光传输技术基础知识分解
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光纤通信基础—光纤
一、光纤的构造 光纤呈圆柱形，主要由纤芯、包层二大部分组成。
外皮
包层
纤芯
1、纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧 化硅，掺有极少量掺杂剂。 2、包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺 杂剂的高纯度二氧化硅。 3、涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼 龙组成。
用户的综合 业务引入 集团用户
接入传送层
IDC中心
以太网 专线用户
智能化小区
16
同步数字体系
我们前面为大家介绍了光纤，也介绍了光纤传输的简单原理，如果把光 纤比作一条高速公路，要实现有效的传输还需要有高速汽车，以及一系列相 应的交通规则。同步数字体系就是一套这样的“交通系统”。
光传输设备 数字终 端设备 发送端
城市 A6 城市 A5
省会 A1
城市 A2 城市 A3
A省
城市 A4
省 内 干 线
IP Over WDM/OTN
城市 A3
PTN/CWDM OLT
增强以太网交换机 MSTP/PTN OLT
城 域 传 送 网
15
光纤通信基础—传送网络的分层结构
移动综合机楼 移动第二机楼
核心传送层
汇聚节点
汇聚传送层
基站
信息
光 端 机 发 送 端
光纤
光 端 机 接 收 端
光传输设备 数字终 端设备 接收端
信息
光纤通信系统框图
17
同步数字体系—SDH概论
一、SDH的产生 1、PDH的缺点 （1）没有国际统一的数字速率标准
（2）没有国际统一的光接口规范
18
同步数字体系—SDH概论
一、SDH的产生 1、PDH的缺点 （3）上下电缆成本高，结构复杂
光传输网络基础知识
传输所 谢晖 二0一0年八月
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主要内容
• 光纤通信基础 • 同步数字体系SDH
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光纤通信基础—概论
BSC MSC MSC BSC BSC
核心层 10G SDH
BSC
MSC
MSC
• 通信系统（传输系统）作用：为需 要进行信息交互的设备之间提供信 息传递的通道。 广义：连接各种终端设备和交换设 备之间的通道； 狭义：包括传输设备和传输线路。 ① 设备：如MSTP设备、光电收发器 等；
• 1976 年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长 1.2μ m)。
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光纤通信基础—概论
三、光纤通信优点 1、通信容量巨大 从理论上讲，一根光纤可以同时传输100亿个话路，目前同时传输50万 个话路的试验已经成功，比传统同轴电缆、微波等高出几千乃至几十万倍。 2、中继距离长 光纤具有极低的衰耗系数，配以适当的光发送、光接收设备、光放大器、 前向纠错与RZ编码调制技术等，可使其中继距离达数千公里以上，而传统 电缆只能传送1.5km，微波50km，根本无法与之相比拟。 3、保密性能好 4、适应能力强 具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点 5、体积小、重量轻 6、原材料来源丰富、价格低廉
汇聚层 2.5/10G SDH
接入层 155M SDH
② 线路：光缆、管道、杆路等
……
622M SDH
BTS …… BTS
BTS
……
BTS
3
光纤通信基础—概论
一、光纤通信概念 利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
发 射 信 息 源 电 发 射 机 电信号 输入 光 发 射 机
基本光纤传输系统 光纤线路 光 接 收 机
接 收 电 接 收 机 电信号 输出 信 息 宿
光信号 输出
光信号 输入
数字光纤通信系统方框图
4
光纤通信基础—概论
二、光纤通信发展简史
• 1966年，英籍华裔学者高锟指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输 的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。
• 1970 年，光纤研制取得了重大突破。美国康宁(Corning)公司就研制成功损 耗20 dB/km的石英光纤。 • 1973 年，美国贝尔(Bell)实验室取得了更大成绩，光纤损耗降低到 2.5dB/km。
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Leabharlann Baidu
光纤通信基础—光纤
二、光纤的分类
石英光纤
按组成成分分类
含氟光纤 塑料光纤 阶跃型光纤
按光纤剖面折射率分布分类 光纤种类
多模光纤
渐变型光纤
按传输模式分类
单模光纤
短波长光纤（波长典型值为850nm） 长波长光纤（波长为1310nm，1550nm）
按工作波长分类
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光纤通信基础—光纤
