光传输系统运行与维护 教学课件 ppt 作者 贾璐 第2章 光传输系统通信线缆（光纤与光缆）
光传输系统运行与维护 -绪论,通信与信息工程系 2011年2月,课程前言,课程以就业为导向，以光传输设备为主线，以维护任务为载体，传授光传输设备运行与维护工作岗位的基础知识和关键知识，掌握光传输网络开通和维护技能。 本课程学习方式，以5-6位学生组成小组为单位，以团队合作的方式在学习中学会工作，在工作中学会学习。,学习内容,光传输网开通 光传输网业务配置（SDH光传输设备的组网配置） 光传输网维护 光传输设备基础维护 光传输设备配置维护 光传输设备故障处理维护,知识学习储备1光纤通信、光纤与光缆,光纤结构与导光原理 光纤通信系统基础知识 光缆类型及应用场景,光通信发展历史,探索时期的光通信 烽火台 旗语 1880年美国人贝尔（Bell）发明的光电话,光通信发展历史,光通信三要素： 光源 传输介质 光检测,光通信发展历史,难题之一：传输介质 理想光传输介质的寻找透明度很高的石英玻璃丝叫做光学纤维，简称“光纤”。 1966年7月英藉华人高锟（K.C.Kao)博士和霍克哈姆（C.A.Hockham）发表关于传输介质新概念的论文，指出利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信光纤通信的基础。 1970年美国康宁玻璃公司世界上第一根低损耗的石英光纤,光通信发展历史,难题之二：光源 1960年美国梅曼（T.H.Maiman）发明红宝石激光器 1970年贝尔研究所的林严雄等人研制出能够在室温下连续工作的半导体激光器。 1977年贝尔研究所和日本的电报电话公司几乎同时研制出寿命达100万小时的半导体激光器，从而有了真正实用的激光器。,光通信发展历史,1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。 1988年第一条横跨大西洋 TAT-8海底光缆通信系统建成。 1989年第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统建成。,构成Internet局域网,有线电视网的干线和分配网,构成Internet广域网,综合业务 光纤接入网,通信网,光纤通信应用,光纤通信应用,光纤通信典型应用,作为校园骨干传输网,光纤通信典型应用,光纤接入互联网,光纤通信的特点,容许频带很宽，传输容量很大 损耗很小，中继距离很长且误码率很小 重量轻、体积小 抗电磁干扰性能好 泄漏小，保密性能好 节约金属材料，有利于资源合理使用,光纤结构,光纤有中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。（裸光纤）,包层：为光传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护。,纤芯：光能量在纤芯中传输；折射率比包层稍高，损耗比包层更低。,光纤结构,光纤分类,阶跃光纤与渐变光纤,多模光纤与单模光纤,光纤导光原理 P18,菲涅耳定律： 1 入射角 n1sin 1 = n2sin 2 ， 1 = 3,3,光纤导光原理,光纤中光波的传输原理-全反射之字线传输。,当n1n2 1 c时 发生全反射 （c：临界角）,只要满足全内反射条件连续改变入射角的任何光射线都能在光纤纤芯内传输,光纤导光原理,满足全反射条件和相位一致条件： 光纤就是利用纤芯折射率高于包层折射率的特点，使落于数值孔径内的光线束缚在光纤中，并在芯边界形成全反射，这样循环往复使光信号从一端传送到另一端。,光纤导光原理 P21,只有端面入射角小于 角的光线才在光纤中以全反射的形式向前传播。此 角称为光纤波导的孔径角，通常用 max表示，而把其正弦函数定义为光纤的数值孔径，用NA表示，即 max=arcsin(NA) 光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。NA越大，光纤接收光的能力也越强。,知识学习储备1光纤通信、光纤与光缆,光纤结构与导光原理 光纤通信系统基础知识 光缆类型及应用场景,光纤通信系统 P 5,典型光纤通信系统的原理框图,发送端把信息进行模/数转换，用转换后的数字信号去调制光发射机中的光源器件，输出携带信息的光波，光波经光纤传输后达到接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送到电端机，电端机进行数/模转换，恢复原来的信息。,光纤通信系统各部分作用,光发射机作用： 进行电/光转换，并把转换成的光脉冲信号码流输入到光纤中进行传输。 光纤作用： 完成光波的传输。 光接收机作用： 进行光/电转换。,光发射机,基本组成框图：,光源 LD LED,驱动电路,直接调制：输出光随电信号变化，技术简单，成本低，调制速率由激光器频率限制。,通道耦合器,电信号输入,光输出,光发射机,基本组成框图：,光源 LD LED,驱动电路,间接调制：调制速率高，技术复杂，成本高。