帶寬非常高，是一種完美的信號傳輸介質(zhì)。目前光纖的傳輸能力與理論值相差較遠(yuǎn)，光纖的傳輸能力僅僅是打開了幾個窗口而已。ITU-T將光纖可用波段劃分為：O（第2窗口 ）、E、S、C（第3窗口） 、L、U六個波段

8、。主講：易建勛第18頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜光纖通信工作波長范圍為8501550nm （頻率范圍180300THz），除離子吸收峰（OH-）處外，光纖的損耗隨波長的增加而減小。P197圖8-4 普通光纖的傳輸損耗特性曲線主講：易建勛第19頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜2. 光纖通信的最大理論容量光纖通信的最大理論容量目前只利用了光纖低損耗頻譜中極少的一部分以2.5G的城域網(wǎng)SDH系統(tǒng)為例，單波光信號占用的頻譜寬度大約只有0.02nm左右。目前單模光纖可利用頻譜寬度（波長范圍）為200nm左右，即25THz（125GHz/nm），如果按照波長間隔為0.8nm（100

9、GHz）計算，理論上可以同時開通250多個波長的DWDM系統(tǒng)。主講：易建勛第20頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜如果采用0.4nm（50GHz）的波長間隔進(jìn)行DWDM通信，大約能安排500個波長，如果每個波長最大傳輸速率為40Gbit/s，則。如果在傳輸損耗方面打通1310nm、1550nm兩個傳輸窗口（全波光纖消除了1383處的吸收峰），使低損耗窗口擴(kuò)展至12801685nm（大約50THz），則光纖通信可以得到更大的傳輸容量。主講：易建勛第21頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜3. 光纖的技術(shù)參數(shù)光纖的技術(shù)參數(shù)光纖的技術(shù)參數(shù)可分為：幾何特性參數(shù)、光學(xué)特性參數(shù)與傳輸特性參數(shù)

10、。傳輸特性參數(shù)包括：衰減系數(shù)色散非線性特性等。光纖通信系統(tǒng)中，信號產(chǎn)生畸變的主要原因是光纖中存在損耗和色散。主講：易建勛第22頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜案例 光纖中繼距離與傳輸速率的關(guān)系主講：易建勛第23頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜（1）信道容量信道容量指單根光纖的最大通信容量，單位Mbit/skm或Gbit/skm。光纖帶寬越大，信道容量越大；帶寬取決于光纖載波頻率，載波頻率越高，帶寬越大。目前；實驗室光纖信道總?cè)萘窟_(dá)到5Tbit/s（128個波長40Gbit/s，傳輸距離為：3中繼100km）。主講：易建勛第24頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜（2）

11、衰減特性衰減特性決定了光纖通信的中繼距離。多模光纖在900nm波長處的損耗為3dB/km，這表示傳輸1km后，信號光功率將損失50；2km后損失達(dá)75（損失6dB）。例如，波長為1550nm的單模光纖通信系統(tǒng)，如果傳輸速率為2.5Gbit/s，則中繼距離為150km；如果傳輸速率提高到10Gbit/s，則中繼距離會降低到100km。主講：易建勛第25頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜（3）色散特性模式色散為光信號隨傳輸距離增大時的光線擴(kuò)散。色散分為：。模式色散是對多模光纖而言，單模光纖只有一種傳播模式，不存在模式色散。材料色散是指組成光纖的材料（二氧化硅）本身產(chǎn)生的色散。波導(dǎo)色散是指由

12、光纖的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)引起的色散。色散單位為ps/nmkm，它會引起光脈沖展寬和碼間串?dāng)_，影響通信距離和信道容量。主講：易建勛第26頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜（4）數(shù)值孔徑（NA）只有某個角度范圍內(nèi)的入射光才能夠傳輸，這個角度稱為光纖的。NA值值越大，光纖接收光的能力越強，從光源到光纖的耦合效率越高；NA值越大，纖芯對光能的束縛越強，光纖抗彎曲性能越好；但NA值越大時，光纖傳輸后產(chǎn)生的信號畸變也越大，因而限制了光纖傳輸容量。ITU-T規(guī)定：多模漸變型光纖的NA=0.180.24，單模光纖的NA0.11。主講：易建勛第27頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜（5）啁啾（zhu ji

