2023年传输网基本介绍-发布版-

光通信知识基本介绍鲜枣课堂荣誉出品2023年4月14日

第2版一、传输网基础知识二、光纤、光缆、光模块目录Contents三、宽带接入网四、5G承载网传输网络的基本知识传输网的作用传输网，就是用作传输通道的网络。它是通信网络的血管、神经。没有它，网络的不同设备之间，就无法进行数据传输。

传输网（传送网）（无线、有线）接入网业务网、核心网支撑网4传输网的架构传输网有非常灵活的架构设计。在不同的应用场景下，组网架构也会有不同。电信运营商有传输网，电力、石油、广电等行业企业也有自己专门的传输网。运营商传输网按地理位置进行分类，可以分为二个部分：干线传输网络（指一干、二干）本地传输网络本地传输网络，又分为：骨干层：负责承载汇聚侧和核心层之间的业务调度汇聚层：负责业务汇聚和上传接入层：负责接入客户侧业务右图是一个典型的2G网络传输网架构5城域传输干线传输宽带接入接入网卫星传输无线接入业务网/核心网互联网传输网的架构传输网的特点传输网分为有线传输和无线传输（微波、卫星等），本课件主要介绍有线传输。传输方式有线传输无线传输传输介质光纤光缆、网线、同轴电缆微波、卫星速率高一般容量大一般，偏小稳定性稳定不稳定，容易有时延空间限制有限制无限制施工难度大小成本高低7传输网的特点有线传输由传输设备和传输线路两大部分组成。常见的传输设备：PDH、SDH、WDM、PTN、OTN常见的传输线路：光缆、电缆8传输网和传送网的区别传输网指由实际信息传递设备组成的物理网络，描述对象是信号在具体的物理媒质中传输的物理过程。传送网指完成传送功能的手段，是逻辑功能意义上的网络，描述对象是信息传送的功能过程。简而言之，传输网更偏物理，传送网更偏逻辑。*注：传输网和传送网几乎90%可以通用互换。本课件统一采用“传输网”的叫法。9传输网的资源传输资源数据主要包括：空间资源数据；业务资源数据；设备资源数据；管线资源数据；各种关联关系信息。业务资源数据传输系统组织数据、电路数据、客户信息等管线资源数据光缆、管道、人井、杆路、光交箱以及纤芯资源数据等各种关联关系网元所属站点机房、网元所属机架、机框、DDF机架所属机房、ODF机架所属机房、网元端口与DDF、ODF的关联关系、电路的基础信息与客户信息、设备端口、时隙的关联等设备资源数据传输网元、DDF机架、ODF机架、网元机架、机框等空间资源数据区域、局站、楼层、机房等10传输网的资源（图例）ODF光纤配线架熔纤机分光器E1线接头ODF光纤配线架DDF中继配线架传输网的发展演进第一代：脉冲编码调制技术（PCM），电传输第二代：同步数字体系技术（SDH），电+光传输第三代：光传送技术（OTN），光传输PDHWDMMSTPPCMSDHOTN传输网的发展演进PCM把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。PCM的两个标准E1为欧洲标准（我国和欧洲采用），即PCM30/32路，2.048MbpsT1为北美标准（日本和北美采用），即PCM24/路，1.544MbpsE1端口传输网的发展演进E1线缆传输网的发展演进PDH（准同步数字系列，PlesiochronousDigitalHierarchy）PDH是一种早期的数字传输制式，20世纪80年代开始出现并迅速发展。所谓“准同步”，是指各级的比特速率相对于标准值有一个规定范围的偏差。PDH采用了复用和解复用的方法实现不同信号速率的适配传输。PDH和PCM一样，有欧标和美标两种。传输网的发展演进PDH的缺点没有全球统一的标准结构复杂，成本太高维护比较困难PDH无法适应现代电信发展的需要，所以，SDH诞生了。PDH准同步SDH同步传输网的发展演进SDH（同步数字系列，SynchronousDigitalHierarchy）SDH也是一种数字传输制式。它其实是光纤传输技术和智能网络技术结合的产物。最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所，当时称为光同步网络（SONET）。1988年，国际电报电话咨询委员会（CCITT）接受了SONET的概念，重新命名为SDH。传输网的发展演进SDH的优点网络管理能力大大增强。统一的标准，统一的规范，方便了不同厂家的互联互通。适合大容量传输。提出了自愈网的新概念，保护能力增强。采用字节复接技术，使网络中上下支路信号变得十分简单。由于SDH的众多优点，受到了全球电信运营商的青睐，一度统治了传输网。传输网的发展演进SDH是针对语音业务设计的，每条语音的带宽是固定的。它采用的是TDM（时分复用）接入方式。后来，数据业务开始兴起，SDH要承载更多类型的接入业务，例如以太网、ATM（AsynchronousTransferMode，异步传输模式，是一种分组交换和复用技术）等。于是，MSTP出现了。传输网的发展演进MSTP（多业务传输平台，Multi-ServiceTransmissionPlatform）MSTP是（基于SDH的）多业务传输平台。顾名思义，MSTP的核心仍然是SDH，在SDH的基础上进行了改进。MSTP=SDH+以太网

