1、光通信講義主要內容 第一部分：光纜與光纖第一部分：光纜與光纖 第二部分：光傳輸設備概述第二部分：光傳輸設備概述 第三部分：光網絡基本結構第三部分：光網絡基本結構 第四部分：光傳輸常見故障處理第四部分：光傳輸常見故障處理3 3、光纖的傳輸特性：、光纖的傳輸特性：3 3個特性個特性4 4、光纜類型與結構、光纜類型與結構5 5、各光纜類型衰減系數、各光纜類型衰減系數 (1) 光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式。方式。光纖通信技術是光纖通信技術是30年來迅猛發展起來的高新技術，給世界年來迅猛發展起來的高新技術，給世界通信技術乃至

2、國民經濟、國防事業和人民生活帶來了巨大變革。通信技術乃至國民經濟、國防事業和人民生活帶來了巨大變革。1.1 光通信技術的逐年進步光通信技術的逐年進步l 1966年，英籍華人高錕（年，英籍華人高錕（C. K. Kao)預見利用玻璃可以制成衰預見利用玻璃可以制成衰減為減為20dB/Km的通信光導纖維（即光纖）。的通信光導纖維（即光纖）。由于他的這個預見由于他的這個預見和發現在和發現在2009年獲得了諾貝爾物理學獎；年獲得了諾貝爾物理學獎；當時世界上最優秀的當時世界上最優秀的光學玻璃衰減高達光學玻璃衰減高達1000dB/Km。l1970年，美國康寧（年，美國康寧（Corning）公司首先研制成衰減為

3、）公司首先研制成衰減為20dB/Km的光的光纖。纖。從此，光纖就進入了實用化的發展階段，世界各國紛紛開展光纖從此，光纖就進入了實用化的發展階段，世界各國紛紛開展光纖通信的研究通信的研究。l高錕博士早就指出降低玻璃內的過渡金屬雜質離子是降低光纖高錕博士早就指出降低玻璃內的過渡金屬雜質離子是降低光纖衰耗的主要因素，后來研究發現衰耗的主要因素，后來研究發現OH離子對衰耗也有重要影響，離子對衰耗也有重要影響，通過限制上面兩方面的雜質離子，通過限制上面兩方面的雜質離子，1980年，光纖衰減就降低到年，光纖衰減就降低到了了0.2dB/Km，接近理論值。，接近理論值。這就使得長距離的光纖通信成為這就使得長距

4、離的光纖通信成為可能，這在光纖通信史上具有里程碑的意義。可能，這在光纖通信史上具有里程碑的意義。l我國現狀：我國現狀：我國目前也有相當多的公司可以拉制性能很好的通我國目前也有相當多的公司可以拉制性能很好的通信光纖，比如長飛、大唐電信等等。信光纖，比如長飛、大唐電信等等。l不同種類的光纖也相繼研發出來，比如不同種類的光纖也相繼研發出來，比如色散位移光纖、保偏光色散位移光纖、保偏光纖、摻雜光纖、塑料光纖、光子晶體光纖等等。纖、摻雜光纖、塑料光纖、光子晶體光纖等等。l 目前，半導體激光器不僅可以在室溫下工作，而且其直目前，半導體激光器不僅可以在室溫下工作，而且其直接調制速率可以達到接調制速率可以達到

5、10Gbit/s乃至更高速率，逐漸滿足乃至更高速率，逐漸滿足了高效率、低啁啾、大功率、長壽命等通信要求。光纖了高效率、低啁啾、大功率、長壽命等通信要求。光纖與光源的逐年進步解決了與光源的逐年進步解決了衰減衰減和和色散色散問題，其結果是增問題，其結果是增加了光纖系統的通信容量，增加了通信距離。加了光纖系統的通信容量，增加了通信距離。l 光探測器發展也異常迅速。光探測器發展也異常迅速。 (2)光纖通信系統中使用的光源經歷了從發光二極管到半導光纖通信系統中使用的光源經歷了從發光二極管到半導體激光器的進步。光探測器也達到了體激光器的進步。光探測器也達到了10GHz的響應靈敏度。的響應靈敏度。l 光放大

6、器都是由增益介質、能源、輸入輸出耦合結構組成。根光放大器都是由增益介質、能源、輸入輸出耦合結構組成。根據增益介質的不同，目前主要有兩類光放大器：據增益介質的不同，目前主要有兩類光放大器： (3) 90年代初，光放大器問世，年代初，光放大器問世， 引起了光纖通信技術的重大引起了光纖通信技術的重大變革，這在光通信史上具有里程碑的意義。它節省了光電變換變革，這在光通信史上具有里程碑的意義。它節省了光電變換的中繼過程，而且實現了波長透明、速率透明和調制方式透明的中繼過程，而且實現了波長透明、速率透明和調制方式透明的光信號放大，從而誕生了采用波分復用（的光信號放大，從而誕生了采用波分復用（WDM）技術的

7、新）技術的新一代光纖通信系統商用化。一代光纖通信系統商用化。 一類是用活性介質一類是用活性介質，如半導體材料和摻稀土元素（如，如半導體材料和摻稀土元素（如Nd，Sm， Ho，Er，Pr，Tm和和Yb）的光纖，利用受激輻射機制實）的光纖，利用受激輻射機制實現光的直接放大，如半導體激光放大器和摻雜光纖放大器；現光的直接放大，如半導體激光放大器和摻雜光纖放大器；一類是基于光纖的非線性效應一類是基于光纖的非線性效應，利用受激散射機制實現光的直，利用受激散射機制實現光的直接放大，如光纖喇曼放大器和光纖布里淵放大器。接放大，如光纖喇曼放大器和光纖布里淵放大器。l 在光纖放大器被新一代波分復用系統廣泛使用的

