光纖通信應(yīng)用

1、光纖通信應(yīng)用第1頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 通信業(yè)務(wù)的迅猛增長主要體現(xiàn)為對傳輸帶寬的需求 光纖通信以其獨特的優(yōu)越性、巨大的傳輸帶寬成為當(dāng)今最主要的信息傳輸方式 光纖通信在所有信息傳輸領(lǐng)域均獲得廣泛應(yīng)用 第2頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一通信網(wǎng)與業(yè)務(wù)應(yīng)用傳輸網(wǎng)絡(luò)是各種通信應(yīng)用的平臺用戶規(guī)模與業(yè)務(wù)需求增長推動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展為充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，運營商開發(fā)的各種新（增值）業(yè)務(wù)應(yīng)運而生光纖通信是電力網(wǎng)通信調(diào)度信號傳輸?shù)陌l(fā)展方向第3頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖通信網(wǎng)絡(luò)以光波為信號載體，以光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)的通信方式

2、即為光纖通信光纖傳輸具有獨特的優(yōu)越性、巨大的傳輸帶寬目前，百分之八十五以上的信息（語音、數(shù)據(jù)、圖象）通過光纖傳輸我國各通信運營商與各行業(yè)、部門的專用網(wǎng)建設(shè)的光纜骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)及用戶接入網(wǎng)總長度已達680萬公里以上第4頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 光纖通信的特點 傳輸帶寬達數(shù)百THz，通信容量極大。傳輸衰耗低，中繼距離長。光纜重量輕、尺寸小，便于敷設(shè)與維護。抗電磁干擾,特別有利于電力網(wǎng)通信.無信號間串?dāng)_，保密性好。材料來源廣，成本相對低。第5頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖傳輸?shù)膽?yīng)用問題光纖使用中不能彎曲過小光纖線路的連接操作較復(fù)雜（固

3、定、活動）光的分路與耦合較困難第6頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖通信的技術(shù)演變大氣光通信1966年：高錕的論點1970年：光纖（康寧）器件（貝爾）、1976（中國武漢）系統(tǒng)建設(shè)：市話（1982）長話（1987）八縱八橫波長應(yīng)用：850nm1310nm1550nm（S、C、L）光纖應(yīng)用：MMFSMF新型：G.655、LEAF、EDF、DCF信號類型：模擬數(shù)字（PDHSDH）傳輸速率：8M、34M、140M、155M、622M、2.5G、10G使用波長:單一波長波分復(fù)用密集波分復(fù)用(DWDM)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：光分插復(fù)用（OADM）光交叉連接（OXC） 自動光交換（ASON

4、）第7頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖通信的應(yīng)用類型公用網(wǎng)：市話局間中繼、長途干線系統(tǒng) （國際、 一級、二級）、移動網(wǎng)專用網(wǎng)：鐵道、電力、軍事、石油、 高速、金融、公安等廣電網(wǎng)：HFC圖象傳輸（CATV）計算機網(wǎng)：WAN、MAN、FRN、DDN用戶接入網(wǎng)：FTTC、FTTB、FTTH、FTTO第8頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖通信系統(tǒng)涉及的產(chǎn)品 （1）光傳輸設(shè)備：光端機、中繼機、波分復(fù)用機 （2）光纖、光纜及附件：接頭盒、終端盒、光配線架 （3）光電器件： 有源器件：光源、光探測器、光放大器、波長轉(zhuǎn)換器等 無源器件：連接器、隔離器、

5、耦合 器、波分復(fù)用器等 （4）測試儀器與專用工具： 誤碼分析儀、光時域反射儀（OTDR）、光譜分析儀 光源、光功率計、光纖熔接機、米勒鉗、切割器等。 第9頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖傳輸系統(tǒng)第10頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一單信道光傳輸系統(tǒng) 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的技術(shù)指標：（1）誤碼指標：平均誤碼率 BER 誤碼秒 ES 嚴重誤碼秒 SES 誤碼塊 EB 誤塊秒比 ESR （2）抖動與漂移性能（3）光發(fā)送與接收的技術(shù)指標光端機中繼機光端機交換交換E/OO / EO /E/O第11頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期

