光缆线路工程设计培训001--光纤基本知识

线路专业委员会光缆线路工程设计培训武汉鑫四方通信工程有限公司企业培训部线路专业委员会总体培训目标•有概念•代查勘（可研、初设）•协助完成本地网传输线路工程设计的组网方案2线路专业委员会光传输线路基本知识－提纲•传输线路在通信网中所处的位置•光纤通信原理•光传输线路系统构成•光传输线路工程主要设计任务及阶段划分•常用线路器材介绍•设计规范介绍3线路专业委员会传输线路在通信网中所处的位置（１）交换网传输网移动网接入网—按功能分—按性质分业务网支撑网—按范围分国际网长途网本地网•通信网的分类4线路专业委员会传输线路在通信网中所处的位置(２)接入网长途传输网本地传输网接入网本地传输网通信网5线路专业委员会传输线路在通信网中所处的位置(3)长途网城市骨干网接入网终端设备6线路专业委员会光纤通信原理－提纲•光纤通信发展简史•光纤通信的本质•光纤通信特点•光纤的结构•光纤的分类•光纤的导光原理•单模光纤主要特性参数•光纤的种类•光缆的结构•光缆的种类•光纤光缆的选用原则7线路专业委员会光纤通信原理－光纤通信简史1966年，高锟提出光通信概念1970年，实验室制出第一条多模光纤，衰耗为20dB/KM1976年，发现1310和1550两个低衰耗窗口1980年，光纤在1550窗口的衰减系数已降到0.2dB/KM1981年，光纤通信开始大规模商用，速率从45M-目前的400Gb/s8线路专业委员会光纤通信原理－光纤传输的本质•属于有线通信•以光波为载波，以光导纤维为介质的通信方式9线路专业委员会光纤通信原理－光纤通信特点优点•频带宽，容量大•传输衰减小，距离远•信号干扰小，质量好•保密性好•原料丰富•尺寸小，重量轻缺点脆弱敷设安装不方便不能传输电能10线路专业委员会光纤通信原理－光纤的结构(1)通信用光纤的主要成分是高纯度石英，掺杂剂用于改变折射率。纤芯包层一次涂敷层（硅酮树脂或聚氨基甲酸乙脂）1.5cm125um9-50um二次涂敷层（尼龙或聚乙烯）（增加机械性能和弯曲性）11线路专业委员会光纤通信原理－光纤的结构(2)•二次涂覆的保护结构（了解）–紧套结构：光纤和套管之间有一个缓冲层，目的为减少外面应力对光纤的作用，它结构简单，使用方便。–松套结构：将一次涂覆后的光纤放在一个管子中，管中填充油膏，形成松套结构，它机械性能好，放水性能好，便于成缆。12线路专业委员会光纤通信原理－光纤的分类（1）按折射率分：阶跃光纤、渐变光纤（了解）rn(r)n1n2d1d2rn(r)n1n2d1d213线路专业委员会光纤通信原理－光纤的分类（2）•按波长分（了解）长波光纤（1310nm和1550nm）、短波光纤（600-900nm）Λ(nm)α(dB)600-9001310155014线路专业委员会光纤通信原理－光纤的分类（3）按传输模式分：多模光纤、单模光纤多模光纤（1）在一定工作波长下，光纤中存在着多各传播模式。（2）芯径为50~75um,包层直径为100~200um。（3）带宽较窄，传输距离及容量有限，一般用于短距离传输。（4）价格低廉。单模光纤（1）光纤的几何尺与光波长相比拟，光纤只允许一种模式（基模HE11）在其中传播，其余的高次模全部截止。（2）纤径为4~10um。（3）避免了模间色散，传输带很宽，传输容量及距离很大，适用于大容量、长距离传输。