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光纤及光纤接口知识 一 光纤基本知识二 光纤连接器概述三 光纤的接口四 光纤连接器的性能五 连接器的使用六 光模块知识简介七 光接入网的应用类型 一 光纤基本知识 1 光纤的粗细只有头发的1 10 即125 m 其中光通过的地方 纤芯 仅为10 m 只有1mm的1 100 所谓的光纤是非常细的 玻璃 主要成分是SiO2 2 光纤的种类按照光在光纤中的传输模式 可以分为多模光纤 MMF 和单模光纤 多模光纤的中心玻璃芯较粗 50或62 5 m 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 因此 多模光纤传输的距离就比较近 一般只有几公里 单模光纤中心玻璃芯很细 芯径一般为9或10 m 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 一般情况下外皮为橙色的为多模 黄色的为单模 单模 多模 3 光纤耦合器 4 光纤尾纤和光纤跳线简单的说尾纤指一端为接口 另一端为光纤的器件 光纤跳线是两端有接口 中间为光纤的器件 将一根光纤跳线从中间剪断就成为两根尾纤了 连接器插头是跳线的特殊情况 即只在光纤的一头装有插头 在工程及仪表应用中 大量使用着各种型号 规格的跳线 跳线中光纤两头的插头可以是同一型号 也可以是不同的型号 跳线可以是单芯的 也可以是多芯的 跳线的价格主要由接头的质量决定 因而价格也相差较大 光纤耦合器 Coupler 又称分歧器 Splitter 简单的说就是将光讯号从一条光纤中分至多条光纤中的组件 二 光纤连接器概述 纤细的光纤本身不能连接在一起 因此需要光纤连接器 要架设光纤 必须用到光纤连接器 因为光纤连接器是连接非常细的光纤的部件 因此必须是标准化的光纤连接器 如下图所示 1 光纤的结构被固定在光纤连接器中用来传输光纤信号的是光纤 光纤分单模光纤和多模光纤 两者的外径都是125 m 单模光纤 光穿过的被称作光纤芯的部分的粗细为8 10 m 多模光纤 光穿过的被称作光纤芯的部分的粗细为50 m 62 5 m 光纤芯贯穿光纤的中心 并且非常细 不管哪种光纤 其光纤芯的周边都被包裹层包着 2 通过将光纤连接起来 使得光波从一根光纤传输到另外一根光纤由于光纤并不是无限长的 为了传输光波 需要在光纤的连接处让光纤之间紧密相连 光纤与光纤紧密相连后 才能传输光纤 可是 1mm的1 10这样细小的光纤怎么连接呢 如果轴线错位 则光波不能传送 角度错位光波也不能传输 3 光纤连接器的结构将1 1000mm错位都不存在的稳定的连接在一起在光纤连接器插头 以下简称插头 内部 SC MU 有被称作陶瓷插芯的 直径为2 5mm的 SC FC ST 或1 25mm MU LC 的圆筒形氧化锆陶瓷零件 陶瓷插芯是紧密加工的零件 在中心部固定连接着直径为125 m的光纤 端面是经过研磨的镜面 光纤信号在光纤的更中心部 光纤芯 直径约为0 01mm 的地方通过 光纤连接器是由带耦合缝的被称为耦合套筒的零件调整插头的陶瓷插芯的位置 使之不扭曲的连接起来 于是光波就通过了 4 光纤通过按压接触而被连接到一起实际上 光纤连接器的陶瓷插芯被用于适配器连接时 被放置在内部的弹簧互相挤压在一起 陶瓷插芯的断面被稍微压扁了一些 才使得光纤之间被物理的接触在一起 5 光纤连接器剖视图 连接器插头由插针体和若干外部机械结构零件组成 两个插头在插入转换器或变换器后可以实现光纤 缆 之间的对接 插头的机械结构用于对光纤进行有效的保护 防尘盖 塑料壳 光纤陶瓷套管 塑料组件 压铜扣 缓压套管 短套管 插针是一个带有微孔的精密圆柱体 其主要尺寸如下 外径 2 499 0 0005mm外径不圆度 0 0005mm微孔直径 126 0 5 m微孔偏心量 1 m微孔深度4mm或10mm插针外圆柱体光洁度 14端面曲率半径20 60mm插针的材料有不锈钢 全陶瓷 玻璃和塑料几种 现在市场上用得最多的是陶瓷 陶瓷材料具有极好的温度稳定性 耐磨性和抗腐蚀能力 但价格也较贵 塑料插头价格便宜 但不耐用 三 光纤的接口 光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口 其原理是利用了光从光密介质进入光疏介质从而发生了全反射 