传输线路讲义PPT讲稿.ppt
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1、传输线路讲义传输线路讲义第1页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识-光纤的定义及结构光纤的定义及结构光纤的定义及结构光纤的定义及结构q光纤的定义及结构光纤的定义及结构光纤的定义光纤的定义:光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。光纤的光纤的结构:结构:多层同轴圆柱体,自内向外为纤芯纤芯、包层包层和和涂覆层涂覆层。一、纤芯和包层(光纤的核心部分):纤芯由高度透明的材料制成,是光波的主要传输通道;包层的折射率略小于纤芯,使光的传输性能相对稳定。纤芯粗细、纤芯材料和包层材料的折射率,对光纤的
2、特性起决定性影响。二、涂覆层包括一次涂覆、缓冲层和二次涂覆二、涂覆层包括一次涂覆、缓冲层和二次涂覆作用:保护光纤不受水汽的侵蚀相机械的擦伤;增加光纤的柔韧性;延长光纤寿命的作用。第2页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识-光纤的分类光纤的分类光纤的分类光纤的分类q光纤的分类光纤的分类根据光在光纤中的传播方式分为单模光纤和多模光纤。根据光在光纤中的传播方式分为单模光纤和多模光纤。一、一、单模光纤单模光纤结构特点:结构特点:芯径芯径很小,仅很小,仅8-108-10m。传输特点:传输特点:
3、传输性能好,频带很宽,传输容量很大,传输性能好,频带很宽,传输容量很大,传输距离更长。传输距离更长。主主要要用用途途:主主要要用用于于长长距距离离大大容容量量的的传传输输线线路路。同同时时,在在100MBPS100MBPS的的以以太太网以至这行的网以至这行的1G1G千兆网,单模光纤都可支持超过千兆网,单模光纤都可支持超过5000m5000m的传输距离。的传输距离。二、多模光纤二、多模光纤结构特点:结构特点:芯径芯径较大较大,为为50m50m至至100m100m。传输特点:传输特点:可实现多模传输,但可实现多模传输,但传输距离较短,最长可支持传输距离较短,最长可支持20002000米的传米的传输
4、距离。输距离。主要用途:主要用途:主要用于短主要用于短距离大容量的传输线路。距离大容量的传输线路。多模光纤用于多模光纤用于1GpS1GpS千兆网中最高可支持千兆网中最高可支持550550米米的传输距离。的传输距离。第3页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识单模光纤单模光纤单模光纤单模光纤q单模光模光纤分分类用于干用于干线传输网建网建设的光的光纤主要有主要有以下几以下几种种:qG.652单模光模光纤即即1310nm1310nm波长最佳性能光纤,又称色散未移位光纤。它是目前传输网中敷设最
5、为普遍的一波长最佳性能光纤,又称色散未移位光纤。它是目前传输网中敷设最为普遍的一种光纤。种光纤。G.652 G.652 光纤又分为光纤又分为G.652AG.652A光纤光纤 、G.652 BG.652 B光纤光纤 与与 G.652CG.652C光纤、光纤、G.652DG.652D光纤。光纤。qG.653色散位移色散位移单模光模光纤即即1550nm1550nm波长性能最佳光纤,是单波长超长距离传输的最佳光纤。波长性能最佳光纤,是单波长超长距离传输的最佳光纤。qG.6541550nm波波长衰耗最小光衰耗最小光纤 G.654G.654 (1.51.5mm波长色散平坦式单模上损耗最小的光纤)即波长色散
6、平坦式单模上损耗最小的光纤)即1550nm1550nm波长衰耗最小光纤。传输容波长衰耗最小光纤。传输容量不大,中继距离长,主要用于需要终继距离很长的海底光纤通信。量不大,中继距离长,主要用于需要终继距离很长的海底光纤通信。qG.655非零色散位移光非零色散位移光纤 在在C波段和波段和L波段的色散较小。新型的波段的色散较小。新型的G.655光纤可以使有效面积扩大到一般光光纤可以使有效面积扩大到一般光纤的纤的1.52倍,扩大有效面积可以降低功率密度,减少光纤的非线性效应。倍,扩大有效面积可以降低功率密度,减少光纤的非线性效应。第4页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线