13、，周糾）啁啾是對脈沖進(jìn)行編碼時，載頻脈沖線性增加，當(dāng)脈沖變化到音頻區(qū)段時，會發(fā)出一種聽起來像鳥叫的啁啾聲。光脈沖傳輸時，中心波長發(fā)生偏移的現(xiàn)象也稱為“啁啾”。（6）四波混頻（FWM）效應(yīng)指多個光信號之間相互作用產(chǎn)生新的頻率干擾。主講：易建勛第28頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜8.1.4 光纜結(jié)構(gòu)和類型光纜結(jié)構(gòu)和類型1. 光纜的類型與結(jié)構(gòu)光纜的類型與結(jié)構(gòu)光纜結(jié)構(gòu)有：層絞式、骨架式、中心管式（束管式）和帶狀式等。P199圖8-6 光纜的結(jié)構(gòu)形式主講：易建勛第29頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜案例 室外鎧裝光纜主講：易建勛第30頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜案例

14、648芯松套層絞式室外光纜主講：易建勛第31頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜案例 室外光電混合式光纜主講：易建勛第32頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜案例 室外鎧裝多模光纜技術(shù)參數(shù)主講：易建勛第33頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜案例 室內(nèi)光纜主講：易建勛第34頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜案例 塑料光纖（用于燈光裝飾）主講：易建勛第35頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜2. 光纜的材料與質(zhì)量光纜的材料與質(zhì)量（1）外護(hù)套室內(nèi)光纜外表光滑明亮，柔韌性較好。室外光纜外表平整光亮，沒有氣泡。（2）光纖如果施工中遇到：帶寬很窄，傳輸距離短，粗細(xì)不均勻，

15、不能和尾纖對接，光纖缺乏柔韌性，盤纖時容易折斷等現(xiàn)象，說明光纖質(zhì)量不好。（3）加強鋼絲室外光纜的鋼絲一般不易生銹，強度高。主講：易建勛第36頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜（4）金屬鎧裝（5）防水油膏，水或潮氣滲透到光纖中時，會導(dǎo)致光纖表面的微裂紋迅速擴(kuò)張而致使光纖斷裂。同時，水與光纖中金屬材料的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫，會引起光纖的氫損。光纜中的防水油膏可以防止光纖氧化。（6）抗拉材料室內(nèi)光纜一般用芳綸紗作為抗拉材料，芳綸紗是一種高強度的化學(xué)纖維。主講：易建勛第37頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜3. 光纖跳線（尾纖）光纖跳線（尾纖）由于光纜有較厚的保護(hù)層，彎曲性能不好，不能直接

16、連接到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，因此，往往利用光纖跳線（也稱為尾纖）來連接從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與光纜鏈路。P200圖8-7 光纖跳線主講：易建勛第38頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜案例 光纖跳線主講：易建勛第39頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜案例 多模光纖跳線與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接主講：易建勛第40頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜表示，接頭和塑料保護(hù)套為藍(lán)色。表示，保護(hù)套用黑色。尾纖的纖芯直徑必須與主干光纜相同。尾纖兩端光模塊的收發(fā)波長必須一致。尾纖不使用時，要用保護(hù)套將光纖接頭保護(hù)起來，避免灰塵損害光纖的耦合性能。光纖中的激光會對人的視網(wǎng)膜造成不可救治的損害，因此。主講：易建勛第41頁