通常有SC ST FC等几种类型 它们由日本NTT公司开发 FC接口类型 FC接头又叫圆型带螺纹接头 配线架上用的最多 是金属接头 一般在ODF侧采用 金属接头的可插拔次数比塑料要多 SC接口类型 SC接头又叫卡接式方型接头 路由器交换机上用的最多 是标准方型接头 采用工程塑料 具有耐高温 不容易氧化优点 传输设备侧光接口一般用SC接头 LC接口类型 LC接头与SC接头形状相似 较SC接头小一些 ST接头 ST接头又叫卡接式圆型接头 对于10Base F连接来说 连接器通常是ST类型的 光纤的各种接头如下图所示 FCconnector SCconnector LCconnector STconnector 在表示尾纤接头的标注中 我们常能见到 FC PC SC PC 等 其含义如下 前面部分表示尾纤的连接器型号 后面表明光纤接头截面工艺 即研磨方式 光纤连接器的研磨类型 光纤连接器是通过插芯端面相互对接来实现光信号传输的 所以对于光纤连接器不论何种型号 我们都可以将其插芯研磨平面归纳为下面两种类型 即 PC PhysicalContact 研磨平面 UPC UltraPC APC AngelPC 研磨平面 PC研磨平面 将端面研磨成球面的方法对光纤直接进行连接 其插入损耗小 信号定 由于研磨减少了端面的反射光线 从而提高了回波损耗 UPC研磨平面 研磨的回波损耗大于50dB 特别是用于SDH高速系统 APC研磨平面 将端面研磨成8 球面 使反射光向光纤的外面反射 从而得到60dB以上的回波损耗 这种方法插入损耗小 多用于模拟映像传输 特别适用与高速系统 光纤CATV EDFA等 这几种连接器虽然外观不一样 但核心组件 套筒是一样的 套筒是一个加工精密的套管 有开口和不开口两种 两个插针在套筒中对接并保证两根光纤的对准 其原理是 以插针的外圆柱面为基准面 插针与套筒之间为紧配合 当光纤纤芯外圆柱面的同轴度 插针的外圆柱面和端面 以及套筒的内孔加工的非常精密时 两根插针在套筒中对接 就实现了两根光纤的对准 四 光纤连接器的性能 光纤连接器的性能 首先是光学性能 此外还要考虑光纤连接器的互换性 重复性 抗拉强度 温度和插拔次数等 1 光学性能 对于光纤连接器的旋光性能方面的要求 主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的参数 插入损耗 InsertionLoss 即连接损耗 是指因连接器的导入而引起的链路有效光功率的损耗 插入损耗越小越好 一般要求应不大于0 5dB 回波损耗 ReturnLoss ReflectionLoss 是指连接器对链路光功率反射的抑制能力 其典型值应不小于25dB 实际应用的连接器 插针表面经过了专门的抛光处理 可以使回波损耗更大 一般不低于45dB 2 互换性 重复性光纤连接器是通用的无源器件 对于同一类型的光纤连接器 一般都可以任意组合使用 并可以重复多次使用 由此而导入的附加损耗一般都在小于0 2dB的范围内 3 抗拉强度对于做好的光纤连接器 一般要求其抗拉强度应不低于90N 4 温度一般要求 光纤连接器必须在 40 70 的温度下能够正常使用 5 插拔次数目前使用的光纤连接器一般都可以插拔l000次以上 五 连接器的使用 连接器一般用于下述位置 光端机到光配接箱之间采用光纤跳线 在光配线箱内采用光纤适配器 法兰盘 将光端机来的跳线与引出光缆相连的尾纤连通 各种光测试仪一般将光跳线一端头固定在测试口上另一端与测试点连接 光端机内部采用尾纤与法兰盘相连以引出引入光信号 光发射机内部 激光器输出尾纤通过法兰盘与系统主干尾纤相连 光分路器的输入 输出尾纤与法兰盘的活动连接 连接器使用的位置 六 光模块知识简介 1 光纤模块的构成 有发射激 TOSA 接受 ROSSA 线路板IC外部配件等 简单的说 光模块的作用就是光电转换 发送端把电信号转换成光信号 通过光纤传送后 接收端再把光信号转换成电信号 SFP TOSA ROSSA 2 光模块的分类 按照封装分 1 9 SFF SFP GBIC SFP XFP X2 XENPAK1 9封装 焊接型光模块 一般速率有52M 155M 622M 1 25G 多采用SC接口 SFF封装 焊接小封装光模块 一般速率155M 622M 1 25G 2 25G 4 25G 多采用LC接口 GBIC封装 热插拔千兆接口光模块 