光通讯原理.ppt
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1、LOGO目目录第一章第一章 接入网基础知识接入网基础知识接入网基础知识接入网基础知识第二章第二章 光通讯光通讯光通讯光通讯系统系统系统系统第三章第三章 光缆基础光缆基础光缆基础光缆基础知识知识知识知识第四章第四章 光光光光器件器件器件器件第五章第五章 光纤连接光纤连接光纤连接光纤连接技术技术技术技术第六章第六章 光缆光缆光缆光缆测试测试测试测试第七章第七章 ODNODN光分配网概述光分配网概述接入网基接入网基础知知识长途网和中途网和中继网合在一起称网合在一起称为核心网或核心网或转接接网,相网,相对于核心网的其它部分于核心网的其它部分则统称称为接入接入网(网(ACCESS NETWORK,AN)
2、ACCESS NETWORK,AN)接入网主要完成接入网主要完成将用将用户接入核心网的任接入核心网的任务。接入网是公用接入网是公用电信网中最大和最重要的的信网中最大和最重要的的组成部分成部分。接接入网的拓扑入网的拓扑结构构网网络络的拓扑的拓扑结结构是指构是指组组成网成网络络的物理的或的物理的或逻辑逻辑的布局形状和的布局形状和结结构构构成。构成。接入网接入网环环境下的基本网境下的基本网络络拓扑拓扑结结构有构有5 5种种类类型,即星型型,即星型结结构、双星型构、双星型结结构、构、环环型型结结构、构、树树型型结结构和构和总线结总线结构。构。接入网的拓扑接入网的拓扑结构构1 1、星型结构、星型结构当涉
3、及通信的所当涉及通信的所有点中有有点中有一个特殊点(即枢纽点)与其他所有点直接相连,而一个特殊点(即枢纽点)与其他所有点直接相连,而其余点之间不能直接相连时,就构成了星型结构,又称单星型或大星型结构(如其余点之间不能直接相连时,就构成了星型结构,又称单星型或大星型结构(如左图所示)左图所示)在接入网环境,各个用户都最终要与本地交换机相连,业务量最终都集中在本在接入网环境,各个用户都最终要与本地交换机相连,业务量最终都集中在本地交换机这个特殊点上,传统的电缆接入网就是星型配置,由于本地交换机成了地交换机这个特殊点上,传统的电缆接入网就是星型配置,由于本地交换机成了各个用户业务量的集中点(枢纽点)
4、因而星型结构又称枢纽结构。星型结构具有各个用户业务量的集中点(枢纽点)因而星型结构又称枢纽结构。星型结构具有优质服务和成本高的特点、适合于传输成本相对交换成本较低的应用场合优质服务和成本高的特点、适合于传输成本相对交换成本较低的应用场合s接入网的拓扑接入网的拓扑结构构2 2、双星型结构、双星型结构在光纤接入网环境中,将传统电缆接入网的交接箱换成远端节点或远端在光纤接入网环境中,将传统电缆接入网的交接箱换成远端节点或远端设备,将馈线电缆改用光缆后即成为双星型结构,有人称之为分布式星设备,将馈线电缆改用光缆后即成为双星型结构,有人称之为分布式星型结构(如下图)型结构(如下图)。双星双星型结构是一种
5、经济的、演进的网络结构型结构是一种经济的、演进的网络结构,很,很适合传输距离较远、用适合传输距离较远、用户密度较高的企事业用户和住宅居民用户区。特别是远端节点采用户密度较高的企事业用户和住宅居民用户区。特别是远端节点采用 同步同步数字序列(数字序列(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)Synchronous Digital Hierarchy,SDH)复用器的双星型结构复用器的双星型结构不仅覆盖距离远,而且容易升级至高带宽。利用不仅覆盖距离远,而且容易升级至高带宽。利用SDHSDH特点,可以灵活地向特点,可以灵活地向用户单元分配所需的任意带宽。用户单元分配所需的