17、共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜8.1.5 光纖連接器類型光纖連接器類型1光纖連接器的結(jié)構(gòu)光纖連接器的結(jié)構(gòu)光纖連接器采用高精密組件（2個插針和1個套管）實現(xiàn)光纖的對準(zhǔn)連接。P200圖8-8 光纖連接器結(jié)構(gòu)主講：易建勛第42頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜光纖連接器大多有金屬或塑料的法蘭盤，以便于連接器的安裝固定。P201圖8-9 常用光纖連接器類型主講：易建勛第43頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜 案例 光纖連接器類型主講：易建勛第44頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜 案例 光纖連接器類型主講：易建勛第45頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜光纖連接器

18、一般需要與光纖適配器（也稱為光纖耦合器、光纖法蘭盤）配合使用，如安裝在光纖配線箱等設(shè)備上。 P201圖8-10 常見的光纖適配器主講：易建勛第46頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜 案例 光纖適配器主講：易建勛第47頁 共150頁8.1 光纖與光纜光纖與光纜2常見光纖連接器類型常見光纖連接器類型（1）ST型連接器（2）SC型光纖連接器（3）FC型光纖連接器（4）LC型連接器（5）MTRJ型連接器（6）MU型連接器主講：易建勛第48頁 共150頁主講：易建勛第49頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備8.2.1 光端機光端機有源器件：光端機、光纖收發(fā)器、光纖放大器等。無源器件：連

19、接器、耦合器、波分復(fù)用器、光開關(guān)和隔離器等。網(wǎng)絡(luò)工程中常用的光纖收發(fā)器、光模塊、光纖中繼器（光纖放大器）、光纖Modem等，都是一種簡化的光端機。主講：易建勛第50頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備1. 光發(fā)射機光發(fā)射機光發(fā)射機的功能是將輸入的基帶電信號轉(zhuǎn)換為光信號，用耦合技術(shù)將光信號注入到光纖中。P202圖8-11 光發(fā)射機結(jié)構(gòu)和光端機主講：易建勛第51頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備光發(fā)射機的基本要求：發(fā)射（入纖）光功率要大，以利于增加傳輸距離。在光纖損耗和接收靈敏度一定的條件下，傳輸距離與發(fā)射光功率成正比。發(fā)射光功率取決于光源，LD（半導(dǎo)體激光器）要優(yōu)于LED（

20、發(fā)光二極管）。主講：易建勛第52頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 1550nm外調(diào)制光發(fā)射機主講：易建勛第53頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備2. 光接收機光接收機光接收機的功能是將從光纖線路中輸出的、產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過放大和處理后恢復(fù)成發(fā)射前的電信號。P204圖8-13 光接收機結(jié)構(gòu)主講：易建勛第54頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 多業(yè)務(wù)光端機主講：易建勛第55頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 64路視頻光端機視頻光接收機視頻光接收機主講：易建勛第56頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備

21、案例 家用光接收機主講：易建勛第57頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光端機組網(wǎng)示意圖光端機光端機主講：易建勛第58頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光端機組網(wǎng)示意圖主講：易建勛第59頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光端機組網(wǎng)示意圖主講：易建勛第60頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光端機組網(wǎng)示意圖主講：易建勛第61頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光端機組網(wǎng)示意圖光端機光端機光端機光端機主講：易建勛第62頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光端機組網(wǎng)示意圖主講：易建勛第63頁 共150

22、頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備8.2.2 光纖收發(fā)器光纖收發(fā)器1. 光纖收發(fā)器的基本功能光纖收發(fā)器的基本功能光纖收發(fā)器（也稱為光電轉(zhuǎn)換器）是一種電信號與光信號相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備，它是簡化的光端機。光纖收發(fā)器物理層功能：提供RJ45電信號輸入接口；提供SC或ST光纖信號輸出接口；實現(xiàn)信號的“電-光、光-電”轉(zhuǎn)換；實現(xiàn)物理層的各種編碼。主講：易建勛第64頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備光纖收發(fā)器數(shù)據(jù)鏈路層功能：數(shù)據(jù)包的打包與解包；數(shù)據(jù)包MAC格式化；初步差錯檢測（CRC）；重定向等。為了保證光纖收發(fā)器與網(wǎng)卡、交換機、路由器等設(shè)備兼容，光纖收發(fā)器必須嚴(yán)格符合IEEE 80.2.3系列以

