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湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司120201111年年3 3月月光通信基础知识光通信基础知识 湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司2提提 纲纲SDH技术技术光纤与光缆光纤与光缆光的基本知识光的基本知识光接入技术光接入技术WDM技术技术室内光缆室内光缆湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司3培训目标培训目标了解光学的基本原理；掌握光纤的特性；了解光纤通信基本原理；了解光纤通信网络结构；湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司4第一章第一章 光学原理光学原理1.1 光的概念光的概念1.2 光的传播光的传播湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司51.1 光的概念光的概念光是一种能量形态，它可以从一种物体传播到另一种物体而不需要任何物体作为媒介。关于光的学术解释大致分为三种:即辐射学、波动学和量子学，而对光的描述用波动学则最为恰当。光的本质是电磁波，而人们可见的光波则是电磁波频谱中很小的一个波段，它的波长范围在380 nm 到780 nm 之间，波长小于380 nm 的波又分别称为紫外线 X射线和伽马射线，而波长大于380 nm 的波则分别称为红外线和无线电波。光纤通信的波谱在1.671014Hz3.751014Hz之间，即波长在0.8m1.8m之间，属于红外波段，将0.8m0.9m称为短波长，1.0m1.8m称为长波长，2.0m以上称为超长波长。1.1 光的概念光的概念湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司61.1 光的概念光的概念光波波谱图光波波谱图湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司71.1 光的概念光的概念各种单位的换算公式各种单位的换算公式c3108m/s(真空)1MHz（兆赫）106 Hzc/f1GHz（吉赫）109 Hz1m（微米）106m1THz（太赫）1012Hz1nm（纳米）109m1PHz（拍赫）1015 Hz1（埃）1010m湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司81.2 光的传播光的传播光在同一媒介中沿直线传播,在不同媒介中,光的传播速度是不同的,在真空中的传播速度为30万公里/秒。光在真空中的传播速度与光在媒介中的传播速度之比值称之为该媒介的折射率。光的传播速度=波长频率，cf。光的频率：光每秒钟波动的次数，也可以定义为光每秒钟通过某一固定点的波数。不同波长的光，其频率是不同的，而同一波长的光在不同的媒介中其频率是固定的。但同一种光在不同的媒介中其波长是不同的。1.2.1 光的传播光的传播湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司91.2 光的传播光的传播光在相对于其波长为光滑的界面上所产生的反射为镜面反射。在镜面反射的情况下：1、入射线、反射线和过入射点的界面法线位于同一平面内；2、入射线和界面法线的夹角与反射线和界面法线的夹角相等，并分别位于法线的两侧。1.2.2 光的镜面反射定律光的镜面反射定律1.2.3 光的折射定律光的折射定律光线穿过光滑界面进入第二种媒介时,其传播方向遵循以下规律:1、入射线、折射线和过入射点的界面法线位于同一平面内；2、假设入射线和界面法线的夹角为B1,折射线和界面法线的夹角为B2,入射光线所处的媒介的折射率为n1,折射光线所处的媒介的折射率为n2,则入射线和折射线分别位于界面法线的两侧且满足：n1*sin(B1)=n2*sin(B2)。湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司101.2 光的传播光的传播光的反射、折射光的反射、折射湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司111.2 光的传播光的传播光线由高折射率媒介进入低折射率媒介,当折射线的折射角B2达到90度时,此时入射线的入射角B1就被称为折射零界角。如果光线的入射角大于零界角时,就不会有折射光线了,此时光线被全部反射了,这种现象被称为全反射。光纤通信就是利用光的全反射原理设计的。1.2.4 光的全反射光的全反射湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司121.2 1.2 光的传播光的传播光在绝对真空中，能量不会被吸收，但在其他媒介中，光有可能转化为热能，也有能转化为化学能或其他能量形式，这种现象称为媒介对光的吸收。