15线路专业委员会光纤通信原理-光纤的导光原理（1）•全反射原理根据光的折射定律：n1Sinθ1＝：n2Sinθ216线路专业委员会光纤通信原理-光纤的导光原理（2）n1n217线路专业委员会光纤通信原理-单模光纤主要特性参数（1）•衰耗a•色度色散D（λ）了解•模场直径d•截止波长λc•偏振模色散PMD18线路专业委员会光纤通信原理-单模光纤的特性参数(2)（1）衰耗衰耗散射本征吸收杂质吸收紫外吸收带0.12μm~1μm红外吸收带9μm,12.5μm瑞丽散射结构散射41/λ吸收19线路专业委员会光纤通信原理-单模光纤的特性参数(3)光纤衰减曲线用衰减系数来表示损耗，其单位是dB/km0.10.20.30.40.50.61600170014001300120015001100波长(nm)衰减(dB/km)20线路专业委员会光纤通信原理-单模光纤主要特性参数(4)（2）色度色散输入脉冲输出脉冲种类：色度色散波导色散多模光纤由二氧化硅引起由波导结构引起模间色散材料色散21线路专业委员会光纤通信原理-单模光纤主要特性参数(5)•（2）色度色散曲线1600170014001300120015001100Wavelength(nm)20100-10-20Dispersion(ps/nm.km)22线路专业委员会光纤通信原理-单模光纤主要特性参数(6)（3）模长直径（了解）000I0radius0.135I0描述光强被束缚范围的物理量，单模光纤接受端面上基模光斑的直径。23线路专业委员会光纤通信原理-单模光纤主要特性参数(7)（4）截止波长λc（了解）•能使光纤实现单模传输的最小工作光波波长。24线路专业委员会光纤通信原理-单模光纤主要特性参数(8)（5）偏振模色散PMD（了解）理想光纤实际光纤快轴慢轴PMD=时间延迟25线路专业委员会光纤通信原理-单模光纤主要特性参数(9)（5）偏振模色散内在因素几何尺寸应力应力弯曲扭转外在因素典型值：≤0.05ps/√km链路设计值：≤0.5ps/√km26线路专业委员会光纤通信原理-单模光纤主要特性参数(10)使用ITU－TG.652使用ITU－TG.655所推荐的单模光纤所推荐的单模光纤标称值8.8～9.5um之间取一定值8.0～11um之间取一定值偏差不超过±0.5um不超过取定值的±0.6um标称值125um125um偏差不超过±1.0um不超过±1.0umλcc≤1260nmλcc≤1470nm最大值为0.36dB/Km在1288～1339nm波长范围内，任一波长上光纤的衰减系数与1310nm波长上的衰减系数相比，其差值不超过0.03dB/Km。最大值为0.23dB/Km最大值为0.22dB/Km在1480～1580nm波长范围内，任一波长上光纤的衰减系数与1550nm波长上的衰减系数相比，其差值不超过0.03dB/Km。在1525～1575nm波长范围内，最大衰减与1550nm波长的衰减相比，其差值不超过0.05dB/Km。1300～1339范围内不大于3.5ps/nm.Km1271～1360范围内不大于5.3ps/nm.Km1550nm波长不大于18ps/nm.Km在1530～1565nm范围内，最小值应不小于1.0ps/nm.Km，最大值应不大于6.0ps/nm.Km1300～1324nm－0.093ps/(nm2·Km)0.1ps/nm2.Km0.3ps/Km1/2nm在1550nm波长范围内≤0.3ps/Km1/2nm参数指标光纤零色散波长范围为截止波长1310nm波长最大值为0.36dB/Km最大零色散斜率偏振模色散系数1550nm波长1310nm波长光纤衰减光纤色散模场直径包层直径27线路专业委员会光纤通信原理-光纤的种类(1)28线路专业委员会光纤通信原理-光纤的种类(2)G.652光纤：1310nm性能最佳,应用最广泛。具有1310nm和1550nm两个低耗窗口，零色散点位于1310nm处。