7、路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤的传输特性光纤的传输特性光纤的传输特性光纤的传输特性q光纤的传输特性光纤的传输特性-传输特性和色散特性传输特性和色散特性 一、损耗特性一、损耗特性 1 1、定义:、定义:光波在光纤中传输,随着距离的增加光功率逐渐下降。2 2、光纤损耗的原因:、光纤损耗的原因:主要有吸收损耗、散射损耗,和光纤结构的不完善带来的损耗。(1)吸收损耗:物质的吸收作用将传输的光能变成热能,造成光功率的损失。(2)散射损耗:光纤材料密度的微观变化以及各成分浓度不均匀,使光纤中出现折射率分布不均匀的局部区域,引起光的散射,将一部分光功率
8、散射到光纤外部引起损耗。(3)结构的不完善带来的损耗:本征、弯曲、挤压、杂质、不均匀和对接等。本征损耗:是光纤的固有损耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。弯曲损耗:光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉;挤压损耗:光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗;杂质损耗:光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光造成的损失;不均匀损耗:光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。对接损耗:光纤对接时产生的损耗,如:不同轴(单模光纤同轴度要求小于 0.8m)、端面与轴心不垂直、端面不平、对接心径不匹配和熔接质量差等。第5页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆
9、的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤的传输特性光纤的传输特性光纤的传输特性光纤的传输特性q光纤的传输特性光纤的传输特性-传输特性和色散特性传输特性和色散特性 一、损耗特性(续)一、损耗特性(续)3 3、降低光纤接续损耗的措施:、降低光纤接续损耗的措施:(1)一条线路上尽量采用同一批次的优质裸纤。(减少不均匀损耗)(2)按要求进行光缆架设。(减少弯曲、挤压损耗)(3)接续光缆应在整洁的环境中进行。(降低杂质损耗)(4)选用精度高的光纤端面切割器来制备光纤端面。(降低对接损耗)(5)正确使用熔接机。(降低对接损耗)第6页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路
10、传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤的传输特性光纤的传输特性光纤的传输特性光纤的传输特性q光纤的传输特性光纤的传输特性-传输特性和色散特性传输特性和色散特性 二、色散特性二、色散特性 1 1、定定义义 由于光纤中所传信号的不同频率成分,或信号能量的各种模式成分,在传输过程中,因群速度不同互相散开,引起传输信号波形失真,脉冲展宽的物理现象称为色散。2 2、色散的影响:、色散的影响:使传输的信号脉冲畸变,限制了光纤的传输容量和传输带宽。3 3、色散的分类:、色散的分类:分为材料色散,波导色散和模式色散。模式色散仅对多模光纤有效;单模光纤基本上
11、不存在模式色散,其色散主要由材料色散、波导色散组成,其数值远远小于模式色散。-单模光纤能够进行大量大容量传输的原因。单模光纤能够进行大量大容量传输的原因。4 4、色散的应用:、色散的应用:-色散补偿光纤。色散补偿光纤。在在1310nm1310nm附近附近产产生零色散。而色散位移光生零色散。而色散位移光纤纤(DSFDSF)和非零色散位移光)和非零色散位移光纤纤(NZDSFNZDSF)是采用技是采用技术术手段后,故意把光手段后,故意把光纤纤的折射率分布的折射率分布设计为设计为可可产产生与材料色散相比的波生与材料色散相比的波导导色散,是材料色色散,是材料色散和波散和波导导色散相加后,色散相加后,DS
12、FDSF的零色散波的零色散波长长就移到了就移到了1550nm1550nm附近。附近。1550nm1550nm波波长长是当今通信网中是当今通信网中应应用最多的一用最多的一个波个波长长。在海底光。在海底光缆传输缆传输系系统统中,中,则则是通是通过过把两种分把两种分别别具有正色散和具有正色散和负负色散的光色散的光纤纤相互相互结结合来合来组组成成传输传输系系统统进进行色散管理的。随着行色散管理的。随着传输传输系系统统的距离增的距离增长长和容量的增加,大量的和容量的增加,大量的WDMWDM和和DWDMDWDM系系统统投入使用。在投入使用。在这这些系些系统统中,中,为为了了进进行色散行色散补偿补偿又研制出