+ATMMSTP就是在SDH增加了以太网接口或ATM接口，实现IP化接口传输网的发展演进PDH、SDH和MSTP之间的关系传输网的发展演进随着通信的发展，电信业务从打电话为主，变成了上网为主，数据业务占比大幅提升。MSTP和SDH都是以电路交换（TDM）为核心，无法更好地承载数据业务（IP）。所以，PTN出现了。传输网的发展演进PTN（分组传送网，PacketTransportNetwork）从传输单元上看，PTN传送的最小单元是IP报文，而SDH传输的是时隙，最小单元是E1。PTN的报文大小有弹性，而SDH的电路带宽是固定的。这就是PTN与SDH之间的最本质区别。华为PTN设备传输网的发展演进MPLS（多协议标签交换，Multi-ProtocolLabelSwitching）Multi-Protocol（多协议）：支持多种三层协议（IP、IPv6、IPX、SNA等）。LabelSwitching（标签交换）：给报文打上标签，以标签交换替代IP转发。传统IP网络中，路由技术是不可管理、不可控制的。IP逐级转发，每经过一个路由器都要进行路由查询（可能多次查找），速度缓慢，这种转发机制不适合大型网络。而MPLS是通过事先分配好的标签，为报文建立一条标签转发通道（LSP），在通道经过的每一台设备处，只需要进行快速的标签交换即可（一次查找），从而节约了处理时间。传输网的发展演进PTN，简单来说，就是一个具备SDH特性的加强版的IP网络，融合了两者之间的优点。PacketTransportNetwork分组传送网以太网分组特性SDH传送特性分组汇聚多播QoS管理支持传统业务时间同步带宽规划快速保护端到端高效管理传输网的发展演进WDM（波分复用，WavelengthDivisionMultiplexing）WDM就是把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传输。稀疏波分复用（CWDM）：波长间隔大，一般为20nm密集波分复用（DWDM）：波长间隔小，小于等于0.8nmSDHIPLeasedlineATM...WDMMUXλ1λ2λ3λ4λ5传输网的发展演进WDM的优点容量大，而且它可以远距离传输。WDM的缺点只能点对点连接，不能组成环，不能灵活调度，不能应对复杂的组网结构。SDH可以组成环，而且管理能力很强。干脆把SDH的特性引入WDM吧！于是，就有了OTN。WDMOTN传输网的发展演进OTN（光传送网，OpticalTransportNetwork）OTN在WDM基础上，融合了SDH的一些优点，如丰富的OAM开销、灵活的业务调度、完善的保护方式等。OTN对业务的调度分为：

光层调度（可以理解为是WDM的范畴）电层调度（可以理解为SDH的范畴）华为OTN设备OSN3500传输网的发展演进PDH：准同步数字传输系统SDH：同步数字传输系统MSTP：多业务传送平台DWDM：密集波分复用系统PTN：分组传送网 OTN：光传送网ASON：自动交换光网络02年1966197680年代90年代初94年98年高锟提出光传输理论PDH产品开始规模使用SDH逐渐成为传输主力设备实用化产品出现SDH标准完善PDH仍为主力DWDM开始建设21世纪99年DWDM规模建设全光网实验MSTP/ASONPTN/OTN发展整体趋势：容量增加，业务多样化传输网的发展演进传输网的结构分层应用层：Voice，Video，Data，......IPPSTNSDHATMWDM光缆传输网络应用层/业务层交换/路由层（业务承载网）电信号处理层光传输层物理传输层光纤通信基础光纤通信的发展1880年，亚历山大·贝尔AlexanderGrahamBell发明了“光话机”。1887年，英国科学家CharlesVernonBoys在实验室里拉出了第一条光纤。1938年，美国OwensIllinoisGlass公司与日本日东纺绩公司开始生产玻璃长纤维。1951年，光物理学家BrianO’Brian提出了包层的概念。1956年，密歇根大学的一位学生制作了第一个玻璃包层光纤，他用一个折射率低的玻璃管熔化到高折射率的玻璃棒上。1960年，TheodoreMaiman向人们展示了第一台激光器。这燃起了人们对光通信的兴趣，激光看起来是很有前途的通信方式，可以解决传输带宽问题，很多实验室开始了实验。1966年，英籍华裔学者高锟指出了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(Corning)公司就研制成功损耗20dB/km的石英光纤。1973年，美国贝尔(Bell)实验室取得了更大成绩，光纤损耗降低到2.5dB/km。1976年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47dB/km(波长1.2μm)。32光纤通信的概念光纤通信的定义：光波为载波，光纤为传输介质的通信方式。光纤通信的本质：利用光纤来传输携带信息的光波，以达到通信的目的。光纤通信系统的基本组成部分：光发射设备、光纤光缆、光接收设备。光纤通信系统框图信息数字终端设备发送端光端机发送端光端机接收端数字终端设备接收端信息光纤光发射设备光接收设备光纤通信的优点通信容量巨大从理论上讲，一根光纤可以同时传输100亿个话路，目前同时传输50万个话路的试验已经成功，比传统同轴电缆、微波等高出几千乃至几十万倍。中继距离长光纤具有极低的衰耗系数，配以适当的光发送、光接收设备、光放大器、前向纠错与RZ编码调制技术等，可使其中继距离达数千公里以上，而传统电缆只能传送1.5km，微波50km，根本无法与之相比拟。保密性能好适应能力强具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点体积小、重量轻原材料来源丰富、价格低廉光纤通信的缺点结构较为脆弱，机械强度差，需要足够的保护光纤的切断和连接操作技术要求较高分路、耦合操作较为繁琐光纤弯曲半径有限制，不宜过小光纤通信产业链外延片激光器GaAS光芯片光器件陶瓷插芯光模块光通信设备光纤预制棒通信市场数通市场光纤光纤光纤的概念光纤的完整名称叫做光导纤维，英文名是OPTICFIBER。它是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。光纤的主要用途是通信。目前通信用的光纤主要是石英系光纤，其主要成分是高纯度石英玻璃，即二氧化硅(SiO2)。光纤的构造光纤呈圆柱形，主要由纤芯、包层、涂覆层组成。纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧化硅，掺有极少量掺杂剂。包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成。光纤的工作原理全反射原理若使光束从光密媒质射向光疏媒质时,则折射角大于入射角，如图所示。如果不断增大θ0可使折射角θ1达到90°,这时的θ1称为临界角。当光线从光密媒质射向光疏媒质,且入射角大于临界角时,就会产生全反射现象。光纤就是利用这种全反射来传输光信号的。n1n2光纤的色散光纤色散的原因在光纤中，光信号是由很多不同的成分组成的，由于信号的各频率成分或各模式成分的传播速度不同，经过光纤传输一段距离后，不同成分之间出现时延差，引起传输信号波形失真，脉冲展宽，这种现象称为光纤色散。光纤色散的影响光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变和展宽，从而产生码间干扰。为了保证通信质量，必须增大码间间隔，即降低信号的传输速率，这就限制了光纤系统的通信容量和传输距离。光纤色散的分类按照色散产生的原因，光纤色散可分为模式色散，材料色散、波导色散和极化色散。光纤的电磁波频谱可见光光纤的波段光纤的工作波段波段名称中英文全名波长范围850nm波段850-nm