6、一光纖傳輸擴容方式光纖通信技術(shù)主要圍繞提高傳輸容量與增大傳輸距離發(fā)展。(PDHSDHWDM）提高傳輸容量的手段有： 1、SDM采用增加光纖對擴大通信容量。 2、TDM不斷提高信道傳輸速率。 3、WDM增加光纖中信道(波長)數(shù)量。增大傳輸距離的方式有： 1、進行光放大 2、采用色散補償與前向糾 錯技術(shù) 3、實現(xiàn)光孤子通信第12頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光傳輸系統(tǒng)主要指標第13頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖傳輸系統(tǒng)發(fā)送指標 1、工作波長（）： 波段) 線路傳輸特性與系統(tǒng)工作波長密切相關(guān)。 2、平均發(fā)送光功率（Ps） ： 功率單位：mw

7、、w（制造、購買光源用） dBm（設(shè)計、施工、測量用） dBm=10 Log Ps/1mw（毫瓦分貝值）第14頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖工作波段工作窗口 波 段 標稱波長 波長范圍（nm）第一窗口 850第二窗口 O波 段 1310 1280-1360第三窗口 S波 段 1550 1460-1530 C波 段 1550 1530-1565第四窗口 L波 段 1550 1565-1625第五窗口 E波段 波長擴展 1360-1460第15頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 光纖傳輸系統(tǒng)發(fā)送指標3、光譜特性（）： 信號脈沖包含的波長范圍4

8、、邊模抑制比（SMSR）： SMSR = Pmain/ Pside30dB5、消光比（EXT）： EXT=P。/P1x100%10dB P。：全零碼的光功率值，P1：全1碼的光功率 值。第16頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 光纖傳輸系統(tǒng)接收指標1.接收靈敏度(Pr) 在保證系統(tǒng)誤碼指標的條件下，光接收機所需要的最小光功率值： Pr = 10lg Pmin/mw （dBm） Pr值決定于系統(tǒng)傳輸速率、碼型以及光探測器的類型。2.接收動態(tài)范圍(D) 在保證系統(tǒng)誤碼指標的條件下，光接收機所需最小光功率值與所允許的最大光功率值之差。 即： D = 10lg Pmax/Pmi

9、n（Pr） （dB）第17頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一不同工作條件下的接收靈敏度 速率等級 2Mb/s STM-4 STM-16 STM-64 誤碼指標 BER 10 10 10接收靈敏度 -50dBm -32dBm -28dBm -20dBm Pr-9-10-12靈敏度與系統(tǒng)誤碼指標相關(guān)!第18頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖與光纜第19頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 光纖結(jié)構(gòu)包層n纖芯n12涂復(fù)層n11.4672n2 1.4647介質(zhì)折射率的差別形成光波導(dǎo)包層涂復(fù)層第20頁，共65頁，2022年，5月2

10、0日，17點57分，星期一原料提純?nèi)蹮捴瓢衾z涂覆套塑成纜光纖光纜制造工藝第21頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖的類別 可有不同分類方式:按傳導(dǎo)模數(shù)分：多 模（MMF）單 模（SMF）按折射率分布：漸變型（GI） 階躍型（SI）按特殊用途分： EDF、DCF、LEAF.按ITU-T或IEC文號分： G.651（ A1 ）、 G.652（ B1 ） G.653（ B2 ）、 G.655（ B4 ）.第22頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 模的概念縱模指激光振蕩的頻譜成分，即波長成分單縱模激光器的頻率仍有一定的分布范圍橫模指電磁場的橫向場分布

11、分為基模TEM00和高階模TEMmn偏振模指同一光波模式所包含的相互正交的兩個偏振態(tài)TEM00 TEM11 第23頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一G.651光纖(MM)多模光纖G.652光纖(SM)標準單模光纖G.653光纖(SM)色散位移光纖G.654光纖(SM)截止波長位移光纖G.655光纖(SM)非零色散位移光纖G.656光纖(SM)寬帶NZ-DSFG.657光纖(SM)抗彎曲衰減光纖ITU-T建議文號第24頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一特殊用途光纖 1、摻鉺光纖（EDF）2、色散補償光纖（DCF）3、數(shù)據(jù)光纖4、大有效面積光纖（LE

