《光纤通信应用》PPT课件

光纤通信概述,通信业务的迅猛增长主要体现为对传输带宽的需求光纤通信以其独特的优越性、巨大的传输带宽成为当今最主要的信息传输方式光纤通信在所有信息传输领域均获得广泛应用,通信网与业务应用,传输网络是各种通信应用的平台用户规模与业务需求增长推动网络技术发展为充分利用网络资源，运营商开发的各种新（增值）业务应运而生光纤通信是电力网通信调度信号传输的发展方向,光纤通信网络,以光波为信号载体，以光导纤维为传输介质的通信方式即为光纤通信光纤传输具有独特的优越性、巨大的传输带宽目前，百分之八十五以上的信息（语音、数据、图象）通过光纤传输我国各通信运营商与各行业、部门的专用网建设的光缆骨干网、城域网及用户接入网总长度已达680万公里以上,光纤通信的特点,传输带宽达数百THz，通信容量极大。传输衰耗低，中继距离长。光缆重量轻、尺寸小，便于敷设与维护。抗电磁干扰,特别有利于电力网通信.无信号间串扰，保密性好。材料来源广，成本相对低。,光纤传输的应用问题,光纤使用中不能弯曲过小光纤线路的连接操作较复杂（固定、活动）光的分路与耦合较困难,光纤通信的技术演变,大气光通信1966年：高锟的论点1970年：光纤（康宁）器件（贝尔）、1976（中国武汉）系统建设：市话（1982）长话（1987）八纵八横波长应用：850nm1310nm1550nm（S、C、L）光纤应用：MMFSMF新型：G.655、LEAF、EDF、DCF信号类型：模拟数字（PDHSDH）传输速率：8M、34M、140M、155M、622M、2.5G、10G使用波长:单一波长波分复用密集波分复用(DWDM)网络技术：光分插复用（OADM）光交叉连接（OXC）自动光交换（ASON）,光纤通信的应用类型,公用网：市话局间中继、长途干线系统（国际、一级、二级）、移动网专用网：铁道、电力、军事、石油、高速、金融、公安等广电网：HFC图象传输（CATV）计算机网：WAN、MAN、FRN、DDN用户接入网：FTTC、FTTB、FTTH、FTTO,光纤通信系统涉及的产品,（1）光传输设备：光端机、中继机、波分复用机（2）光纤、光缆及附件：接头盒、终端盒、光配线架（3）光电器件：有源器件：光源、光探测器、光放大器、波长转换器等无源器件：连接器、隔离器、耦合器、波分复用器等（4）测试仪器与专用工具：误码分析仪、光时域反射仪（OTDR）、光谱分析仪光源、光功率计、光纤熔接机、米勒钳、切割器等。,光纤传输系统,单信道光传输系统,光纤数字通信系统的技术指标：（1）误码指标：平均误码率BER误码秒ES严重误码秒SES误码块EB误块秒比ESR（2）抖动与漂移性能（3）光发送与接收的技术指标,光端机,中继机,光端机,交换,交换,E/O,O/E,O/E/O,光纤传输扩容方式,光纤通信技术主要围绕提高传输容量与增大传输距离发展。(PDHSDHWDM）提高传输容量的手段有：1、SDM采用增加光纤对扩大通信容量。2、TDM不断提高信道传输速率。3、WDM增加光纤中信道(波长)数量。增大传输距离的方式有：1、进行光放大2、采用色散补偿与前向纠错技术3、实现光孤子通信,光传输系统主要指标,光纤传输系统发送指标,1、工作波长（）：850nm.1310nm.1550nm(S.C.L波段)线路传输特性与系统工作波长密切相关。2、平均发送光功率（Ps）：功率单位：mw、w（制造、购买光源用）dBm（设计、施工、测量用）dBm=10LogPs/1mw（毫瓦分贝值）,光纤工作波段,工作窗口波段标称波长波长范围（nm）第一窗口850第二窗口O波段13101280-1360第三窗口S波段15501460-1530C波段15501530-1565第四窗口L波段15501565-1625第五窗口E波段波长扩展1360-1460,光纤传输系统发送指标,3、光谱特性（）：信号脉冲包含的波长范围4、边模抑制比（SMSR）：SMSR=Pmain/Pside30dB5、消光比（EXT）：EXT=P。/P1x100%10dBP。：全零码的光功率值，P1：全1码的光功率值。,光纤传输系统接收指标,1.接收灵敏度(Pr)在保证系统误码指标的条件下，光接收机所需要的最小光功率值：Pr=10lgPmin/mw（dBm）Pr值决定于系统传输速率、码型以及光探测器的类型。2.接收动态范围(D)在保证系统误码指标的条件下，光接收机所需最小光功率值与所允许的最大光功率值之差。