单模光纤(Single-mode Fiber):一般光纤跳线用黄色表示,接头和保护套为蓝色;传输距离较长。
多模光纤(Multi-mode Fiber):一般光纤跳线用橙色表示,也有的用灰色表示,接头和保护套用米色或者黑色;传输距离较短。 SC SC-ST LC 光纤使用注意! 光纤跳线两端的光模块的收发波长必须一致,也就是说光纤的两端必须是相同波长的光模块,简单的区分方法是光模块的颜色要一致。
一般的情况下,短波光模块使用多模光纤(橙色 的光纤),长波光模块使用单模光纤(黄色光纤),以保证数据传输的准确性。 光纤在使用中不要过度弯曲和绕环,这样会增加光在传输过程的衰减。
光纤跳线使用后一定要用保护套将光纤接头保护起来,灰尘和油污会损害光纤的耦合。 术语缩写 SFP: Small Form Factor Pluggable SFF: Small Form Factor XFP: 10 Gigabit Small Form Factor Pluggable MU: Miniature Unit LC: Lucent Connector SC: Subscriber Connector FC: Fiber Connector MTRJ: 'MT' ferrule, Register Jack latch ST: Straight TipFCMT-RJ。
从整个电信网的角度讲,可以将全网划分为公用网和用户驻地网(CPN)两大块,其中CPN属用户所有,因而,通常意义的电信网指公用电信网部分。
公用电信网又可以划分为长途网、中继网和光纤接入网3部分。长途网和中继网合并称为核心网。
相对于核心网,光纤接入网介于本地交换机和用户之间,主要完成使用户接入到核心网的任务,接入网由业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI)之间一系列传送设备组成。 近年来,以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构,随着各国光纤接入网市场的逐渐开放,电信管制政策的放松,竞争的日益加剧和扩大,新业务需求的迅速出现,有线技术(包括光纤技术)和无线技术的发展,光纤接入网开始成为人们关注的焦点。
在巨大的市场潜力驱动下,产生了各种各样的光纤接入网技术。光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。
在干线通信中,光纤扮演着重要角色,在光纤接入网中,光纤接入网也将成为发展的重点。光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案。
一、光纤接入网的基本构成光纤接入网(OAN),是指用光纤作为主要的传输媒质,实现光纤接入网的信息传送功能。通过光线路终端(OLT)与业务节点相连,通过光网络单元(ONU)与用户连接。
光纤接入网包括远端设备——光网络单元和局端设备——光线路终端,它们通过传输设备相连。 系统的主要组成部分是OLT和远端ONU。
它们在整个接入网中完成从业务节点接口(SNI)到用户网络接口(UNI)间有关信令协议的转换。接入设备本身还具有组网能力,可以组成多种形式的网络拓扑结构。
同时接入设备还具有本地维护和远程集中监控功能,通过透明的光传输形成一个维护管理网,并通过相应的网管协议纳入网管中心统一管理。 OLT的作用是为接入网提供与本地交换机之间的接口,并通过光传输与用户端的光网络单元通信。
它将交换机的交换功能与用户光纤接入网完全隔开。光线路终端提供对自身和用户端的维护和监控,它可以直接与本地交换机一起放置在交换局端,也可以设置在远端。
ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口。 它可以接入多种用户终端,同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。
ONU的主要功能是终结来自OLT的光纤,处理光信号并为多个小企业,事业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU的网络端是光接口,而其用户端是电接口。
因此ONU具有光/电和电/光转换功能。 它还具有对话音的数/模和模/数转换功能。
ONU通常放在距离用户较近的地方,其位置具有很大的灵活性。光纤接入网(OAN)从系统分配上分为有源光网络(AON,ActiveOpticalNetwork)和无源光网络(PON,)两类。
二、有源光纤接入网有源光网络又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON。有源光网络的局端设备(CE)和远端设备(RE)通过有源光传输设备相连,传输技术是骨干网中已大量采用的SDH和PDH技术,但以SDH技术为主,本文主要讨论SDH(同步光网络)系统。
基于SDH的有源光网络SDH的概念最初于1985年由美国贝尔通信研究所提出,称之为同步光网络(,SONET)。它是由一整套分等级的标准传送结构组成的,适用于各种经适配处理的净负荷(即网络节点接口比特流中可用于电信业务的部分)在物理媒质如光纤、微波、卫星等上进行传送。
该标准于1986年成为美国数字体系的新标准。国际电信联盟标准部(ITU—T)的前身国际电报电话资询委员会(CCITT)于1988年接受SONET概念,并与美国标准协会(ANSI)达成协议,将SONET修改后重新命名为同步数字系列(,SDH),使之成为同时适应于光纤、微波、卫星传送的通用技术体制。
SDH网是对原有PDH(准同步数字系列)网的一次革命。PDH是异步复接,在任一网络节点上光纤接入网接出低速支路信号都要在该节点上进行复接、码变换、码速调整、定时、扰码、解扰码等过程,并且PDH只规定了电接口,对线路系统和光接口没有统一规定,无法实现全球信息网的建立。
随着SDH技术引入,传输系统不仅具有提供信号传播的物理过程的功能,而且提供对信号的处理、监控等过程的功能。SDH通过多种容器C和虚容器VC以及级联的复帧结构的定义,使其可支持多种电路层的业务,如各种速率的异步数字系列、DQDB、FDDI、ATM等,以及将来可能出现的各种新业务。