6、任意带宽。接入网的拓扑接入网的拓扑结构构3 3、总线型结构(链型或、总线型结构(链型或T T型结构)型结构)当涉及通信的所有点串联起来并使首末两个点开放时就形成了链型结当涉及通信的所有点串联起来并使首末两个点开放时就形成了链型结构;当中间各个点可以有上下业务是又称为总线型结构,也称为构;当中间各个点可以有上下业务是又称为总线型结构,也称为T T型型结构(如图所示结构(如图所示)接入网的拓扑接入网的拓扑结构构4 4、环型结构、环型结构当涉及通信的所有点串联起来,而且首尾相连,没有任何点开放时就形当涉及通信的所有点串联起来,而且首尾相连,没有任何点开放时就形成了环型结构(如图)该结构与成了环型结构
7、(如图)该结构与T T型结构很类似,但没有开放点,有其宝型结构很类似,但没有开放点,有其宝贵的特点贵的特点。接入网的拓扑接入网的拓扑结构构5、树型结构、树型结构传统的有线电视网(传统的有线电视网(CATV)往往采用树型分支结构,很适合单向广)往往采用树型分支结构,很适合单向广播式业务。在光纤接入网中,这种结构再次显示了很强的生命力播式业务。在光纤接入网中,这种结构再次显示了很强的生命力。接入网的分接入网的分类接入网通常是按其所用传输介质的不同来接入网通常是按其所用传输介质的不同来进行分类。一般地,接入网可分为进行分类。一般地,接入网可分为有线接有线接入网入网和和无线接入网无线接入网两大类。有线
8、接入网又两大类。有线接入网又分为分为铜线接入网铜线接入网和和光纤接入网光纤接入网两类;两类;光纤接入网(光纤接入网(Optical Access Network,OAN)是以)是以光纤光纤为传输介质,并利用为传输介质,并利用光波光波作为载波作为载波传送信号的接入网,泛指本地交传送信号的接入网,泛指本地交换机或远端交换模块与用户之间采用光纤换机或远端交换模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。通信或部分采用光纤通信的系统。光纤接光纤接入网入网光纤最重要的特点是:它可以传输很高速率的数字信号,容量很大;并可以采用波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、空分复用(SD
9、M)、副载波复用(SCM)等各种光的复用技术,进一步提高光纤的利用率。光通光通讯系系统光通信是指以光作为信息载体而实现的通信方式。任何一种通信系统都是由信源、信道、信任何一种通信系统都是由信源、信道、信宿组成的。宿组成的。一个基本的光纤通信系统由光发射机、光一个基本的光纤通信系统由光发射机、光纤光缆、光接收机组成。纤光缆、光接收机组成。光通讯系统光通讯系统光波有紫外光、红外光和可见光构成。目前光纤通信光源使用的波长范围在近红外区内,即波长在0.81.7m之间,是一种不可见光,它象通常使用的无线电波一样,是一种不能引起视觉的电磁波。理论上一根光纤可同时传输近100亿路电话和1000万路电视节目。
10、如果将很多束不同波长的激光加注到同一根光纤中进行传输,其通信容量更是大得惊人,人类有史以来积累的知识,用一根光纤不到5分钟就可以传完。正因为光纤具有十分诱人的前景,才不断促使人类区探索光通信的可能。光通光通讯系系统光纤光纤是光信号传输信道,光纤在实际应用是光信号传输信道,光纤在实际应用时,必须用适当的方式将所需根数的光纤时,必须用适当的方式将所需根数的光纤束组合成缆,也就是通常看到的束组合成缆,也就是通常看到的光缆,通光缆,通常常根据光信号在光纤中传输的模数不同,根据光信号在光纤中传输的模数不同,分为单模光纤和多模光纤两大类型。分为单模光纤和多模光纤两大类型。光光纤通信特点:通信特点:一一、优