8、同時，光纖放大器在光纖放大器被新一代波分復用系統廣泛使用的同時，光纖放大器的研究和開發也在不斷進步。的研究和開發也在不斷進步。l技術上已經成熟的多種類型的光放大器（技術上已經成熟的多種類型的光放大器（EDFA、GS-EDFA、TDFA、GS-TDFA和和RFA）已經覆蓋了）已經覆蓋了1365-1650nm波長范圍，使得在上述波長范圍，使得在上述波長范圍內實施波分復用功能，波長范圍內實施波分復用功能，應用較多的是應用較多的是EDFA。l 拉曼放大器（拉曼放大器（RA）利用了光纖中的拉曼散射效應實現光信號的放大。）利用了光纖中的拉曼散射效應實現光信號的放大。由于受激拉曼散射效應的閾值很高，隨作近年

9、來大功率半導體激光器由于受激拉曼散射效應的閾值很高，隨作近年來大功率半導體激光器的研制成功，這項光放大技術已經開始走向實用。的研制成功，這項光放大技術已經開始走向實用。l光通信窗口新的劃分光通信窗口新的劃分：1570-1604nm稱為稱為L波段，短于波段，短于1525nm的波的波長范圍稱為長范圍稱為S波段，這個波段因為全波光纖的研制成功可以擴展到波段，這個波段因為全波光纖的研制成功可以擴展到1365nm。這兩個波段又可以分別稱為光通信的第。這兩個波段又可以分別稱為光通信的第4窗口和第窗口和第5窗口窗口。 工作波長為工作波長為0.85m多模光纖光通信系統；多模光纖光通信系統； 工作波長為工作波長

10、為1.3m多模光纖光通信系統和單模光纖光通信系統；多模光纖光通信系統和單模光纖光通信系統； 工作波長為工作波長為1.55m單模光纖光通信系統。而色散位移光纖（單模光纖光通信系統。而色散位移光纖（DSF，G.653）是應用于第三代光纖通信系統的一項重要成就。普通單模）是應用于第三代光纖通信系統的一項重要成就。普通單模光纖的零色散點在光纖的零色散點在1.31m附近，色散位移光纖將零色散點從附近，色散位移光纖將零色散點從1.31m移到移到1.55m，有效地解決了，有效地解決了1.55m光通信系統的色散問光通信系統的色散問題。題。 （1）在數十年的發展過程中，光纖通信系統經歷了三代：）在數十年的發展過

11、程中，光纖通信系統經歷了三代：1.2 光通信系統的發展光通信系統的發展l從從1980年以來的年以來的30年間，隨著光器件的發展和光系統的演進，光傳輸年間，隨著光器件的發展和光系統的演進，光傳輸系統的容量已從系統的容量已從Mbit/s發展到發展到Tbit/s，提高了近，提高了近10萬倍。萬倍。l從理論上講，全光網絡是指光信息流在網絡中的傳輸及交換始終以光從理論上講，全光網絡是指光信息流在網絡中的傳輸及交換始終以光的形式實現，而不需要經過光的形式實現，而不需要經過光/電、電電、電/光變換。也就是說，信息從源節光變換。也就是說，信息從源節點到目的節點的傳輸過程中始終在光域內。點到目的節點的傳輸過程中

12、始終在光域內。l在波分復用技術提出以后，波長本身成為組網（分插、交換、路由）在波分復用技術提出以后，波長本身成為組網（分插、交換、路由）的資源。伴隨著光分插復用（的資源。伴隨著光分插復用（OADM）和光交叉聯接（）和光交叉聯接（OXC）技術的）技術的逐步成熟，原來被認為只是提供帶寬傳輸的光層開始有了組網能力，逐步成熟，原來被認為只是提供帶寬傳輸的光層開始有了組網能力，因此成為最近幾年光通信研發的熱點。因此成為最近幾年光通信研發的熱點。l WDM全光網絡是基于全光網絡是基于WDM技術，以波長作為組網資源，靈活可靠、技術，以波長作為組網資源，靈活可靠、性能穩定的光網絡，它可以劃分為長途骨干網、城域

13、網、接入網和三性能穩定的光網絡，它可以劃分為長途骨干網、城域網、接入網和三個等級。個等級。WDM全光網絡通過波長路由機制實現路由選擇，具有良好的全光網絡通過波長路由機制實現路由選擇，具有良好的可擴展性、可重構性和可操作性。可擴展性、可重構性和可操作性。（2）全光網絡：）全光網絡：l頻帶寬，通信容量大。頻帶寬，通信容量大。 光纖可利用的帶寬約為光纖可利用的帶寬約為50000GHz，1987年年投入使用的投入使用的1.7Gb/s光纖通信系統，一對光纖能同時傳輸光纖通信系統，一對光纖能同時傳輸24192路電路電話，話，2.4Gb/s系統，能同時傳輸系統，能同時傳輸30000多路電話。頻帶寬，對于傳輸

14、多路電話。頻帶寬，對于傳輸各種寬頻帶信息具有十分重要的意義，否則，無法滿足未來寬帶綜各種寬頻帶信息具有十分重要的意義，否則，無法滿足未來寬帶綜合業務數字網合業務數字網(B-ISDN)發展的需要。發展的需要。l損耗低，中繼距離長。損耗低，中繼距離長。 目前實用石英光纖的損耗可低于目前實用石英光纖的損耗可低于0.2dB/km，比其它任何傳輸介質的損耗都低，若將來采用非石英系極低損耗光比其它任何傳輸介質的損耗都低，若將來采用非石英系極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降至纖，其理論分析損耗可下降至10-9 dB/km。由于光纖的損耗低，所。由于光纖的損耗低，所以能實現中繼距離長，由石英光纖組成的光纖通信

15、系統最大中繼距以能實現中繼距離長，由石英光纖組成的光纖通信系統最大中繼距離可達離可達200多千米，由非石英系極低損耗光纖組成的通信系統，其最多千米，由非石英系極低損耗光纖組成的通信系統，其最大中繼距離則可達數千甚至數萬千米，這對于降低海底通信的成本、大中繼距離則可達數千甚至數萬千米，這對于降低海底通信的成本、提高可靠性和穩定性具有特別的意義。提高可靠性和穩定性具有特別的意義。 現代通信網的三大支柱是光纖通信、衛星通信和無線電通信，而其現代通信網的三大支柱是光纖通信、衛星通信和無線電通信，而其中光纖通信是主體，這是因為光纖通信本身具有許多突出的中光纖通信是主體，這是因為光纖通信本身具有許多突出的