段开销中大量的备用通道增强了SDH网的可扩展性。通过软件控制使原来PDH中人工更改配线的方法实现了交叉连接和分插复用连接,提供了灵活的上/下电路的能力,并使网络拓扑动态可变,增强了网络适应业务发展的灵活性和安全性,可在更大几何范围内实现电路的保护、高度和通信能力的优化利用,从而为增强组网能力奠定基础,只需几秒就可以重新组网。
特别是SDH自愈环,可以在电路出现故障后,几十毫秒内迅速恢复。SDH的这些优势使它成为宽带业务数字网的基础传输网。
光纤基本知识第一部分 光纤理论与光纤结构 一、光及其特性:1、光是一种电磁波 可见光部分波长范围是:390~760nm(毫微米)。
大于760nm部分是红外光,小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是:850nm,1300nm,1310nm,1550nm四种。
2、光的折射,反射和全反射。 因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。
而且,折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。
不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率),相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
二、光纤结构及种类:1、光纤结构: 光纤裸纤一般分为三层:中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm),中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm),最外是加强用的树脂涂层。2、数值孔径: 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只是在某个角度范围内的入射光才可以。
这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。
不同厂家生产的光纤的数值孔径不同(AT&TCORNING)。3、光纤的种类: A.按光在光纤中的传输模式可分为:单摸光纤和多模光纤。
多模光纤:中心玻璃芯较粗(50或62.5μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。
例如:600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。
单模光纤:中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但其色度色散起主要作用,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。
B.按最佳传输频率窗口分:常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。 常规型:光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上,如1300nm。
色散位移型:光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上,如:1300nm和1550nm。 C.按折射率分布情况分:突变型和渐变型光纤。
突变型:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低,模间色散高。
适用于短途低速通讯,如:工控。但单模光纤由于模间色散很小,所以单模光纤都采用突变型。
渐变型光纤:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小,可使高模光按正弦形式传播,这能减少模间色散,提高光纤带宽,增加传输距离,但成本较高,现在的多模光纤多为渐变型光纤。4、常用光纤规格: 单模:8/125μm,9/125μm,10/125μm 多模:50/125μm,欧洲标准62.5/125μm,美国标准 工业,医疗和低速网络:100/140μm,200/230μm 塑料:98/1000μm,用于汽车控制三、光纤制造与衰减:1、光纤制造: 现在光纤制造方法主要有:管内CVD(化学汽相沉积)法,棒内CVD法,PCVD(等离子体化学汽相沉积)法和VAD(轴向汽相沉积)法。
2.光纤的衰减: 造成光纤衰减的主要因素有:本征,弯曲,挤压,杂质,不均匀和对接等。 本征:是光纤的固有损耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。
弯曲:光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉,造成的损耗。 挤压:光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。
杂质: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:光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。
对接: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0.8μm),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。四、光纤的优点: 1、光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。
2、无中继段长.几十到100多公里,铜线只有几百米。 3、不受电磁场和电磁辐射的影响。
4、.重量轻,体积小。例如:通2万1千话路的900对双绞线,其直径为3英寸,重量8吨/KM。
而通讯量为其十倍的光缆直径为0.5英寸,重量450P/KM。 5、光纤通讯不带电,使用安全可用于易燃,易暴场所。
6、使用环境温度范围宽。 7、化学腐蚀,使用寿命长。
第二部分 光缆 一、光缆的制造: 光缆的制造过程一般分以下几个过程: 1、光纤的筛选:选择传输特性优良和张力合格的光纤。 2、.光纤的染色:应用标准的全色谱来标识,要求高温不退色不迁移。