band850nm波段850nm（770~910nm）O波段orignal

band原始波段1260~1360nmE波段extended-wavelengthband扩展波段1360~1460nmS波段short-wavelengthband短波长波段1460~1530nmC波段conventionalband常规波段1530~1565nmL波段long-wavelengthband长波长波段1565~1625nmU波段ultra-long-wavelengthband超长波长波段1625~1675nm光纤的衰耗光纤的损耗是指：光信号经光纤传输后，由于吸收、散射等原因引起光功率的减小。光纤损耗散射损耗非线性散射吸收损耗本征吸收：光纤材料本身所固有的吸收作用杂质吸收：光纤中杂质对光的吸收作用其他衰耗（微弯曲衰耗等）线性散射结构不完善散射光纤的衰耗普通单模光纤的衰减随波长变化示意图0.70.80.91.01.11.21.31.41.5衰减（dB/km）第一窗口第二窗口波长—λ（μm）6543210。40。2第三窗口

C波段1525~1565nm1.571.62L波段光纤的分类光纤种类按光纤剖面折射率分布分类按工作波长分类石英光纤按组成成分分类按传输模式分类含氟光纤塑料光纤阶跃型光纤渐变型光纤多模光纤单模光纤短波长光纤（波长典型值为850nm）长波长光纤（波长为1310nm，1550nm）光纤的分类-阶跃型、渐变型阶跃光纤在纤芯与包层区域内，折射率的分布分别是均匀的，分别为n1和n2，在纤芯与包层的边界处，其折射率的变化是阶跃的(n2<n1）。渐变光纤光纤轴心处的折射率最大(n1)，但随横截面径向的增加而逐渐减小，到纤芯与包层的边界处，正好降到与包层区域的折射率n247光纤的分类-单模、多模多模光纤（MMF，multimodefiber）可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。单模光纤（SMF，single-modefiber）只能传一种模式的光，因此其模间色散很小，适用于远程通讯。Core125mmCladCoreClad125mm50mm8mm85mm多模光纤单模光纤人的头发光纤的分类-单模、多模多模光纤单模光纤单模光纤通常为黄色，多模光纤通常为橙色光纤的分类-单模、多模对比多模单模光纤成本昂贵不太昂贵传输设备基本的、成本低更昂贵（激光二级管）衰减高低传输波长850nm到1300nm1260nm到1640nm使用芯径更大，易于处理连接更复杂距离本地网络（<2km）接入网/中等距离/长距离网络（>200KM）带宽有限的带宽（短距离内为10Gb/s）几乎无限的带宽（对于DWDM为>1Tb/s）结论光纤更昂贵，但是网络开通相对不昂贵提供更高的性能，但是建立网络很昂贵光纤的应用ITU标准光纤类型名称适用场合G.651多模多模光纤多模光纤，适合光波波长为850nm/1310nm短距离传送（局域网）G.652单模色散非位移单模光纤适合光波波长为1310nm~1550nm（接入网）G.653单模色散位移光纤适合光波波长为1550nm长距离传送（主干网，海底光缆）G.654单模截止波长位移光纤适合光波波长为1550nm长距离传送（海底光缆,不支持DWDM）G.655单模非零色散位移光纤适合光波波长为1550nm长距离传送（主干网，海底光缆,支持DWDM）G.656单模低斜率非零色散位移光纤非零色散位移光纤的一种，对于色散的速度有严格的要求，确保了DWDM系统中更大波长范围内的传输性能。G.657单模耐弯光纤根据FTTx技术的需求及组装应用而生的新产品。备注：各种光纤由于模场直径不一样，因而不能混用（影响光纤接续时的纤芯对中），同时由于长距离传送光缆价格较高，在接入网一般不会采用，接入网用光纤一般均为G652。光纤的接口光纤接口有以下几种：FC