16、優點優點：1.2 光通信技術優缺點光通信技術優缺點l抗電磁干擾。抗電磁干擾。 光纖是絕緣體材料，它不受自然界的雷電干擾、電離層光纖是絕緣體材料，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受電氣化鐵路饋電線和高壓設備的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受電氣化鐵路饋電線和高壓設備等工業電器的干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復等工業電器的干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。合構成復合光纜。l無串音干擾，保密性好。無串音干擾，保密性好。 光波在光纜中傳輸，很難從光纖中泄漏出來，光波在光纜中傳輸，很難從光纖中泄漏出來，即使在轉彎處，彎曲半徑很小

17、時，漏出的光波也十分微弱，若在光纖即使在轉彎處，彎曲半徑很小時，漏出的光波也十分微弱，若在光纖或光纜的表面涂上一層消光劑效果更好，這樣，即使光纜內光纖總數或光纜的表面涂上一層消光劑效果更好，這樣，即使光纜內光纖總數很多，也可實現無串音干擾，在光纜外面，也無法竊聽到光纖中傳輸很多，也可實現無串音干擾，在光纜外面，也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。的信息。l光纖線徑細、重量輕、柔軟。光纖線徑細、重量輕、柔軟。 光纖的芯徑很細，約為光纖的芯徑很細，約為0.1mm，它只，它只有單管同軸電纜的百分之一；光纜的直徑也很小，有單管同軸電纜的百分之一；光纜的直徑也很小，8芯光纜的橫截面芯光纜的橫截面直徑約為直徑約

18、為10mm，而標準同軸電纜為，而標準同軸電纜為47mm。利用光纖這一特點，使。利用光纖這一特點，使傳輸系統所占空間小，解決地下管道擁擠的問題，節約地下管道建設傳輸系統所占空間小，解決地下管道擁擠的問題，節約地下管道建設投資。此外，光纖的重量輕，光纜的重量比電纜輕得多，例如投資。此外，光纖的重量輕，光纜的重量比電纜輕得多，例如18管同管同軸電纜軸電纜1m的重量為的重量為11kg，而同等容量的光纜，而同等容量的光纜1m重只有重只有90g，這對于，這對于在飛機、宇宙飛船和人造衛星上使用光纖通信更具有重要意義。在飛機、宇宙飛船和人造衛星上使用光纖通信更具有重要意義。l光纖的原材料資源豐富，用光纖可節約

19、金屬材料。光纖的原材料資源豐富，用光纖可節約金屬材料。 光纖的材料主要是光纖的材料主要是石英石英(二氣化硅二氣化硅)，地球上有取之不盡用之不竭的原材料，而電纜的主，地球上有取之不盡用之不竭的原材料，而電纜的主要材料是銅，世界上銅的儲藏量并不多，用光纖取代電纜，則可節約要材料是銅，世界上銅的儲藏量并不多，用光纖取代電纜，則可節約大量的金屬材料，具有合理使用地球資源的重大意義。光纖除具有以大量的金屬材料，具有合理使用地球資源的重大意義。光纖除具有以上突出的優點外，還具有耐腐蝕力強、抗核幅射、能源消耗小等優點，上突出的優點外，還具有耐腐蝕力強、抗核幅射、能源消耗小等優點， 近年來，光纖通信發展很快，

20、它已深刻地改變了電信網的面貌，成近年來，光纖通信發展很快，它已深刻地改變了電信網的面貌，成為現代信息社會最堅實的基礎，并向我們展現了無限美好的未來。為現代信息社會最堅實的基礎，并向我們展現了無限美好的未來。光纖通信時也具有如下缺點：光纖通信時也具有如下缺點：l光纖彎曲半徑不宜過小；光纖彎曲半徑不宜過小；l分路、耦合不方便分路、耦合不方便l質地脆、機械強度低質地脆、機械強度低l光纖的切斷和連接操作相對復雜（要有熟練的光纖接續人光纖的切斷和連接操作相對復雜（要有熟練的光纖接續人員）；員）；3、光纖傳輸特性：、光纖傳輸特性：3個特性個特性 1. 1. 損耗特性損耗特性: :衰耗系數是光纖最重要的特性

21、參數衰耗系數是光纖最重要的特性參數之一，在很大程度上決定了光纖通信的中繼距離。之一，在很大程度上決定了光纖通信的中繼距離。 2 .2 .色散特性色散特性: :當一個光脈沖從光纖中輸入，經過當一個光脈沖從光纖中輸入，經過一段長度的光纖傳輸之后，其輸出端的光脈沖會一段長度的光纖傳輸之后，其輸出端的光脈沖會變寬變寬，（不同波長的光脈沖在光纖中傳輸速率不，（不同波長的光脈沖在光纖中傳輸速率不同同 造成脈沖展寬）。造成脈沖展寬）。 3. 3. 光纖傳輸的非線性效應光纖傳輸的非線性效應 : :光纖傳輸的衰耗和色光纖傳輸的衰耗和色散與光纖長度呈線性變化的，呈線性效應，而帶散與光纖長度呈線性變化的，呈線性效應

22、，而帶寬系數與光纖長度呈非線性效應。寬系數與光纖長度呈非線性效應。 4、光纜類型與結構、光纜類型與結構光纖光纖的種類很多，分類方法也是各種各樣的。的種類很多，分類方法也是各種各樣的。 （一）按照制造光纖所用的材料分：（一）按照制造光纖所用的材料分：石英系光纖石英系光纖、多組分多組分玻璃玻璃光纖、塑料包層石英芯光纖、全塑料光纖、塑料包層石英芯光纖、全塑料光纖和氟化物光纖。光纖和氟化物光纖。塑料光纖的構成塑料光纖的構成 塑料光纖是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯塑料光纖是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有機玻璃）制成的。它的特點是制造成酸甲酯（有機玻璃）制成的。它的特點是制造成本低廉，相對

