PON系统光缆传输距离计算
1 OLT及光分路器的设置
工程中的光缆网络应满足GPON系统的传输要求，从OLT端至ONU端（按最远距离记列）光缆链路的衰耗应不大于28dB（GPON 系统）。
光缆链路衰耗包括分光器衰耗、跳纤点衰耗、光纤及熔接衰耗，详见下表：
分光器
衰耗
1:64 1:32 1:16 分光器衰耗20dB 17dB 14dB
跳纤点衰耗1dB 1dB 1dB 光纤及熔接衰耗0.45dB 0.45dB 0.45dB *注跳纤点衰耗小于7dB时，按7dB估算。
按一级分光，在跳纤点小于7处时采用1：64分光比计算OLT-ONU的最远端传输距离为：
L = 衰耗总限额-光缆链路衰耗-跳纤点衰耗
=
1
=2.22公里光纤及熔接衰耗0.45
按一级分光，在跳纤点小于7处时采用1：32分光比计算OLT-ONU的最远端传输距离为：
L = 衰耗总限额-光缆链路衰耗-跳纤点衰耗
=
4
=8.89公里光纤及熔接衰耗0.45
按一级分光，在跳纤点小于7处时采用1：16分光比计算OLT-ONU的最远端传输距离为：
L = 衰耗总限额-光缆链路衰耗-跳纤点衰耗
=
7
=15.56公里光纤及熔接衰耗0.45
1
第1章 1.光通信的优缺点各是什么？ 答：优点有：通信容量大；传输距离长；抗电磁干扰；抗噪声干扰；适应环境；重量轻、安全、易敷设；保密；寿命长。 缺点：接口昂贵；强度差；不能传送电力；需要专用的工具、设备以及培训；未经受长时间的检验。 2.光通信系统由哪几部分组成，各部分功能是什么？ 答：通信链路中最基本的三个组成部分是光发射机、光接收机和光纤链路。各部分的功能参见1.3节。 3.假设数字通信系统能够在载波频率1%的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和1.55 μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？ 答：5GH z×1％/64k＝781路 （3×108/1.55×10-6）×1％/64k＝3×107路 4.SDH体制有什么优点？ 答：主要为字节间插同步复用、安排有开销字节用于性能监控与网络管理，因此更加适合高速光纤线路传输。 5.简述未来光网络的发展趋势及关键技术。 答：未来光网络的发展趋势为全光网，关键技术为多波长传输和波长交换技术。 6.简述WDM的概念。 答：WDM的基本思想是将工作波长略微不同，各自携带了不同信息的多个光源发出的光信号，一起注入同一根光纤，进行传输。这样就充分利用光纤的巨大带宽资源，可以同时传输多种不同类型的信号，节约线路投资，降低器件的超高速要求。 7.解释光纤通信为何越来越多的采用WDM+EDFA方式。 答：WDM波分复用技术是光纤扩容的首选方案，由于每一路系统的工作速率为原来的1/N，因而对光和电器件的工作速度要求降低了，WDM合波器和分波器的技术与价格相比其他复用方式如OTDM等，有很大优势；另一方面，光纤放大器EDFA的使用使得中继器的价格和数量下降，采用一个光放大器可以同时放大多个波长信号，使波分复用（WDM）的实现成为可能，因而WDM＋EDFA方式是目前光纤通信系统的主流方案。 8.WDM光传送网络（OTN）的优点是什么？ 答：（1）可以极大地提高光纤的传输容量和节点的吞吐量，适应未来高速宽带通信网的要求。 （2）OXC和OADM对信号的速率和格式透明，可以建立一个支持多种电通信格式的、透明的光传送平台。 （3）以波长路由为基础，可实现网络的动态重构和故障的自动恢复，构成具有高度灵活性和生存性的光传送网。
光纤通信概论 一、单项选择题 1、光纤通信指的就是: A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的: A 近红外区 B 可见光区 C 远红外区 D 近紫外区 3 目前光纤通信所用光波的波长范围就是: A 0、4～2、0 B 0、4～1、8 C 0、4～1、5 D 0、8～1、6 4 目前光纤通信所用光波的波长有三个,它们就是: A 0、85、1、20、1、80 ; B 0、80、1、51、1、80 ; C 0、85、1、31、1、55 ; D 0、80、1、20、1、70。 6 下面说法正确的就是: A 光纤的传输频带极宽,通信容量很大;