12、AF）5、色散平坦光纖6、全波光纖（AWF） 第25頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一常用光纖命名與標準對照光纖名稱 ITU-T標準 IEC標準多模光纖 G.651 A1a A1b非色散位移光纖 G.652A、B、C B1.1、B1.3零色散位移光纖 G.653 B2截止波長位移光纖 G.654 B1.2非零色散位移光纖 G.655A、G.655B B4注:G.652C(B1.3)為全波光纖,G.652B有偏振色散要求,仍歸于B1.1 G.654(B1.2)為截止波長位移光纖(最低衰耗光纖)第26頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一單模光纖導(dǎo)光原理

13、光的折射現(xiàn)象： 光的全反射：132231Sin=1.460/1.464=85.8入射角=90-85.8=4.2度，近于直線傳導(dǎo)。第27頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖的基本參數(shù)1.幾何尺寸類別SMMMEDF數(shù)據(jù)纖芯直徑（2a）9504.562.5包層外徑（2b）125涂復(fù)層外徑約250（m）2 相對折射率差 = n1- n2 / n1DCF6第28頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖的基本參數(shù)3.數(shù)值孔徑：NA=n1=Sin數(shù)值孔徑表示光纖接收（耦合）光信號的能力常規(guī)單模光纖的NA值約為0.108多模光纖的NA值大于單模光纖，故光耦合效率

14、高。NA值與折射率差有關(guān)，太大會形成多模傳輸。第29頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖的基本參數(shù)6.光纖截面形狀誤差 1、包層不圓度： 1% 2、同心度誤差： 0.8m第30頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖的傳輸特性 傳輸衰減 傳輸色散 非線性效應(yīng)第31頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖傳輸衰減光纖傳輸中各種因素引起的信號能量損失傳輸衰耗是系統(tǒng)設(shè)計、光功率分配、中繼距離確定的重要參數(shù)定義： PinPoutL=10 L g Pin /Pout L（dB）第32頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，

15、星期一光纖衰減機理光纖材料固有損耗： 1、 瑞利散射光纖工藝中材料結(jié)晶產(chǎn)生的不 均勻組織引起。其效率與光波長的四次方成反比。 2、材料吸收光纖材料（含雜質(zhì)）對光信號的吸收?？煞譃樽贤馕张c紅外吸收。 第33頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一附加損耗 附加損耗主要指光纖使用中引起的損耗接續(xù)損耗 包括：1、光纖固定熔接損耗（一般小于0.05dB)2、活動連接損耗(一般小于0.3dB)彎曲損耗第34頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖衰減的測量常用測量方法： 1、剪斷法 2、插入法 3、背向散射法剪斷法測量：（ITU-T建議的基準方法） 光源光功率計

16、濾模器被測光纖（L）P1P22m= Lg （dB/Km）第35頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一背向散射法測量利用光傳輸中的背向散射與菲涅爾反射設(shè)計的光時域反射儀（OTDR）測量。OTDR測試功能： 1、光纜線路長度 （工程施工、線路維 2、光纖衰耗分布 護中廣泛應(yīng)用。） 3、接頭損耗 4、線路故障點的位置。第36頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光 纜第37頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 光纜類別 纜芯結(jié)構(gòu)不同分為: 中心管式 層絞式 骨架式光纜 敷設(shè)條件不同分為:架空光纜、管道光纜、直埋光纜和水底光纜 光纜中光纖的

17、松緊狀態(tài)不同分為: 緊結(jié)構(gòu) 松結(jié)構(gòu) 半松半緊結(jié)構(gòu)光纜 使用環(huán)境與纜中材料不同可分為:金屬加強構(gòu)件、非金屬加強構(gòu)件 阻燃、防蟻光纜、電力光纜第38頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纜構(gòu)造與材料套塑1、松套多纖合成、油膏填充，適于野外 光纜(PBT) 余長控制（水溫、絞合節(jié)距）2、緊套單纖緊包、線徑細，適于局內(nèi)光纜。 (硅橡膠 or PVC)填充材料：氣體、油膏、阻水紗對油膏性能要求：無腐蝕、高低溫特性、易 清除第39頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 光纜構(gòu)造與材料加強件（抗拉）1、金屬：磷化鋼絲、鋼絞線（野外光纜）2、非金屬：工程塑料（電力光纜

