光纖通信應(yīng)用

光纖通信應(yīng)用第1頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(dú)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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月通信網(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(yùn)營商開發(fā)的各種新（增值）業(yè)務(wù)應(yīng)運(yùn)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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖通信網(wǎng)絡(luò)以光波為信號載體，以光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)的通信方式即為光纖通信光纖傳輸具有獨(dú)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(yùn)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(dá)680萬公里以上第4頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

光纖通信的特點(diǎn)

傳輸帶寬達(dá)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(hù)。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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖傳輸?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（固定、活動）光的分路與耦合較困難第6頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖通信的技術(shù)演變大氣光通信1966年：高錕的論點(diǎn)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：850nm——1310nm——1550nm（S、C、L）光纖應(yīng)用：MMF——SMF——新型：G.655、LEAF、EDF、DCF信號類型：模擬——數(shù)字（PDH——SDH）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）第7頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖通信的應(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(jī)網(wǎng)：WAN、MAN、FRN、DDN用戶接入網(wǎng)：FTTC、FTTB、FTTH、FTTO第8頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖通信系統(tǒng)涉及的產(chǎn)品

（1）光傳輸設(shè)備：光端機(jī)、中繼機(jī)、波分復(fù)用機(jī)

（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、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(jī)、米勒鉗、切割器等。

第9頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖傳輸系統(tǒng)

第10頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月單信道光傳輸系統(tǒng)

光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)：（1）誤碼指標(biāo)：平均誤碼率BER

誤碼秒ES嚴(yán)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(biāo)光端機(jī)中繼機(jī)光端機(jī)交換交換E/OO/EO/E/O第11頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖傳輸擴(kuò)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。(PDH——SDH——WDM）提高傳輸容量的手段有：

1、SDM—采用增加光纖對擴(kuò)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(jìn)行光放大2、采用色散補(bǔ)償與前向糾錯技術(shù)3、實(shí)現(xiàn)光孤子通信第12頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光傳輸系統(tǒng)主要指標(biāo)第13頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖傳輸系統(tǒng)發(fā)送指標(biāo)

1、工作波長（λ）：

850nm.1310nm.1550nm(S.C.L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、μw（制造、購買光源用）

dBm（設(shè)計、施工、測量用）

dBm=10LogPs/1mw（毫瓦分貝值）第14頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖工作波段工作窗口波段標(biāo)稱波長波長范圍（nm）第一窗口850第二窗口O波段13101280-1360第三窗口S波段15501460-1530

C波段15501530-1565第四窗口L波段15501565-1625第五窗口E波段波長擴(kuò)展1360-1460第15頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

光纖傳輸系統(tǒng)發(fā)送指標(biāo)3、光譜特性（Δλ）：

信號脈沖包含的波長范圍4、邊模抑制比（SMSR）：

SMSR=Pmain/Pside≥30dB5、消光比（EXT）：

EXT=P。/P1x100%<10%or10lgP1/P。>10dBP。：全零碼的光功率值，P1：全1碼的光功率值。第16頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

光纖傳輸系統(tǒng)接收指標(biāo)1.接收靈敏度(Pr)

在保證系統(tǒng)誤碼指標(biāo)的條件下，光接收機(jī)所需要的最小光功率值：

Pr=10lgPmin/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(biāo)的條件下，光接收機(jī)所需最小光功率值與所允許的最大光功率值之差。即：

D=10lgPmax/Pmin（Pr）（dB）第17頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月不同工作條件下的接收靈敏度

速率等級

2Mb/sSTM-4STM-16STM-64

誤碼指標(biāo)

BER101010接收靈敏度

-50dBm-32dBm-28dBm-20dBmPr-9-10-12靈敏度與系統(tǒng)誤碼指標(biāo)相關(guān)!第18頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖與光纜第19頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

光纖結(jié)構(gòu)包層n纖芯n12涂復(fù)層n1≈1.4672n2

≈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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月原料提純?nèi)蹮捴瓢衾z涂覆套塑成纜光纖光纜制造工藝第21頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖的類別