23、太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。主講：易建勛第65頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備2. 光纖收發(fā)器的類型光纖收發(fā)器的類型多模收發(fā)器傳輸距離為25km；單模收發(fā)器的覆蓋范圍為20120km。傳輸距離不同，光纖收發(fā)器的發(fā)射功率、接收靈敏度和使用波長也不相同。例如，5km光纖收發(fā)器的發(fā)射功率為-20-14dB，接收靈敏度為-30dB左右，使用1310nm波長光源；而120km的光纖收發(fā)器發(fā)射功率為-50dB，接收靈敏度為-38dB左右，使用1550nm波長光源。主講：易建勛第66頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備P206圖8-15 光纖收發(fā)器 主講：易建勛第67頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備

24、光纖通信設(shè)備案例 網(wǎng)管型光纖收發(fā)器 主講：易建勛第68頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 電信級寬帶光纖收發(fā)器主講：易建勛第69頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 電信級寬帶光纖收發(fā)器主講：易建勛第70頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光纖收發(fā)器網(wǎng)絡(luò)連接 光纖收發(fā)器光纖收發(fā)器交換機交換機/路由器路由器主講：易建勛第71頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 1000M以太網(wǎng)光纖收發(fā)器技術(shù)參數(shù)主講：易建勛第72頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光纖收發(fā)器組網(wǎng)主講：易建勛第73頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信

25、設(shè)備案例 光纖收發(fā)器組網(wǎng)光纖收發(fā)器組網(wǎng)光纖收發(fā)器組網(wǎng)主講：易建勛第74頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備3. 光纖收發(fā)器在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用光纖收發(fā)器在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互連交換機與交換機之間的互連；交換機與計算機之間的互連；計算機與計算機之間的互連等。（2）波分復(fù)用傳輸可將光纖收發(fā)器與波分復(fù)用器配合使用，讓兩路信息在同一對光纖上傳輸。主講：易建勛第75頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 1000M網(wǎng)管型光纖收發(fā)器應(yīng)用主講：易建勛第76頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備4. 光纖收發(fā)器使用注意事項光纖收發(fā)器使用注意事項（1）光纖收發(fā)器的接頭必須匹配。（

26、2）雙絞線長度不超過100m。（3）光纖長度沒有超出設(shè)備提供的距離。（4）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工作在半雙工狀態(tài)時，光纖收發(fā)器傳輸距離有一定的限制。主講：易建勛第77頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備8.2.3 光模塊光模塊光模塊也稱為光纖模塊或光電收發(fā)一體化模塊，它是一個簡化的光端機。光模塊有：SPF和XFP等類型。P207圖8-17 光模塊主講：易建勛第78頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光模塊主講：易建勛第79頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備1. GBIC光模塊光模塊GBIC（千兆位接口轉(zhuǎn)換器）是一種符合國際標(biāo)準(zhǔn)的可互換產(chǎn)品，它可以將千兆位電信號轉(zhuǎn)換為光信

27、號，GBIC支持熱插拔使用。Cisco的GBIC模塊可在Cisco產(chǎn)品上互換使用。使用1000Base-LX/LH的GBIC模塊時，如果鏈路距離只有幾十米，將會造成收發(fā)端信號飽和，導(dǎo)致誤碼率增加。 主講：易建勛第80頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 GBIC光模塊主講：易建勛第81頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光模塊Cisco 10G光模塊安裝光模塊安裝GBIC光模塊光模塊主講：易建勛第82頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備2. SFP光模塊光模塊SFP（小封裝可插拔收發(fā)器）（小封裝可插拔收發(fā)器）為GBIC的升級版本，模塊體積比GBIC模塊減

