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1、IBM Advanced Cabling System IBM 综合布线系统技术交流,IBM Global Services,真正的主干速度需求,带宽的聚集 无阻塞的多个1 Gb/s 的合并通信量 越来越多高速率、无延时的传输需求 IT 应用的合并 应用服务器的集中 备份服务器的集中 数据库服务器的集中 存储网络 高分布式的数据应用 天气预报等等,当企业和应用不断发展时，传输瓶颈就不断地的出现,10 G 以太网光纤标准,10 G 标准已经成功批准! IEEE 802.3ae，ISO/IEC 11801, TIA/EIA 568B.3-1 IT人员通过简单的以太网管理工具就可以方便的管理网络 L
2、AN主干等级, 需要10G主干来支持 在交换机和数据中心之间，需要10G的高速连接 成群的高速服务器的互连和交换机到服务器的连接，需要10G的应用,10 Gb/s 在LAN, SAN, MAN和WAN中的应用,LAN,WAN,MAN/SAN,光纤传输趋势,千兆到桌面的应用，需要10G主干来进行支撑，并且在建筑群和城域网传输中需要更高的速率和带宽 对于多模光纤来说，其任务就是提供低成本的、有效的10G传输解决方案 对于单模光纤来说，其任务就是如何充分发挥他的潜力，使其能成功达到100G/s以上的传输速率,光纤传输原理,光纤概述 -光纤的成分、结构 -光纤通信的工作原理 -光纤的制造工艺 光纤的着
3、色及光纤色谱,光纤的成分 通信用光纤的主要成分是高纯度石英,光纤结构 光纤由纤芯、包层和涂敷层构成 IBM ACS光纤均为双层涂敷 涂敷层为光纤提供物理保护,光纤结构图,光纤涂敷层,减小微弯损耗 增加抗磨损、抗切入功能 改进抗老化性能 防潮 易于采用机械方法剥除,光纤传输原理,光纤概述 -光纤的成分、结构 -光纤通信的工作原理 -光纤的制造工艺 光纤的着色及光纤色谱,n1sin q1= n2sin q2,入射角 临界 qc, 发生全反射 n1sin qc = n2sin 90=n2,光纤工作原理,光的反射、折射,光的全反射,n 2,n 1 n 2,Core,Cladding,光纤工作原理,光在
4、纤芯中传播,光纤工作原理,按传输模式分，光纤可分为多模光纤和单模光纤两大类,光损耗用来衡量脉冲沿光纤传送时损失了多少光，可以用输出脉冲的能量与输入脉冲的能量之比来表示。 引起光损耗的物理机制有两种，即散射和吸收。 光缆损耗用dB表示。,散射 光偏离了预定的路径为散射。 当光在光纤中散射时，光线会沿新的方向传送，部分光纤会超过光纤总体内部反射的临界角。发生这种情况时，一部分光会从包层中漏出。 某些散射是光纤固有的特点，如瑞利散射，而其它散射则是由光纤弯曲（宏弯曲和微弯曲）与制造的不规则性引起的。,吸收 光被光纤吸收，并转化为热量，提高了光纤的实际温度。 光纤制造过程中使用的石英材料和掺杂剂在特定
5、波长时会大量吸收光。 光纤中存在的杂质，如羟基离子，也会在特定波长造成大量吸收损耗。,散射损耗,由于下列原因，光信号会损耗: 光缆中的分子不均匀 光缆的光学纯度不高,吸收损耗,光缆中的杂质会吸收光的能量,界面损耗,光缆内核与覆层之间的不均匀会引起如图所示的损耗,弯曲损耗,光纤的弯曲会造成损耗 光穿越叠层,光纤传输原理,光纤概述 -光纤的成分、结构 -光纤通信的工作原理 -光纤的制造工艺 光纤的着色及光纤色谱,光纤的制造工艺,制造预制件 -CVD 法-化学汽相沉积法 -VAD 法-汽相轴向沉积法 -PCVD 法-改进的化学汽相沉积法 -OVD 法-棒外汽相沉积法 拉 丝 涂敷,制造预制棒PCVD