23、來說芯徑較大，與本低廉，相對來說芯徑較大，與光源光源的耦合效率的耦合效率高，耦合進光纖的光功率大，使用方便。但由于高，耦合進光纖的光功率大，使用方便。但由于損耗較大，帶寬較小，這種光纖只適用于短距離損耗較大，帶寬較小，這種光纖只適用于短距離低速率通信，如短距離計算機網鏈路、船舶內通低速率通信，如短距離計算機網鏈路、船舶內通信等。目前通信中普遍使用的是石英系光纖。信等。目前通信中普遍使用的是石英系光纖。塑料光纖的示意圖塑料光纖的示意圖（二）按光在光纖中的傳輸模式分：單模光纖和（二）按光在光纖中的傳輸模式分：單模光纖和多模光纖。多模光纖。 多模光纖的纖芯直徑為多模光纖的纖芯直徑為5062.5m50

24、62.5m，包層外直徑，包層外直徑125m125m，單模光纖的纖芯直徑為，單模光纖的纖芯直徑為8.3m8.3m，包層外，包層外直徑直徑125m125m。光纖的。光纖的工作工作波長有短波長波長有短波長0.85m0.85m、長波長長波長1.31m1.31m和和1.55m1.55m。光纖損耗一般是隨波。光纖損耗一般是隨波長加長而減小，長加長而減小，0.85m0.85m的損耗為的損耗為2.5dB/km,1.31m2.5dB/km,1.31m的損耗為的損耗為0.35dB/km0.35dB/km，1.55m1.55m的損耗為的損耗為0.20dB/km0.20dB/km，這是光纖的最低損耗，波長，這是光纖的

25、最低損耗，波長1.65m1.65m以上的損耗趨向加大。由于以上的損耗趨向加大。由于OHOH的吸收作的吸收作用，用，0.901.30m0.901.30m和和1.341.52m1.341.52m范圍內都有損范圍內都有損耗高峰，這兩個耗高峰，這兩個范圍未能充分利用。范圍未能充分利用。80年代起，年代起，傾向于多用單模光纖，而且先用長波長傾向于多用單模光纖，而且先用長波長1.31m。 多模光纖 多模光纖多模光纖(Multi Mode Fiber)(Multi Mode Fiber)：中心玻璃芯較粗：中心玻璃芯較粗(50(50或或62.5m)62.5m)，可傳多種模式的光。但其模間色，可傳多種模式的光。

26、但其模間色散較大，這就限制了傳輸數字信號的頻率，而且散較大，這就限制了傳輸數字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM600MB/KM的光的光纖在纖在2KM2KM時則只有時則只有300MB300MB的帶寬了。因此，多模光的帶寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。 多模光纖一般不常用。多模光纖一般不常用。單模光纖單模光纖 單模光纖單模光纖(Single Mode Fiber)(Single Mode Fiber)：中心玻璃芯很細：中心玻璃芯很細( (芯徑一芯徑一般為般為9 9或或10m)1

27、0m)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，但還存在著材料色散和波導色散很小，適用于遠程通訊，但還存在著材料色散和波導色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩定性要好。后來又發現在即譜寬要窄，穩定性要好。后來又發現在1.31m1.31m波長處，波長處，單模光纖的材料色散和波導色散一為正、一為負，大小也單模光纖的材料色散和波導色散一為正、一為負，大小也正好相等。這就是說在正好相等。這就是說在1.31m1.31m波長處，單模光纖的總色波長處，單模光纖的總色散為零。從

28、光纖的損耗特性來看，散為零。從光纖的損耗特性來看，1.31m1.31m處正好是光纖處正好是光纖的一個低損耗窗口。這樣，的一個低損耗窗口。這樣，1.31m1.31m波長區就成了光纖通波長區就成了光纖通信的一個很理想的工作窗口，也是現在實用光纖通信系統信的一個很理想的工作窗口，也是現在實用光纖通信系統的主要工作波段。的主要工作波段。1.31m1.31m常規單模光纖的主要參數是由常規單模光纖的主要參數是由國際電信聯盟國際電信聯盟ITUITUT T在在G652G652建議中確定的，因此這種光纖建議中確定的，因此這種光纖又又稱稱G652G652光纖。光纖。單模光纖與多模光纖示意圖單模光纖與多模光纖示意圖

29、 見圖 單模光纖種類單模光纖種類G.652光纖光纖 即常規單模光纖，在即常規單模光纖，在1310nm波長工作時，理論色散值為零；波長工作時，理論色散值為零；在在1550nm波長工作時，傳輸損耗最低，但色散系數較大。單波長工作時，傳輸損耗最低，但色散系數較大。單通路速率達到通路速率達到STM-64時，需要采取色散調節手段。時，需要采取色散調節手段。G.653光纖光纖 在在1550nm波長工作時性能最佳，又稱為色散移位光纖。零色波長工作時性能最佳，又稱為色散移位光纖。零色散點從散點從1310nm移至移至1550nm波長區。波長區。G.654光纖光纖 截止波長移位的單模光纖，它的設計重點是降低截止波

30、長移位的單模光纖，它的設計重點是降低1550nm波長波長處的衷減。主要應用于需要很長再生段距離的海底光纖通信。處的衷減。主要應用于需要很長再生段距離的海底光纖通信。G.655光纖光纖 又稱之為非零色散移位單模光纖，零色散點移至又稱之為非零色散移位單模光纖，零色散點移至1570nm或或15101520nm附近，使附近，使1550nm處具有一定的色散值。色散受限距處具有一定的色散值。色散受限距離達數百公里。可以有效的減少波分復用系統的四波混頻的影響。離達數百公里。可以有效的減少波分復用系統的四波混頻的影響。（三）按最佳傳輸頻率窗口分：（三）按最佳傳輸頻率窗口分： 按最佳傳輸頻率窗口分：常規型單模光