28、少一半，可以在相同的面板上配置更多的端口數(shù)量。SFP模塊的光纖接口類型大多為LC。千兆千兆SFP光纖收發(fā)器模塊光纖收發(fā)器模塊主講：易建勛第83頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備3. 10G光模塊光模塊存儲區(qū)域網(wǎng)、RAID系統(tǒng)、高端服務(wù)器和城域網(wǎng)中的路由器，開始廣泛采用10Gbit/s光通信模塊。10G光收發(fā)模塊的標(biāo)準(zhǔn)有：XFP（10 G以太網(wǎng)接口小封裝可插拔收發(fā)器）以太網(wǎng)接口小封裝可插拔收發(fā)器）XENPAK（10 G以太網(wǎng)接口收發(fā)器集合封裝）以太網(wǎng)接口收發(fā)器集合封裝）X2Xpak等XFP是目前主流10G光模塊。主講：易建勛第84頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 1

29、0G光模塊的應(yīng)用Xenpak封裝封裝10G光模塊光模塊XFP封裝封裝10G光模塊光模塊主講：易建勛第85頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備8.2.4 光纖光纖Modem光纖調(diào)制解調(diào)器是一種類似于基帶Modem（數(shù)字調(diào)制解調(diào)（數(shù)字調(diào)制解調(diào)器）器）的設(shè)備。功能：將電信號轉(zhuǎn)換為光信號；進(jìn)行兩種不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換（如E1轉(zhuǎn)以太或E1轉(zhuǎn)V.35）。類型：E1轉(zhuǎn)Ethernet光纖調(diào)制解調(diào)器；E1轉(zhuǎn)V.35光纖調(diào)制解調(diào)器。主講：易建勛第86頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光纖Modem主講：易建勛第87頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 多業(yè)務(wù)光纖Modem

30、結(jié)構(gòu)主講：易建勛第88頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光纖Modem組網(wǎng)示意圖主講：易建勛第89頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光纖Modem組網(wǎng)示意圖主講：易建勛第90頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備8.2.5 光纖放大器光纖放大器光放大器類型：半導(dǎo)體光放大器光纖放大器光纖放大器得到了廣泛應(yīng)用。用在光發(fā)射機中，可以提高發(fā)送功率，延長傳輸距離；用在光纖傳輸鏈路中，可以補償光能量的損失，增加傳輸距離；用在光接收機前，可以對光信號進(jìn)行放大，提高光接收機靈敏度。主講：易建勛第91頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備P209圖8-19 摻

31、餌光纖放大器（EDFA）主講：易建勛第92頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光纖放大器結(jié)構(gòu)框圖主講：易建勛第93頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 室內(nèi)型1000M以太網(wǎng)光纖放大器主講：易建勛第94頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 1550nm室外型摻餌光纖放大器（EDFA）主講：易建勛第95頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 光纖放大器傳輸性能測試主講：易建勛第96頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備采用飽和功率為18dBm的光纖放大器，可實現(xiàn)160200km的無中繼通信。EDFA具有30nm的工作帶寬，可以同時放

32、大多個波長不同的光信號，因此它可以十分方便的應(yīng)用于DWDM系統(tǒng)中，補償各種光衰耗。主講：易建勛第97頁 共150頁8.2 光纖通信設(shè)備光纖通信設(shè)備案例 有線電視光通信設(shè)備主講：易建勛第98頁 共150頁主講：易建勛第99頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計8.3.1 通信系統(tǒng)假設(shè)參考模型通信系統(tǒng)假設(shè)參考模型1. 數(shù)字通信系統(tǒng)參考模型數(shù)字通信系統(tǒng)參考模型網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)有：性能指標(biāo)，設(shè)計指標(biāo)，交付指標(biāo)，維護(hù)指標(biāo)和限值。ITU-T G.821提出的數(shù)字傳輸參考模型：HRX（假設(shè)參考連接）HRP（假設(shè)參考通道）HRDL（假設(shè)參考數(shù)字鏈路）HRDS（假設(shè)參考數(shù)字段）等。主講：易

