中国电信-FTTH网络建设与装维技能培训-基础知识

1中国电信FTTH网络建设与装维技能培训第一部分基础知识2目录光纤通信概论PON技术简介光纤通信概论3光的本质我们日常生活中可见光的波长为390nm—760nm。目前，光纤通信所用的光波长范围在800－1600nm的近红外区。光波是一种电磁波，光是一种按照电磁定律在场内传播的电磁扰动（振动）。4光纤通信系统信号光发射机光源中继器检测器光接收机信号电E/光O转换光纤光O/电E转换发送单元传输单元接收单元连接器件基本光通信系统的构架及其功能介绍：•发送单元：把电信号转换成光信号•传输单元：载送光信号的介质•接收单元：接收光信号并转换成电信号•连接器件：连接光纤到光源、光检测器以及其它光纤基本光通信系统方框图：光纤通信概论5光纤的结构光纤是由纤芯、包层、涂覆层和护套构成的一种同心圆柱体结构。纤芯包层涂覆层纤芯：折射率较高，用来传送光包层：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件护套：强度大，能承受较大冲击，保护光纤光纤通信概论6光纤的尺寸12595012562.5125外径•一般为125um(一根头发平均100um)内径•单模9um多模50/62.5um光纤通信概论7光纤导光原理纤芯n1包层n2n1n2θ1θ2θ3入射折射反射纤芯n1包层n2n1n2θ1入射折射全反射条件：纤芯折射率n1大于包层折射率n2入射角大于等于全反射的临界角入射角θ1=临界角入射角θ1临界角纤芯n1包层n2n1n2θ1入射反射入射角θ1临界角光纤通信概论8光纤的类别按ITU-T或IEC文号分类•G.651多模光纤•G.652零色散点在1300nm波长左右的单模光纤•G.653零色散点在1550nm波长左右的单模光纤•G.654截止波长位移单模光纤•G.655非零色散位移单模光纤•G.656宽带光传送的非零色散光纤•G.657接入网用弯曲衰减不敏感单模光纤目前使用最为广泛光纤通信概论当前运用的单模石英光纤，如G.652C、G.652D已经基本消除氢损，它们的传输带宽，可以从1260nm到1675nm，共有415nm宽度。一般把这415nm宽度划分成O、E、S、C、L、U六个波段，具体划分方法如下：9光纤传输波段划分波段波长范围初始(O)波段1260nm-1360nm扩展(E)波段1360nm-1460nm短(S)波段1460nm-1530nm常规(C)波段1530nm-1565nm长(L)波段1565nm-1625nm超常(U)波段1625nm-1675nm光纤通信概论10光缆的类型及碟形引入光缆的结构分类方式类型缆芯结构中心束管式、层绞式、骨架式敷设方式架空、管道、直埋、水底使用环境室内、室外网络层次长途、中继、用户接入特殊用途电力光缆、防蚁光缆等加强件阻燃外护套光纤加强件阻燃外护套光纤金属自承件碟形引入光缆自承式碟形引入光缆光纤通信概论11常用光纤活动连接器类型SC型LC型FC型ST型MU型MT-RJ型光纤通信概论机械式现场组装光纤活动连接器是一种在施工现场采用机械接续方式直接成端的光纤活动连接器，一般用于入户光缆的施工和维护。按产品的制作原理可分为预置光纤机械接续型和直通型（非预置光纤机械接续型）。预置光纤机械接续型预置光纤机械接续型是在连接器的插针体中预置一段光纤，该预置光纤与插针体的端面在工厂经过研磨处理，需端接光缆中的光纤与预置光纤通过V型槽和折射率匹配材料进行对准和保护。折射率匹配材料是一种可填充在光纤端面之间用以减小光纤端面间的菲涅尔反射，且折射率大小近似于光纤折射率的材料。12机械式现场组装光纤活动连接器光纤通信概论插针体（陶瓷插芯）裸光纤折射率匹配材料（匹配液）V型槽光缆固定预置光纤单芯光缆直通型（非预置光纤机械接续型）直通型（非预置光纤机械接续型），是将需端接光缆中的光纤直通到连接器的插针体端面。13机械式现场组装光纤活动连接器光纤通信概论裸光纤直接插入顶端涂敷光纤裸光纤单芯光缆光缆固定组装成功的机械式现场组装光纤活动连接器的光学性能应达到下表的要求。