31、纖和色散位移型單模光纖。 常規型：光纖生產長家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1300nm。 色散位移型：光纖生產廠家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如：1300nm和1550nm。（四）按折射率分布情況分：四）按折射率分布情況分： 按折射率分布情況分階躍型和漸變型光纖。按折射率分布情況分階躍型和漸變型光纖。 階躍型：階躍型：光纖的纖芯折射率高于包層折射率，使光纖的纖芯折射率高于包層折射率，使得輸入的光能在纖芯一包層交界面上不斷產生全得輸入的光能在纖芯一包層交界面上不斷產生全反射而前進。這種光纖纖芯的折射率是均勻的，反射而前進。這種光纖纖芯的折射率是均勻的，包層的折射率稍低一些。

32、光纖中心芯到玻璃包層包層的折射率稍低一些。光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的，只有一個臺階，所以稱為階的折射率是突變的，只有一個臺階，所以稱為階躍型折射率多模光纖，簡稱階躍光纖，也稱突變躍型折射率多模光纖，簡稱階躍光纖，也稱突變光纖。光纖。 現在常用的單模光纖是階躍光纖現在常用的單模光纖是階躍光纖。 （四）按折射率分布情況分：四）按折射率分布情況分： 漸變型光纖：漸變型光纖：為了解決階躍光纖存在的弊端，人為了解決階躍光纖存在的弊端，人們又研制、開發了漸變折射率多模光纖，簡稱漸們又研制、開發了漸變折射率多模光纖，簡稱漸變光纖。光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變光纖。光纖中心芯到玻璃包層的折射

33、率是逐漸變小，可使高次模的光按正弦形式傳播，這能減變小，可使高次模的光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現在的多模光纖多為漸變型光纖。成本較高，現在的多模光纖多為漸變型光纖。 （五）按光纖的工作波長分（五）按光纖的工作波長分 按光纖的工作波長分：短波長光纖、長波長光纖按光纖的工作波長分：短波長光纖、長波長光纖和超長波長光纖和超長波長光纖 短波長光纖是指短波長光纖是指0.80.80.9m0.9m的光纖；長波長光纖的光纖；長波長光纖是指是指1.01.01.7m1.7m的光纖；而超長波長光纖則是指的光纖；而超長波長光纖

34、則是指2m2m以上的光纖。以上的光纖。 光纖的結構光纖的結構 纖芯纖芯 ：折射率較高，用來傳送光；：折射率較高，用來傳送光； 包層包層 ：折射率較低，與纖芯一起形成全反射；：折射率較低，與纖芯一起形成全反射； 保護套保護套 ：強度大，能承受較大沖擊，保護光纖。：強度大，能承受較大沖擊，保護光纖。纖芯纖芯包層包層保護套保護套光纜構成光纜構成常用光纜的典型構成（常用光纜的典型構成（油膏式和骨架式）油膏式和骨架式）5 5、常用光纜類型衰減系數、常用光纜類型衰減系數 衰衰減減系數是多模光纖和單模光纖最重要的特性參數之一，系數是多模光纖和單模光纖最重要的特性參數之一，在很大程度上決定了多模和單模光纖通信

35、的中繼距離。在很大程度上決定了多模和單模光纖通信的中繼距離。衰耗系數的定義為：每公里光纖對光信號功率的衰減值。衰耗系數的定義為：每公里光纖對光信號功率的衰減值。其表達式為：其表達式為：a= 10 lg pi/po 單位為db/km其中：pi 為輸入光功率值（w 瓦特）po 為輸出光功率值（w 瓦特）5 5、常用光纜類型衰減系數、常用光纜類型衰減系數 單模光纖單模光纖在1310nm 和1550nm 波長區的衰減常數一般分別為0.30.4db/km(1310nm) 和0.170.25db/km(1550nm) 。 光纖衰減系數光纖衰減系數 850 nm 多模 = 3 dB/km 1300 nm 多

36、模 = 1 dB/km 1300 nm 單模 = 0.3 dB/km 1550 nm 單模 = 0.2 dB/km光纖衰減系數光纖衰減系數 G.652 G.655 1310nm 1550nm 1550nm 級(dB/km) 0.36 0.22 0.22 級(dB/km) 0.40 0.25 0.25光纖中光波的傳輸原理光纖中光波的傳輸原理- -全反射全反射n2n1n2空氣空氣ABMAX當當n1n2 1 c時時發生全反射發生全反射c：臨界角：臨界角只要滿足全內反射條件連續只要滿足全內反射條件連續改變入射角的任何光射線都改變入射角的任何光射線都能在光纖纖芯內傳輸能在光纖纖芯內傳輸入射光反射光折射光

37、折射率n1折射率n1 n21幾種常用光纜測試手段幾種常用光纜測試手段 1光纖長度和衰減的測試光纖長度和衰減的測試 光纜線路維護人員要使用光纜線路維護人員要使用OTDR OTDR 測試光纜時，必須拔掉相測試光纜時，必須拔掉相應光接口上的連接尾纖，避免應光接口上的連接尾纖，避免OTDROTDR發出的強光損壞光接口；發出的強光損壞光接口；用尾纖進行光口自環時，應在收發光口間加裝光衰減器，用尾纖進行光口自環時，應在收發光口間加裝光衰減器，保證光口收光功率在該光板的允許接收光功率范圍以內保證光口收光功率在該光板的允許接收光功率范圍以內（大于接收靈敏度，小于過載光功率）（大于接收靈敏度，小于過載光功率）。