圆型带螺纹（配线架上用的最多）ST卡接式圆型SC卡接式方型（路由器交换机上用的最多）LC接头与SC接头形状相似，较SC接头小一些MT-RJ方型，一头双纤收发一体MPO/MTP型BFOC型DIN型FDDI型MU型……SCFCSTLCMT-RJMPO/MTP光纤的接口光纤的常见标示方法：例如“FC/PC”，“SC/PC”，“SC/APC”……“/”前面部分，表示尾纤的连接器型号，FC，SC如前所述。“/”后面部分，表示光纤接头截面工艺，即研磨方式。PC：PhysicalContact其接头截面是平的，实际上是微球面研磨抛光，在电信运营商的设备中应用得最为广泛。APC呈8度角并做微球面研磨抛光，在广电和早期的CATV中应用较多的是型号，其尾纤头采用了带倾角的端面，可以改善电视信号的质量，主要原因是电视信号是模拟光调制，当接头耦合面是垂直的时候，反射光沿原路径返回。UPC衰耗比“PC”要小，一般用于有特殊需求的设备，一些国外厂家ODF架内部跳纤用的就是FC/UPC，主要是为提高ODF设备自身的指标。光纤的熔接融接是利用电极棒之间放电产生的热能使光纤融化为一体的接线技术，分为以下两类：光纤芯调芯方式这是在显微镜下观察光纤的芯线，通过图像处理进行定位，使芯线的中心轴一致，然后进行放电的融接方式。采用配置双向观察摄影机的融接机从两个方向进行定位。固定V型槽调芯方式这是采用高精度V型槽排列光纤，利用融化光纤时的表面张力所产生的调芯效果进行外径调芯的融接方式。最近，由于制造技术的发展使光纤芯位置等的尺寸精度得到提高，因此，可以实现低损耗接线。本方式主要用于多芯一次性接线。光缆光缆的概念光缆：用适当的材料和缆结构，对通信光纤进行收容保护，使光纤免受机械和环境的影响和损害，适应不同场合使用。光缆的结构光缆是以一根或多根光纤或光纤束制成符合化学、机械和环境特性的结构。不论何种结构形式的光缆，基本上都是由缆芯、加强元件和护层三部分组成。缆芯使光纤在缆内处于最佳位置和状态，保证光纤传输性能稳定。护层主要是对已成缆的光纤芯起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏，使光纤能适应于各种敷设场合。加强元件主要是承受敷设安装时所加的外力。光缆的典型结构常用的光缆结构有层绞式、骨架式、中心束管式和带状四种。光缆的典型结构层绞式层绞式光缆是经过套塑的光纤在加强芯周围绞合而成的一种结构。层绞式结构光缆，收容光纤数有限，多数为6-12芯，也有24芯的。随着光纤数的增多，出现单元式绞合：一个松套管就是一个单元，其内可有多根光纤。生产时先绞合成单元，再挤制松套管，然后再绞合成缆。光缆的典型结构骨架式骨架式光缆是将紧套光纤或一次涂覆光纤放入螺旋形塑料骨架凹槽内而构成，骨架的中心是加强元件。在骨架式光缆的一个凹槽内，可放置一根或几根涂覆光纤，也可放置光纤带，从而构成大容量的光缆。骨架式光缆对光纤保护较好，耐压、抗弯性能较好，但制造工艺复杂。光缆的典型结构中心束管式中心束管式光缆是将树根一次涂覆光纤或光纤束放入一个大塑料套管中，加强元件配置在塑料套管周围而构成。光缆的典型结构带状式带状式光缆结构是将多根一次涂覆光纤排列成行制成带状光纤单元，然后再把带状光纤单元放入在塑料套管中，形成中心束管式结构；也可以把带状光纤单元放入凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞式结构。带状结构光缆的优点是可容纳大量的光纤（一般在100芯以上），满足作为用户光缆的需要；同时每个带状光缆单元的接续可以一次完成，以适应大量光纤接续、安装的需要。光缆的分类室外光缆主用于干线和城域网的直埋、管道、架空建设。