3、.二次挤塑:选用高弹性模量,低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子,将光纤纳入并填入防潮防水的凝胶,最后存放几天(不少于两天)。 4、光缆绞合:将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。
5、挤光缆外护套:在绞合的光缆外加一层护套。二、光缆的种类: 1、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。
2、.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。 3、.按用途分有:长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。
三、光缆的施工: 多年来,做光缆施工使得我们已有了一套成熟的方法和经验。(一)光缆。
1960-电射及光纤之发明 1966-华裔科学家“光纤之父”高锟 预言光纤将用于通信。
1970-美国康宁公司成功研制成传输损耗只有20dm/km的光纤。 1977-首次实际安装电话光纤网路 1978-FORT在法国首次安装其生产之光纤电 1979-赵梓森拉制出我国自主研发的第一根实用光纤,被誉为“中国光纤之父” 1990-区域网路及其他短距离传输应用之光纤 2000-到屋边光纤=>到桌边光纤 2005 FTTH(Fiber To The Home)光纤直接到家庭 光纤的分类特征 按材质分,有无机光导纤维和高分子光导纤维,目前在工业上大量应用的是前者。
无机光导纤维材料又分为单组分和多组分两类。单组分即石英,主要原料为四氯化硅、三氯氧磷和三溴化硼等。
其纯度要求铜、铁、钴、镍、锰、铬、钒等过渡金属离子杂质含量低于10ppb。除此之外,OH-离子要求低于10ppb。
石英纤维已被广泛使用。多组分的原料较多,主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸钠、氧化铊等。
这种材料尚未普及。高分子光导纤维是以透明聚合物制得的光导纤维,由纤维芯材和包皮鞘材组成。
芯材为高纯度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽丝制得的纤维,外层为含氟聚合物或有机硅聚合物等。 光导通信的研究和实用化,与光导纤维的低损耗密切相关。
光能的损耗可否大大降低,关键在于材料纯度的提高。玻璃材料中的杂质产生的光吸收,造成了最大的光损耗,其中过渡金属离子特别有害。
目前,由于玻璃材料的高纯度化,这些杂质对光导纤维的损耗影响已很小。 石英玻璃光导纤维的优点是损耗低,当光波长为1.0~1.7μm(约14μm附近),损耗只有1dB/km,在1.55μm处最低,只有0.2dB/km。
高分子光导纤维的光损耗较高,1982年,日本电信电报公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽丝作芯材,光损耗率降低到20dB/km。但高分子光导纤维的特点是能制大尺寸,大数值孔径的光导纤维,光源耦合效率高,挠曲性好,微弯曲不影响导光能力,配列、粘接容易,便于使用,成本低廉。
但光损耗大,只能短距离应用。光损耗在10~100dB/km的光导纤维,可传输几百米。
光纤主要分以下两大类: 1)传输点模数类 传输点模数类分单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)。单模光纤的纤芯直径很小, 在给定的工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。
多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤。 与单模光纤相比,多模光纤的传输性能较差。
2)折射率分布类 折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数。
在纤芯和保护层的交界面,折射率呈阶梯型变化。渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小, 在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。
纤芯的折射率的变化近似于抛物线。 光纤结构及种类 光及其特性: 1.光是一种电磁波 可见光部分波长范围是:390~760nm(毫微米)。
大于760nm部分是红外光,小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是:850,1300,1550三种。
2.光的折射,反射和全反射。 因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。
而且,折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。
不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率),相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
1.光纤结构: 光纤裸纤一般分为三层:中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm),中 间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm),最外是加强用的树脂涂层。 2.数值孔径: 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只是在某个角度范围内的入射光才可以。
这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。
不同厂家生产的光纤的数值孔径不同(AT&T CORNING)。 3.光纤的种类: A.按光在光纤中的传输模式可分为:单摸光纤和多模光纤。
多模光纤:中心玻璃芯较粗(50或62.5μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。
