中兴传输产品培训教材

中兴传输产品培训教材 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

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中兴智能交通系统（北京）有限公司

第一章 光通信概述

1.1 光纤通信概述

光纤即光导纤维的简称。光纤通信是以光信号为载体，光导纤维为传输介质的一种通信方式。由于光纤通信具有传输频带宽、通信容量大、损耗低、不受电磁干扰等一系列优点，光纤通信技术近年来得到飞速发展。

1.1.1 光纤通信的三个低损耗窗口

光波是人类最熟悉的电磁波，其波长在微米级，频率为1014Hz~1015Hz 。目前光纤通信使用的波长范围在近红外区，即波长为μm~μm 。

目前光纤通信所采用的三个实用的波长为μm ，μm 和μm ，而μm ，μm 和μm 左右则是光纤通信中常用的三个低损耗窗口。μm （短波长）窗口是最早发现的，因为首先研制成功的半导体激光器（GaAlAs ）的发射波长刚好在这一区域。随着对光纤损耗机理的深入研究，人们发现在长波长μm 和μm 处光纤的传输损耗更小。因此，长波长光纤通信受到重视并得到非常迅速的发展。

1.1.2 光纤的结构

目前通信用的光纤，是用石英玻璃（SiO 2）制成的横截面很小的双

层同心圆柱体，未经涂覆和套塑时称为裸光纤。如图1-3所示，裸

光纤由纤芯和包层组成，折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率

为n 1，直径为2a ；折射率低的中心部分叫做包层，其折射率为n 2，

直径为2b。根据在光纤中传输的光信号的波长和模式的不同，a与

b具有不同的值。

图1-3 裸光纤剖面结构示意图

由于石英玻璃质地脆、易断裂，为了保护光纤表面，提高抗拉强度

以及便于使用，一般需在裸光纤外面进行两次涂覆而构成光纤芯

线。如图1-4所示，光纤芯线是由纤芯、包层、涂覆层及套塑四部

分组成。包层的外面涂覆一层很薄的涂覆层，涂覆材料为硅酮树脂

或聚氨基甲酸乙脂，涂覆层的外面套塑（或称二次涂覆），大都采

用尼龙或聚乙烯等塑料。

图1-4 光纤芯线的剖面结构示意图

1.1.3光纤的分类

光纤可以根据构成光纤的材料成分、制造方法、传输模数、横截面

上的折射率分布以及工作波长进行分类。对目前通信上所采用的石

英系光纤，常从以下两方面来分类：

1．按照折射率分布不同进行分类

（1）均

匀光纤，光纤纤芯的折射率n

1和包层的折射率n

2

都为常数，

且n

1>n

2

，在纤芯和包层的交界处折射率呈阶梯形变化，这种

光纤称为均匀光纤。

（2）非

随着半径的增加而按一定规律均匀光纤，光纤纤芯的折射率n

1

减小，到纤芯与包层交界处为包层的折射率n

，这种光纤称为

2

非均匀光纤。

2．按照传输模式数量进行分类

所谓模式，实质上是电磁场的一种分布形式，模式不同，其电磁场的分布形式也不同。根据光纤中传输模式数量来分，可分为单模光纤和多模光纤。

（1）单

模光纤（SM），单模光纤的纤芯直径很小，约为4μm~10μ

m，理论上只传输一种模式。由于单模光纤只传输主模，从而

完全避免了模式色散，使得这种光纤的传输频带很宽，传输容

量很大，适用于大容量、长距离的光纤通信。

（2）多

模光纤（MM），在一定的工作波长下，当有多个模式在光纤中

传输时，则这种光纤称为多模光纤。多模光纤的纤芯直径一般

为50μm~75μm，包层直径为100μm~200μm。这种光纤的传

输性能较差，带宽比较窄，传输容量也比较小。

由于单模光纤具有带宽大、易于升级扩容和成本低的优点，国际上已一致认为同步光缆数字传输系统只使用单模光纤作为传输媒质。在3个光传输窗口中，850nm窗口只用于多模传输，1310nm和1550nm两个窗口用于单模传输。

光信号在光纤中的传输距离要受到色散和损耗双重影响。色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码间干扰从而降低信号质量；当码间干扰使传输性能劣化到一定程度时，传输系统将不能工作。损耗使在光纤中传输的光信号强度随着传输距离的增加而逐渐下降，当光功率下降到一定程度时，传输系统也无法正常工作。

为了延长系统的传输距离，人们主要在减小色散和损耗两方面入手。1310nm光传输窗口称为零色散窗口，光信号在此窗口的传输色散最小，1550nm窗口称为最小损耗窗口，光信号在此窗口的传输衰减最小。

ITU-T规定了三种常用光纤规范：，和。

光纤又称标准光纤，其零色散波长在1310nm，在波长为1550nm处衰减最小，所以光纤可以工作于1310nm和1550nm两个窗口。

光纤又称色散位移单模光纤。它通过改变光纤内部的折射率分布将零色散点从1310nm处位移至1550nm处，成功实现了在1550nm处的低衰减和零色散。这种光纤主要工作于1550nm窗口。

光纤又称1550nm波长最低衰减光纤，优点是在1550nm处的最低衰减为km，主要工作于1550nm窗口。这种光纤制造困难，价格昂贵，主要应用于需要很长再生段传输距离的海底光纤通信。

1.2同步数字体系（SDH）

1.2.1SDH简介

SDH全称同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy），SDH规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展，适于新电信业务的开展，并且使不同厂家生产的设备互通成为可能，这正是网络建设者长期以来追求的目标。

1.2.2SDH的优越性

SDH是为克服PDH的缺点而产生的，它是先有目标再定规范，然后研制设备，这个过程与PDH正好相反。显然，这就可能最大限度地以最理想的方式来定义符合未来电信网要求的系统和设备。下列的SDH主要特点反映了这些要求。

1．使北美、日本和欧洲三个地区性的标准在STM-1及其以上等级获得了统一。数字信号在跨越国界通信时不再需要转换成另一

种标准，因而第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标

准。

2．统一的标准光接口能够在基本光缆段上实现横向兼容，允许不同厂家的设备在光路上互通，满足多厂家环境的要求。

3．SDH采用同步复用方式和灵活的复用映射结构。各种不同等级的码流在帧结构净负荷内的排列是有规律的，而净负荷与网络