6、法,SiCl4+O2=SiO2+2Cl2,制造预制棒OVD,拉丝、涂覆,光纤传输原理,光纤概述 -光纤的成分、结构 -光纤通信的工作原理 -光纤的制造工艺 光纤的着色及光纤色谱,光纤的着色,为了区分光缆内的不同光纤，光纤应着色 每根光纤可以通过辨认缠绕每组光纤的纱线颜色及光纤本身的颜色分开 每组内的光纤其排列顺序从1号纤(蓝色纤)开始，严格按色谱顺序依次排列,光纤色谱,光 纤 序 号 光 纤 颜 色 1 蓝 (BL) 2 桔 (OR) 3 绿 (GR) 4 棕 (BR) 5 灰 (SL) 6 白 (WH) 7 红 (RD) 8 黑 (BK) 9 黄 (YL) 10 紫 (VI) 11 玫 瑰
7、(RS) 12 天 蓝 (AQ),光纤,光纤传输原理 光纤的主要参数 光纤的类型 光纤选型,光纤主要参数,单模光纤的主要参数 多模光纤的主要参数,单模光纤的主要参数,模场直径(MFD) 损耗 色散 截止波长,模场直径: 衡量单模光纤中光功率强度分布直径的参数,I,e,r,=,-,2,2,/,2,w0,w0 =模场半径,95% 功率分布于w0 内,高斯定义:,0,0,- w0,w0,I0,0.135 I0,比特曼II定义没有假定光纤能量场的特定性状，适用于各种单模光纤.,光纤损耗,损耗就是指光功率随传输距离的增加而衰减 低损耗是实现远距离光纤通信的前提 用衰减系数来表示损耗，其单位是dB/km
8、损耗的测量：两种主要的测量方法 -剪断法(CCITT建议的基准测量法) -背向散射法(又称光时域反射计(OTDR)法),0,0.3,0.6,0.9,1.2,1250,1300,1350,1400,1450,1500,1550,1600,波长 (nm),衰 减 （dB/km),光纤衰减曲线,三 15301565nm,四 15651625nm,色散,材 料 色 散 (色度色散) 波 导 色 散 (很小可以忽略) 偏振模色散,色度色散,不同波长的传输速率不同而引起的时延差 单位：ps/nm.km,理想光纤,偏振模色散(PMD),截止波长,截止波长定义： 光纤中只传输一个基模（单模）时的最短波长,多模
9、光纤的主要参数,数值孔径（NA） 带宽（模间色散） 差分模时延（DMD）,数值孔径,表示光纤接收入射光的能力 数值孔径（NA）Sin（ n12n22 ）,带宽（模间色散）,不同模式之间传播速度不同而产生的时延差，随光纤长度积累 模间色散很大，在多模光纤中使用带宽这以概念来描述模间色散 模间色散越大，带宽越小,n 2,差分模时延（DMD）-预制棒的制造,改变掺杂二氧化锗的浓度来改变折射率的分布 位于光纤中央位置的二氧化锗浓度最高并逐渐减少折射率到包层以形成梯度型特性,二氧化锗极易挥发，在对预制棒进一步熔缩前及熔缩过程中，中央位置的二氧化锗极易损失掉，导致光纤折射率在中央位置出现凹陷。,差分模时延
10、（DMD）-形成和影响,折射率凹陷破坏了传输极理：不同模式沿不同路径仍然可在同一时间到达接收端 导致光脉冲抖动引起误码 DMD随光纤长度积累,光纤,光纤传输原理 光纤的主要参数 光纤的类型 光纤选型,光纤类型国际电信联盟（ITU-T）标准,G.650单模光纤相关参数的定义和试验方法 G.65150/125m多模渐变型折射率光纤光缆特性 G.652单模光纤光缆特性 G.653色散位移单模光纤光缆特性 G.654截止波长位移型单模光纤光缆特性 G.655非零色散位移单模光纤光缆特性,光纤类型,多模光纤 (G.651) 单模光纤 色散非位移光纤 （G.652） 色散位移光纤 （G.653） 非零色散
11、位移光纤 （G.655） 全波光纤 (G.652.C),光纤类型,光纤,多模光纤的应用,传输速率相对较低、传输距离相对较短 节点多、接头多、弯路多(光功率强） 连接器、耦合器用量大（器件成本低） 规模小，单位光纤长度使用光源个数多（LED和VCSEL激光器）,衰减大，色散大 数值孔径大，接收的光功率强 多模光纤器件比单模光纤便宜 使用LED、VCSEL激光器,光纤网络的特点,多模光纤的特点,网络成本是单模光纤的 1/4,多模光纤的特性正好满足了网络用纤的要求 用于短距离数据和图像系统 光纤计算机局域网 校园网 企业内部网 大楼布线的垂直主干 水平布线 光纤到桌（FTTD),多模光纤的应用,多模