33、建勛第100頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計我國標(biāo)準(zhǔn)最大HRP（假設(shè)參考通道）（假設(shè)參考通道）長度為6900km，分為：長途、中繼和接入三個部分。P210圖8-20 我國假設(shè)參考通道分配圖假設(shè)參考通道經(jīng)常用于將通信系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)（如誤碼率）按一定比例分配到各個段中。主講：易建勛第101頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計2. 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)性能指標(biāo)分配網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)性能指標(biāo)分配技術(shù)指標(biāo)的確定流程：確定各個網(wǎng)絡(luò)需要的性能指標(biāo)；確定假設(shè)參考模型及總性能指標(biāo)；將總性能指標(biāo)分解為相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計指標(biāo)；導(dǎo)出設(shè)備需求指標(biāo)；考慮實際工作環(huán)境后，確定交付指標(biāo)；再確定業(yè)務(wù)維護(hù)指標(biāo)

34、，維護(hù)提醒限值和停止業(yè)務(wù)維護(hù)限值。主講：易建勛第102頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計8.3.2 光纖通信工程現(xiàn)場勘查光纖通信工程現(xiàn)場勘查現(xiàn)場勘查是光纖通信工程設(shè)計的依據(jù)。（1）勘查前與建設(shè)方明確弱電工程的整體路由方案，以及線路敷設(shè)方式。明確網(wǎng)絡(luò)中心機房位置，明確網(wǎng)絡(luò)匯聚點所在建筑物。（2）核查建設(shè)方今后的園區(qū)規(guī)劃，交通情況，溝通勘查路線等。（3）攜帶園區(qū)建設(shè)規(guī)劃平面圖，及測量記錄工具。（4）在勘查草圖上，標(biāo)明光纜位置，畫出線路兩側(cè)20米范圍內(nèi)的障礙物。記錄清楚需要保護(hù)地段的起止位置。主講：易建勛第103頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計（5）記錄勘查

35、中接觸的相關(guān)部門和人員。（6）勘查的書面材料和建設(shè)單位的相關(guān)資料，作為設(shè)計文件的一部分。（7）詢問道路是否有擴(kuò)建計劃。（8）利用原有管道，明確管道中是否有空閑管孔，并在平面圖上標(biāo)明管孔占用情況。（9）調(diào)查并標(biāo)明桿路原有的電纜形式、位置和數(shù)量，并標(biāo)明需要新增的吊線位置。（10）記錄光纜障礙物名稱和穿越位置。主講：易建勛第104頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計（11）直埋光纜在坡地敷設(shè)時，要“S”形敷設(shè)；當(dāng)坡度大于30時，要采用鋼絲鎧裝加強光纜。（12）光纜與高壓線交越時，記錄高壓線容量和交越位置，并對光纜采取塑料管保護(hù)措施。主講：易建勛第105頁 共150頁8.3 光纖通信

36、工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計P212圖8-22 校園網(wǎng)光纜主干線路勘查圖主講：易建勛第106頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計8.3.3 光纖通信工程路由設(shè)計光纖通信工程路由設(shè)計1. 光纜路由設(shè)計光纜路由設(shè)計光纜路由設(shè)計圖應(yīng)當(dāng)畫出：室外光纜線路規(guī)劃圖，在圖上標(biāo)明光纜線路走向及長度。（1）人孔井與手孔井的設(shè)計，布置過密會增加施工成本，布置過稀時穿越光纜困難。人孔或手孔的設(shè)計可按YD5062國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集選用。主講：易建勛第107頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計案例 手孔井主講：易建勛第108頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計手孔設(shè)置