黑色PE护套双面涂塑钢带阻水带平行加强钢丝光纤光纤油膏松套管黑色PE护套铝(钢)塑复合带阻水带充油松套管铠装钢丝光缆油膏GYXTW2~12GYXTA(S)2~12黑色PE护套双面涂塑铝(钢)带扎纱金属加强件充油松套管光缆油膏外PE护套涂塑钢带扎纹铠装阻水带金属加强件充油松套管铝塑复合带内PE护套GYTA(S)2~216（96）GYTA532~216光缆的分类带状光缆主用于大芯数高度密集的城域骨干网络的建设。GYDXTW8~432GYDTA(S)36~648GYDTA5336~576GYDGA48~480黑色PE护套涂塑皱纹钢带阻水带平行加强钢丝光纤带光纤油膏充油松套管黑色PE护套双面涂塑铝（钢）带金属加强件小PE填充绳光缆油膏充油松套管外黑色PE护套涂塑钢带铠装阻水带内黑色PE护套双面涂塑铝带金属加强件光缆油膏充油光纤带松套管小PE填充绳肋标4芯带涂塑铝带阻水带中心加强芯骨架PE外护套撕裂绳光缆的分类“8”字光缆该光缆将缆芯部分和钢丝吊线集成到一个“8”字形的PE护套内，形成自承式结构，在敷设过程中无需架设吊线和挂钩，施工效率高，施工费用低。可以十分简单地实现电杆与电杆之间、电杆与楼宇之间、楼宇与楼宇之间等的架空敷设。承重钢丝黑色PE护套吊带黑色PE护套涂塑钢(铝)带铠装光缆油膏金属加强件阻水带充油光纤松套管大8字光缆GYTC8S(A)4~144钢绞线吊带黑色PE护套阻水带松套管光纤油膏小8字光缆GYXTC8Y2~12光缆的分类室内光缆主要用于楼宇内局域网建设，楼内垂直布线。PVC护套900μm紧套光纤芳纶丝紧套光纤中心加强构件芳纶丝外护套光纤纤芯光纤包层光纤涂覆层紧套缓冲层外护套紧套光纤芳纶丝芳纶丝涂覆光纤紧套层外护套外护套紧套光纤芳纶丝紧套光纤中心加强芯芳纶丝子单元护套PVC外护套芳纶丝光纤带PVC外护套光缆的型号根据ITU-T的有关建议，目前光缆的型号是由光缆的型式代号和光纤的规格代号两部分构成，中间用一短横线分开。光缆的型式代号-光纤的型式代号光缆的型号光缆的型式代号光缆的型式代号由分类、加强构件、派生特征、护套和外乎层5个部分组成。分类的代号及其意义GY:通信用室（野）外光缆GM:通信用移动式光缆GJ:通信用室（局）内光缆GS:通信用设备内光缆GH:通信用海底光缆GT:通信用特殊光缆加强构件的代号及其意义无符号：金属加强构件F：非金属加强构件派生特征的代号及其意义光缆结构特征应能表示出缆芯的主要类型和光缆的派生结构。当光缆型式有几个结构特征需要注明时，可用组合代号表示，其组合代号按下列相应的各代号自上而下顺序排列。D:光纤带结构无符号:光纤松套被覆结构J:光纤紧套被覆结构无符号:层绞结构G:骨架槽结构X:中心束管结构T:油膏填充式结构Z:自承式结构B:扁平形状Z:阻燃外护层代号及其意义外护层是指铠装层及铠装层外边的外被层。护套的代号及其意义Y:聚乙烯护套V:聚氯乙烯护套U:聚氨酯护套A:铝-聚乙烯粘结护套（A护套）S:钢-聚乙烯粘结护套（S护套）W:夹带平行钢丝的钢-聚乙烯粘结护套（W护套）L:铝护套G:钢护套Q:铅护套光纤的规格代号光纤的规格代号由光缆中光纤的数目和光纤类别组成。如果同一根光缆中含有两种或两种以上规格（光纤数和类别）的光纤时，中间应用“+”号连接。光纤数目用光缆中同类别光纤的实际有效数目的数字表示。光纤类别光纤类别应采用光纤产品的分类代号表示，按IEC60793-2(2001)的标准规定，用大写字母A表示多模光纤，大写字母B表示单模光纤，再以数字和小写字母表示不同的种类、类型的光纤。光纤的规格代号分类代号类型纤芯直径（μm）包层直径材料A1a渐变型50125二氧化硅A1b渐变型62.5125二氧化硅A2阶跃型50125二氧化硅单模光纤分类代号名称材料B1非色散位移型二氧化硅B2色散位移型二氧化硅B3非零色散位移型二氧化硅多模光纤光模块光模块的基本概念光模块，英文名叫OpticalModule（光学模块）。光模块是多种模块类别的统称，一般都是特指光收发一体模块。光模块Optical

