城市轨道交通有线传输系统

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CONTENTS
城市轨道交通传输系 统应用
城市轨道交通传输系 统的维护及故障处理
重点难点
（1） 通信光电缆。 （2） 光纤通信系统。 （3） 传输系统的组网技术。 （4） SDH传输网。 （5） 城市轨道交通传输网。
CONTE道交通通信系统中的光缆和电缆是各系统信息交换的传输线，是传输系 统不可缺少的传输媒介。随着通信技术、控制技术及计算机技术的不断发展， 由光纤构成的通信光缆已成为各种信息网最主要的传输方式。此外，在城市轨 道交通通信系统中还应用通信电缆来实现交换设备与终端设备的连接。
① 单模光纤。芯线的直径小到光波 波长大小时，光纤就成为波导，光 在其中无反射地沿直线传播，这种 光纤称为单模光纤。 单模光纤的纤芯直径大多为4～10 μm。单模光纤用于大容量、长距 离系统。单模光纤具有传输衰减低、 带宽大、易升级扩容的优点。目前， 光通信敷设的光缆大部分都是 G.652常规单模光纤的光缆。
，再
，重复上述情况。因为包层的损
耗比纤芯大，所以进入包层的光（折射光）很快衰减掉。在这种情况下，
在光纤中传播的光波也就会很快地衰减而不能远距离传输。
为了使光在光纤中远距离传输，一定要形成光在光纤中反复发生全反射
的条件。根据全反射原理，存在一个临界角θC使折射光线不再进入包
层，
。根据反射定律，反射回纤芯中的
本模块将对通信光电缆进行介绍，对光纤通信系统的相关知识进行 介绍，对传输系统的各类组网技术进行阐述，对SDH传输网和城市 轨道交通传输网进行介绍，对传输系统的相关知识、日常维护及故 障处理方法进行介绍。
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通信光电缆 光纤通信系统 传输系统的组网技术 SDH传输网
3.5 城市轨道交通传输网
，入射角保持不变，此时光线可
以在纤芯中不断发生反射而不产生折射，从而实现全反射。
（1） 按材料的不同，光纤可分为石英系光纤，石英芯、塑料包层光纤， 多成分玻璃光纤，塑料光纤。 （2） 按波长的不同，光纤可分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长 光纤。短波长光纤通信系统的工作波长为0.8～0.9 μm，典型值为0.85 μm。这类系统的传输距离较短，目前较少使用。长波长光纤通信系统 的工作波长为1.0～1.6 μm，通常采用1.31 μm和1.55 μm两种波长。 这类系统的传输距离较长，中继距离可达100 km。超长波长光纤通信 系统采用非石英系光纤，可实现1 000 km无中继传输。 （3） 按模式的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤，如图3-4所示。
（2） 光纤的结构。 光纤是光导纤维（optical fiber）的简称，其典型结构是多层 同轴圆柱体，自内向外为纤芯（core）、包层（coating）及 涂覆层（jacket）等，如图3-2所示。 ① 纤芯。通信光纤的纤芯通常是折射率为n1的高纯SiO2，并 有少量的掺杂剂（用来提高折射率）。光能量主要在纤芯内 传输，纤芯是光波传输的主要通道。 ② 包层。包层的折射率为n2(n2<n1)，其通常也由高纯SiO2 制成，并掺杂一些其他杂质（用来降低折射率）。包层为光 的传输提供反射面和光隔离，并起到一定的机械保护作用。 纤芯和包层合起来构成裸光纤，形成全反射条件。光纤的光 学及传输特性主要由裸光纤决定。
2. 光纤的分类
光纤的传输特性包括损耗、色散、衰减、偏振和非线性效应等，其中，损耗和色散 是光纤最重要的传输特性。损耗限制系统的传输距离，色散限制系统的传输容量。 （1） 光纤的损耗特性。在光发射机和接收机之间由光缆吸收、反射、散射和辐射 的信号功率被认为是损耗。光纤损耗是光纤传输系统中限制中继距离的主要因素之 一。表3-1列出了3种石英光纤的典型损耗值。
③ 涂覆层。包层的外面是5～40 μm的涂覆层。涂 覆层的材料是环氧树脂或硅橡胶，其作用是增强 光纤的机械强度。在涂覆层的外面还常有缓冲层 和套塑层（保护层）。 此外，纤芯和包层的材料也可由玻璃或塑料制造， 虽然它们的损耗比石英光纤大，但是在短距离的 光纤传输系统中有一定应用。 （3） 光纤的导光原理。光纤的导光原理如图3-3 所示，当进入光纤的光线射入纤芯和包层界面的 入射角为θ时，入射点处的光线可能分为两束：一 束为折射光，另一束为反射光，它们应服从光线 的折射和反射定律，即θ=θ2，n1sin θ=n2sin θ1。
城市轨道交通有线传输系 统
为实现城市轨道交通各系统间的协同合作，保障安全运营，需要建 立公务电话网、有线/无线调度网、广播（public announcement， PA）系统网、视频监控网、时钟网、乘客信息系统（passenger information system，PIS）网、计算机网和各种监控系统的数据网 等业务网络。而有线传输系统为城市轨道交通各系统提供了一个大 容量、高性能的光纤传输网络，实现了各系统的联动。
② 多模光纤。光波在光纤中以多种模式传播，不同的传播模式有不同的电磁场 分布和传播路径，这种光纤称为多模光纤。多模光纤的纤芯直径大多为50 μm或 62.5 μm。 多模光纤可分为突变型多模光纤（step index fiber，SIF）和渐变型多模光纤 （graded index fiber，GIF），如图3-5和图3-6所示。 •突变型多模光纤。突变型多模光纤的纤芯直径为50～60 μm，光线以折射形状 沿纤芯轴线方向传播，存在多条路径，并有较大的时延差，因而信号畸变较大， 只能用于小容量、短距离系统。 •渐变型多模光纤。渐变型多模光纤的纤芯直径为50 μm，光线以曲线形状沿纤 芯轴线方向传播，各条路径的时延差较小，因而信号畸变较小，适用于中等容量、 中等距离系统。
通信光缆
通信电缆
光纤概述 光纤的分类 光纤的传输特性 光缆 光纤配线架及连接器
（1） 全反射。 ① 定义。全反射又称全内反射，指光由光密 介质（光在此介质中的折射率大）射到光疏 介质（光在此介质中的折射率小）的界面时， 全部被反射回原介质内的现象。 ② 全反射原理（见图3-1）。光从光密介质 进入光疏介质，当入射角增大到某临界角 θC时，会产生全反射；光射到两种介质的 界面上时，只产生反射而不产生折射的现象。