37、位置：管道分支點，交叉路口，道路轉(zhuǎn)折處等。中心機房前的人孔、電纜量大的干線轉(zhuǎn)彎處，或三通、四通處，應(yīng)當(dāng)選用人孔。為了讓管道內(nèi)的水能流到手孔內(nèi)，管道必須有一定的坡度。光纜管道材料：PVC管、焊接鋼管、水泥管、玻璃鋼管和碳纖螺紋管。主講：易建勛第109頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計（2）管道路由設(shè)計管道路由一般選擇在園區(qū)主要道路邊。園區(qū)主干道的地下管線很多，如下水管、供水管、煤氣管等，因此將光纜的路由選擇在建筑物的綠化帶不失為一個好辦法。，每個人孔應(yīng)當(dāng)增加1米光纜，同時為光纜接頭盒預(yù)留510米。光纜長度=管道長度（1+0.51）+中間人或手孔數(shù)+10（m）主講：易建勛第11

38、0頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計案例 光纖管道路由設(shè)計主講：易建勛第111頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計案例 光纖管道路由設(shè)計主講：易建勛第112頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計案例 光纖管道路由設(shè)計主講：易建勛第113頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計（3）管道容量設(shè)計光纜管道一般為110mm的PVC管。以下情況可采用40mm鋼管：車輛的出入口；管道埋深不夠或路面荷載過重；有強電干擾影響；引入建筑物時；引至墻面或電桿上時；管道跨越溝渠等。管孔的含線率為50左右。一般一條管路只穿1根光纜，也有穿23根。主

39、講：易建勛第114頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計2. 室外光纜線路的防護(hù)設(shè)計室外光纜線路的防護(hù)設(shè)計對含金屬元件的室外光纜，仍要防護(hù)雷擊和強電。強電和雷電對光纖的傳輸性能不會造成干擾和影響，但是會對光纜造成影響甚至危害。光纜PE層的厚度為2mm，絕緣強度大于20kV。光纜路由應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線及高壓裝置。光纜內(nèi)的金屬線是引雷入機房的主要危害之一。不要用光纜內(nèi)的金屬線進(jìn)行通信和遠(yuǎn)程供電。在雷擊多發(fā)區(qū)和強電線路地段采用非金屬光纜。主講：易建勛第115頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計8.3.4 光纜中繼距離計算方法光纜中繼距離計算方法1. 中繼距離受損耗限制時的

40、計算方法中繼距離受損耗限制時的計算方法如果傳輸速率較低（2.5Gbit/s以下），光纖損耗系數(shù)較大，中繼距離主要受光纖線路損耗的限制。最大中繼距離為： （8-2）msfecrtMppL2主講：易建勛第116頁 共150頁8.3 光纖通信工程設(shè)計光纖通信工程設(shè)計2中繼距離受色散限制時的計算方法中繼距離受色散限制時的計算方法傳輸速率較高（2.5Gbit/s以上），光纖線路的色散較大，中繼距離主要受色散（帶寬）的限制。（1）多模光纖通信系統(tǒng)中繼距離計算公式L=（1.211.78）B1/fb/ （8-3）（2）單模光纖通信系統(tǒng)中繼距離計算公式ITU-T建議，實際的單模光纖通信系統(tǒng)，受色散限制的中繼距離

41、L為：0610CFLb主講：易建勛第117頁 共150頁主講：易建勛第118頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收8.4.1 網(wǎng)絡(luò)工程中光纜的選用網(wǎng)絡(luò)工程中光纜的選用1. 骨干傳輸網(wǎng)光纜選用骨干傳輸網(wǎng)光纜選用我國在骨干線路全部采用單模光纜。廣泛使用的干線光纜有和中心管式兩種結(jié)構(gòu)，優(yōu)先采用前者。松套層絞式光纜的生產(chǎn)效率高，便于中間分線，同時有良好的拉伸性能和衰減溫度特性。主講：易建勛第119頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收2. 城域接入網(wǎng)光纜選用城域接入網(wǎng)光纜選用城域接入網(wǎng)光纜距離短，分支多，分插頻繁。城域接入網(wǎng)廣泛采用帶狀式光纜，它可以實現(xiàn)光纜芯數(shù)