某些材料，它可以让特定波长的波通过而将其他波长的波吸收，利用这一特性便可制作滤光片。在某种特定条件下，某些媒介对光的吸收为负值，光线通过该媒介时，光强会增加，当然需要给该媒介补充额外的能量，这就是激光器的制造原理。1.2.5 光的吸收光的吸收湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司131.2 1.2 光的传播光的传播1.2.6 光的散射光的散射1.2.7 光的漫反射与漫透射光的漫反射与漫透射光光在在不不均均匀匀的的媒媒介介中中传传播播时时，无无数数杂杂乱乱无无章章的的界界面面会会对对光进行多次无序的反射和折射，这种现象称为散射。光进行多次无序的反射和折射，这种现象称为散射。当当光光线线遇遇到到某某一一媒媒介介表表面面，该该媒媒介介表表面面的的粗粗糙糙度度与与光光的的波波长长接接近近或或略略大大于于时时光光的的波波长长时时，光光线线便便会会向向四四面面八八方方散散开开，散散开开的的光光线线有有的的回回到到原原媒媒介介，称称为为漫漫反反射射，有有的的进进入入该该媒媒介，称为漫透射。介，称为漫透射。湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司141.2 1.2 光的传播光的传播1.2.8 光的偏振光的偏振1.2.9 光的干涉现象光的干涉现象1.2.10 1.2.10 光的衍射光的衍射光光波波有有垂垂直直于于光光传传播播方方向向的的电电场场,对对于于每每一一个个光光波波,都都有有一一个个由由场场方方向向和和传传播播方方向向组组成成的的平平面面,那那就就是是波波的的偏偏振振面面。大大多多数数光光源源发发出出的的光光都都是是非非偏偏振振光光,这这种种光光波波的的扁扁振振面面是是杂杂乱乱无无章章的的。某某些些透透明明晶晶体体仅仅对对便便振振面面在在某某一一特特定定方方向向上上的光波有透射，通过这种晶体透射出光，称为偏振光。的光波有透射，通过这种晶体透射出光，称为偏振光。当当两两个个波波长长相相同同，相相位位固固定定的的波波相相遇遇时时，同同相相位位的的光光波波会会相相互互叠叠加加而而异异相相位位的的光光波波则则相相互互抵抵消消，这这种种现现象象就就是是光光的干涉。的干涉。光光线线绕绕着着障障碍碍物物边边缘缘发发生生弯弯曲曲的的现现象象，称称为为光光的的衍衍射射。光谱分析仪就是利用光的干涉和衍射原理制作的。光谱分析仪就是利用光的干涉和衍射原理制作的。湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司15第二章第二章 光纤与光缆光纤与光缆2.3 光纤的传输特性光纤的传输特性2.2 光纤的导光原理光纤的导光原理2.1 光纤的结构和分类光纤的结构和分类2.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司162.1 光纤的结构和分类光纤的结构和分类2.1.1 2.1.1 光纤的结构光纤的结构 1.1.光纤结构光纤结构 光纤由光纤由纤芯、包层和涂覆层纤芯、包层和涂覆层3 3部分组成，如图部分组成，如图2-12-1所示。所示。图2-1 光纤的结构湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司172.1 光纤的结构和分类光纤的结构和分类（1 1）纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。）纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径直径d d1=4m1=4m50m50m，单模光纤的纤芯为，单模光纤的纤芯为4m4m10m10m，多模光纤的纤芯为，多模光纤的纤芯为50m50m。纤芯的成分是高纯度纤芯的成分是高纯度SiO2SiO2，掺有极少量的掺杂剂（如，掺有极少量的掺杂剂（如GeO2GeO2，P2O5P2O5），作用是提高纤芯对光的折射率（），作用是提高纤芯对光的折射率（n n1 1），以传），以传输光信号。输光信号。（2 2）包层：包层位于纤芯的周围。）包层：包层位于纤芯的周围。直径直径d d2=125m2=125m，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度度SiO2SiO2。而掺杂剂（如。而掺杂剂（如B2O3B2O3）的作用则是适当降低包层对光）的作用则是适当降低包层对光的折射率（的折射率（n n2 2），使之略低于纤芯的折射率，即），使之略低于纤芯的折射率，即n n1 1n n2 2，它，它使得光信号封闭在纤芯中传输。使得光信号封闭在纤芯中传输。