光传输线路基本知识

1、线路专业委员会1光缆线路工程设计培训 2014年4月线路专业委员会2总体培训目标总体培训目标 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线路专业委员会3总体培训计划总体培训计划时间安排（课时）一、传输线路在通信网所处的位置二、光纤通信原理三、光传输线路系统构成四、各阶段设计的主要任务五、主要线路器材介绍六、设计规范及强制规范介绍一、可研报告编制的主要目的及内容二、 勘查要点及方法三、文本编制要点四、投资估算编制方法一、初设编制的主要目的及内容二、勘查要点及方法三、文本编制要点四、图纸绘制要点五、 概算编制要点一、施设编制的主要目的及内容二、勘查要点及方法三、文本编制

2、要点四、图纸绘制要点序号培训主题详细内容主讲人1光传输线路基本知识介绍郑震342光缆线路工程可行性研究报告的编制要点冒 兵23光缆线路工程初步设计要点封双容34光缆线路工程施工图设计要点张学庆2线路专业委员会4光传输线路基本知识光传输线路基本知识提纲提纲 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 设计规范介绍线路专业委员会5传输线路在通信网中所处的位置（）传输线路在通信网中所处的位置（）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 通信网的分类线路专业委员会6传输线路

3、在通信网中所处的位置传输线路在通信网中所处的位置( () )接入网长途传输网本地传输网接入网本地传输网通信网线路专业委员会7传输线路在通信网中所处的位置传输线路在通信网中所处的位置(3)(3)长途网长途网 城市骨干网城市骨干网 接入网接入网 终端设备终端设备线路专业委员会8光纤通信原理光纤通信原理提纲提纲 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线路专业委员会9光纤通信原理光纤通信原理光纤通信简史光纤通信简史1966年，高锟提出光通信概念1970年，实验室制出第一条多模光

4、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/s线路专业委员会10光纤通信原理光纤通信原理光纤传输的本质光纤传输的本质 属于有线通信 以光波为载频，以光导纤维为介质的通信方式线路专业委员会11光纤通信原理光纤通信原理光纤通信特点光纤通信特点优点 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l脆弱l敷设安装不方便线路专业委员会12光纤通信原理光纤通信原理光纤的结构光纤的结构(1)(1)通信用光

5、纤的主要成分是高纯度石英，掺杂剂用于改变折射率。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）线路专业委员会13光纤通信原理光纤通信原理光纤的结构光纤的结构(2)(2) 二次涂覆的保护结构 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。线路专业委员会14光纤通信原理光纤通信原理光纤的分类（光纤的分类（

6、1 1）l 按折射率分：阶跃光纤、渐变光纤rn(r)n1n2d1d2rn(r)n1n2d1d2线路专业委员会15光纤通信原理光纤通信原理光纤的分类（光纤的分类（2 2） 按波长分： 长波光纤（1310nm和1550nm）、短波光纤（600-900nm）(nm)(dB)600-900 1310 1550线路专业委员会16光纤通信原理光纤通信原理光纤的分类（光纤的分类（3 3）l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5075um,包层直径为100200um。（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

7、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410um。（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。线路专业委员会17光纤通信原理光纤通信原理光纤的分类（光纤的分类（4 4）计算光纤中传播模式数量的经典公式为 其中V为归一化频率要实现单模传输，归一化频率 V=2.4048。a1为纤芯半径为纤芯半径NA为数值孔径为数值孔径为光波波长为光波波长线路专业委员会18光纤通信原理光纤通信原理- -光纤的导光原理（光纤的导光原理（1 1） 全反射原理根据光的折射定律：根据光的折射定律：n n1 1S

8、inSin1 1：n n2 2SinSin2 2 线路专业委员会19光纤通信原理光纤通信原理- -光纤的导光原理（光纤的导光原理（2 2） 线路专业委员会20光纤通信原理光纤通信原理- -光纤的导光原理（光纤的导光原理（3 3） 光在阶跃光纤中传播NA=Sinc，NA并非越大越好，并非越大越好，NA越大，接收光的能力越强，但模越大，接收光的能力越强，但模式色散越厉害式色散越厉害.线路专业委员会21光纤通信原理光纤通信原理- -光纤的导光原理（光纤的导光原理（4 4） 光在渐变光纤中传播线路专业委员会22光纤通信光纤通信原理原理- -单模光纤主要特性参数（单模光纤主要特性参数（1 1） 衰耗 a

9、 色度色散 D（） 模长直径 d 截止波长 c 偏振模色散 PMD线路专业委员会23光纤通信原理光纤通信原理- -单模光纤的特性参数单模光纤的特性参数(2)(2)（1）衰耗衰耗散射本征吸收杂质吸收紫外吸收带 0.12 m 1 m红外吸收带 9m,12.5 m瑞丽散射结构散射41/吸收线路专业委员会24光纤通信原理光纤通信原理- -单模光纤的特性参数单模光纤的特性参数(3)(3)用衰减系数来表示损耗，其单位是用衰减系数来表示损耗，其单位是dB/km0.10.20.30.40.50.61600170014001300120015001100波波 长长(nm)衰衰 减减 (dB/km)线路专业委员会

10、25光纤通信原理光纤通信原理- -单模光纤主要特性参数单模光纤主要特性参数(4)(4)（2）色度色散 输输 入入 脉脉 冲冲 输输 出出 脉脉 冲冲 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线路专业委员会26光纤通信原理光纤通信原理- -单模光纤主要特性参数单模光纤主要特性参数(5)(5) （2）色度色散曲线1600170014001300120015001100Wavelength (nm) 20 10 0-10-20Dispersion (ps/nm.km)线路专业委员会27光纤通信原理光纤通信原理- -单模光纤主要特性参数单模光纤主要特性参数(6)(6)

