4：全光纤系统在智能建筑中的发展研究

4：全光纤系统在智能建筑中的发展研究

目录摘要。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3全光纤系统在国内智能建筑中的现状。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4主要研究内容及研究方法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4关键技术和创新点。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10课题应用效果。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11技术参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12摘要光纤作为传输高速率、大容量、多业务的最佳媒质，早已在广域网和城域网中广泛应用，接入网的光纤化将是未来发展方向。光纤作为宽带接入一种主流的方式，有着通信容量大、中继距离长、保密性能好、适应能力强、体积小重量轻、原材料来源广价格低廉等的优点，未来在宽带互联网接入的应用可预料会非常广泛。更多用户特别是高端用户正期盼着光纤入户（FTTH）的到来。EPON（基于以太网的无源光网络）技术是实现点到多点的FTTH一种解决方案，该技术采用无源分光器，局端设备同时接入用户的语音和数据业务，由于其带宽和运营成本的优势，近两年来一些发达国家及国内已经开始了EPON网络的建设。EPON代表了未来接入技术的发展方向，具备非常独特的价值定位。关键词：全光纤系统；智能建筑；现状；建设一，全光纤系统在国内智能建筑中的现状我国改革开放以来，国民经济飞速增长，被誉为经济发展晴雨表的建筑业和房地产业也得到了快速发展。与此同时，在世界范围内，数字信息技术风起云涌，已深入到人们生活的每一个角落。因此，建筑技术与数字信息技术相融合的“智能建筑”应运而生，并迎来了良好的发展机遇。国内智能建筑正处起飞阶段目前，智能建筑在我国还处于起飞阶段，在我国大中城市的各类公共建筑中已基本普及，只是各种类型建筑因需求不同智能化程度有所差别；住宅小区智能化在经济发达地区的大中城市普及程度较高，大约在90%左右（功能差别较大），在小城市有待普及。工程项目的分布情况是，经济发达地区约占80%，欠发达地区约占20%。上海、北京、广州、深圳、天津、厦门、珠海、青岛、烟台、大连等城市已建成的智能建筑约5000多座，中西部地区城市，如武汉、成都、重庆、西安等，也有一些智能建筑。三网合一的有着重要的经济价值。首先，有利于极大地减少基础建设投入，并简化网络管理，降低维护成本。其次，信息服务将由单一业务转向文字、话音、数据、图像、视频等多媒体综合业务。再次，三网融合是业务的整合，它不仅继承了原有的话音、数据和视频业务，而且通过网络的整合，衍生出了更加丰富的增值业务类型，如图文电视、VOIP、视频邮件和网络游戏等，极大地拓展了业务提供的范围。第四，三网融合打破了电信运营商和广电运营商在视频传输领域长期的恶性竞争状态，各大运营商将在一口锅里抢饭吃，看电视、上网、打电话资费可能打包下调。最后，将使网络从各自独立的专业网络向综合性网络转变，网络性能得以提升，资源利用水平进一步提高。智能建筑目前正面临着向多网融合、三网合一的技术发展，逐步实现在同一个网络上音频、数据和视频的传送。目前在北京、上海、青岛、大连、广州、深圳等国内主要的城市在一些高端的项目中已经开始推广全光纤系统。按理论计算，就光纤通信常用波长1.3微米和1.55微米波长窗口的容量至少有25000GHz。自然会想到采用多波长的波分复用技术WDM(WavelengthDivisionMultiplex)。1996年WDM技术取得突破，贝尔实验室发展了WDM技术，美国MCI公司在1997年开通了商用的WDM线路。光纤通信系统的速率从单波长的2.5Gb/s和10Gb/s爆炸性地发展到多波长的Tb/s(1Tb/s=1000Gb/s)传输。当今实验室光系统速率已达10Tb/s，几乎是用之不尽的，所以它的前景辉煌。FTTH(Fiber

To

The

Home

)，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用户处，是光接入系列中除FTTD(光纤到桌面)外最靠近用户的光接入网应用类型。FTTH的显著技术特点是不但提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装。光纤通信技术的特点。(1)

频带极宽,通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。(2)

损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。(3)

抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。(4)无串音干扰,保密性好。在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多,相邻信道也不会出现串音干扰,同时在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。

宽带光纤在城市网络中的应用趋势。信息时代的来巴加速了通信技术的发展，三网合一使得用户对骨干网络的传输带宽和速率都提出了新的要求。光纤通信是通信史上的一大革命，是未来信息网络的骨干支柱。它给通信建设所带来的深远意义是其它任何通信技术所无法比拟的。