序号项目光学性能（dB）平均值最大值1插入损耗≤0.25与标准插头和适配器测试：≤0.5与任意插头及适配器测试：≤0.72回波损耗－≥40（UPC）；≥55（APC）现场组装光纤活动连接器的端头内预置光纤，需端接光缆中的光纤与端头内预置光纤用专用熔接机进行熔接，实现接续。14热熔式现场组装光纤活动连接器光纤通信概论预埋纤蝶形光缆熔接区在工厂内进行成端，不采用匹配液或者熔接方式，而是直接借鉴普通尾纤的加工方式，用研磨工艺进行加工。15预端接蝶形引入光缆光纤通信概论235684711、陶瓷插针；2、外壳；3、衬套；4、弹簧；5、连接套；6、护套；7、卡扣；8、蝶形光缆以非熔接的机械方式通过光耦合连接两根单芯光纤的的装置。主要在光纤发生断缆故障时，可用光纤机械式接续子快速修复线路，无需更换光缆。产品结构单芯光纤机械式接续子最常使用压接式V型槽技术和折射率匹配材料，已达到光纤的对准和夹持，以及补偿光纤切割端面折射率的作用。压接式V型槽技术是指光纤接续时使用上盖下压将金属V型槽闭合，利用V型槽对准原理保证进行接续的光纤具备良好的接触和对准，同时对光纤提供牢固且持久的夹持力，其结构原理如下图所示：16单芯光纤机械式接续子光纤通信概论组装制作要求接续成功的单芯光纤机械式接续子的光学性能应达到下表的要求。17单芯光纤机械式接续子光纤通信概论序号项目光学性能（dB）平均值极限值1插入损耗≤0.15≤0.32回波损耗－≥4518目录光纤通信概论PON技术简介光纤接入的概念19根据光纤到达用户侧的位置不同，宽带光接入网的应用方式（建设模式）包括以下几种,这些模式统称为FTTx–FTTNFiberToTheNode光纤到节点–FTTZFiberToTheZone光纤到小区–FTTCabFiberToTheCabinet光纤到交接箱–FTTCFiberToTheCurb光纤到路边–FTTBFiberToTheBuilding光纤到楼–FTTPFiberToThePremise光纤到用户驻地–FTTHFiberToTheHome光纤到户–FTTOFiberToTheOffice光纤到办公室FTTH、FTTO、FTTP以全程光纤的方式实现最终用户的接入，包括家庭用户和企业用户，用户接入设备（如ONU）由单个用户（家庭、企业或办公室）独享PON技术简介20相同的拓扑——P2MP光纤BPONEPONGPON封装协议不同FSAN提出，ITU-T标准化ATM封装技术成熟在北美有一定规模商用IEEE802.3标准以太网封装技术简单、成本低标准完善技术成熟，已经规模应用FSAN提出，ITU-T标准化GEM封装技术较复杂，成本略高标准已完善已商用目前FTTH常用的PON技术为EPON和GPON主要的PON技术PON技术简介21相同的拓扑——P2MP光纤IEEEEPONITU-TGPON下行线路速率1.25G2.5G上行线路速率1.25G1.25G或2.5G线路编码8B/10BNRZ(+scrambling)分路比6464/128传输距离20km20km数据链路层协议Ethernet协议简单EthernetoverGEMand/orATMTDM支持能力TDMoverPacketTDMoverGEM，采用了125us的帧长及定时机制，能够比较容易地支持NativeTDM业务和话音业务运行和管理EthOAM(可选SNMP)PLOAM+OMCI下行数据流加密三重搅动AES系统成本低低主要的PON技术PON技术简介22上行方向为TDMA方式各ONU上行数据分时发送，各ONU的发送时间与长度由OLT集中控制。TDMA方式PON系统基本原理PON技术简介23下行方向为广播方式下行数据广播发送，每个ONU根据下行数据的标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他用户的数据。