11、点:、优点:1 1、传输频带宽、通信、传输频带宽、通信容量大容量大2 2、传输损耗低、传输损耗低3 3、不受电磁干扰、不受电磁干扰4 4、线径细、重量轻、线径细、重量轻5 5、资源丰富、资源丰富6 6、绕性好、绕性好7 7、不怕潮湿、耐高压、不怕潮湿、耐高压、抗腐蚀抗腐蚀8 8、安全保密安全保密二、缺点:二、缺点:1 1、光纤性质脆,需、光纤性质脆,需加适当涂覆予以保护。加适当涂覆予以保护。2 2、对切断和连接光、对切断和连接光纤时,需要高精度技纤时,需要高精度技术,这在电缆连接中术,这在电缆连接中是没有的。是没有的。3 3、分路耦合不方便。、分路耦合不方便。4 4、不能传送中继器、不能传送中
12、继器所需电能所需电能5 5、弯曲半径不宜太、弯曲半径不宜太小小光光纤通信的通信的传输窗口:窗口:光纤通信与电通信的主要差异有两点:一光纤通信与电通信的主要差异有两点:一是传输的是光波信号;二是传输光信号的是传输的是光波信号;二是传输光信号的介质是光纤。介质是光纤。光纤传输特性研究后发现,光纤对于不同光纤传输特性研究后发现,光纤对于不同波长的光波信号呈现出不同的衰减特征。波长的光波信号呈现出不同的衰减特征。于是很自然地就会将呈低损耗的波长用于于是很自然地就会将呈低损耗的波长用于光纤通信,并将低损耗波长点称为传输窗光纤通信,并将低损耗波长点称为传输窗口口。光纤通信的传输窗口:光纤通信的传输窗口:短
13、波长窗口,波长为短波长窗口,波长为0.85m0.85m长波长窗口,波长为长波长窗口,波长为1.31m1.31m和和1.55m1.55m在在0.8-0.9m0.8-0.9m波段内,损耗约为波段内,损耗约为2dB/KM2dB/KM;在在1.31m1.31m波长处损耗为波长处损耗为0.5dB/KM0.5dB/KM;在;在1.55m1.55m处,损耗可降至处,损耗可降至0.2dB/KM,0.2dB/KM,这已接这已接近光纤的理论损耗极限值。近光纤的理论损耗极限值。光光缆基基础知知识光纤的结构光纤的结构:光纤是光导纤维的简称,其结构如图:内层光纤是光导纤维的简称,其结构如图:内层为纤芯,作用是传输光信号
14、,外层为包层作为纤芯,作用是传输光信号,外层为包层作用是使光信号封闭在纤芯中传输用是使光信号封闭在纤芯中传输。250250纤芯纤芯纤芯纤芯包层包层包层包层石英包层石英包层石英包层石英包层9-109-10 125125涂覆包层涂覆包层光光纤结构构图光光纤的种的种类按按光纤的材料分为石英光纤和全塑光纤的材料分为石英光纤和全塑光纤光纤按按传输模式分为多模光纤和单模光纤传输模式分为多模光纤和单模光纤按按ITU-TITU-T建议分为:建议分为:G.651G.651光纤(渐变型多模光纤)光纤(渐变型多模光纤)G.652G.652光纤(普通单模光纤或光纤(普通单模光纤或1.31m1.31m处性能最处性能最佳
15、单模光纤)佳单模光纤)G.653G.653光纤(色散位移光纤光纤(色散位移光纤DSFDSF)G.654G.654光纤(光纤(1.55m1.55m处性能最佳单模光纤)处性能最佳单模光纤)G.655G.655光纤(非零位色散位移光纤)光纤(非零位色散位移光纤)G.656G.656光纤(三波段光纤光纤(三波段光纤-S+C+L-S+C+L)G.657G.657光纤光纤 (弯曲不敏感光纤)(弯曲不敏感光纤)G.657光光纤G.657G.657光光纤纤是指弯曲是指弯曲损损耗不敏感耗不敏感单单模光模光纤纤,按按ITU-TITU-T标标准可准可分分为为两种子两种子类类:G.657AG.657A和和G.657B