随着社会经济、科学技术的迅猛发展，电话、电视、数据等多种综合业务的信息量越来越大，传统的同轴电缆、波导、微波等传输媒介已无法满足要求。光纤已成为主要的传输介质。对于城市本地网来说通讯业务不断增加，尤其是数据业务需求的增大，城市光环需要有更大的传输带宽，以迎接语音、图象、数据三网合一时代的到来。

对于长途干线，近来发展的G.655光纤可在长距离、高速率的波分复用系统中提供极好的传输特性。在校园网、企业网的建设中，不断有新型的多模光纤产生（如朗讯的-La

zrSPEED多模光纤的带宽可达10G），适用于千兆比似太网。这样，传统的城市网络就成为了信息传输瓶颈。大容量、大对数的光纤通信风正成为公众网的建网所需。全波光纤技术的出现无疑成了解决公众网络主干拥挤的良策。这也标志着光通信时代的真正来临。

全波光纤具有明显的技术经济优势，对于一个幅员辽阔的发展中国家来说，推广应用此技术显得尤为重要。

目前的传输系统主要在1310nm和1530一1565nm两个窗口运行。而1350－1450nm波段由于水降的存在尚未使用。全波光纤则通过一种全新的生产过程，几乎完全取消了引入光纤的OH离子（OH离子导致1385nm左右波长区的衰减比周围大得多），从而消除了水峰，使光纤可应用波长范围达到1280nm—1625nm。

全波光纤可提供比现在普通单模光纤超出100纳米的有效波段，至少是常规光纤使用波段的1.6倍。此种光纤与朗讯的WDM系统相结合可使本地服务商达到同时传数百个波长的高效数据能力。

全波光纤是一种匹配包层光纤，其在1310nm与1550nm波段的性能是完全一样的。但与传统的单模光纤相比，全波光纤还具有其不可比拟的优势；

更乡的波长：

全波光纤可以提供从1280mn－1625nm的完整传输波段为DWDM系统提供的彼长至少超过常规光纤60％。全波光纤除去了水峰损耗，开辟了以前不能利用的1340nm至1440nm的窗口。这使服务商可以用全波光纤提供高速数据服务，如多媒体、Internet和VOD、点播电视。

对高速率传偷有更长的非色散补偿距离：一在1400nm波段，全波光一纤的色散只有常规光纤在1550nm波段的一半以下，这可允许信号无补偿传输距离增加一倍以上。全波光纤不只提供更多的彼长，而且对高速信号（10G／s）在1400nm区域具有很小的色散。利用全波光纤，在1400nm区域10Gb／s信号无色散补偿距离可比常规光纤在1550nm窗口长

2倍以上。

一根光纤上同时存在多种服务：

全波光纤可同时在光纤波段的一个区域传输模拟频信号，在另一个彼段传输高速率信息（可达10Gb／s），而在另外一个波段传输低速率DWDM信息。

新的网络管理能力：

不同的服务类型可以组在一起，分配到某个最适合的波段。这使管理系统为特定业务服务，好象它们运行在不同的光纤系统，实际却是一个光纤类型，这样很方便经济。

低运行成本

WDM信号可在很宽的波段上传输，减少了放大器和色散补偿装置的使用。

朝讯的全波光纤为以上传输新理念提供了最好的工具。传统视频设备为模拟形式，占用1310nm或1550nm波长。在进行业务拓展时，模拟信号由于其大功率，为防止信道间干扰，其它语音数据信号只能在1310nm或1400nm传输。传统的单模光好只有1310nm和

1550nm两波长窗口，而1310nm由于零色散的原因不能进行波分复用，那么如想传输多路数据信号（包括数据压缩图象）、语音信号，只能再加一根光纤，系统造价增加。

但如使用全波光纤，它的高带宽使增加了1400nm的波长窗口，则只需一根光纤即解决问题。从1310nm到1610nm，采用粗波分复用，波长间隔20nm，1550nm传输模拟视频信号，1400nm窗口利用低色散特性的优点传高速数据或语音，而且，由于在接入网里，距离较短。不需双向光放大器，不同类别信号可进行双向传输（1310nm传反向信号），实现网络的交互性。此种组网方式所使用的光传输设备由于使用了CWDM，成本会有所降低，且减少了光纤使用量。体现了全波光纤的增值潜力。