2.1.1 光纤的结构光纤的结构湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司182.1 光纤的结构和分类光纤的结构和分类 （3）涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，）涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。缓冲层和二次涂覆层。一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料；一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料；缓冲层一般为性能良好的填充油膏；缓冲层一般为性能良好的填充油膏；二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm。通常所说的光纤为。通常所说的光纤为此种光纤。此种光纤。2.1.1 光纤的结构光纤的结构湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司192.1 光纤的结构和分类光纤的结构和分类2.1.2 2.1.2 光纤的分类光纤的分类 1.1.按按光纤的材料分类光纤的材料分类 （1 1）石英光纤）石英光纤 ；(2(2）全塑光纤）全塑光纤 ；2.2.按按光纤截面上折射率分布分类光纤截面上折射率分布分类 （1 1）阶跃型光纤；（）阶跃型光纤；（2 2）渐变型光纤）渐变型光纤 ；图图2-2 2-2 光纤的折射率分布光纤的折射率分布湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司20 光在阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤的传播轨光在阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤的传播轨迹分别如图迹分别如图2-3和图和图2-4所示。所示。图图2-3 2-3 光在阶跃折射率多模光纤中的传播光在阶跃折射率多模光纤中的传播图图2-4 2-4 光在渐变折射率多模光纤中的传播光在渐变折射率多模光纤中的传播2.1 2.1 光纤的结构和分类光纤的结构和分类湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司212.1 2.1 光纤的结构和分类光纤的结构和分类3 3、按、按传输模数分类传输模数分类 按传输模的数量不同，光纤分为多模光纤和单模按传输模的数量不同，光纤分为多模光纤和单模光纤。光纤。传播模式概念：当光在光纤中传播时，如果光纤传播模式概念：当光在光纤中传播时，如果光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播。如图几十种乃至几百种传播模式进行传播。如图2-52-5中所示。中所示。这些不同的光束称为模式。这些不同的光束称为模式。图图2-5 光在阶跃折射率光纤中的传播光在阶跃折射率光纤中的传播湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司222.1 2.1 光纤的结构和分类光纤的结构和分类（1 1）多模光纤）多模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是芯径当光纤的几何尺寸（主要是芯径d d1 1）远大于光波波长时（约）远大于光波波长时（约1m1m），光纤传输的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模式，），光纤传输的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模式，这样的光纤称为多模光纤。如图这样的光纤称为多模光纤。如图2-32-3和图和图2-42-4所示。所示。（2 2）单模光纤）单模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是芯径当光纤的几何尺寸（主要是芯径d d1 1 ）较小，与光波长在同）较小，与光波长在同一数量级，如芯径一数量级，如芯径d d1 1在在4m4m10m10m范围，这时，光纤只允许一种范围，这时，光纤只允许一种模式（基模）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤模式（基模）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤称为单模光纤。如图称为单模光纤。如图2-62-6所示。所示。