B 光纤的尺寸很小,所以通信容量不大; C 为了提高光纤的通信容量,应加大光纤的尺寸; D 由于光纤的芯径很细,所以无中继传输距离短。 二、简述题 1、什么就是光纤通信？ 2、光纤的主要作用就是什么？ 3、与电缆或微波等电通信方式相比,光纤通信有何优点？ 4、光纤通信所用光波的波长范围就是多少？ 5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别就是多少？ 光纤传输特性测量 一、单项选择题 1 光纤的损耗与色散属于: A 光纤的结构特性; B 光纤的传输特性; C 光纤的光学特性; D 光纤的模式特性。 2 光纤的衰减指的就是: A 由于群速度不同而引起光纤中光功率的减少; B 由于工作波长不同而引起光纤中光功率的减少; C光信号沿光纤传输时,光功率的损耗; D 由于光纤材料的固有吸收而引起光纤中光功率的减少。
光纤与波长的关系 光是一种电磁波，它在光纤中的传播属于介质圆波导，当光线在介质的界面发生全反射是，电磁波被限制在介质中，这种波型成为导波或导模。对给定的导波和工作波长，存在多种满足全反射条件的入射情况，称为导波的不同模式。将光纤按照传输模式分类，有多模光纤和单模光纤之分。多模光纤可以传输若干个模式，而单模光纤对给定的工作波长只能传输一个模式。 多模光纤多用于传输速率相对较低，传输距离相对较短的网络中，如局域网等，这类网络中通常具有节点多，接头多，弯路多，而且连接器、耦合器的用量大，单位光纤长度使用光源个数多等特点，使用多模光纤可以有效的降低网络成本。单模光纤多用于传输距离长，传输速率相对较高的线路中，如长途干线传输，城域网建设等。 单模一种光纤类型，光以单一路径通过这种光纤。以激光器为光源。 多模一种光纤类型，光以多重路径通过这种光纤。以发光二极管或激光器为光源。 按传输模式分 按光在光纤中的传输模式可分为： 单模光纤和多模光纤。 多模光纤的纤芯直径为50~62.5μm，包层外直径125μm，单模光纤的纤芯直径为8.3μm，包层外直径125μm。光纤的工作波长有短波长0.85μm、长波长 1.31μm和1.55μm。光纤损耗一般是随波长加长而减小，0.85μm的损耗为 2.5dB/km,1.31μm的损耗为 0.35dB/km，1.55μm的损耗为0.20dB/km，这是光纤的最低损耗，波长 1.65μm以上的损耗趋向加大。由于OHˉ的吸收作用， 0.90~1.30μm和1.34~1.52μm范围内都有损耗高峰，这两个范围未能充分利用。80年代起，倾向于多用单模光纤，而且先用长波长 1.31μm。
OM1、OM2、OM3、OM4多模光纤有何区别？ 鹏睿（BOSUN）信息技术OM3万兆光纤解决方案从遍及全球的因特网，到各大校园、企业都在广泛的使用光纤通信技术。光纤的广泛使用已经使得今天的网络规划相对轻松，网络的性能也得到了大大的提高并且更有保证。“信息高速公路”正在尝试通过光纤直接延伸到各个小区，甚至是直接通到用户的家中。 随着以太网设备成本的下降和人们对于网络应用要求的不断提高，万兆以太网的应用已经成为趋势。光纤凭借其质量小、容量大、传输频带宽等特点成为万兆以太网应用的首选。单模光纤虽然可以满足这一要求，但是需要使用激光光源，相应的光收发器的成本也非常高。而普通的多模光纤只能满足千兆以下的应用，无法满足高速以太网的要求。经过研究，业界开发出名为VCSEL的光源，比传统的LED光源有更好的性能。通过优化改进50/125微米光纤，与VCSEL配套，可以在850纳米波长上支持300米距离光缆主干的10Gb/s的应用，同时在支持千兆应用时，传输距离可以达到900米，而且成本比起普通多模光纤增加不多。 对于不同的10Gbps网络需求，鹏睿（BOSUN）信息技术在2004 年推出了10G光纤布线方案—MATRIXLIGHT.MATRIXLIGHT是一套10Gb/s万兆光纤系统，核心产品是符合IEC-60793-2-10和TIA-492AAAC激光带宽差模延迟（DMD）规范的50/125μm OM3多模和单模光纤，OM3多模光纤系统可以支持在300米的距离内传输10Gbps的数据速率，系统是一个连续的,端到端的解决方案，可以提供最佳的性能匹配。同时，鹏睿（BOSUN）信息技术OM3光纤兼容现有的光纤配线架及连接器件，支持传统的网络技术，可用于水平系统及垂直系统。而鹏睿（BOSUN）信息技术单模光纤系统具备0.7dB/km的最低衰减，将单模光纤的传输距离从以往1G以太网所支持的5公里增加到了10G以太网的40公里。 OM3光纤是与VCSEL配套工作而设计的光纤，符合ISO/IEC11801-2nd的OM-3光纤规范，满足万兆以太网应用的需求。OM3光纤有多种类型，包括室内型、室内/室外通用性、防虫型等，光纤的芯数从4芯到48芯。此外还支持所有基于旧的多模50/125微米光纤的应用，包括支持LED光源和激光光源。另外，采用OM3光纤系统传输千兆以太网的传输距离可以延长到900米，这意味着当楼间距离超过550米时用户不必采用昂贵的激光器件。 鹏睿（BOSUN）信息技术OM3光纤的具体性能如下：