Module（光学模块）光发送模块Transmitter光接收模块Receiver光收发一体模块Transceiver光转发模块Transponder光模块光模块的作用光模块工作在物理层，也就是OSI模型中的最底层。它的作用说起来很简单，就是实现光信号与电信号之间的转换。电信号光模块光信号光模块的组成结构一个光模块，通常由光发射器件、光接收器件、功能电路和光（电）接口等部分组成。在发射端，驱动芯片对原始电信号进行处理，然后驱动半导体激光器（LD）或发光二极管（LED）发射出调制光信号。在接收端，光信号进来之后，由光探测二极管转换为电信号，经前置放大器后输出电信号。光接收组件（ROSA）激光器芯片（LDChip）光探测器芯片（PDChip）电路板（PCBA）电接口金手指光纤接口底座光发射组件（TOSA）光模块的封装封装，可以简单理解为款型标准。它是区分光模块的最主要方式。光模块存在种类繁多的封装标准，主要是因为：光纤通信技术的发展速度实在太快。光模块的速率不断提升，体积也在不断缩小，以至于每隔几年，就会出新的封装标准。新旧封装标准之间，通常也很难兼容通用。光模块的应用场景存在多样性。不同的传输距离、带宽需求、使用场所，对应使用的光纤类型不同，光模块也随之不同。QSFPGBICOSFPCFP2SFPQSFP28SFP+XFPCFPXENPAKQSFP-DD光模块的封装封装标准是由标准化组织确定的。目前全球对光通信进行标准化的组织包括IEEE（电气和电子工程师协会）、ITU-T（国际电联）、MSA（多源协议）、OIF（光互联论坛）、CCSA（中国通信标准化协会）等。行业里用的最多的，是IEEE和MSA。MSA（MultiSourceAgreement，多源协议），是一种多供应商规范，相比IEEE算是一个民间的非官方组织形式，可以理解是产业内企业联盟行为。光模块的历史发展光模块的封装GBICGBIC，就是GigaBitrateInterfaceConverter（千兆接口转换器）。在2000年之前，GBIC是最流行的光模块封装，也是应用最广泛的千兆模块形态。光模块的封装SFP因为GBIC的体积比较大，后来，SFP出现，开始取代GBIC的位置。SFP，全称SmallForm-factorPluggable，即小型可热插拔光模块。它的小，就是相对GBIC封装来说的。SFP的体积比GBIC模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。在功能上，两者差别不大，都支持热插拔。SFP支持最大带宽是4Gbps。光模块的封装XFPXFP，是10-GigabitSmall Form-factor Pluggable，一看就懂，就是万兆SFP。XFP采用一条XFI（10Gb串行接口）连接的全速单通道串行模块，可替代Xenpak及其派生产品。光模块的封装SFP+SFP+，它和XFP一样是10G的光模块。SFP+的尺寸和SFP一致，比XFP更紧凑（缩小了30%左右），功耗也更小（减少了一些信号控制功能）。光模块的封装SFP28速率达到25Gbps的SFP，主要是因为当时40G和100G光模块价格太贵，所以搞出了这个折衷过渡方案。光模块的封装QSFP/QSFP+/QSFP28/QSFP28-DDQuadSmallForm-factorPluggable，四通道SFP接口。很多XFP中成熟的关键技术都应用到了该设计中。根据速度可将QSFP分为4×10GQSFP+、4×25GQSFP28、8×25GQSFP28-DD光模块等。以QSFP28为例，它适用于4x25GE接入端口。使用QSFP28可以不经过40G直接从25G升级到100G，大幅简化布线难度以及降低成本。光模块的封装QSFP/QSFP+/QSFP28/QSFP28-DDQSFP-DD，成立于2016年3月，DD指的是“DoubleDensity（双倍密度）”。将QSFP的4通道增加了一排通道，变为了8通道。它可以与QSFP方案兼容，原先的QSFP28模块仍可以使用，只需再插入一个模块即可。QSFP-DD的电口金手指数量是QSFP28的2倍。QSFP-DD每路采用25GbpsNRZ或者50GbpsPAM4信号格式。采用PAM4，最高可以支持400Gbps速率。光模块的封装CFP/CFP2/CFP4/CFP8CentumgigabitsFormPluggable，密集波分光通信模块。传输速率可达100－400Gbps。CFP是在SFP接口基础上设计的，尺寸更大，支持100Gbps数据传输。CFP可以支持单个100G信号，一个或多个40G信号。CFP、CFP2、CFP4的区别在于体积。CFP2的体积是CFP的二分之一，CFP4是CFP的四分之一。CFP8是专门针对400G提出的封装形式，其尺寸与CFP2相当。支持25Gbps和50Gbps的通道速率，通过16x25G或8x50电接口实现400Gbps模块速率。光模块的封装OSFPOSFP，OctalSmallFormFactorPluggable，“O”代表“八进制”，2016年11月正式启动。它被设计为使用8个电气通道来实现400GbE（8*56GbE，但56GbE的信号由25G的DML激光器在PAM4的调制下形成），尺寸略大于QSFP-DD，更高瓦数的光学引擎和收发器，散热性能稍好。400G光模块的发展400G，是目前光通信产业的主要竞争方向。现在，400G也是规模商用的初期阶段。因为5G网络建设的大规模启动，加上云计算迅猛发展、大规模数据中心批量建设，ICT行业对400G的需求变得越发迫切。早期的400G光模块，使用的是16路25GbpsNRZ的实现方式，采用CDFP或CFP8的封装。这种实现方式的优点是可以借用在100G光模块上成熟的25GNRZ技术。但缺点是需要16路信号进行并行传输，功耗和体积都比较大，不太适合数据中心的应用。后来，开始采用PAM4取代NRZ。在光口侧主要是使用8路53GbpsPAM4或者4路106GbpsPAM4实现400G的信号传输，在电口侧使用8路53GbpsPAM4电信号，采用OSFP或QSFP-DD的封装形式。相比较来说，QSFP-DD封装尺寸更小（和传统100G光模块的QSFP28封装类似），更适合数据中心应用。OSFP封装尺寸稍大一些，由于可以提供更多的功耗，所以更适合电信应用。。400G光模块对比400G光模块NRZ和PAM4对于光模块来说，如果想要实现速率提升，要么增加通道数量，要么提高单通道的速率。传统的数字信号最多采用的是NRZ（Non-Return-to-Zero）信号，即采用高、低两种信号电平来表示要传输的数字逻辑信号的1、0信息，每个信号符号周期可以传输1bit的逻辑信息。而PAM（4PulseAmplitudeModulation）信号采用4个不同的信号电平来进行信号传输，每个符号周期可以表示2个bit的逻辑信息（0、1、2、3）。在相同通道物理带宽情况下，PAM4传输相当于NRZ信号两倍的信息量，从而实现速率的倍增。光模块的分类分类方式类别封装类型1×9、GBIC、X2、XENPAK、XFP、SFP、SFP+、SFP28、QSFP、QSFP28、CFP、CFP2、QSFP-DD、OSFP等速率10Mbps、100Mbps、155Mbps、622Mbps、1.25Gbps、2.125Gbps、4.25Gbps、10Gbps、25Gbps、50Gbps、100Gbps、400Gbps等波长850nm、1310nm、1490nm、1550nm，还有CWDM、DWDM等模式单模（黄色）、多模（橘黄色、蓝绿色）距离100m、300m、550m、10km、20km、40km、80km、120km、160km调制格式NRZ、PAM4、DP-QPSK/n-QAM等是否支持WDM灰光模块（不支持WDM）、彩光模块（支持WDM）光接口工作模式双纤双向（Deplux）、单纤双向（BiDi）激光器类型垂直腔面发射激光器（VCSEL）、法布里-珀罗激光器（FP）、分布式反馈激光器（DFB）、电吸收调制激光器（EML）等光探测器类型PIN结二极管（PIN）、雪崩光电二极管（APD）连接器接头FC，SC，ST，LC，MU，MTRJ使用性热插拔（GBIC、SFP、XFP、XENPAK）和非热插拔（1*9、SFF）工作温度商业级（0~70℃）、延展温度（-20~85℃）、工业级（-40~85℃）光模块的命名以100G为例，我们经常会看到的光模块有以下几种：标准制定机构连接器和光纤类型传输距离100GBASE-SR10IEEE802.324芯MPO，并行多模光纤，10收10发，850nmOM3