11、（3）模长直径0 00I0radius0.135 I0 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。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。线路专业委员会28光纤通信原理光纤通信原理- -单模光纤主要特性参数单模光纤主要特性参数(7)(7)（4）截止波长c能使光纤实现单模传输的最小工作光波波长。线路专业委员会29光纤通信原理光纤通信原理- -单模光纤主要特性参数单模光纤主要特性参数(8)(8)（5）偏振模色散PMD理想光纤理想光纤实际光纤实际光纤快轴快轴慢轴慢轴PMD = 时间延迟时间延迟线路专业委员会30光纤通信原理光纤通信原理- -单模光纤主要特性参

12、数单模光纤主要特性参数(9)(9)（5）偏振模色散内在因素内在因素几何尺寸几何尺寸应力应力应力应力弯曲弯曲扭转扭转外在因素外在因素典型值：典型值：0.05ps/km链路设计值：链路设计值：0.5ps/km线路专业委员会31光纤通信原理光纤通信原理- -单模光纤主要特性参数单模光纤主要特性参数(10)(10)使用ITUT G.652使用ITUT G.655所推荐的单模光纤所推荐的单模光纤标称值8.89.5um之间取一定值8.011um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1.0umcc1260nmcc1470nm最大值为0

13、.36dB/Km在12881339nm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14801580nm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15251575nm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.Km15

14、50nm波长不大于18ps/nm.Km在15301565nm范围内，最小值应不小于1.0ps/nm.Km，最大值应不大于6.0ps/nm.Km13001324nm0.093ps/(nm2Km)0.1ps/nm2.Km0.3ps/Km1/2 nm在 1550nm 波 长 范 围 内 0.3ps/Km1/2 nm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线路专业委员会32光纤通信原理光纤通信原理- -光纤的种类光纤的种类(1)(1)线路专业委员会33光纤通信光纤通信原

15、理原理- -光纤的种类光纤的种类(2)(2)G.652G.652光纤光纤： 1310nm1310nm性能最佳性能最佳, ,应用最广泛。应用最广泛。 具有具有1310nm1310nm和和1550nm1550nm两个低耗窗口，零色散点位于两个低耗窗口，零色散点位于1310nm1310nm处。处。AB降低PMDq（0.5-0.2）增加对1625的衰减要求常规光纤常规光纤CDboth降低了1385nm衰耗线路专业委员会34光纤通信原理光纤通信原理- -光纤的种类光纤的种类(3)(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0.4

16、dB/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处的衰减线路专业委员会35光纤通信原理光纤通信原理- -光纤的种类光纤的种类(4)(4) 波段划分OESCL120017001300140015001600nmO-band:1260 to 1360E-band:1360 to 1460S-band:1460 to 1530C-band:1530 to 1565L-band:1565 to

17、 1625线路专业委员会36光纤通信原理光纤通信原理- -光纤的种类光纤的种类(5)(5) G.652光纤的应用OESCLG.652AG.652BG.652CG.652D线路专业委员会37光纤通信光纤通信原理原理- -光纤的种类光纤的种类(6)(6) G.655光纤 在1550nm具有一个小的非零色散，使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。光纤通信原理光纤通信原理- -各类单模光纤的性能比较各类单模光纤的性能比较EDFA bandsCL1600170014001300120015001100Wavelength (nm) 20 10 0

18、-10-20Dispersion (ps/nm.km)Conventional USF G.652NZDF G.655DispersionShifted Fibre G.6530.10.20.30.40.50.6Attenuation (dB/km)Attenuation(all fibre types)线路专业委员会39光纤通信原理光纤通信原理- -光缆的结构光缆的结构 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、外护层线

19、路专业委员会40光纤通信原理光纤通信原理- -光缆的种类（光缆的种类（1 1）Slotted Core骨架式骨架式Central Tube中心束管式中心束管式Loose Tube层绞式层绞式 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。线路专业委员会41光纤通信原理光纤通信原理- -光缆的种类（光缆的种类（2 2）松套管松套管 光纤光纤 聚乙烯外护套聚乙烯外护套 缆芯填充物缆芯填充物 护套加

20、强件护套加强件- -钢带钢带中心加强件中心加强件 内护套内护套 松套松套层绞式光缆的结构层绞式光缆的结构线路专业委员会42光纤通信原理光纤通信原理- -光缆的种类（光缆的种类（3 3）非金属光缆 金属铠装光缆 部分光缆的侧视图线路专业委员会43光纤通信原理光纤通信原理- -光缆的种类（光缆的种类（4 4） 特殊结构光缆F水底水底(海底海底)光缆光缆F阻燃光缆阻燃光缆F非金属光缆非金属光缆F全介质自承式光缆全介质自承式光缆 ADSSF架空地线复合光缆架空地线复合光缆 OPGW线路专业委员会44光纤通信原理光纤通信原理- -特殊结构光缆（特殊结构光缆（1 1） 水底光缆芯管芯管阻水带阻水带轧纹钢带轧纹钢带加强钢加强钢 装钢装钢丝丝HDPEHDPE内护层内护层外护层外护层油膏油膏光纤光纤线路专业委员会45光纤通信原理光纤通信原理- -特殊结构光缆（特殊结构光缆（2 2）u 阻燃层加在光缆的外护层u 阻燃材料有卤阻燃-聚氯乙烯 PVC无卤阻燃-阻燃聚烯烃线路专业委员