38、幾種常用光纜測試手段幾種常用光纜測試手段 光纖識別器。 它是一個很靈敏的光電探測器。當你將一根光纖彎曲時，它是一個很靈敏的光電探測器。當你將一根光纖彎曲時，有些光會從纖芯中輻射出來。這些光就會被光纖識別器檢有些光會從纖芯中輻射出來。這些光就會被光纖識別器檢測到，技術人員根據這些光可以將多芯光纜或是接插板中測到，技術人員根據這些光可以將多芯光纜或是接插板中的單根光纖從其他光纖中標識出來。光纖識別器可以在不的單根光纖從其他光纖中標識出來。光纖識別器可以在不影響傳輸的情況下檢測光的狀態及方向。為了使這項工作影響傳輸的情況下檢測光的狀態及方向。為了使這項工作更為簡單，通常會在發送端將測試信號調制成更為

39、簡單，通常會在發送端將測試信號調制成270hz270hz、1000hz1000hz或或2000hz2000hz并注入特定的光纖中。大多數的光纖識別并注入特定的光纖中。大多數的光纖識別器用于工作波長為器用于工作波長為1310nm1310nm或或1550nm1550nm的單模光纖光纜，最好的單模光纖光纜，最好的光纖識別器是可以利用宏彎技術在線地識別光纜和測試的光纖識別器是可以利用宏彎技術在線地識別光纜和測試光纜中的傳輸方向和功率。光纜中的傳輸方向和功率。 幾種常用光纜測試手段幾種常用光纜測試手段 故障定位器（故障跟蹤器）。故障定位器（故障跟蹤器）。 此設備基于激光二極管可見光（紅光）源，當光此設備

40、基于激光二極管可見光（紅光）源，當光注入光纖時，若出現光纖斷裂、連接器故障、彎注入光纖時，若出現光纖斷裂、連接器故障、彎曲過度、熔接質量差等類似的故障時，通過發射曲過度、熔接質量差等類似的故障時，通過發射到光纖的光就可以對光纖的故障進行可視定位。到光纖的光就可以對光纖的故障進行可視定位。 幾種常用光纜測試手段幾種常用光纜測試手段 光損耗測試設備（又稱光萬用表或光功率計）。光損耗測試設備（又稱光萬用表或光功率計）。為了測量一條光纜鏈路的損耗，需要在一端發射為了測量一條光纜鏈路的損耗，需要在一端發射校準過的穩定光，并在接收端讀出輸出功率。這校準過的穩定光，并在接收端讀出輸出功率。這兩種設備就構成了

41、光損耗測試儀。將光源和功率兩種設備就構成了光損耗測試儀。將光源和功率計合成一套儀器時，常稱作光損耗測試儀（也有計合成一套儀器時，常稱作光損耗測試儀（也有人稱作光萬用表）。當我們測量一條鏈路的損耗人稱作光萬用表）。當我們測量一條鏈路的損耗時，需要有一個人在發送端操作測試光源而另一時，需要有一個人在發送端操作測試光源而另一個人在接收端用光功率計進行測量，這樣也只能個人在接收端用光功率計進行測量，這樣也只能得出一個方向上的損耗值。得出一個方向上的損耗值。本部分重點掌握內容 1、光通信技術的優缺點。光通信技術的優缺點。 2、光纖的、光纖的3個特性；個特性； 3、常用的、常用的G652光纖衰減系數是多少

42、光纖衰減系數是多少 4、光纖類型分類、光纖類型分類 5、幾種常用光纜測試手段、幾種常用光纜測試手段第二部分第二部分:光傳輸設備概述光傳輸設備概述 1、PDH概述概述 2、SDH概述概述 3、DWDM概述概述 4、SPDH概述概述光端機的種類 光端機的種類 光端機分3類：PDH，SPDH，SDH。 PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，準同步數字系列）光端機是小容量光端機，一般是成對應用，也叫點到點應用，容量一般為4E1，8E1，16E1。 SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數字系列）光端機容量較大，一般是63E1到403

43、2E1。 SPDH（Synchronous Plesiochronous Digital Hierarchy）光端機，介于PDH和SDH之間。SPDH是帶有SDH（同步數字系列）特點的PDH傳輸體制（基于PDH的碼速調整原理，同時又盡可能采用SDH中一部分組網技術）。 二、光傳輸設備概述二、光傳輸設備概述 1、PDH概述概述在數字通信系統中，傳送的信號都是數字化的脈沖序列。這些數字信在數字通信系統中，傳送的信號都是數字化的脈沖序列。這些數字信號流在數字交換設備之間傳輸時，其速率必須完全保持一致，才能保號流在數字交換設備之間傳輸時，其速率必須完全保持一致，才能保證信息傳送的準確無誤，這就叫做證信

44、息傳送的準確無誤，這就叫做“同步同步”。在數字傳輸系統中，有兩種數字傳輸系列，一種叫在數字傳輸系統中，有兩種數字傳輸系列，一種叫“準同步數字準同步數字系列系列”（Plesiochronous Digital Hierarchy），簡稱），簡稱PDH；另一種；另一種叫叫“同步數字系列同步數字系列”（Synchronous Digital Hierarchy），簡稱），簡稱SDH。采用準同步數字系列（采用準同步數字系列（PDH）的系統，是在數字通信網的每個節）的系統，是在數字通信網的每個節點上都分別設置高精度的時鐘，這些時鐘的信號都具有統一的標準速點上都分別設置高精度的時鐘，這些時鐘的信號都具有統

45、一的標準速率。盡管每個時鐘的精度都很高，但總還是有一些微小的差別。為了率。盡管每個時鐘的精度都很高，但總還是有一些微小的差別。為了保證通信的質量，要求這些時鐘的差別不能超過規定的范圍。因此，保證通信的質量，要求這些時鐘的差別不能超過規定的范圍。因此，這種同步方式嚴格來說不是真正的同步，所以叫做這種同步方式嚴格來說不是真正的同步，所以叫做“準同步準同步”。PDH概述概述 在以往的電信網中，多使用在以往的電信網中，多使用PDH設備。這種系列對傳統的設備。這種系列對傳統的點到點通信有較好的適應性。而隨著數字通信的迅速發展，點到點通信有較好的適應性。而隨著數字通信的迅速發展，點到點的直接傳輸越來越少，