100m，OM4

150m100GBASE-SR4IEEE802.312芯MPO，并行多模光纤，4收4发，850nmOM4

100m100GBASE-LR4IEEE802.3双工LC，单模光纤，1310nm，4λx25GWDM单模光纤，10km100GBASE-ER4

IEEE802.312芯MPO，并行多模光纤，4收4发，850nm单模光纤，40km100GPSM4100GPSM4MSA12芯MPO，并行单模光纤，4收4发，1310nm单模光纤，500m100GCWDM4CWDM4MSA双工LC，单模光纤，1271–1331nm，4λx25GCWDM单模光纤，2km100GSWDM4

SWDM行业联盟双工LC，多模光纤，850–950nm，4λx25GSWDMOM3，TBDWBMMF，4TB100GCLR4100GCLR4行业联盟双工LC，单模光纤，1271–1331nm，4λx25GCWDM单模光纤，2km其中100GBASE开头的标准都是IEEE802.3工作组提出的。PSM4和CWDM4是MSA的。光模块的命名xxxGBASE-mRn速率传输距离通道数100GBASE－LR4名称中，LR表示longreach，即10Km，4表示四通道，即4＊25G，组合在一起为可以传输10Km的100G光模块。PMD类型传输距离备注KR几十厘米K，backplane，背板之间的信号传输CR几米C，copper，同轴电缆连接SR几十米S，short，短距离，高速光模块一般用多模光纤DR500米非IEEE标准。PSM4是500米传输。FR2公里非IEEE标准，MSA定义。100GCWDM4，也是2公里。LR10公里L，long，长距离ER40公里E，extended，扩展距离ZR80公里非IEEE标准。光模块的命名PSM4和CWDM4PSM4（ParallelSingleMode4lanes，并行单模四通道）CWDM4（CoarseWavelengthDivisionMultiplexer4lanes，四通道粗波分复用）。之所以有了IEEE的100GBASE，还会有MSA的PSM4和CWDM4，是因为当时100GBASE-SR4支持的距离太短，不能满足所有的互联需求，而100GBASE-LR4成本太高。PSM4和CWDM4提供了中距离更好的解决方案。光模块的中心波长目前我们在光纤里使用的光，中心波长主要分为850nm、1310nm、1490nm和1550nm。其中，850nm主要用于多模，1310nm和1550nm主要用于单模。一般厂家会在拉环的颜色上进行区分：类别拉环颜色波长备注多模黑色850nm上电后可以看到红色的光单模蓝色1310nm看不到光单模黄色或者绿色1550nm看不到光单模紫色1490nm看不到光光模块的中心波长CWDM和DWDMWDM，就是WavelengthDivisionMultiplexing（波分复用）。简单来说，就是把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传输。WDM的优点就是容量大，而且它可以远距离传输。分类全称波长间隔波长间隔大小CWDM稀疏波分复用CoarseWDM间隔大1270nm-1610nm间隔20nmDWDM密集波分复用DenseWDM间隔小1528nm-1623nm间隔0.8nm或者0.4nm光模块的中心波长BiDiBiDi（BiDirectional）就是单纤双向，一根光纤，双向收发。工作原理如下图所示，其实就是加了一个滤波器，发送和接收的波长不同，可以实现同时收发。DU光模块的基本指标输出光功率输出光功率指光模块发送端光源的输出光功率。可以理解为光的强度，单位为W或mW或dBm。其中W或mW为线性单位，dBm为对数单位。在通信中，我们通常使用dBm来表示光功率。光功率衰减一半，降低3dB，0dBm的光功率对应1mW。光模块的基本指标接收灵敏度最大值接收灵敏度指的是在一定速率、误码率情况下光模块的最小接收光功率，单位：dBm。一般情况下，速率越高接收灵敏度越差，即最小接收光功率越大，对于光模块接收端器件的要求也越高。光模块的基本指标消光比消光比是用于衡量光模块质量的重要参数之一。它是指全调制条件下信号平均光功率与空号平均光功率比值的最小值，表示0、1信号的区别能力。光模块中影响消光比的两个因素：偏置电流（bias）与调制电流（Mod），姑且看成ER=Bias/Mod。消光比的值并非越大光模块越好，而是消光比满足802.3标准的光模块才好。光模块的基本指标光饱和度又称饱和光功率，指的是在一定的传输速率下，维持一定的误码率（10-10～10-12）时的最大输入光功率，单位：dBm。需要注意的是，光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象，当出现此现象后，探测器需要一定的时间恢复，此时接收灵敏度下降，接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象，而且还非常容易损坏接收端探测器，在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。固网通信、宽带接入、F5G固网通信业务固网通信（宽带接入技术的演进）电话线固话业务宽带业务网线同轴电缆光纤有线电视固网通信介质固网通信技术xDSLISDNPON专线固网通信业务固网通信介质固网通信（PON技术）光线路终端光网络单元POS无源分光器

PSTNInternetCATVPOS无源分光器ODN光分配网OLTONUONUONUPON：无源光网络，PassiveOpticalNetworkPON是一种点到多点（P2MP）为特征的单纤双向的无源光网络PON由光线路终端OLT（OpticalLineTerminal）、光网络单元ONU（OpticalNetworkUnit）和无源分光器POS（PassiveOpticalSplitter）组成固网通信（PON技术）PON的工作特性

PON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输（强制）

采用不同光波分别传上、下行数据：

下行数据流采用广播技术（分光器上物理层复制）；上行数据流采用TDMA技术。1490nm1310nm固网通信（PON技术）PON的技术优势

更远的传输距离，采用光纤传输，覆盖半径20KM更高的带宽，10G-PON、25G-PON分光特性，节省光纤资源<1Mbps3M8M25M100MADSL/ADSL2+双绞线VDSL/ADSL2+双绞线PON光纤2002200320062010时间带宽互联网视频会议远程控制接入技术业务需求VoD标清电视视频会议Game实况TVVoDHDTV<3km<2km<1km~20km覆盖半径固网通信（PON技术）APON:ATMPassiveOpticalNetworks（ATM无源光网络）