采用SC接口 SFP封装 热插拔小封装模块 目前最高数率可达155M 622M 1 25G 2 125G 4 25G 8G 10G 多采用LC接口 XENPAK封装 应用在万兆以太网 采用SC接口 XFP封装 10G光模块 可用在万兆以太网 SONET等多种系统 多采用LC接口 3 SFP GBIC识别 1 何为GBIC GBIC是GigaBitrateInterfaceConverter的缩写 是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件 GBIC设计上可以为热插拔使用 GBIC是一种符合国际标准的可互换产品 采用GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活 在市场上占有较大的市场分额 速率主要为155M 100M GE连接器是SC 2 何为SFP SFP是SMALLFORMPLUGGABLE的缩写 可以简单的理解为GBIC的升级版本 SFP模块体积比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 SFP模块的其他功能基本和GBIC一致 有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC MINI GBIC 目前已经成为主流的光纤模块 速率主要为155M 100M GE 2 5G连接器是LC GBIC SFP GBIC和SFP都有SX MM LX SM LH ZX SM 之分GBIC的各种型号在设备上无法识别 只能通过IOS读取其型号或者从设备上将模块取出 SFP的型号识别方法 注意SFP上有一个有颜色的小把手把手的颜色与模块的型号对应关系如下对于GE的SFP来说黑色 多模MMSX模块蓝色 单模SMLX模块浅黄色 单模SMLHorZX模块 不同的厂家的叫法不一 有叫LH的 也有叫ZX的 对于2 5G的SFP来说灰色 单模SMSR模块绿色 单模SMLR模块 4 光电转换器 光电转换器即光model 俗称光猫 是目前中小公司包括大型公司经常使用到的一种网络设备 如果说得更加专业的话 光猫是一种类似于基带MODEM 数字调制解调器 的设备 和基带MODEM不同的是接入的是光纤专线 是光信号 用光电信号的转换和接口协议的转换后接入路由器 他属于是广域网接入的一种 也就是常常说到的光纤接入 只要存在光纤的地方都需要光猫对光信号进行转换 既然我们知道了凡是公司使用光纤都需要使用光猫对输入来的光纤中光信号进行转换 通过光猫转换后的信号已经是电信号了 我们通过光猫后头的RJ45以太网接口连接路由交换设备即可 当然直接连接计算机也是没有任何问题的 在接入光纤连到光猫的同时 还需要ISP也使用一个光猫连接到同一条光纤上 这也是为什么光猫都是成对卖的原因 一个用于发送信号 另一个用于接收信号 七 光接入网的应用类型 根据ONU 光节点 的位置 OAN可划分为4种基本类型 即光纤到路边 FTTC 光纤到楼 FTTB 光纤到办公室 FTTO 及光纤到家 FTTH 交换机 OLT 光分路器 ONU 铜线引入 光缆 ONU ONU FTTH FTTC FTTB 光接入网的应用类型 1 FTTB简介 FTTB LAN 简称FTTB 即FibertoTheBuilding 光纤到楼 是一种基于优化光纤网络技术的宽带接入方式 我们称为FTTB LAN的宽带接入网 简称FTTB 它是利用数字宽带技术 光纤直接到小区里 再通过双绞线 超五类双绞线或4对非屏蔽双绞线 到各个用户 FTTB采用的是专线接入 无需拨号 安装简便 客户端只需在计算机上安装一块网卡即可进行24小时高速上网 FTTB提供最高上下行速率是10Mbps 独享 这是一种最合理 最实用 最经济有效的宽带接入方法 FTTB特点 1 速度快 光纤到楼 网线到户 上 下行最高速率可达到10Mbps 是普通56K调制解调器的180倍 2 容量大 每户最高可独享双向均衡10M带宽 相当于普通电话带宽64K的156倍 3 应用广 高速上网VOD视频点播家庭办公 SOHO 远程教育视频会议远程办公 ROBO 远程医疗网间互联 2 FTTH简介 FTTH FiberToTheHome 顾名思义就是一根光纤直接到家庭 具体说 FTTH是指将光网络单元 ONU 安装在住家用户或企业