46、而大部分數字傳輸都要經過點到點的直接傳輸越來越少，而大部分數字傳輸都要經過轉接，因而轉接，因而PDH系列便不能適合現代電信業務開發的需要，系列便不能適合現代電信業務開發的需要，以及現代化電信網管理的需要。以及現代化電信網管理的需要。SDH就是適應這種新的需就是適應這種新的需要而出現的傳輸體系。要而出現的傳輸體系。 SDH概述概述 最早提出最早提出SDH概念的是美國貝爾通信研究所，稱概念的是美國貝爾通信研究所，稱為光同步網絡（為光同步網絡（SONET）。它是高速、大容量光）。它是高速、大容量光纖傳輸技術和高度靈活、又便于管理控制的智能纖傳輸技術和高度靈活、又便于管理控制的智能網技術的有機結合。最

47、初的目的是在光路上實現網技術的有機結合。最初的目的是在光路上實現標準化，便于不同廠家的產品能在光路上互通，標準化，便于不同廠家的產品能在光路上互通，從而提高網絡的靈活性。從而提高網絡的靈活性。 1988年，國際電報電話咨詢委員會（年，國際電報電話咨詢委員會（CCITT）接受了接受了SONET的概念，重新命名為的概念，重新命名為“同步數字系同步數字系列（列（SDH）”，使它不僅適用于光纖，也適用于，使它不僅適用于光纖，也適用于微波和衛星傳輸的技術體制，并且使其網絡管理微波和衛星傳輸的技術體制，并且使其網絡管理功能大大增強。功能大大增強。SDH技術與PDH技術相比，有如下明顯優點 1、統一的比特率

48、，統一的接口標準，為不同廠家設備間的互聯提供了可能。 2、網絡管理能力大大加強。 3、提出了自愈網的新概念。用SDH設備組成的帶有自愈保護能力的環網形式，可以在傳輸媒體主信號被切斷時，自動通過自愈網恢復正常通信。 4、采用字節復接技術，使網絡中上下支路信號變得十分簡單。 由于SDH具有上述顯著優點，它將成為實現信息高速公路的基礎技術之一。但是在與信息高速公路相連接的支路和叉路上，PDH設備仍將有用武之地。SDH傳輸原理 SDH概述建立SDH概念SDH信號幀結構和復用步驟開銷和指針設備的邏輯構成1.SDH的基本概念的基本概念SDH是一整套可進行同步數字傳輸、復用和交叉連接的標準化數字信號的等級結

49、構。2.幀結構和復用步驟2.1STM-N的幀結構和幀各部分的作用2.1.1幀結構2.1.1幀結構SDH速率等級 STM-1:155.520Kbit/s（155M) STM-4:622.080Kbit/s（622M) STM-16:2488.320Kbit/s（2.5G) STM-64:9953.280Kbit/s（10G)STM-1速率計算 STM-1塊狀幀結構：270列*9行 幀頻：8K/s 一幀的周期：125us 速率=270*9*8000*8=155.520Mbit/sSTM幀結構 幀結構主要分為三部分：幀結構主要分為三部分： 1、段開銷：RSOH、MSOH 2、管理單元指針：AUPTR

50、 3、信息凈負荷:凈負荷區 傳送時的順序：傳送時的順序：字節從左至右，自上而下順序傳送。幀中各部分的作用 信息凈負荷信息凈負荷 STM-NSTM-N幀中放置各種業務信息的地方。幀中放置各種業務信息的地方。舉例舉例 2M/34M/140M2M/34M/140M等等PDHPDH信號、信號、ATMATM信號、信號、IPIP信息包等信息包等打包成信息包后，放于其中。然后由打包成信息包后，放于其中。然后由STM-NSTM-N信號承信號承載，在載，在SDHSDH網上傳輸。若將網上傳輸。若將STM-NSTM-N信號幀比做一輛信號幀比做一輛貨車，其凈負荷區即為該貨車的車廂。貨車，其凈負荷區即為該貨車的車廂。

51、在將低速信號打包裝箱時，在每一個信息包中加在將低速信號打包裝箱時，在每一個信息包中加入通道開銷入通道開銷POHPOH，以完成對每一個，以完成對每一個“貨物包貨物包”在在“運輸運輸”中的監視。中的監視。段開銷 段開銷段開銷完成對完成對STM-N整體信號流進行監控。整體信號流進行監控。即對即對STM-N“車廂車廂”中所有中所有“貨物包貨物包”進行整體進行整體上的性能監控，上的性能監控，功能用于傳送幀定位、運行、管功能用于傳送幀定位、運行、管理維護等信息，以保證信息凈負荷正確的傳送理維護等信息，以保證信息凈負荷正確的傳送。 再生段開銷再生段開銷(RSOH)完成對完成對STM-N整體信息整體信息結構進

52、行監控結構進行監控 復用段開銷復用段開銷(MSOH)完成對完成對STM-N中的復用中的復用段層信息結構進行監控段層信息結構進行監控(每一個每一個STM-1） RSOH、MSOH、POH組成組成SDH層層細化的監層層細化的監控體制控體制 二者區別：宏觀（二者區別：宏觀（RSOH）和微觀（）和微觀（MSOH）管理單元指針管理單元指針AU-PTRAU-PTR定位低速信號在定位低速信號在STM-NSTM-N幀中幀中( (凈負荷凈負荷) )的位置，使低速信的位置，使低速信號在高速信號中的位置可預知。號在高速信號中的位置可預知。發端在將信號包裝入發端在將信號包裝入STM-NSTM-N凈負荷時，加入凈負荷時

53、，加入AU-PTRAU-PTR，指，指示信號包在凈負荷中的位置，即將裝入示信號包在凈負荷中的位置，即將裝入“車廂車廂”的的“貨貨物包物包”，賦予一個位置坐標值。，賦予一個位置坐標值。收端根據收端根據AUAU指針值，從指針值，從STM-NSTM-N幀凈負荷中直接拆分出所幀凈負荷中直接拆分出所需的低速支路信號；即依據需的低速支路信號；即依據“貨物包貨物包”位置坐標，從位置坐標，從“車廂車廂”中直接所需要的那一個中直接所需要的那一個“貨包貨包”。由于由于“車廂車廂”中的中的“貨物包貨物包”是以一定的規律擺放的是以一定的規律擺放的字節間插復用方式；所以對貨物包的定位僅需定位字節間插復用方式；所以對貨物