12、光纤种类,以纤芯、包层直径、数值孔径的不同定义了四种多模光纤 A1a（50/125/0.200） A1b（62.5/125/0.275） A1c（85/125/0.275）芯/包尺寸大使制作成本高，且抗弯性能差，带宽降低 A1d（100/140/0.316）包层直径大与测试仪器和连接器件不匹配,新一代万兆多模光纤 -适应10Gb/s应用要求,支持10Gb/s传输距离300米 50um芯径，传输模数量为62.5的1/2.5 使用VCSEL激光器 使用没有折射率中心凹陷的多模光纤,匹配包层单模光纤 （G.652),1310nm和1550nm窗口衰减低 杰出的偏振模色散(PMD)特性 优异的芯/包同
13、心度、涂层外径和卷曲半径,全波TM单模光纤 -光纤应用范围扩展到第五波段,全波TM单模光纤,首次实现第五波段的应用 在1400nm波段(13501450)衰减降低200% 可使用的波长范围增加50%(从200nm增大到300nm) 全波光纤在第五波段具有的优势将实现系统的灵活配置，在每根光纤上实施多项业务,光缆介绍,光缆介绍,光缆的分类,Slotted Core 骨架式,Central Tube 中心束管式,Loose Tube 层绞式,光缆的分类 -按光缆缆型结构分,骨架式,光缆芯数 4-1000芯 光缆外径(mm) 17.2-30 光缆重量(KgKm) 120-760 弯曲半径(mm) 2
14、0倍光缆外径 抗张强度(N) 长期600-1000 短期1500-3000 抗侧压能力(N) 3000 工作温度 40 -+70 仅供参考,层绞式,光缆芯数 2-864芯 光缆外径(mm) 10.5-37 光缆重量(KgKm) 99-720 弯曲半径(mm) 20倍光缆外径 抗张强度(N) 长期600-1000 短期1500-3000 抗侧压能力(N) 长期800-1000 短期1000-3000 工作温度 -40 -+70 仅供参考,中心束管式,光缆芯数 2-576芯 光缆外径(mm) 9.1-22.6 光缆重量(KgKm) 92-438 弯曲半径(mm) 20倍光缆外径 抗张强度(N) 长
15、期600-1000 短期1500-3000 抗侧压能力(N) 长期800-1000 短期1000-3000 工作温度 -40 -+70 仅供参考,层绞式光缆技术 -抗拉强度,层绞式：受拉力时由于光纤层绞，光纤受力相应小 中心束管式：受拉力时光纤直接受力，光纤受力相应大,层绞式光缆技术 -光纤余长,层绞式:光缆光纤余长比较大 中心束管式:光缆光纤余长比较小,层绞式光缆的优点,1、从结构上讲，层绞式光缆光纤余长比中心束管式光缆光纤余长更容易控制。,2、从防水性能上讲，层绞式光缆优于中心束管式光缆，这是因为中心束管式光缆松套管直径比层绞式要粗，中心束管式光缆纤芯都封装在一个松套管内，而层绞式光缆有多
16、个不同的松套管组成，直径相对较小。因此层绞式光缆防水性能优于中心束管式光缆。 。,3、从机械性能上讲，层绞式光缆抗拉强度优于中心束管式光缆,4、从结构性能上讲，大芯数层绞式光缆比同样芯数的中心束管式光缆性能更稳定。,层绞式光缆的优点,5、从敷设方式上讲，层绞式敷设方式多于中心束管式光缆，层绞式光缆能适用于各种场合，包括架空、直埋、管道、水下。 6、 从安装上讲，层绞式光缆优于中心束管式光缆，中心束管式光缆所有纤芯都在同一松套管内，光缆开剥后，所有光纤全部裸露，而且充满油膏，不便于安装。层绞式光缆由多个不同的松套管组成，可以有选择的开剥松套管，便于安装使用。 7、 从工艺成熟性上讲，层绞式光缆优于中心束管式光缆，绝大部分厂家选用层绞式工艺。 8、 从应用范围上讲，层绞式光缆优于中心束管式光缆，几乎80%的场合都使用层绞式光缆，符合国家标准。,光缆的分类 -按敷设方法分,架光缆 管道光缆 直埋光缆 水底光缆,