图图2-6 2-6 光在单模光纤中的传播轨迹光在单模光纤中的传播轨迹湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司232.1 2.1 光纤的结构和分类光纤的结构和分类4 4、按照、按照ITU-TITU-T关于光纤的建议标准分类关于光纤的建议标准分类 （1 1）G.652G.652光纤光纤 G.652G.652光纤，也称标准单模光纤（光纤，也称标准单模光纤（SMFSMF），），是指色散零是指色散零点（即色散为零的波长）在点（即色散为零的波长）在1310nm1310nm附近的光纤。它的折射附近的光纤。它的折射率分布如图率分布如图2-72-7所示。图（所示。图（a a）表示的阶跃折射率设计称为）表示的阶跃折射率设计称为匹配包层型，图（匹配包层型，图（b b）表示的阶跃折射率设计被称为凹陷包）表示的阶跃折射率设计被称为凹陷包层型。层型。图图2-7 G.6522-7 G.652光纤的折射率光纤的折射率湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司242.1 2.1 光纤的结构和分类光纤的结构和分类4 4、按照按照ITU-T关于光纤的建议标准分类关于光纤的建议标准分类 （2）G.653光纤光纤 G.653光纤也称色散位移光纤（光纤也称色散位移光纤（DSF），），是指色散零点是指色散零点在在1550nm附近的光纤，它相对于附近的光纤，它相对于G.652光纤，色散零点发光纤，色散零点发生了移动，所以叫色散位移光纤。生了移动，所以叫色散位移光纤。（3）G.654光纤光纤 G.654光纤是截止波长移位的单模光纤。光纤是截止波长移位的单模光纤。其设计重点是其设计重点是降低降低1550nm的衰减，其零色散点仍然在的衰减，其零色散点仍然在1310nm附近，因附近，因而而1550nm窗口的色散较高。窗口的色散较高。G.654光纤主要应用于海底光光纤主要应用于海底光纤通信。纤通信。（4）G.655光纤光纤 由于由于G.653光纤的色散零点在光纤的色散零点在1550nm附近，附近，DWDM系系统在零色散波长处工作易引起四波混频效应。为了避免该统在零色散波长处工作易引起四波混频效应。为了避免该效应，将色散零点的位置从效应，将色散零点的位置从1550nm附近移开一定波长数，附近移开一定波长数，使色散零点不在使色散零点不在1550nm附近的附近的DWDM工作波长范围内。工作波长范围内。这种光纤就是非零色散位移光纤（这种光纤就是非零色散位移光纤（NDSF）。）。湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司252.1 光纤的结构和分类光纤的结构和分类4 4、按照按照ITU-T关于光纤的建议标准分类关于光纤的建议标准分类 （5）G.656光纤光纤 G656光纤是一种宽带非零色散平坦光纤，光纤是一种宽带非零色散平坦光纤，其特点在其特点在工作波长范围内色散应该大于所要求的非零值，有效面积工作波长范围内色散应该大于所要求的非零值，有效面积合适，色散斜率基本为零。合适，色散斜率基本为零。G.656光纤既可以显著降低系统光纤既可以显著降低系统的色散补偿成本，又可以发掘光纤潜在的巨大带宽，可以的色散补偿成本，又可以发掘光纤潜在的巨大带宽，可以保证通道间隔保证通道间隔100GHz、40Gbit/s系统至少传输系统至少传输400km。（6）G.657光纤光纤 G.657弯曲不敏感单模光纤同时具有极好的弯曲能力和弯曲不敏感单模光纤同时具有极好的弯曲能力和低水峰。低水峰。G.657光的抗弯曲性能在光的抗弯曲性能在1800nm工作窗口范围内工作窗口范围内抑制了附加损耗。不仅适合抑制了附加损耗。不仅适合L波段使用，而且易于安装，尤波段使用，而且易于安装，尤其是在光纤到户的网络中，光纤的弯曲半径能满足沿最小其是在光纤到户的网络中，光纤的弯曲半径能满足沿最小的墙角甫设。不仅如此，的墙角甫设。不仅如此，G.657光纤的模场直径与标准的光纤的模场直径与标准的G.652单模光纤一致，这使其与单模光纤一致，这使其与G.652光纤有低的连接损耗，光纤有低的连接损耗，包括熔接损耗和插损等。适用于包括熔接损耗和插损等。适用于FTTH。湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司26 2.2.1 折射和折射率折射和折射率 光线在不同的介质中以不同的速度传播，描述介质的这一特光线在不同的介质中以不同的速度传播，描述介质的这一特征的参数就是折射率，或称折射指数。折射率可由下式确定：征的参数就是折射率，或称折射指数。折射率可由下式确定：n n=c/vc/v 其中其中是光在某种介质中的速度，是光在某种介质中的速度，是光在真空中的速度。是光在真空中的速度。在折射率为在折射率为n n的介质中，光传播速度变为的介质中，光传播速度变为c c/n n，光波长变为，光波长变为 0 0/n n（0 0表示光在真空中的波长）。表表示光在真空中的波长）。表2-12-1中给出了一些介质的中给出了一些介质的折射率。折射率。