即：D=10lgPmax/Pmin（Pr）（dB）,不同工作条件下的接收灵敏度,速率等级2Mb/sSTM-4STM-16STM-64误码指标BER101010接收灵敏度-50dBm-32dBm-28dBm-20dBmPr,-9,-10,-12,灵敏度与系统误码指标相关!,光纤与光缆,光纤结构,包层,n,纤芯,n,1,2,涂复层,n11.4672,n21.4647,介质折射率的差别形成光波导,包层,涂复层,原料提纯熔炼制棒拉丝涂覆套塑成缆,光纤光缆制造工艺,光纤的类别,可有不同分类方式:按传导模数分：多模（MMF）单模（SMF）按折射率分布：渐变型（GI）阶跃型（SI）按特殊用途分：EDF、DCF、LEAF.按ITU-T或IEC文号分：G.651（A1）、G.652（B1）G.653（B2）、G.655（B4）.,模的概念,纵模指激光振荡的频谱成分，即波长成分单纵模激光器的频率仍有一定的分布范围横模指电磁场的横向场分布分为基模TEM00和高阶模TEMmn偏振模指同一光波模式所包含的相互正交的两个偏振态,G.651光纤(MM)多模光纤G.652光纤(SM)标准单模光纤G.653光纤(SM)色散位移光纤G.654光纤(SM)截止波长位移光纤G.655光纤(SM)非零色散位移光纤G.656光纤(SM)宽带NZ-DSFG.657光纤(SM)抗弯曲衰减光纤,ITU-T建议文号,特殊用途光纤,1、掺铒光纤（EDF）2、色散补偿光纤（DCF）3、数据光纤4、大有效面积光纤（LEAF）5、色散平坦光纤6、全波光纤（AWF）,常用光纤命名与标准对照,光纤名称ITU-T标准IEC标准多模光纤G.651A1aA1b非色散位移光纤G.652A、B、CB1.1、B1.3零色散位移光纤G.653B2截止波长位移光纤G.654B1.2非零色散位移光纤G.655A、G.655BB4,注:G.652C(B1.3)为全波光纤,G.652B有偏振色散要求,仍归于B1.1G.654(B1.2)为截止波长位移光纤(最低衰耗光纤),单模光纤导光原理,光的折射现象：光的全反射：,1,3,2,2,3,1,Sin,=,=1.460/1.464,=85.8,入射角=90-85.8=4.2度，近于直线传导。,光纤的基本参数,1.几何尺寸,类别,SM,MM,EDF,数据,纤芯直径（2a）,9,50,4.5,62.5,包层外径（2b）,125,涂复层外径,约250,（m）,2相对折射率差,=n1-n2/n1,DCF,6,光纤的基本参数,3.数值孔径：NA=n1=Sin,数值孔径表示光纤接收（耦合）光信号的能力常规单模光纤的NA值约为0.108多模光纤的NA值大于单模光纤，故光耦合效率高。NA值与折射率差有关，太大会形成多模传输。,光纤的基本参数,6.光纤截面形状误差1、包层不圆度：1%,2、同心度误差：50dB,跳线长度：0.5、1、5、10（m）,光衰减器,功能对光功率进行一定量衰减的器件。应用场合系统调试-模拟光纤中继站-减小富余光功率光测试仪表-校准定标分类光可变衰减器连续可变光衰减器，分档可变光衰减器光固定衰减器,光纤线路接续与成端,光纤接续与成端,接续光缆线路盘长之间的连接。成端光缆线路终端与光传输设备的连接。接续要求：纤号确定、准确对接（色标、领示色）接头损耗尽可能小连接稳定可靠，满足强度要求自动化程度高、便于操作接续费用低,接续施工准备,光缆端部检查（运输、敷设中的损坏）接头附件：接头盒、终端盒、热缩管、PVC（清点数量、检查质量）接续仪器、工具：光纤熔接机、OTDR、专用开缆、剥线工具施工车、蓬。,光纤熔接机,工程中均采用自动熔接机。型号如：藤仓:FSM-40S(50S)、30R（带纤）、住友:TYPE-37SE、TYPE65（带纤）功能：自动校准、熔接参数选择、自动放电熔接、接头质量评估、接头热缩保护。微处理器运行，屏幕显示供电：市电转换、蓄充电池（直流12V）产生4000V高压电弧，温度约18002000度。,光缆接头处理步骤,分端套接头盒开剥光缆约1m，清除油膏，去护层、套管加强芯固定光纤熔接与保护余纤盘留与固定接头盒密封与安装,光纤熔接程序,分纤对号，套热缩管去光纤涂覆层酒精清污切制端面光纤放置与校准放电熔接强度检测与质量评估接头热缩保护（裸纤须全部包住）,光配线架成端示意,活动连接器,光配线架（ODF）,活动连接,跳线,光纤配线架