广播方式PON技术简介PON系统基本原理24无源光网络（PON）是指一种点对多点的光接入技术及相应系统PON系统的局端设备和远端/用户端设备之间的光分配网络只包含无源器件或设施PON系统的基本组成：–光线路终端（OLT，局端设备）–光分配网（ODN，光纤环路系统，包含光分路器、光纤光缆及光缆分纤盒、光缆交接箱等一系列无源器件）–光网络单元（ONU，用户端设备）业务节点功能接入网系统管理功能NMIOLTODNONTUNIS/RONTSNIR/SPON系统基本原理PON技术简介25PON技术简介光分路器光分路器是指用于实现特定波段光信号的功率辑合及再分配功能的光无源器件，光分路器可以是均匀分光，也可以是不均匀分光。类型及基本原理根据制作工艺，光分路器可分为熔融拉锥（FBT）光分路器和平面光波导（PLC）光分路器两种类型。分路器有一个或两个输入端以及两个以上输出端，光功率在输出端为永久性分配方式。光分路器按功率分配形成规格来看，可表示为M×N，也可表示为M：N。M表示输入光纤路数，N表示输出光纤路数。26PON技术简介光分路器熔融拉锥（FBT）光分路器是将两根光纤扭绞在一起，然后在施力条件下加热并将软化的光纤拉长形成锥形，并稍加扭转，使其熔接在一起。熔融拉锥（FBT）光分路器一般能同时满足1310nm和1490nm波长的正常分光。1∶2分光分光比50/50熔接点27PON技术简介光分路器平面光波导（PLC）光分路器是基于平面波导技术的一种光功率分配器，用半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作的光波导分支器件，光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能在芯片上完成，并在芯片两端分别耦合封装输入端和输出端多通道光纤阵列。平面光波导（PLC）光分路器的工作波长可在1260nm～1650nm宽谱波段。光波导分支体光纤阵列光纤XYXYθ28PON技术简介光分路器光学性能要求盒式光分路器在工作温度范围内均匀分光的光分路器设备（含插头）安装前应满足下表的光性能指标要求。规格1×21×41×81×161×321×641×128光纤类型G.657.A工作波长1260nm~1650nm最大插入损耗(dB)≤4.1≤7.4≤10.5≤13.8≤17.1≤20.4≤23.7端口插损均匀性(dB)≤0.8≤0.8≤0.8≤1.0≤1.5≤2.0≤2.0回波损耗(dB)输出端截止≥50≥50≥50≥50≥50≥50≥50输出端开路≥18≥20≥22≥24≥28≥28≥30方向性(dB)≥55≥55≥55≥55≥55≥55≥55注1：不带插头光分路器的插入损耗在上面要求的基础上减少不小于0.2dB，其它指标要求相同；注2：2×N均匀分光的光分路器的插入损耗在上面要求的基础上增加不大于0.3dB，端口插损均匀性是指同一个输入端口所对应的输出端口间的一致性，其它指标要求相同；注3：插入损耗在1260~1300,1600~1650nm波长区间最大插入损耗在上面要求基础上增加0.3dB。29机架式光分路器微型光分路器托盘式光分路器光纤通信概论光分路器插片式光分路器盒式光分路器产品形态及适用场合30PON技术简介光分路器常见故障处理光分路器输出端的某个通道或者所有通道指标异常，这是最为常见的故障，通常情况下光分件不良的可能性比较小，主要集中在端口的连接器件上，而连接器又主要集中在插针体的端面上和适配器接口中，一般处理方法为：带插头尾纤型端口清洁异常通道的光纤活动连接器，清洁时应使用蘸有酒精的无脂棉纸，擦拭时应沿着陶瓷面的角度向一个方向擦拭，不应来回擦拭，以防止损坏端面。适配器型端口清洁异常通道的适配器，清洁时应使用专用擦拭棒蘸酒精后将适配器及其内部的插针体的端面进行清洁。PON技术简介ODN分光方式ODN（光分配网）以树形结构为主，分光方式可采用一级分光或二级分光，但不宜超过二级。32OLT与ONU之间信号传输基于IEEE802.3以太网帧采用8B/10B的线路编码（8个数据比特编成10个线路比特），数据速率为上下行对称1Gbps，线路比特率为上下行对称1.25Gbps支持1：64的分光比和10或20公里的传输距离采用WDM方式实现单