1、光纤的归一化频率参数 计算公式： a为光纤纤芯半径，λ为光纤中光波的工作波长，n1为纤芯的折射率，n2为包层的折射率。 △=(n1^2 - n2^2) /2 n1^2 2、光纤损耗 是指光波在光纤中传输一段距离后能量会衰减。a（λ）表示，单位为dB/km。 L 表示光纤长度，Pout表示光纤接出口功率，Pin为光纤接入口功率。Pout和Pin要是mW来计算。 功率（mw） = 10^ (功率（dBm）/10) 记得功率（dBm)一定要除以10，才能算出毫瓦的功率 3、数据孔径 计算公式：NA = n1为纤芯的折射率，n2为包层的折射率。 4、消光比 计算公式：EXT ＝10Lg（Ａ/B） A表示传输1信号的功率 B表示传输0信号的功率。 5、功率密度 功率密度 P D为：
Pt为发射功率，Gt为发射天线增益，r为发射天线到接收位置的距离 6、自由空间传播损耗 Lp = 32.44 + 20Lg d + 20Lg f d是距离单位是km，f是频率单位是MHz 7、香农信道容量公式： C = W Lg（1+ S/N) S/N 为信道的信与噪声功率比简称信噪比，W为信道带宽，N=N0W N0为单边 噪声功率谱密度。 8、等效地球半径Re： Re 为等效地球半径，R0为实际地球半径，K为等效地球半径系数，dn/dh为折射率梯度。 温带地区K = 4/3 称为标准折射，0 第8章复习思考题 参考答案 8-1 光纤通信系统的基本结构有哪几种 答：光纤通信系统除点对点结构外，另外四种基本结构是树形、总线形、环形和星形，如图8.1.1所示。 图8.1.1 光纤通信网络基本结构 8-2 试画出点对点光纤传输系统的构成框图 答：图8.1.2给出了采用光-电-光再生中继和光放大中继的点对点光纤传输系统示意图。 图8.1.2 点对点光纤传输系统 8-3 什么是损耗限制系统什么是色散限制系统 答：光纤色散导致光脉冲展宽，从而构成对系统BL乘积的限制。当色散限制传输距离 小于损耗限制的传输距离时，系统是色散限制系统。 否则，就是损耗限制系统。在给定工作波长下，L随着B 的增加按对数关系减小。在短波长0.85 m波段上，由于光纤损耗较大（典型值为 dB/km），根据码率的不同，中继距离通常被限制在10~30 km。而长波长~1.6 m系统，由于光纤损耗较小，在1.3 m处损耗的典型值为~ dB/km，在1.55 m处为 dB/km，中继距离可以达到100~200 km，尤其在1.55 m波长处的最低损耗窗口，中继距离可以超过200 km。一般说来，1.3 m单模光纤通信系统在B < 1 Gb/s 时为损耗限制系统，在B >1 Gb/s时可能成为色散限制系统。 8-4 若光纤的色散太大，将给系统带来什么问题 答：色散引起脉冲展宽，可能对系统的接收性能形成两方面的影响。 首先，脉冲的部分能量可能逸出到比特时间以外而形成码间干扰。这种码间干扰可以采用线性通道优化设计，即使用一个高增益的放大器（主放大器）和一个低通滤波器，有时在放大器前也使用一个均衡器，以补偿前端的带宽限制效应，使这种码间干扰减小到最小。 其次，由于光脉冲的展宽，在比特时间内光脉冲的能量减少，导致在判决电路上SNR降低。为了维持一定的SNR，需要增加平均入射光功率。 8-5 简述系统对激光器、探测器和光纤的技术要求 答：光纤通信对光源的要求是： （1）电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高； （2）单色性和方向性好，以减少光纤的材料色散，提高光源和光纤的耦合效率；采用单纵模激光器可以使模分配噪声（MPN）的影响降到最小；边模抑制比MSR> 100（20 dB）时，可使模分配噪声（MPN）的影响降到最小。 （3）对于模拟调制，还要求光强随驱动电流变化的线性要好，以保证有足够多的模拟调制信道。 （4）但是在1.55 m波长系统中，即使采用边模抑制比大的单模LD，LD的频率啁啾也是对系统的主要限制因素。 （5）因此高速光纤通信系统，多采用多量子阱结构DFB LD，以减小频率啁啾的影响。 单模和多模光纤的特点和应用 一、光纤结构和类型 （一）光纤的结构 光纤是光导纤维的简称，是一种新的光波导，是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。（光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。） 纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。 包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。 1. 纤芯 位置: 位于光纤的中心部位， 直径：在4~50μm，单模光纤的纤芯直径为4~10μm ,多模光纤的纤芯直径为50μm。纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅（如二氧化锗，五氧化二磷）作用是适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。 2. 包层 位置: 位于纤芯的周围 直径：125μm 成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。 掺杂剂（如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键），它使得光信号封闭在纤芯中传输。 3. 光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。 一次涂覆层：一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料； 缓冲层：一般为性能良好的填充油膏； 二次涂覆层：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。 涂覆层的作用：是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤外径约2. 5 mm 。 4. 光纤最重要的两个传输特性 损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。 (l)光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。 吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能； 散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。 当然，在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗，包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。这些损耗的大小将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。 (2)光纤传输色散：色散是光脉冲信号在光纤中传输，到达输出端时发生的时间上的展宽。产生的原因是光脉冲信号的不同频率成分、不同模式，在传输时因速度不同，到达终点所用的时间不同而引起的波形畸变。 色散结果：这种畸变使得通信质量下降，从而限制了通信容量和传输距离。 二、光纤通信的工作窗口 光纤损耗系数随着波长而变化，为获得低损耗特性，光纤通信选用波长范围在800 ~1800nm， 光接口传输距离计算方法 再生段距离确定及系统富裕度计算： 再生段距离由光接口参数，光传输损耗，光纤色散，接续水平等因素决定。按照光传输衰耗、色散，光系统分为衰耗受限系统和色散受限系统。再生段距离计算采用ITU-T建议G.957 的最坏值法，即所有参数都按最坏值考虑。该法较为保守，计算的中继距离短，实际系统的余度较大，但可以实现设备的横向兼容，还可以在系统寿命终了（所有系统和光缆余量均已用尽）前，并处于允许的最恶劣环境条件下，仍保证系统指标要求。 再生段距离计算公式： 1）衰耗受限的再生段距离计算： L1=(Pt-Pr-Pp-Mc-∑Ac)/(Af+As) 式中：L1—衰减受限再生段长度（km）； Pt— S点寿命终了时光发送功率（dBm）； Pr— R点寿命终了时光接收灵敏度（dBm）； Pp—光通道功率代价（dB）； Mc—光缆线路光功率余量（dB）； ∑Ac—S，R点间其它连接器衰减之和（dB）； Af—光纤衰减常数（dB/km）； As—光缆固定接头平均衰减（dB/km）。 2）色散受限的再生段距离计算： L2=Dmax/Dm 式中：Dmax —S、R间通道允许的最大总色散值（ps/nm）； Dm —光纤工作波长范围内的最大色散系数（ps/(nm.km)）； L2 —色散受限的再生段长度（km）。 根据以上两公式计算结果，取较小值即为再生段中继距离。 155M光接口 （1）S1.1， =[-15-(-28)-1-1]/(0.36+0.03+0.04)=25.5km （2）L1.1， =[-5-(-34)-1-1]/(0.36+0.03+0.04)=62.7km （3）L1.2， =[-5-(-34)-1-1]/(0.22+0.03+0.04)=93.1km 622M光接口? （1）S4.1， =[-15-(-28)-1-1]/(0.36+0.03+0.04)=25.5km （2）L4.1， =[-3-(-28)-1-1]/(0.36+0.03+0.04)=53.4km （3）L4.2， =[-3-(-28)-1-1]/(0.22+0.03+0.04)=79.3km ? 