42、多和光纖集裝密度高的要求。帶狀式光纜的集裝密度大，可能會損害光纜的拉伸性能和衰減溫度特性，以及有可能損害光纖的傳輸衰減特性。主講：易建勛第120頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收3.建筑物內(nèi)網(wǎng)絡(luò)光纜選用建筑物內(nèi)網(wǎng)絡(luò)光纜選用建筑物內(nèi)光纜應(yīng)阻燃、無毒（燃燒時）和無煙。管道中或強制通風(fēng)處，可選用阻燃但有煙型光纜，暴露環(huán)境中應(yīng)選用阻燃、無毒和無煙型光纜。樓內(nèi)垂直布纜時，可選用層絞式光纜；水平布線時，可選用可分支型光纜。主講：易建勛第121頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收8.4.2 光纜線路的連接方法光纜線路的連接方法光纜線路施工以光纖配線架（ODF）為

43、分界。P217圖8-26 光纜線路施工范圍主講：易建勛第122頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收1. 光纜線路施工線范圍光纜線路施工線范圍，可根據(jù)用戶要求定制。光纜抗張力為100300kg，直埋光纜為600800kg。單模10芯以下的光纜，直徑在11mm以內(nèi)，單位長度以下。光纖接續(xù)需要在高溫下，將光纖端面熔化后，靠石英玻璃的粘度粘合在一起。主講：易建勛第123頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收2. 光纜線路施工步驟光纜線路施工步驟單盤檢驗路由實測光纜配盤路由準(zhǔn)備敷設(shè)布放接續(xù)安裝中繼測量竣工驗收。主講：易建勛第124頁 共150頁8.4 光纜線路施

44、工與驗收光纜線路施工與驗收3. 光纜線路連接示意圖光纜線路連接示意圖P218圖8-27 光纜線路連接主講：易建勛第125頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收案例 室內(nèi)光纖接線盒主講：易建勛第126頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收案例 室內(nèi)光纖接線盒主講：易建勛第127頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收案例 中繼段光纜配盤示意圖主講：易建勛第128頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收案例 光纜施工現(xiàn)場主講：易建勛第129頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收8.4.3 室外光纜線路施

45、工室外光纜線路施工1. 避免光纖的宏曲和微曲避免光纖的宏曲和微曲光纖被拉伸或者彎曲較厲害時，有可能會引起纖芯裂開，產(chǎn)生小裂縫，導(dǎo)致光線散射，信號衰減。光纖彎曲角度太小，會改變“纖芯-包層”交界處的入射角，使得入射角小于全反射角，導(dǎo)致某些光信號不能被反射，而是折射到了包層損失掉了。宏曲指肉眼可見的彎曲。微曲需要通過儀器進(jìn)行測試。在光纖上壓有重物時，很容易導(dǎo)致光纖變形。主講：易建勛第130頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收用于水平布線的4芯光纜，在空載條件下支持25mm的彎曲半徑。4芯光纜安裝至水平管路時，在222N（牛頓）拉力下支持50mm的彎曲半徑。其他室內(nèi)光纜在不考慮

46、拉力時，支持；考慮拉力時，支持15倍外徑的彎曲半徑。主講：易建勛第131頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收2. 室外光纜線路的直埋施工室外光纜線路的直埋施工室外光纜外部有鋼帶或鋼絲的鎧裝。光纜直接埋在地下時，要求有抵抗外界機械損傷和防止土壤腐蝕的性能。有鼠害的地區(qū)，可選用防蟲鼠咬嚙護(hù)層的光纜。光纜埋入地下的深度一般在0.81.2m之間。主講：易建勛第132頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收案例 光纜室外管道施工主講：易建勛第133頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收案例 光纜管道必須保持一定的斜度主講：易建勛第134頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收3. 室外光纜線路的架空施工室外光纜線路的架空施工架空光纜掛設(shè)在電桿上。架空光纜的故障率高于直埋和管道敷設(shè)方式。P219圖8-28 架空光纜安裝方式主講：易建勛第135頁 共150頁8.4 光纜線路施工與驗收光纜線路施工與驗收案例 室