54、包的定位僅需定位“車廂車廂”中第一個中第一個“貨物包貨物包”即可。即可。幀結構中幀結構中 TU-PTR 若復用的低速信號速率較低，即打包后信息包太若復用的低速信號速率較低，即打包后信息包太小，例：小，例：2M、34M。需進行二級指針定位。先將。需進行二級指針定位。先將小信息包打包成中信息包，通過支路單元指針小信息包打包成中信息包，通過支路單元指針TU-PTR定位其在中信息包中的位置。然后將若定位其在中信息包中的位置。然后將若干中信息包打包成大信息包，通過干中信息包打包成大信息包，通過AU-PTR指示指示相應中信息包的位置。相應中信息包的位置。復用步驟復用步驟 復用步驟復用步驟 1 1、低階、低

55、階SDHSDH高階高階SDHSDH：同步字節間插復用方式：同步字節間插復用方式. . 2 2、PDHPDH信號信號STM-NSTM-N：同步復用和靈活的映射：同步復用和靈活的映射140MSTM-N140MSTM-N34MSTM-N34MSTM-N2MSTM-N2MSTM-N 3 3、復用是依復用路線圖進行的，、復用是依復用路線圖進行的，ITU-TITU-T規定的路規定的路線圖有多種，但通常一個國家或地區僅使用一種。線圖有多種，但通常一個國家或地區僅使用一種。G.707 SDH復用路徑圖復用路徑圖中國中國SDHSDH基本復用映射結構基本復用映射結構140M140M復用步驟復用步驟140M140M

56、復用步驟復用步驟2M2M復用步驟復用步驟2M2M復用步驟復用步驟2M2M復用步驟復用步驟開銷和指針開銷和指針 3.3.開銷和指針開銷和指針. . 3.1SDH3.1SDH監控的實現監控的實現開銷開銷段開銷段開銷RSOHRSOH、MSOHMSOH通道開銷通道開銷HPOHHPOH、LPOHLPOH 指針指針管理單元指針管理單元指針AU-PTRAU-PTR支路單元指針支路單元指針TU-PTRTU-PTR開開 銷銷開開 銷銷定幀字節：定幀字節：A1、A2數字通信通路數字通信通路(DCC)字節：字節：D1D12網元網管之間、網元和網元之間網元網管之間、網元和網元之間OAMOAM信息通信息通路路D1D3D

57、1D3用于再生段用于再生段(DCCR)(DCCR)，帶寬，帶寬3 364kb/s64kb/s D4D12 D4D12用于復用段用于復用段(DCCM)(DCCM)，帶寬，帶寬964kb/s公務聯絡字節：公務聯絡字節：E1E1、E2E2光纖連通業務未通或業務已通時各站間的公務光纖連通業務未通或業務已通時各站間的公務聯絡聯絡分別提供分別提供1 1個個64kb/s64kb/s數字電話通路數字電話通路E1E1用于再生段公務聯絡用于再生段公務聯絡E2E2用于復用段公務聯絡用于復用段公務聯絡再生段誤碼監測再生段誤碼監測B1字節字節對再生段信號流進行監控對再生段信號流進行監控方式為方式為BIP8BIP8偶校驗

58、偶校驗BIP8BIP8偶校驗工作機理：偶校驗工作機理：以以8bit8bit為單位為單位( (一個字節為單位一個字節為單位) )校驗相應校驗相應bitbit列（列（bitbit塊）塊）使相應列使相應列1 1的個數為偶的個數為偶B1B1字節工作機理字節工作機理發端對對上一個已擾碼幀發端對對上一個已擾碼幀(1#STM-N)(1#STM-N)進行進行BIP8BIP8偶校驗，所得值放于本幀偶校驗，所得值放于本幀(2#STM-N)(2#STM-N)的的B1B1字節字節處處收端對所收當前未解擾幀收端對所收當前未解擾幀(1#STM-N)(1#STM-N)進行進行BIP8BIP8偶校驗，所得值偶校驗，所得值B1

59、B1與所收下一幀解擾后與所收下一幀解擾后(2#STM-N)(2#STM-N)的的B1B1字節相異或字節相異或異或的值為零則表示傳輸無誤碼塊，有多少個異或的值為零則表示傳輸無誤碼塊，有多少個1 1則表示出現多少個誤碼塊則表示出現多少個誤碼塊若收端檢測到若收端檢測到B1B1誤碼塊，在收端誤碼塊，在收端RS-BBERS-BBE性能事性能事件中反映出來件中反映出來復用段誤碼監測復用段誤碼監測B2B2字節字節對復用段信號流進行監控對復用段信號流進行監控方式為方式為BIP24BIP24偶校驗偶校驗BIP24BIP24偶校驗工作機理：偶校驗工作機理： （1 1）以）以24bit24bit為單位（為單位（3

60、3個字節為單位，個字節為單位，STM-1STM-1幀幀有有3 3個個B2B2字節）字節） （2 2）校驗相應）校驗相應bitbit列（列（bitbit塊）塊） （3 3）使相應列）使相應列1 1的個數為偶的個數為偶復用段遠端誤塊指示字節復用段遠端誤塊指示字節M1M1對告信息，由信宿回傳到信源對告信息，由信宿回傳到信源告知發端：收端當前收到的告知發端：收端當前收到的B2B2檢測的誤塊數；檢測的誤塊數；并在發端上報并在發端上報MS-FEBBEMS-FEBBE性能事件性能事件同時在發端有同時在發端有MS-REIMS-REI（復用段遠端誤塊指示）（復用段遠端誤塊指示）告警事件上報告警事件上報同步狀態字