波分复用和相干光通信系统中使用。,通道耦合器,电信号输入,光输出,调制器,光纤线路 P2427,把来自光发射机的光信号，尽可能的减少失真和衰减地传到光接收机。 光纤、 光纤接头、光纤连接器。 低损耗 “窗口”：普通石英光纤在近红外波段，除杂质吸收峰外，其损耗随波长的增加而减小，在0.85m、1.31m和1.55m有三个损耗很小的波长“窗口”。,光纤线路,光接收机,把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的 微弱光信号转换为电信号，并经放大和 处理后恢复成发射前的电信号 组成框图：,光接收机,知识学习储备1光纤通信、光纤与光缆,光纤结构与导光原理 光纤通信系统基础知识 光缆类型及应用场景,光缆结构 P34,光缆：缆芯、护层、加强芯 缆芯：光纤的芯数决定。,单芯光缆,多芯光缆,光缆结构,护层：成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。 加强芯：承受敷设安装时所加的外力。,光缆分类 P40,按结构、按敷设方式、按光纤的套塑方法、按使用环境分类、按加强件配置方法、按光纤种类分类、若按光纤芯数多少分类、若按护层材料性质分类。 目前工程中常用的光缆有下面类别： 室（野）外光缆用于室外直埋、管道、架空及水底敷设的光缆。 室（局）内光缆用于室内布放的光缆。 软光缆具有优良的曲绕性能的可移动光缆。 设备内光缆- 用于设备类布放的光缆。 海底光缆用于跨海洋敷设的光缆。,各种典型光缆,层绞式结构光缆,光缆的结构是将单模或多模光纤套入由高模量的塑料做成的松套管中，缆芯的中心是一根金属加强芯，松套管（和填充绳）围绕中心加强芯绞合成紧凑和圆形的缆芯，缆芯内的缝隙充以阻水填充物。,各种典型光缆,中心束管式钢丝铠装室外光缆（野外架空管道),光缆的结构是将单模或多模光纤套入松套管中，在其外绞绕一圈钢丝铠装，并充满防潮光纤用油膏,一层双面涂塑皱纹钢带纵包，并挤上PE外护套组成光缆。钢带和松套管之间加阻水材料以保证光缆的紧凑和纵向阻水。,各种典型光缆,中心束管式钢丝铠装室外光缆(野外直埋 ),光缆的结构是将单模或多模光纤套入松套管中，在其外绞绕一圈钢丝铠装，并充满防潮光纤用油膏,一层双面涂塑皱纹钢带纵包，并挤上PE外护套组成光缆。钢带和松套管之间加阻水材料以保证光缆的紧凑和纵向阻水。,各种典型光缆,中心管式轻铠室外光缆(野外架空管道 ),光缆的结构是将单模或多模光纤套入松套管中，套管内填充防水化合物。松套管外用一层双面涂塑钢带纵包，钢带和松套管之间加阻水材料以保证光缆的紧凑和纵向阻水，两侧放置两根平行钢丝后护套成缆。,光缆型号 P41,型号由产品型式和规格两大部分组成。 型式有五部分组成：,光缆型式,分类代号 GY通信用室（野）外光缆 G J通信用室（局）内光缆 GH通信用海底光缆 加强构件代号 无符号金属加强构件 F 非金属加强构件 G 金属重型加强构件 H 非金属重型加强构件,光缆型式,结构特征代号（缆芯和光缆的派生结构特征代号 ） 无符号光纤松套被覆结构、层绞结构 J光纤紧套被覆结构 D光纤带结构 T填充式结构 Z自承式结构 B扁平式形状 G骨架槽结构 护层代号 Y普通聚乙烯 V 聚氯乙烯 U聚氨酯 A 铝-聚乙烯粘结 S 钢-铝-聚乙烯粘结 L 铝 G 钢 Q 铅,光缆型式,外护层代号：,例：23双钢带铠装聚乙外护套,光缆规格,光缆规格有五部分7项组成：,光纤数目： 用1、2表示实际光纤数量,光缆规格,光纤类别： J二氧化硅多模渐变型光纤 T二氧化硅多模突变型光纤 Z二氧化硅多模准突变型光纤 D二氧化硅单模光纤 X二氧化硅纤芯塑料包层光纤 S塑料光纤,光纤主要尺寸参数： 用阿拉伯数字及单位m表示,光缆规格,波长：a 数字代号规定：10.85 m 21.31 m 31.55 m 损耗：bb 两位数字表示光纤损耗常数值个、十位，单位dB/km 带宽：cc 两位数字表示带宽分类数值千、百位，单位MHz.km,适应温度： A(-40 +40 ) B(-30 +50 ) C(-20 +60 ) D(-5 +60 ),光缆规格,附加金属导线（对、组）编号： + 导线（对组）数目 × 导线组内数目× 导线线径 × 导线材料（T表示铝线，无表示铜线）,例： +2 ×1 ×0.5 表示2个线径为0.5mm的铜导线单线,光缆型号举例,GYGZL03-12T50/125（21008）C+5 ×4 ×0.9,光缆型号举例,GYGZL03-12T50/125（21008）C+5 ×4 ×0.9,GY通信用室外光缆 G金属重型加强构件 Z自承式 L铝护套 03无铠装层聚乙烯护层 1212根光纤 T 二氧化硅多模突变型光纤 50/125芯径/包层直径50/125 m 2 波长1.31 m 10 损耗10 dB/km 08 带宽800 MHz.km C 温度-20 +60 +5 ×4 ×0.9 5根，四线组，铜质线径0.9mm。,