表表2-1 2-1 不同介质的折射率不同介质的折射率材料材料空气空气水水玻璃玻璃石英石英钻石钻石折射率折射率1.0031.331.521.891.432.422.2 2.2 光纤的导光原理光纤的导光原理湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司27 当一条光线照射到两种介质相接的边界时，入射光当一条光线照射到两种介质相接的边界时，入射光线分成两束：反射光线和折射光线（如图线分成两束：反射光线和折射光线（如图2-92-9所示）。所示）。图图2-8 光的折射光的折射图图2-9 光的反射光的反射斯涅耳定律给出了定义这些光线方向的规则：斯涅耳定律给出了定义这些光线方向的规则：1=3 n1sin 1 =n2sin 2 全反射是光信号在光纤中传播的必要条件。全反射是光信号在光纤中传播的必要条件。2.2 光纤的导光原理光纤的导光原理湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司282.2.2 2.2.2 光的偏振光的偏振 光波属于横波，即光的电磁场振动方向与传播方向垂直。如光波属于横波，即光的电磁场振动方向与传播方向垂直。如果光波的振动方向始终不变，只是光波的振幅随相位改变，这样果光波的振动方向始终不变，只是光波的振幅随相位改变，这样的光称为线偏振光，如图的光称为线偏振光，如图2-102-10（c c）和图）和图2-102-10（d d）所示。）所示。从普通从普通光源发出的光不是偏振光，而是自然光，如图光源发出的光不是偏振光，而是自然光，如图2-102-10（a a）所示。自）所示。自然光在传播的过程中，由于外界的影响在各个振动方向的光强不然光在传播的过程中，由于外界的影响在各个振动方向的光强不相同，某一个振动方向的光强比其他方向占优势，这种光称为部相同，某一个振动方向的光强比其他方向占优势，这种光称为部分偏振光，如图分偏振光，如图2-102-10（b b）所示。）所示。2.2 2.2 光纤的导光原理光纤的导光原理图图2-10 2-10 光的偏振光的偏振湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司292.3.1 2.3.1 衰减衰减 衰耗系数是多模光纤和单模光纤最重要的特性参数衰耗系数是多模光纤和单模光纤最重要的特性参数之一，在很大程度上决定了多模和单模光纤通信的中继之一，在很大程度上决定了多模和单模光纤通信的中继距离。距离。衰耗系数的定义为：衰耗系数的定义为：每公里光纤对光信号功率的衰每公里光纤对光信号功率的衰减值。其表达式为：减值。其表达式为：a=10lgPi/Po a=10lgPi/Po 单位为单位为dB/kmdB/km 其中：其中：Pi Pi 为输入光功率值（为输入光功率值（W W 瓦特）；瓦特）；Po Po 为输出光功率值（为输出光功率值（W W 瓦特）；瓦特）；如某光纤的衰耗系数为如某光纤的衰耗系数为a=3dB/kma=3dB/km，则，则Pi/Po=2Pi/Po=2，意味，意味着经过一公里光纤传输后，其光信号功率值减小了一半。着经过一公里光纤传输后，其光信号功率值减小了一半。长度为长度为L L公里的光纤总的衰耗值为公里的光纤总的衰耗值为A=aLA=aL。光纤产生衰耗的原因很多，主要有：吸收衰耗、散光纤产生衰耗的原因很多，主要有：吸收衰耗、散射衰耗、其它衰耗（包括微弯曲衰耗等）。射衰耗、其它衰耗（包括微弯曲衰耗等）。2.3 2.3 光纤的传输特性光纤的传输特性湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司302.3.2 2.3.2 色散色散 当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，甚至有了明显的失真，这说明光纤对光其输出端的光脉冲会变宽，甚至有了明显的失真，这说明光纤对光脉冲有展宽的作用，即光纤存在色散。脉冲有展宽的作用，即光纤存在色散。这主要是光脉冲的前端和后这主要是光脉冲的前端和后端在光纤中传输的距离不一致，导致脉冲变宽。端在光纤中传输的距离不一致，导致脉冲变宽。光纤的色散可以分为三部分，即光纤的色散可以分为三部分，即模式色散、材料色散和波导色模式色散、材料色散和波导色散。散。模式色散：主要对多模光纤而言，对单模光纤来说，因只有一个模式色散：主要对多模光纤而言，对单模光纤来说，因只有一个模式传播，不存在模式色散的问题。定义为模式传播，不存在模式色散的问题。定义为;多模光在多模光纤中传多模光在多模光纤中传输时会存在许多种传输模式，而每种传输模式具有不同的传播速度输时会存在许多种传输模式，而每种传输模式具有不同的传播速度和相位，因此虽然在输入端同时输入光脉冲信号，但到达接收端时和相位，因此虽然在输入端同时输入光脉冲信号，但到达接收端时的时间却不一致，于是产生了脉冲展宽的现象，叫模式色散。的时间却不一致，于是产生了脉冲展宽的现象，叫模式色散。材料色散：是指组成光纤的材料二氧化硅本身所产生的色散。