通信工程设计基础培训.ppt

1 光缆线路工程设计培训 郑震2004年7月 2 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 3 总体培训计划 4 光传输线路基本知识 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 5 传输线路在通信网中所处的位置 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 6 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 7 传输线路在通信网中所处的位置 3 8 光纤通信原理 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 9 光纤通信原理 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 10 光纤通信原理 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 11 光纤通信原理 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 缺点脆弱敷设安装不方便 12 光纤通信原理 光纤的结构 1 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 5cm 125um 9 50um 二次涂敷层 尼龙或聚乙烯 增加机械性能和弯曲性 13 光纤通信原理 光纤的结构 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 14 光纤通信原理 光纤的分类 1 按折射率分 阶跃光纤 渐变光纤 15 光纤通信原理 光纤的分类 2 按波长分 长波光纤 1310nm和1550nm 短波光纤 600 900nm 16 光纤通信原理 光纤的分类 3 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50 75um 包层直径为100 200um 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4 10um 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 17 光纤通信原理 光纤的分类 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NA为数值孔径 为光波波长 18 光纤通信原理 光纤的导光原理 1 全反射原理 根据光的折射定律 n1Sin 1 n2Sin 2 19 光纤通信原理 光纤的导光原理 2 20 光纤通信原理 光纤的导光原理 3 光在阶跃光纤中传播 NA Sin c NA并非越大越好 NA越大 接收光的能力越强 但模式色散越厉害 21 光纤通信原理 光纤的导光原理 4 光在渐变光纤中传播 22 光纤通信原理 单模光纤主要特性参数 1 衰耗a色度色散D 模长直径d截止波长 c偏振模色散PMD 23 光纤通信原理 单模光纤的特性参数 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9 m 12 5 m 瑞丽散射 结构散射 吸收 24 光纤通信原理 单模光纤的特性参数 3 光纤衰减曲线 用衰减系数来表示损耗 其单位是dB km 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 25 光纤通信原理 单模光纤主要特性参数 4 2 色度色散 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 26 光纤通信原理 单模光纤主要特性参数 5 2 色度色散曲线 27 光纤通信原理 单模光纤主要特性参数 6 3 模长直径 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 28 光纤通信原理 单模光纤主要特性参数 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 29 光纤通信原理 单模光纤主要特性参数 8 5 偏振模色散PMD 30 光纤通信原理 单模光纤主要特性参数 9 5 偏振模色散 典型值 0 05ps km链路设计值 0 5ps km 31 光纤通信原理 单模光纤主要特性参数 10 32 光纤通信原理 光纤的种类 1 33 光纤通信原理 光纤的种类 2 G 652光纤 1310nm性能最佳 应用最广泛 具有1310nm和1550nm两个低耗窗口 零色散点位于1310nm处 34 光纤通信原理 光纤的种类 3 G 652A B C D的区别 该处的衰减在氢损后不得高于1310nm处的衰减 35 光纤通信原理 光纤的种类 4 波段划分 O E S C L 1200 1700 1300 1400 1500 1600 nm O band 1260to1360E band 1360to1460S band 1460to1530C band 1530to1565L band 1565to1625 36 光纤通信原理 光纤的种类 5 G 652光纤的应用 37 光纤通信原理 光纤的种类 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 各类单模光纤的性能比较 1600 1700 1400 1300 1200 1500 1100 Wavelength nm 20100 10 20 Dispersion ps nm km 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 Attenuation dB km Attenuation allfibretypes 38 39 光纤通信原理 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 40 光纤通信原理 光缆的种类 1 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 41 光纤通信原理 光缆的种类 2 松套管 光纤 聚乙烯外护套 缆芯填充物 护套加强件 钢带 中心加强件 内护套 松套层绞式光缆的结构 42 光纤通信原理 光缆的种类 3 非金属光缆金属铠装光缆 部分光缆的侧视图 43 光纤通信原理 光缆的种类 4 特殊结构光缆 水底 海底 光缆阻燃光缆非金属光缆全介质自承式光缆ADSS架空地线复合光缆OPGW 44 光纤通信原理 特殊结构光缆 1 水底光缆 45 光纤通信原理 特殊结构光缆 2 阻燃光缆 阻燃层加在光缆的外护层阻燃材料有卤阻燃 聚氯乙烯PVC无卤阻燃 阻燃聚烯烃 46 光纤通信原理 光缆型号说明 GYFTA5336D1分类中心加强芯特征护层铠装芯数类型 47 光纤通信原理 光缆的主要性能参数 机械性能 包含抗张力和抗侧压力 弯曲性能温度特性介电强度渗水性能 48 光纤通信原理 光缆的主要敷设方式 架空管道直埋通道 49 光纤通