16、G.657B。G.657AG.657A不不仅仅有有优优越的弯曲性能和越的弯曲性能和严严格的偏振模色散指格的偏振模色散指标标要求,而且与要求,而且与G.652G.652光光纤纤完全兼容,是完全兼容,是FTTxFTTx的理想光的理想光纤。产品特点品特点更小的光更小的光纤弯曲半径。弯曲半径。更低的微弯更低的微弯损耗可耗可满足特殊足特殊光光缆设计缆设计要求。要求。与所有与所有G.652G.652光光纤纤完全兼容。完全兼容。严严格的偏振模色散指格的偏振模色散指标标要求,支持高速率要求,支持高速率长长距距离离传输传输运用。精确的几何尺寸控制确保低光运用。精确的几何尺寸控制确保低光纤纤接接续损续损耗。耗。G
17、.657光纤光纤优化了光纤的弯曲损耗性能,降低安装成本,减少用户室优化了光纤的弯曲损耗性能,降低安装成本,减少用户室内光缆故障率内光缆故障率可以象安装铜缆一样,光缆沿着建筑物内很小的拐角安装可以象安装铜缆一样,光缆沿着建筑物内很小的拐角安装允许把光纤用于体积较小的接线盒、配线箱以及其它线路允许把光纤用于体积较小的接线盒、配线箱以及其它线路设施内。设施内。光缆的安装更为便捷,对光缆的安装更为便捷,对FTTHFTTH施工和维护带来的便利施工和维护带来的便利 光光缆概述概述虽虽然然经过经过1 1次涂覆(套塑)的光次涂覆(套塑)的光纤纤具有一定的抗拉具有一定的抗拉强强度,但度,但还还是比是比较较脆弱,
18、脆弱,经经不起弯折、扭曲和不起弯折、扭曲和测测压压力的作用,因而只能用于力的作用,因而只能用于试验试验。为为了能使光了能使光纤纤用于多种用于多种环环境条件下,并境条件下,并顺顺利地完成敷利地完成敷设设施工,施工,必必须须把其它元器件把其它元器件组组合起来构成一体,合起来构成一体,这这种种组组合合体就是光体就是光缆缆。光光缆缆的的结结构大致可分构大致可分为为缆缆芯芯与与护层护层两大部两大部分分光光缆的种的种类(1 1)按)按传输传输性能、距离和用途分性能、距离和用途分为为:市:市话话光光缆缆、长长途光途光缆缆、海底光、海底光缆缆、用、用户户光光缆缆。(2 2)按光)按光缆缆套塑方法分套塑方法分为
19、为:紧紧套光套光缆缆、松套光、松套光缆缆、束管式光、束管式光缆缆和和带带状光状光缆缆等等(3 3)按光)按光缆缆芯数分芯数分为为:单单芯、双芯、四芯、六芯、八芯。芯、双芯、四芯、六芯、八芯。216216芯芯等。等。(4 4)按加)按加强强件配置方法分件配置方法分为为:中心加:中心加强强构件光构件光缆缆(层绞层绞、骨架);分散加、骨架);分散加强强构件光构件光缆缆(中心束管、扁平);(中心束管、扁平);护层护层加加强强构件光构件光缆缆。(5 5)按敷)按敷设设方式分方式分为为:管道光:管道光缆缆、直埋光、直埋光缆缆、架空光、架空光缆缆、水底光、水底光缆缆。(6 6)按)按护层护层材料性材料性质质
20、分分为为:聚乙:聚乙烯护层烯护层普通光普通光缆缆,聚,聚氯氯乙稀乙稀护层护层阻燃光阻燃光缆缆,尼尼龙龙防防蚁蚁,防鼠光,防鼠光缆缆。(7 7)按)按传输导传输导体、介体、介质质状况分状况分为为:无金属光:无金属光缆缆、普通光、普通光缆缆和和综综合光合光缆缆(8 8)按)按结结构方式分构方式分为为:扁平:扁平结结构光构光缆缆、层绞层绞式式结结构光构光缆缆、骨架式、骨架式结结构光构光缆缆、铠铠装装结结构光构光缆缆和高密度用和高密度用户户光光缆缆等。等。(9 9)通信用光)通信用光缆缆:室(野)外光:室(野)外光缆缆、软软光光缆缆、室(局)内光、室(局)内光缆缆、设备设备内光内光缆缆、海底光海底光缆
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