材料色散：是指组成光纤的材料二氧化硅本身所产生的色散。波导色散：波导色散是指由光纤的波导结构所引起的色散。波导色散：波导色散是指由光纤的波导结构所引起的色散。2.3 2.3 光纤的传输特性光纤的传输特性湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司312.3.3 2.3.3 光纤传输的非线性效应光纤传输的非线性效应光纤中的非线性效应包括：光纤中的非线性效应包括：散射效应（受激布里渊散射散射效应（受激布里渊散射SBS SBS 和受激拉曼散射和受激拉曼散射SRS SRS 等）等）;与克尔效应相关的影响，即与折射率密切相关（自相与克尔效应相关的影响，即与折射率密切相关（自相位调制位调制SPMSPM、交叉相位调制、交叉相位调制XPMXPM、四波混频效应、四波混频效应FWMFWM），其），其中四波混频、交叉相位调制对系统影响严重。中四波混频、交叉相位调制对系统影响严重。2.3 2.3 光纤的传输特性光纤的传输特性湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司321 1光缆的结构光缆的结构 光缆由光缆由缆芯、护层和加强芯缆芯、护层和加强芯组成。组成。（1 1）缆芯）缆芯 缆芯由光纤的芯数决定，可分为单芯型和多芯型两缆芯由光纤的芯数决定，可分为单芯型和多芯型两种。种。（2 2）护层）护层 护层主要是对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免护层主要是对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层（多用聚受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层（多用聚乙烯或聚氯乙烯等）和外护层（多用铝带和聚乙烯组成乙烯或聚氯乙烯等）和外护层（多用铝带和聚乙烯组成的的LAPLAP外护套加钢丝铠装等）。外护套加钢丝铠装等）。（3 3）加强芯）加强芯 加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。2.4 2.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类2.4.12.4.1光缆的结构光缆的结构湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司331 1按传输性能、距离和用途分按传输性能、距离和用途分可分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆。可分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆。2 2按光纤的种类分按光纤的种类分可分为多模光缆、单模光缆。可分为多模光缆、单模光缆。3 3按光纤套塑方法分按光纤套塑方法分可分为紧套光缆、松套光缆、束管式光缆和带状多芯单可分为紧套光缆、松套光缆、束管式光缆和带状多芯单元光缆。元光缆。4 4按光纤芯数多少分按光纤芯数多少分可分为单芯光缆、双芯光缆、四芯光缆、六芯光缆、八可分为单芯光缆、双芯光缆、四芯光缆、六芯光缆、八芯光缆、十二芯光缆和二十四芯光缆等。芯光缆、十二芯光缆和二十四芯光缆等。2.4 2.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类2.4.2 光缆的种类光缆的种类湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司345 5按加强件配置方法分按加强件配置方法分光缆可分为中心加强构件光缆（如层绞式光缆、骨架式光缆可分为中心加强构件光缆（如层绞式光缆、骨架式光缆等）、分散加强构件光缆（如束管两侧加强光缆和光缆等）、分散加强构件光缆（如束管两侧加强光缆和扁平光缆）、护层加强构件光缆（如束管钢丝铠装光缆）扁平光缆）、护层加强构件光缆（如束管钢丝铠装光缆）和和PEPE外护层加一定数量的细钢丝的外护层加一定数量的细钢丝的PEPE细钢丝综合外护层细钢丝综合外护层光缆。光缆。6 6按敷设方式分按敷设方式分光缆可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。光缆可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。7 7按护层材料性质分按护层材料性质分光缆可分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯护层阻燃光光缆可分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯护层阻燃光缆和尼龙防蚁防鼠光缆。缆和尼龙防蚁防鼠光缆。2.