即讯科技曾在大型国际通信会议上展出过两套小型全波光纤演示系统、来实现三网合一。郎讯还有大型的全方位全波光纤系统在新泽西的贝尔实验室。对于较长距离的传输，使用对应不同波长的放大器。主要用1550nm和1400nm窗口进行图象及数据的传输，客户机与服务器之间的通讯使用1310nm与1400nm互相收发。此系统真正通过全波光纤的传输实现了三网合一，并在1999年2月圣地亚哥的国际会议上引起了极大的轰动。

宽带、高速的交互式网络是未来网络的新要求。全波光纤在目前带宽需求成指数增长的情况下为城市提供本地网络设计的最佳方案，是适应现在及将来的功能强大、高度灵活的光纤产品。二、主要研究的内容及方法全光纤主要是采用EPON技术，EPON系统是采用双波长单纤双向的方式进行通讯，OLT至ONU使用1490nm波长，ONU至OLT使用1310nm波长。根据相关标准，每个OLT最多能够支持32个ONU。EPON的上、下行速率均为1

Gb/s（由于其物理层编码方式为8B/10B码，其线路码速率为1.25Gb/s），所以每个ONU平均可用带宽是32Mb/s。在光网络设计中，OLT/ONU的技术参数是网络设计的基础数据。一般情况下，各生产厂家的产品分为10KM和20KM两种，有不同的发射功率和接收范围，而且由于采用的光器件不同，各指标有有所变化－－1～4dBm2～7dBm－1～4dBm－3～2dBm发射光功率－3dBm－6dBm－3dBm－1dBm接收饱和度－24dBm－27dBm－24dBm－24dBm接收灵敏度20KMONU光模块典型值20KMOLT光模块典型值10KMONU光模块典型值10KMOLT光模块典型值参数项目1、分路器是EPON系统中不可缺少的无源光纤分支器件。它把由光纤输入的光信号按比例将功率分配到若干输出用户线光纤上，一般有1分2、1分4、1分8、1分16、1分32五种分支比。对于1分2的分支比，功率会有平均分配（50:50）和非平均分配（5:95、40:60、25:75）多种类型。而对于其他分支比，功率会平均分配到若干输出用户光纤去。对于上行传输，分光器把用户线光纤上传光信号耦合到馈线光纤并传输至光线路终端（OLT）。分光器不需要外部能源，会增加光功率损耗，这主要是由于它们对入射光进行分光，分割了输入（下行）功率的缘故。这种损耗称为分光器损耗或分束比，通常以dB表示，并且主要由输出端口的数量决定。运营商可按照组网不同采用不同规格的分光器。EPON系统从局端到用户端可分为馈线光缆子系统、配线光缆子系统、入户线光缆子系统和光纤终端子系统等四个部分。2、馈线光缆子系统馈线光缆子系统主要由从中心机房引出至光分配点的光缆及其相关配件组成，配件包括光缆接续盒、光交接箱、光配线箱和光配线架（ODF）等。根据使用环境的不同，馈线光缆可选择管道、架空、直埋等不同的敷设放式，常用的光缆型号有GYTA、GYTS、GYTY53、ADSS等。对于光缆路由较为紧缺的使用环境，可选用排水管道光缆（GPTCA63）、路面微槽光缆（GLFXTS）和微型8字自承式架空光缆（GYXTC8Y）等。3、配线光缆子系统配线光缆子系统主要由光分配点至入户光纤配线点之间的配线光缆、光缆连接配件、光分路器等部分组成。光分配点：光分路器所在的位置。光分配点位置的设定原则：一级分光、光分路器集中安装。入户光纤配线点：对入户线光缆进行配线的设施所在的位置。光缆连接配件：在馈线光缆和配线光缆之间进行光纤分配的设施，如光交接箱、ODF等。线光缆的选用配线光缆我们推荐采用专为FTTH设计的骨架式光纤带光缆。配线光缆位于光分配点之后，芯数相对较大，分歧下纤的数量较大，宜采用光纤组密度较高且缆径相对较小的光纤带光缆。3、入户线光缆子系统入户线光缆子系统主要由入户光纤配线点至光纤端接点之间的入户光缆、入户光纤配线设施等部分组成。4、光纤终端子系统光纤终端子系统主要由入户光缆的光纤端设施和连接到OUN设备的光纤跳线组成。设计时要求以安全、灵活、可靠为原则，同时还需要考虑到测试和重新端接的可能。5、EPON系统概图示例1。多层楼宇住宅ODN网络应用示例示例2.高层楼宇住宅ODN网络应用示例示例3.别墅住宅ODN网络应用示例四、关键技术和创新点主要技术指标：主要新技术：项目研究在未来智能建筑中建成为全光主干通讯大厦，所有电话、网络、有线电视、闭路电视监控、一