13、了可在又研制出了可在C C波段和波段和L L波段上工作的双包波段上工作的双包层层和三包和三包层层折射率分布的折射率分布的DCFDCF。在。在C C波段上可波段上可进进行行色散色散补偿补偿的的SMFSMF的色散的色散值为值为606065 Ps/nm/km,65 Ps/nm/km,其有效面其有效面积积(ApffApff)达到)达到232328m2,28m2,损损耗耗为为0.2250.2250.265 0.265 dB/kmdB/km。第7页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤的性能比
14、较光纤的性能比较光纤的性能比较光纤的性能比较q几种常用光纤的性能比较几种常用光纤的性能比较q一、一、G.652G.652型光型光纤纤 G.652型光纤拥有1310nm和1550nm两个波长窗口,该光纤在这两个窗口的光纤衰减系数不同,其中在1310nm波长上的最大衰减系数小于(0.36)dB/KM,在1550nm波长上的最大衰减值小于(0.22)dB/KM。但在1310nnm窗口的性能最佳。在1550nm波长区的色散系数较大,用来传输10Gb/s的SDH系统或以10Gb/s为基群的WDM系统时遇到了麻烦。qG.652A光纤:与G.652光纤一样,适用于传输高速率为2.5Gb/s的SHD系统及以2
15、.5Gb/s为基群的WDM系统。qG.652B光纤可用于传输高速率为10Gb/s的SHD系统以及以10Gb/s为基群的WDM系统(C、L波段),其技术指标增加了对偏振模模色散的要求,即小于0.5ps/km0.5。q而G.652C光纤是一种低水峰光纤,它在G.652B光纤的基础上把波长扩展到13601530nm(C、L、S波段)。qG.652型光纤内有3个低损耗窗口的波长,即850nm,1310nm和1550nm。其中损耗最小的波长是1550nm。在G.652型光纤中,其零色散波长为1310nm,也就是在光纤损耗第二小的这个波长上。对损耗最小的1550nm波长而言,其色散系数大约为17 ps/(
16、km.nm)。第8页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤的性能比较(续)光纤的性能比较(续)光纤的性能比较(续)光纤的性能比较(续)q二、二、G.653G.653色散位移光纤色散位移光纤 G.653光纤在C波段和L波段的色散一般为13.5psnmkm,在1550nm是零色散,系统速率可达到20Gbit/s和40Gbit/s,是单波长超长距离传输的最佳光纤。但是,由于其零色散的特性,在采用DWDM扩容时,会出现非线性效应,导致信号串扰,产生四波混频FWM,因此不适合采用DWDM。q
17、三、三、G.655G.655型光纤型光纤 为了使光纤通信系统对损耗限制特性和色散限制特性都是最优的,人们又研制出色散位移光纤(DSF),也就是将零色散波长移动到损耗最小的波长1550nm1550nm上;为了避为了避免产生四波混频非线性的影响,同时又使免产生四波混频非线性的影响,同时又使1550nm1550nm处的色散系数值较小,就产生了处的色散系数值较小,就产生了NZ-DSFNZ-DSF光纤。光纤。NZ-DSF光纤的色散值大到足以允许DWDM传输,并且使信道间有害的非线性相互作用减至最低,同时又小到足以使信号以10Gbit/s的速率传输300至400公里而无需色散补偿。q按照光纤在1550nm
18、处的色散系数的正负,G.655型光纤又分为两类:正色散系数G.655型光纤和负色散系数G.655型光纤。q典型的G.655光纤在1550nm波长区的色散值为G.652光纤的1/41/6,因此色散补偿距离也大致为G.652光纤的46倍,色散补偿成本(包括光放大器、色散补偿器和安装调试)远低于G.652光纤。另外,由于G.655光纤采用了新的光纤拉制工艺,具有较小的极化模色散,单根光纤的极化模色散一般不超过0.05ps/km1/2。即便按0.1ps/km1/2考虑,这也可以完成至少400km长的40Gbit/s信号的传输。第9页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光