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类2.4.2 光缆的种类光缆的种类湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司358 8按传输导体、介质状况分按传输导体、介质状况分光缆可分为无金属光缆、普通光缆和综合光缆。光缆可分为无金属光缆、普通光缆和综合光缆。9 9按结构方式分按结构方式分光缆可分为扁平结构光缆、层绞式结构光缆、骨架式结构光缆、光缆可分为扁平结构光缆、层绞式结构光缆、骨架式结构光缆、铠装结构光缆（包括单、双层铠装）和高密度用户光缆等。铠装结构光缆（包括单、双层铠装）和高密度用户光缆等。1010目前通信用光缆可分为：目前通信用光缆可分为：（1 1）室）室(野野)外光缆外光缆用于室外直埋、管道、槽道、隧道、用于室外直埋、管道、槽道、隧道、架空及水下敷设的光缆。架空及水下敷设的光缆。（2 2）软光缆）软光缆具有优良的曲挠性能的可移动光缆。具有优良的曲挠性能的可移动光缆。（3 3）室（局）内光缆）室（局）内光缆适用于室内布放的光缆。适用于室内布放的光缆。（4 4）设备内光缆）设备内光缆用于设备内布放的光缆。用于设备内布放的光缆。（5 5）海底光缆）海底光缆用于跨海洋敷设的光缆。用于跨海洋敷设的光缆。（6 6）特种光缆）特种光缆除上述几类之外，作特殊用途的光缆。除上述几类之外，作特殊用途的光缆。2.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类2.4.2 光缆的种类湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司362.4 2.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类2.4.3 光缆的型号 光缆型号由它的型式代号和规格代号构成，中间用一短光缆型号由它的型式代号和规格代号构成，中间用一短横线分开。横线分开。（1 1）光缆型式由五个部分组成，如图）光缆型式由五个部分组成，如图2-112-11所示。所示。图图2-11 2-11 光缆型式的组成部分光缆型式的组成部分湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司372.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类2.4.3 光缆的型号图中：图中：分类代号及其意义为：分类代号及其意义为：GYGY通信用室（野）外光缆；通信用室（野）外光缆；GRGR通信用软光缆；通信用软光缆；GJGJ通信用室（局）内光缆；通信用室（局）内光缆；GSGS通信用设备内光缆；通信用设备内光缆；GHGH通信用海底光缆；通信用海底光缆；GTGT通信用特殊光缆。通信用特殊光缆。：加强构件代号及其意义为：加强构件代号及其意义为：无符号无符号金属加强构件；金属加强构件；F F非金属加强构件；非金属加强构件；G G金属重型加强构件；金属重型加强构件；H H非金属重型加强构件。非金属重型加强构件。湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司382.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类2.4.3 光缆的型号：派生特征代号及其意义为：派生特征代号及其意义为：D D光纤带状结构；光纤带状结构；G G骨架槽结构；骨架槽结构；B B扁平式结构；扁平式结构；Z Z自承式结构。自承式结构。T T填充式结构。填充式结构。：护层代号及其意义为；护层代号及其意义为；Y Y聚乙烯护层；聚乙烯护层；V V聚氯乙烯护层；聚氯乙烯护层；U U聚氨酯护层；聚氨酯护层；A A铝铝-聚乙烯粘结护层；聚乙烯粘结护层；L L铝护套；铝护套；G G钢护套；钢护套；Q Q铅护套；铅护套；S S钢钢-铝铝-聚乙烯综合护套；聚乙烯综合护套；湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司392.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类2.4.3 光缆的型号 ：外护层的代号及其意义为：外护层的代号及其意义为：外护层是指铠装层及其铠装外边的外护层，外护层的代号及其外护层是指铠装层及其铠装外边的外护层，外护层的代号及其意义如表意义如表2-2所示。所示。表表2-2 2-2 外护层代号及其意义外护层代号及其意义代代 号号铠装层（方式）铠装层（方式）代代 号号外护层（材料）外护层（材料）0无无0无无11纤维层纤维层2双钢带双钢带2聚氯乙烯套聚氯乙烯套3细圆钢丝细圆钢丝3聚乙烯套聚乙烯套4粗圆钢丝粗圆钢丝5单钢带皱纹纵包单钢带皱纹纵包湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司40 （2）光缆规格由五部分七项内容组成，如图2-12所示。