18、用） 芳綸纖維（局內(nèi)光纜用）要求：材料楊氏模量 E 值大、不銹蝕護層（提供側(cè)面保護）不同結(jié)構(gòu)的光纜根據(jù)應(yīng)用要求選用不同材料的護層，主要提供側(cè)面保護。第40頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 光纜構(gòu)造與材料光纜外護套野外用光纜：采用黑色聚乙烯（PE）易成形、機械強度高、致密性好、耐紫外線。局內(nèi)用光纜：淺色聚氯乙烯（PVC）撓性好、耐彎曲疲勞且具阻燃性能。第41頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纜型號標識目前尚無ITU-T建議，采用 GB/T（908-2000）完整代號分為兩大部分：光纜型式代號（左邊字母或數(shù)字）1、光纜類型：GY、GJ、GH、GT

19、、GS2、加強件: 無符號、F、3、特征代號：B、T、Z、X、G、D.光纜型式代號光纖規(guī)格代號第42頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 光纜型號標識4、護層代號：PE、PVC、A、S、L、Q、 W、 33、43、535、外護套代號：Y（或03，可略）、V光纖規(guī)格代號（右邊數(shù)字或字母）依次為：光纖芯數(shù)、光纖類型（D、J、S模場直徑/包層外徑、工作波長（1、2、3）、 衰耗系數(shù)、適用溫度（A、B、C、D）第43頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 光纜代號示例GYTA3336D9/125（325）BGYDTS192D9/125（230）AGYXTW24

20、D9/125（236）AGJFV1D9/125（325）D第44頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一GYTA第45頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一GYTS第46頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一GYXTA第47頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一3000芯GHDT53第48頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光無源器件第49頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖連接器光路的活動連接光耦合器光功率分配光衰減器光功率控制與調(diào)整光波分復(fù)用器分波與合波光隔離器阻擋

21、反向光光環(huán)行器改變光方向光纖光柵信號濾波光無源器件常用類型與功能 第50頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 光纖連接器功能：為光纖與器件、設(shè)備之間、設(shè)備和儀表之間或線路與測試儀表之間實現(xiàn)高質(zhì)量活動連接可重復(fù)插拔對光連接器的要求：低插損：小于0.3dB高回損：大于50dB重復(fù)性、互換性好：小于0.1dB插拔壽命長：大于1000次價格低第51頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一FC金屬螺紋鎖緊式SC塑料矩形插拔式樣插針：2.5mmST金屬圓柱卡口式MT多芯帶狀光纖連接LC微型連接器（美） 插針：1.25mm MU微型連接器（日）光連接器由螺紋鎖緊向直接

22、插拔演變，可減小操作空間，增大安裝密度，避免擠壓 活動連接器基本類型 第52頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一不同結(jié)構(gòu)的光連接器第53頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 插針端面結(jié)構(gòu)與性能 FC - PC SPC - APC 第54頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖連接器 型號與參數(shù) 常用型號：FC/PC、FC/APC，MU/PC 1.25mm插針直徑： 2.5mm 基本參數(shù)：插入損耗 1000次 回波損耗 50dB跳線長度：0.5、1、5、10 （m）第55頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一

23、光衰減器功能對光功率進行一定量衰減的器件。應(yīng)用場合系統(tǒng)調(diào)試-模擬光纖中繼站-減小富余光功率光測試儀表-校準定標分類光可變衰減器連續(xù)可變光衰減器，分檔可變光衰減器光固定衰減器第56頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖線路接續(xù)與成端第57頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一光纖接續(xù)與成端接續(xù)光纜線路盤長之間的連接。成端光纜線路終端與光傳輸設(shè)備的連接。接續(xù)要求： 纖號確定、準確對接（色標、領(lǐng)示色） 接頭損耗盡可能小 連接穩(wěn)定可靠，滿足強度要求 自動化程度高、便于操作 接續(xù)費用低第58頁，共65頁，2022年，5月20日，17點57分，星期一 接續(xù)施工準備光纜端部檢查（運輸、敷設(shè)中的損壞）接頭附件： 接頭盒、終端盒、熱縮管、PVC （清點數(shù)量、檢查質(zhì)量） 接續(xù)儀器、工具： 光纖熔接機、