二、光纤的分类—阶跃、渐变光纤 1、阶跃光纤 在纤芯与包层区域内，折射率的 分布分别是均匀的，分别为n1 和n2，在纤芯与包层的边界处， 其折射率的变化是阶跃的 (n2<n1） 。 2、渐变光纤 光纤轴心处的折射率最大(n1)， 但随横截面径向的增加而逐渐减 小，到纤芯与包层的边界处，正 好降到与包层区域的折射率n2
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光纤通信基础—光纤
三、光纤的简单导光原理 2、光在光纤中的传播
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光纤通信基础—光纤
四、光纤的衰耗 光纤的损耗是指光信号经光纤传输后，由于吸收、散射等原因引起光功率 的减小。 吸收损耗 本征吸收：光纤材料本身所固有的吸收作用 杂质吸收：光纤中杂质对光的吸收作用 线性散射 光纤损耗
散射损耗 非线性散射
结构不完善散射 其他衰耗（微弯曲衰耗等）
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光纤通信基础—光纤
五、光纤的色散 色散分为色度色散与偏振模色散两大类。 色度色散简单说就是有光纤传输引起的光脉冲展宽与畸变效应。色度色 散包括三个部分：模式色散、材料色散、波导色散。
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光纤通信基础—传送网络的分层结构
B省 D省 E省 C省 A省
省 际 干 线
85mm
多模光纤
单模光纤
人的头发
10
光纤通信基础—光纤
三、光纤的简单导光原理 1、全反射原理 • 若使光束从光密媒质射向光疏媒质 时, 则折射角大于入射角，如图所 示。 • 如果不断增大θ0可使折射角θ1达到 90°, 这时的θ1称为临界角。 • 当光线从光密媒质射向光疏媒质, 且入射角大于临界角时, 就会产生 全反射现象。 光纤就是利用这种全反射来传输光 信号的。
9
光纤通信基础—光纤
二、光纤的分类—单模、多模光纤 1、多模光纤：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。 2、单模光纤：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。
8mm 125mm 50mm
Core
Core
125mm
Clad Clad
光纤通信基础—光纤
一、光纤的构造 光纤呈圆柱形，主要由纤芯、包层二大部分组成。
外皮
包层
纤芯
1、纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧 化硅，掺有极少量掺杂剂。 2、包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺 杂剂的高纯度二氧化硅。 3、涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼 龙组成。
用户的综合 业务引入 集团用户
接入传送层
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智能化小区
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同步数字体系
我们前面为大家介绍了光纤，也介绍了光纤传输的简单原理，如果把光 纤比作一条高速公路，要实现有效的传输还需要有高速汽车，以及一系列相 应的交通规则。同步数字体系就是一套这样的“交通系统”。
光传输设备 数字终 端设备 发送端
城市 A6 城市 A5
省会 A1
城市 A2 城市 A3
A省
城市 A4
省 内 干 线
IP Over WDM/OTN
城市 A3
PTN/CWDM OLT
增强以太网交换机 MSTP/PTN OLT
城 域 传 送 网
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光纤通信基础—传送网络的分层结构
移动综合机楼 移动第二机楼
核心传送层
汇聚节点
汇聚传送层
基站
信息
光 端 机 发 送 端
光纤
光 端 机 接 收 端
光传输设备 数字终 端设备 接收端
信息
光纤通信系统框图
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同步数字体系—SDH概论
一、SDH的产生 1、PDH的缺点 （1）没有国际统一的数字速率标准
（2）没有国际统一的光接口规范
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同步数字体系—SDH概论
一、SDH的产生 1、PDH的缺点 （3）上下电缆成本高，结构复杂
光传输网络基础知识
传输所 谢晖 二0一0年八月
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主要内容
• 光纤通信基础 • 同步数字体系SDH
2
光纤通信基础—概论
BSC MSC MSC BSC BSC
核心层 10G SDH
BSC
MSC
MSC
• 通信系统（传输系统）作用：为需 要进行信息交互的设备之间提供信 息传递的通道。 广义：连接各种终端设备和交换设 备之间的通道； 狭义：包括传输设备和传输线路。 ① 设备：如MSTP设备、光电收发器 等；
• 1976 年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长 1.2μ m)。