图2-12 光缆的规格组成部分2.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司41 图中：图中：光纤数目用光纤数目用1、2、，表示光缆内光纤的实际数目。，表示光缆内光纤的实际数目。：光纤类别的代号及其意义。光纤类别的代号及其意义。J二氧化硅系多模渐变型光纤；二氧化硅系多模渐变型光纤；T二氧化硅系多模突变型光纤；二氧化硅系多模突变型光纤；Z二氧化硅系多模准突变型光纤；二氧化硅系多模准突变型光纤；D二氧化硅系单模光纤；二氧化硅系单模光纤；X二氧化硅纤芯塑料包层光纤；二氧化硅纤芯塑料包层光纤；S塑料光纤。塑料光纤。：光纤主要尺寸参数光纤主要尺寸参数 用阿拉伯数（含小数点数）及以用阿拉伯数（含小数点数）及以m为单位表示多模光纤的芯为单位表示多模光纤的芯径及包层直径，单模光纤的模场直径及包层直径。径及包层直径，单模光纤的模场直径及包层直径。2.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司422.4 2.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类 ：带宽、损耗、波长表示光纤传输特性的代号由：带宽、损耗、波长表示光纤传输特性的代号由a a、bbbb及及cccc三三组数字代号构成。组数字代号构成。a a表示使用波长的代号，其数字代号规定如下：表示使用波长的代号，其数字代号规定如下：1 1波长在波长在0.850.85mm区域；区域；2 2波长在波长在1.311.31mm区域；区域；3 3波长在波长在1.551.55mm区域。区域。注意，同一光缆适用于两种及以上波长，并具有不同传输特性注意，同一光缆适用于两种及以上波长，并具有不同传输特性时，应同时列出各波长上的规格代号，并用时，应同时列出各波长上的规格代号，并用“/”划开。划开。bb bb表示损耗常数的代号。两位数字依次为光缆中光纤损耗表示损耗常数的代号。两位数字依次为光缆中光纤损耗常数值（常数值（dB/kmdB/km）的个位和十位数字。）的个位和十位数字。cc cc表示模式带宽的代号。两位数字依次为光缆中光纤模式表示模式带宽的代号。两位数字依次为光缆中光纤模式带宽分类数值（带宽分类数值（MHzMHzkmkm）的千位和百位数字。单模光纤无此项。）的千位和百位数字。单模光纤无此项。湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司432.4 2.4 光缆的结构和种类光缆的结构和种类：适用温度代号及其意义。适用温度代号及其意义。A A适用于适用于 4040+40+40 B B适用于适用于 3030+50+50 C C适用于适用于 2020+60+60 D D适用于适用于 55+60+60湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司44第三章第三章 SDH技术技术3.1 SDH的技术背景的技术背景3.2 SDH的速率与帧结构的速率与帧结构3.3 SDH的复用结构和步骤的复用结构和步骤3.4 SDH设备的逻辑组成设备的逻辑组成3.5 SDH的网络结构的网络结构湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司453.1 SDH的技术背景的技术背景3.1 SDH的技术背景 1PDH存在的主要问题 （1）两大体系，3种地区性标准，使国际间的互通存在困难。北美和日本采用以1.544Mbit/s为基群速率的PCM24路系列，但略有不同，中国采用以2.048Mbit/s为基群速率的PCM30/32路系列。如表3-1所示。（2）无统一的光接口，无法实现横向兼容。（3）准同步复用方式，上下电路不便。（4）网络管理能力弱，建立集中式电信管理网困难。（5）网络结构缺乏灵活性 （6）面向话音业务湖北省电信有限公司湖北省电信有限公司中国电信湖北分公司中国电信湖北分公司46表表3-1 准同步数字体系准同步数字体系一次群（基一次群（基群）群）二二 次次 群群三三 次次 群群四四 次次 群群北美北美24路路1.544 Mbit/s96路（路（244）6.312 Mbit/s672路路（966）44.736 Mbit/s4 032路（路（6726）274.176 Mbit/s日本日本24路路1.544 Mbit/s96路（路（244）6.312 Mbit/s480路（路（965）32.064 Mbit/s1 440路（路（4803）97.782 Mbit/s欧洲欧洲中国中国30路路2.048 Mbit/s120路（路（304）8.448 Mbit/s480路（路（1204）34.368 Mbit/s1 920路（路（4803）139.264 Mbit/s3.1 SDH的技术背景的技术背景湖北省电信