19、纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤的性能比较(续)光纤的性能比较(续)光纤的性能比较(续)光纤的性能比较(续)q四、大有效面积光纤 光纤的有效面积是决定光纤非线性的主要因素。在连接有效面积小的光纤时,更容易产生较大的插入损耗;同时,有效面积小的光纤更容易产生非线性。增加光纤有效面积能减低所有的非线性,所以,增大有效面积是一种减低所有光纤非线性效应,从而改进系统性能的有效方法。q五、低色散斜率光纤 色散值超标将限制整个WDM系统的传输距离。q六、全波光纤 全波光纤也可称作无水峰光纤,它几乎完全消除了内部的氢氧根(OH)离子,从而可以比较彻底地消除由
20、之引起的附加水峰衰减。光纤衰减将仅由硅玻璃材料的内部散射损耗决定,在1385nm处的衰减可低至0.31dB/km。由于内部已清除了氢氧根,因而光纤即便暴露在氢气环境下也不会形成水峰衰减,具有长期的衰减稳定性。第10页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤的优点光纤的优点光纤的优点光纤的优点q光纤的优点光纤的优点 一、传输频带宽、通信容量大。二、光纤传输损耗低、中继距离长。三、光纤传输的信号不受电磁的干扰、保密性强、使用安全。四、光纤具有抗高温和耐腐蚀的性能,因而可以抵御恶劣的工作环
21、境。五、光纤的体积小、重量轻,便于敷设。六、制作光纤的原材料丰富。第11页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识-光缆光缆光缆光缆q光缆的定义:光缆的定义:光导纤维是一种传输光束的细微而柔韧的媒质。光导纤维电缆由一捆纤维组成,简称为光缆。q光缆的结构:光缆的结构:分为缆芯(Cablecore)和护层(Sheath)两大部分。1、光缆的结构 光缆结构主要有两类:中心束管式和层绞式。q光缆的型号及命名法光缆的型号及命名法(YD/T 908-1997)(YD/T 908-1997)型号由型式
22、和规格两大部分组成 型式由5个部分构成,各部分均用代号表示。其中结构特征指缆芯结构和光缆派生结构特征。光缆的规格是由光纤和导电电芯线的有关规格组成光纤的规格与导电芯线的规格之间用+隔开q实例1:金属加强构件、松套层绞填充式、铝-聚乙烯粘结护套、皱纹钢带铠装、聚乙烯套的通信用室外光缆,包含12根5./125m二氧化硅渐变型多模光纤和5个用语远供电及监测的铜线径为0.9mm的4线组,光缆的型号应表示为:GYTA53 12 A1a+540.9。q实例2:金属加强构件、骨架填充式、铝-聚乙烯粘结护套通信用室外光缆,包含24根B1.1类单模光纤,型号应为:GYGTA 24B1.1 第12页,共43页,编
23、辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识-光缆光缆光缆光缆产品产品产品产品 q光缆产品一览光缆产品一览第13页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识-光缆光缆光缆光缆产品(续)产品(续)产品(续)产品(续)第14页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识-光缆光缆光缆光缆产品规格产品规格
24、产品规格产品规格第15页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识光纤和光缆的基础知识-光光缆的种的种类 q光光缆的种的种类 一、一、按敷设方式分有:自承重架空光缆、管道光缆、铠装地埋光缆和海底光缆。二、按光缆结构分有:束管式光缆、层绞式光缆、紧抱式光缆、带式光缆、非金属光缆和可分支光缆。三、按用途分有:长途通信光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。第16页,共43页,编辑于2022年,星期四传输线路传输线路传输线路传输线路光缆工程设计基本规范光缆工程设计基本规范-直埋直埋光缆线路路由的选择光缆线路路
25、由的选择光缆线路路由的选择光缆线路路由的选择一、直埋光缆线路路由的选择一、直埋光缆线路路由的选择1 1、光缆线路路由方案的选择,应以工程设计任务书和干线通信网络规划为基础,进行多方案比较。必须保证通信质量,使线路安全可靠、经济合理和便于施工、维护。在满足干线通信要求的前提下,可适当考虑沿线地区的通信需求。2、选择光缆线路路由时,应以现有的地形地物、建筑设施和既定的建设规划为主要依据,并应充分考虑铁路、公路、水利、长途管道等有关部门发展规划的要求。3、光缆线路路由一般宜避开干线铁路,且不应靠近重大军事目标。4、光缆线路路由,在符合大的路由走向的前提下,宜沿靠公路,但应顺路取直,避开路边设施和计划
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