BPON：BroadbandPassiveOpticalNetwork（宽带无源光网络）EPON:EthernetPassiveOpticalNetworks（以太网无源光网络）GE-PON:Giga-bitEthernetPassiveOpticalNetworks（千兆比特以太网无源光网络）GPON:Gigabit-capablePassiveOpticalNetworks（千兆无源光网络）技术标准国际标准命名年份APONITU-TG.983.x1998BPONITU-TG.983.x2001GPONITU-TG.9842003EPONIEEE802.3ah2004固网通信（F5G）F5G，就是The5thgenerationFixednetworks，第五代固定网络。2019年下半年，包括中国电信、中国信通院、华为、意大利电信在内的10家公司，共同倡议成立F5G工作组。产业愿景：“光联万物(FibretoEverywhere)”阶段时代代表技术速率水平F1G语音时代以PSTN/ISDN技术为代表的窄带时代64KbpsF2G网页时代以ADSL技术为代表的宽带时代10MbpsF3G视频时代以VDSL技术为代表的超宽带时代30-200MbpsF4G4K时代以GPON/EPON技术为代表的超百兆时代100-500MbpsF5GCloudVR时代以10GPON技术为代表的千兆超宽时代1-5Gbps固网通信（F5G）三个F5G关键特征：FFC（full-fiberconnection，全光联接）利用全面覆盖的光纤基础设施，帮助光纤业务边界延伸到每个房间、每个桌面、每台机器，全力拓展垂直行业应用。业务场景扩展10倍以上，连接数提升100倍以上，实现每平方公里10万级联接数覆盖。eFBB（enhancedfixedbroadband，增强型固定宽带）借助更先进的技术，实现网络带宽能力提升十倍以上，实现上下行对称宽带能力，实现千兆家庭、万兆楼宇和T级园区。GRE（guaranteedreliableexperience，极致体验）支持0丢包、微秒级时延、99.999％可用率。配合AI智能运维，满足家庭及企业用户的极致业务体验要求。总之，F5G具备确定性大带宽、海量连接、低时延和零丢包的特点，可以通过广泛的覆盖来提供高品质的网络连接服务。全光网2.0全光网的演进过程分为三个阶段：第一阶段，骨干和传输光纤化；第二阶段，接入网光纤化；第三阶段，传输节点引入光交换，即引入ROADM和OXC。全光网2.0ROADM：ROADM，ReconfigurableOpticalAdd/DropMultiplexers，可重构光分插复用器。基于WB（WavelengthBlocker，波长阻断器）技术的ROADM基于PLC（PlanarLightwaveCircuit，平面光波导回路）技术的ROADM基于WSS（WavelengthSelectiveSwitch，波长选择开关）技术的ROADMWSS波长选择开关WSS原理全光网2.0OXC：OXC，全称是opticalcross-connect，光交叉连接。和ROADM一样，OXC也是一种能在不同的光路径之间，进行光信号交换的光传输设备。。ROADMOXC扩展能力交换方向少网络扩展性较差交换方向多网络扩展性强资源消耗占用机房空间较多耗电较大占用机房空间较少耗电较少网络运维内部连纤多，板件转接多，系统复杂，局点故障多，运维难度大“0”连纤，系统集成度高，故障点少，维护简单设备成本较高较低5G承载网

承载网基本概念承载网，顾名思义，就是专门负责承载数据传输的网络。如果说核心网是人的大脑，接入网是四肢，那么承载网就是连接大脑和四肢的神经网络，负责传递信息和指令。手机接入网核心网承载网承载网基本概念承载网不仅连接接入网和核心网，它也存在于接入网网元之间，以及核心网网元之间。整个通信网络的数据传输，都是由承载网负责的。接入网设备接入网设备接入网设备核心网设备核心网设备核心网设备承载网承载网基本概念承载网起到了管道的作用，重要性不言而喻。它的技术体系较为复杂，包括了很多种技术。移动通信网络接入网核心网承载网用户应用服务承载网的架构承载网整体上由城域网和骨干网组成。城域网又分为接入、汇聚和核心三层。综合业务接入点(CO)CU+DUDUAAUCU核心网前传城域接入层AAUAAUAAUAAUAAU城域汇聚层城域核心层省内/省际干线骨干节点骨干节点城域网骨干网核心机房一般机楼机房接入汇聚机房接入机房站点机房CU骨干网国家骨干网省级骨干网城域网核心层汇聚层接入层5G承载网的需求大带宽带宽是5G承载网最基础和最重要的技术指标。空口的速率提升了几十倍，承载网相应也要大幅提升。低时延车联网、工业控制等垂直行业，对网络的时延和可靠性要求苛刻。5G需要实现个位数毫秒级的端到端时延。高可靠性电信级需要达到“6个9级别（99.9999%）”的可靠性要求。承载网要有足够强大的容灾能力和故障恢复能力。高精度同步能力5G对承载网的频率同步和时间同步能力提出了很高的要求。5G的载波聚合、多点协同和超短帧，需要很高的时间同步精度；5G的基本业务采用时分双工（TDD）制式，需要精确的时间同步；再有就是室内定位增值服务等，也需要精确的时间同步。易于运维5G承载网将会无比巨大，设备数量多，网络架构复杂。5G承载网需要做到灵活、智能、高效、开放。低能耗支持切片5G承载网前传前传就是AAU到DU之间这部分的承载。它包括了很多种连接方式，例如：光纤直连无源WDM/WDM-PON有源设备（OTN/SPN/TSN）半有源微波AAUAAUAAUDU……………无源WDM承载网前传光纤直连每个AAU与DU全部采用光纤点到点直连组网。这种方式光纤资源占用很多，更适用于光纤资源比较丰富的区域。这种方式更适合5G建设早期。随着5G建设的深入，基站数量急剧增加，这种方式成本高昂。AAUAAUAAUDU………承载网前传无源WDM方式将彩光模块安装到AAU和DU上，通过无源设备完成WDM功能，利用一对或者一根光纤提供多个AAU到DU的连接。采用无源WDM方式，虽然节约了光纤资源，但是也存在着运维困难，不易管理，故障定位较难等问题。AAUAAUAAUDU……………无源WDM承载网前传有源WDM/OTN方式在AAU站点和DU机房中配置相应的WDM/OTN设备，多个前传信号通过WDM技术共享光纤资源。