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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

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)TEM00TEM11第23頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月G.651光纖(MM)—多模光纖G.652光纖(SM)—標(biāo)準(zhǔn)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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月特殊用途光纖

1、摻鉺光纖（EDF）2、色散補(bǔ)償光纖（DCF）3、數(shù)據(jù)光纖4、大有效面積光纖（LEAF）5、色散平坦光纖6、全波光纖（AWF）

第25頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月常用光纖命名與標(biāo)準(zhǔn)對照光纖名稱ITU-T標(biāo)準(zhǔn)IEC標(biāo)準(zhǔn)多模光纖G.651A1aA1b非色散位移光纖G.652A、B、CB1.1、B1.3零色散位移光纖G.653B2截止波長位移光纖G.654B1.2非零色散位移光纖G.655A、G.655BB4注:G.652C(B1.3)為全波光纖,G.652B有偏振色散要求,仍歸于B1.1G.654(B1.2)為截止波長位移光纖(最低衰耗光纖)第26頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月單模光纖導(dǎo)光原理光的折射現(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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖的基本參數(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（μm）2相對折射率差

=n1-n2/n1DCF6第28頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖的基本參數(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，故光耦合效率高。NA值與折射率差有關(guān)，太大會形成多模傳輸。第29頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖的基本參數(shù)6.光纖截面形狀誤差

1、包層不圓度：<1%

2、同心度誤差：<0.8μm第30頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖的傳輸特性

傳輸衰減傳輸色散非線性效應(yīng)第31頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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=10LgPin/Pout×L（dB）第32頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖衰減機(jī)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。可分為紫外吸收與紅外吸收。

第33頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月附加損耗

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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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(zhǔn)方法）光源光功率計濾模器被測光纖（L）P1P22m=Lg（dB/Km）第35頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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(hù)中廣泛應(yīng)用。）

3、接頭損耗

4、線路故障點(diǎn)的位置。第36頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纜第37頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(qiáng)構(gòu)件、非金屬加強(qiáng)構(gòu)件阻燃、防蟻光纜、電力光纜第38頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纜構(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(xì)，適于局內(nèi)光纜。

(硅橡膠orPVC)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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

光纜構(gòu)造與材料加強(qiáng)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(hù)層（提供側(cè)面保護(hù)）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(hù)層，主要提供側(cè)面保護(hù)。第40頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

光纜構(gòu)造與材料光纜外護(hù)套野外用光纜：采用黑色聚乙烯（PE）易成形、機(jī)械強(qiáng)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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纜型號標(biāo)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、GS……2、加強(qiáng)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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

光纜型號標(biāo)識4、護(hù)層代號：PE、PVC、A、S、L、Q、

W、33、43、535、外護(hù)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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

光纜代號示例GYTA33——36D9/125（325）BGYDTS——192D9/125（230）AGYXTW——24D9/125（236）AGJFV——1D9/125（325）D第44頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月GYTA第45頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月GYTS第46頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月GYXTA第47頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3000芯GHDT53第48頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

光無源器件第49頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖連接器——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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(shí)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?fù)p：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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月不同結(jié)構(gòu)的

光連接器第53頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

插針端面結(jié)構(gòu)與性能

FC-PC–SPC-APC

第54頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖連接器

型號與參數(shù)

常用型號：FC/PC、FC/APC，MU/PC1.25mm插針直徑：2.5mm

基本參數(shù)：插入損耗<0.4dB

插拔次數(shù)>1000次回波損耗>50dB跳線長度：0.5、1、5、10（m）第55頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

光衰減器功能對光功率進(jìn)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(zhǔn)定標(biāo)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，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖線路

接續(xù)與成端第57頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光纖接續(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(zhǔn)確對接（色標(biāo)、領(lǐng)示色）接頭損耗盡可能小連接穩(wěn)