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光纤通信基础—概论
三、光纤通信优点 1、通信容量巨大 从理论上讲，一根光纤可以同时传输100亿个话路，目前同时传输50万 个话路的试验已经成功，比传统同轴电缆、微波等高出几千乃至几十万倍。 2、中继距离长 光纤具有极低的衰耗系数，配以适当的光发送、光接收设备、光放大器、 前向纠错与RZ编码调制技术等，可使其中继距离达数千公里以上，而传统 电缆只能传送1.5km，微波50km，根本无法与之相比拟。 3、保密性能好 4、适应能力强 具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点 5、体积小、重量轻 6、原材料来源丰富、价格低廉
汇聚层 2.5/10G SDH
接入层 155M SDH
② 线路：光缆、管道、杆路等
……
622M SDH
BTS …… BTS
BTS
……
BTS
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光纤通信基础—概论
一、光纤通信概念 利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
发 射 信 息 源 电 发 射 机 电信号 输入 光 发 射 机
基本光纤传输系统 光纤线路 光 接 收 机
接 收 电 接 收 机 电信号 输出 信 息 宿
光信号 输出
光信号 输入
数字光纤通信系统方框图
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光纤通信基础—概论
二、光纤通信发展简史
• 1966年，英籍华裔学者高锟指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输 的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。
• 1970 年，光纤研制取得了重大突破。美国康宁(Corning)公司就研制成功损 耗20 dB/km的石英光纤。 • 1973 年，美国贝尔(Bell)实验室取得了更大成绩，光纤损耗降低到 2.5dB/km。
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光纤通信基础—光纤
二、光纤的分类
石英光纤
按组成成分分类
含氟光纤 塑料光纤 阶跃型光纤
按光纤剖面折射率分布分类 光纤种类
多模光纤
渐变型光纤
按传输模式分类
单模光纤
短波长光纤（波长典型值为850nm） 长波长光纤（波长为1310nm，1550nm）
按工作波长分类
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光纤通信基础—光纤
二、光纤的分类—阶跃、渐变光纤 1、阶跃光纤 在纤芯与包层区域内，折射率的 分布分别是均匀的，分别为n1 和n2，在纤芯与包层的边界处， 其折射率的变化是阶跃的 (n2<n1） 。 2、渐变光纤 光纤轴心处的折射率最大(n1)， 但随横截面径向的增加而逐渐减 小，到纤芯与包层的边界处，正 好降到与包层区域的折射率n2
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光纤通信基础—光纤
三、光纤的简单导光原理 2、光在光纤中的传播
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光纤通信基础—光纤
四、光纤的衰耗 光纤的损耗是指光信号经光纤传输后，由于吸收、散射等原因引起光功率 的减小。 吸收损耗 本征吸收：光纤材料本身所固有的吸收作用 杂质吸收：光纤中杂质对光的吸收作用 线性散射 光纤损耗
散射损耗 非线性散射
结构不完善散射 其他衰耗（微弯曲衰耗等）
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光纤通信基础—光纤
五、光纤的色散 色散分为色度色散与偏振模色散两大类。 色度色散简单说就是有光纤传输引起的光脉冲展宽与畸变效应。色度色 散包括三个部分：模式色散、材料色散、波导色散。
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光纤通信基础—传送网络的分层结构
B省 D省 E省 C省 A省
省 际 干 线
85mm
多模光纤
单模光纤
人的头发
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光纤通信基础—光纤
三、光纤的简单导光原理 1、全反射原理 • 若使光束从光密媒质射向光疏媒质 时, 则折射角大于入射角，如图所 示。 • 如果不断增大θ0可使折射角θ1达到 90°, 这时的θ1称为临界角。 • 当光线从光密媒质射向光疏媒质, 且入射角大于临界角时, 就会产生 全反射现象。 光纤就是利用这种全反射来传输光 信号的。
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光纤通信基础—光纤
二、光纤的分类—单模、多模光纤 1、多模光纤：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。 2、单模光纤：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。
8mm 125mm 50mm
Core
Core
125mm
Clad Clad