AB降低PMDq（0.5-0.2）增加对1625的衰减要求常规光纤CDboth降低了1385nm衰耗29线路专业委员会光纤通信原理-光纤的种类(3)•G.652A/B/C/D的区别光纤参数G.652AG.652BG.652CG.652D1625nm衰减无规范小于0.4dB/km小于0.4dB/km小于0.4dB/km1383nm衰减无规范无规范见*见*1625nm宏弯衰减无规范小于0.5dB/km小于0.5dB/km小于0.5dB/kmPMD小于0.5小于0.2小于0.5小于0.2*该处的衰减在氢损后不得高于1310nm处的衰减30线路专业委员会光纤通信原理-光纤的种类(6)•G.655光纤–在1550nm具有一个小的非零色散，解决了高速传输中四波混频的现象，同时在1550nm具有较低的衰减系数，最适合开放DWDM系统。31光纤通信原理-各类单模光纤的性能比较EDFAbandsCL1600170014001300120015001100Wavelength(nm)20100-10-20Dispersion(ps/nm.km)ConventionalUSFG.652NZDFG.655DispersionShiftedFibreG.6530.10.20.30.40.50.6Attenuation(dB/km)Attenuation(allfibretypes)32线路专业委员会光纤通信原理-光缆的结构•光缆结构：由缆芯、护套和加强元件组成•作用：使光纤具有适度的机械强度，适应外部使用环境，并确保在敷设与使用过程中有稳定的传输性能。•缆芯：单芯型、多芯型（单位式及带状式）•强度元件：钢丝或非金属的纤维•护层：内护层、外护层33线路专业委员会光纤通信原理-光缆的种类（1）SlottedCore骨架式CentralTube中心束管式LooseTube层绞式若干光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起的结构，可使光缆具有很好的抗拉性能和温度特性。将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是加强元件，骨架采用高密度聚乙烯材料，抗侧压性能好。光纤放入中心束管中，采用2根平行钢丝加强件，有较强的抗扭转能力。34线路专业委员会光纤通信原理-光缆的种类（2）松套管光纤聚乙烯外护套缆芯填充物护套加强件-钢带中心加强件内护套•松套层绞式光缆的结构35线路专业委员会光纤通信原理-光缆的种类（3）非金属光缆金属铠装光缆•部分光缆的侧视图36线路专业委员会光纤通信原理-光缆的种类（4）•特殊结构光缆水底(海底)光缆阻燃光缆非金属光缆全介质自承式光缆ADSS架空地线复合光缆OPGW37线路专业委员会光纤通信原理-特殊结构光缆（1）•水底光缆芯管阻水带轧纹钢带加强钢装钢丝HDPE内护层外护层油膏光纤38线路专业委员会光纤通信原理-特殊结构光缆（2）•阻燃光缆阻燃层加在光缆的外护层阻燃材料有卤阻燃--聚氯乙烯PVC无卤阻燃--阻燃聚烯烃39线路专业委员会GYFTA5336D1分类中心加强芯特征护层铠装芯数类型40线路专业委员会光纤通信原理－光缆的主要性能参数•机械性能（包含抗张力和抗侧压力）•弯曲性能•温度特性•介电强度•渗水性能41线路专业委员会光纤通信原理－光缆的主要敷设方式•架空杆路•墙壁吊线•管道槽道•子管直埋•室内通道42线路专业委员会光纤通信原理－光纤的选择原则根据业务类型和特点选择经济性及适用性网络范围业务类型特点光纤选择长途网长途干线传输中继距离长、速率高优选G.655、可选G.652B/D城域网骨干层距离短、速率高G.652B/D城域网汇聚层层距离短、速率中等G.652A/B市－县骨干距离中等、速率中等G.652B/C/D用户（基站）接入距离短、速率低G.652B/A本地网43线路专业委员会光纤通信原理－光缆的选择原则•根据敷设方式和环境特点选择光缆光缆敷设类型环境光缆选择山区GYTS/GYTY平原、丘陵GYTA/GYTS管道各种地形GYTA直埋各种地形GYTS53局内GYLTA水底特殊设计架空44线路专业委员会光纤通信原理－小结•掌握重点–光纤的结构及分类–单模光纤主要特征参数及种类–光缆的结构及种类–光纤光缆的选型原则45