例如:600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。
单模光纤:中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但其色度色散起主要作用,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。
单模光纤(Single-mode Fiber):一般光纤跳纤用**表示,接头和保护套为蓝色;传输距离较长。 多模光纤(Multi-mode Fiber):一般光纤跳纤用橙色表示,也有的用灰色表示,接头和保护套用米色或者黑色;传输距离较短。
B.按最佳传输频率窗口分:常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。 常规型:光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上,如1300。
宽带
其实并没有很严格的定义,一般是以目前拨号上网速率的上限 56Kbps为分界,将 56Kbps及其以下的接入称为“窄带”,之上的接入方式则归类于“宽带”。宽带目前还没有一个公认的定义,从一般的角度理解,它是能够满足人们感观所能感受到的各种媒体在网络上传输所需要的带宽,因此它也是一个动态的、发展的概念。目前的宽带对家庭用户而言是指传输速率超过1M,可以满足语音、图像等大量信息传递的需求。
包括:光纤,xDSL(ADSl,HDSL),ISDN(严格来说不算是宽带)
ADSL:
ADSL是英文Asymmetrical Digital Subscriber Loop(非对称数字用户环路)的英文缩写,ADSL技术是运行在原有普通电话线上的一种新的高速宽带技术,它利用现有的一对电话铜线,为用户提供上、下行非对称的传输速率(带宽)。
非对称主要体现在上行速率(最高640Kbps)和下行速率(最高8Mdps)的非对称性上。上行(从用户到网络)为低速的传输,可达640Kbps;下行(从网络到用户)为高速传输,可达8Mbps。它最初主要是针对视频点播业务开发的,随着技术的发展,逐步成为了一种较方便的宽带接入技术,为电信部门所重视。通过网络电视的机顶盒,可以实现许多以前在低速率下无法实现的网络应用。
DSL:
DSL(Digital Subscriber Line数字用户环路)技术是基于普通电话线的宽带接入技术,它在同一铜线上分别传送数据和语音信号,数据信号并不通过电话交换机设备,减轻了电话交换机的负载;并且不需要拨号,一直在线,属于专线上网方式。DSL包括ADSL、RADSL、HDSL和VDSL等等。
VDSL:
VDSL(Very-high-bit-rate Digital Subscriber loop)是高速数字用户环路,简单地说,VDSL就是ADSL的快速版本。使用VDSL,短距离内的最大下传速率可达55Mbps,上传速率可达19.2Mbps,甚至更高。
光纤接入网:
光纤接入网(OAN)是采用光纤传输技术的接入网,即本地交换局和用户之间全部或部分采用光纤传输的通信系统。光纤具有宽带、远距离传输能力强、保密性好、抗干扰能力强等优点,是未来接入网的主要实现技术。FTTH方式指光纤直通用户家中,一般仅需要一至二条用户线,短期内经济性欠佳,但却是长远的发展方向和最终的接入网解决方案。
FTTX+LAN接入方式:
这是一种利用光纤加五类网络线方式实现宽带接入方案,实现千兆光纤到小区(大楼)中心交换机,中心交换机和楼道交换机以百兆光纤或五类网络线相连,楼道内采用综合布线,用户上网速率可达10Mbps,网络可扩展性强,投资规模小。另有光纤到办公室、光纤到户、光纤到桌面等多种接入方式满足不同用户的需求。FTTX+LAN方式采用星型网络拓扑,用户共享带宽。
ISDN:
ISDN综合业务数字网是数字传输和数字交换综合而成的数字电话网,英文缩写为ISDN。它能实现用户端的数字信号进网,并且能提供端到端的数字连接,从而可以用同一个网络承载各种话音和非话音业务。ISDN基本速率接口包括两个能独立工作的64Kb的B信道和一个16Kb的D信道,选择ISDN 2B+D端口一个B信道上网,速度可达64Kb/s,比一般电话拨号方式快2.2倍(若Modem的传输速率为28.8Kb/s)。若两个B信道通过软件结合在一起使用时,通信速率则可达到128Kb/s。
带宽代表显示器显示能力的一个综合指标,指每秒钟所扫描的图素个数,即单位时间内所有扫描线上显示的频点数总和,以MHz为单位。带宽越大表明显示控制能力越强,显示效果越佳。
带宽的详细计算公式如下:理论上带宽 B=r(x) *r(y) *V
r(x)表示每条水平扫描线上的图素个数
r(y)表示每桢画面的水平扫描线数
V 表示每秒画面刷新率(即场频)
B 表示带宽
光纤通信是用光在玻璃纤维做的“导线”中传送信号。
这种光“导线”是英国物理学家丁达尔首先发现的。1870年,丁达尔作了一次有趣的表演。
他在一个大桶的侧壁上开了一个小孔,然后,大桶内装满水,让水从小孔流出,形成一股弯弯的水柱落到地面。接着,他在水面上用光源照射桶中的水。
当盖上桶盖,再把屋子里的灯关掉以后,看到射入水中的光竟随着水从小孔流出,并且同弯弯的水流一起落到地面,在地面上产生一个光斑。丁达尔的这个发现启示了科学家,他们利用拉得很细的玻璃丝——光纤来作为光的“导线”。
实验证明:不管玻璃丝怎样弯曲,从它的一端射人的光都会顺着它弯曲地传播,而从另一端射出。 这种纤维就叫做光导纤维。
能传送光的光导纤维可以传送声音,也可以用来传送图像。光导纤维传送声音和文字的原理与电线相类似,但它要把声音和文字的电信号变成相应强弱变化的光信号。
在“光话”或“光视”的一端有一个编码器,它把所有要传送的声音或图像(或其他信息)转换成数字信息,比方说编成一个〇和1组成的数码,发光器就根据数码中的数字,有光表示1,无光表示0,通过光导纤维射出一串明暗不同的光信号,传到另一端的接收器后,由那里的译码器复原成声波和图像,这样,对方就像用电话或电视传输一样,直接听到声音或接收电视节目。
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