2.5G光接口 （1）S16.1 =[-5-(-18)-1-1]/(0.36+0.03+0.04)=25.5km （2）S16.2 =[-5-(-18)-1-1]/(0.22+0.03+0.04)=37.9km （3）L16.2 =[-2-(-28)-2-1]/(0.22+0.03+0.04)=79.3km 光传输中继距离 2009-03-01 00:06 一、概述 为了规范合理地组建光传输网，光传输中继距离是前提。光传输中继传输距离与设备的性能、所采用的光纤性能、两端光设备间线路传输的连接器件等有关。传输距离的长短影响着组建光传输网灵活性、投资规模。为提高我们组建光传输网设计的科学性，有必要对各光中继传输距离进行核算。下面将分别总结影响光传输中继距离的各种因素及计算方法。 二、影响光传输距离因素 在发送机与接收机之间影响信号传输距离的因素有很多，不同的物理媒介会给信号带来不同的影响。 从上面的示意图看我们可以从光设备、光缆设施和光连接器三个方面考虑影响信号传输距离的因素。 1. 光设备对信号传输的影响 光信号的传输距离受限于光设备的光口类型。SDH中的光接口按传输距离和所用的技术可分为三种，即局内连接、短距离局间连接和长距离局间连接。为了便于应用，将不同的光口类型用不同的代码（如S-16.1）来表示： 目前许多光缆产品的参数中，往往光纤宽带这一名词使用MHz.km为单位。理论上，光缆的带宽可以做到无穷大，为什么还要有光纤带宽一说呢？单位不是常见的MHz而是MHz与长度km的乘积？ 光纤接入作为一种传输的载体，其本身具有高带宽、低重量、长距离的优点但是光纤的主要材料是二氧化硅，和常见的玻璃是同一种材料，和真空相比，不同的波长、经过不同的传输路径，到达接收端时肯定会有时间差，这个时间差带来的影响就是色散，雨后的彩虹也是同样的道理。多模光纤与单模光纤相比，具有较粗的纤芯直径，意味着光信号的传输途径较多，带来的结果便是严重的模式色散，多模光纤的光发射器光波长较宽，色散比较严重，因此传输距离较近。单模光纤的纤芯直径较小，光信号的传输途径很少，模式色散较小，激光发射器的光纯度较高，因此传输距离较远。考虑到多模光缆的传输距离和光发射器、插接件等光纤附件的低成本因素，在智能建筑的室内和短距离的室外应用中，多模光缆占据很大的比例。 光源所出射的能量耦合进入多模光纤的过程被成为光注入方式。一般有满注入和限模注入两种方式。当使用LED光源时是满注入的，即光源出射光斑大小和多模光纤的纤芯大小是匹配的，这时脉冲在光纤内传输时将完全激发多模光纤的传导模式，能量集中于中间模式群，高阶模式群和低阶模式群的影响很小。而限模注入时，由于入射光斑只覆盖了部分纤芯，当其传导时，也只是激发了部分传导模式群。当 入射光斑在纤芯的不同位置时，所激发的模式群也不同，导致模间色散的差别而使得传输光纤的带宽性能变化。因此爱达讯布线工程师认为在限模注入时，必须确定入射的位置和角度，否则光纤支持的传输距离将发生变化。 光线的带宽是一段光纤所能通过的最大调制频率脉冲的调制频率和光纤长度的乘积，是一个表征多模光纤光学特性的综合指标，比如普通光缆的光发射器一般都是LED（发光二极管），要求光缆在850nm 的至少要达到200MHz的带宽，OM3光缆的光发射器为VCSEL（垂直腔面发射激光器），要求光缆在850nm时要达到2000MHz。受到诸多因素的影响，如光源，耦合方式，波导结构，以及接收器性能等撇开其他的影响因素，对光纤本身而言，决定其带宽的本身因素是多模光纤的色散特性。考虑到单模光纤内光传输途径很少，模间色散较小，甚至可以忽略不计，与之相配的LD光发射器的激光色散较小，因此光纤的带宽目前仅限为多模光纤，单模光纤的传输带宽可以理解为是无限的，但是其本身对于插接件要求高，因此单模光缆一般作为长距离的通信的选择。 多模光纤和单模光纤区别 1、多模光纤是光纤通信最原始的技术，这一技术是人类首次实现通过光纤来进行通信的一项革命性的突破。 2、随着光纤通信技术的发展，特别是激光器技术的发展以及人们对长距离、大信息量通信的迫切需求，人们又寻找到了更好的光纤通信技术----单模光纤通信。 3、光纤通信技术发展到今天，多模光纤通信固有的很多局限性愈发显得突出： ①、多模发光器件为发光二极管（LED），光频谱宽、光波不纯净、光传输色散大、传输距离小。1000M bit/s带宽传输，可靠距离为255米(m)。100M bit/s带宽传输，可靠距离为2公里(km)。 ②、因多模发光器件固有的局限性和多模光纤已有的光学特性限制，多模光纤通信的带宽最大为1000M bit/s。 4、单模光纤通信突破了多模光纤通信的局限： ①、单模光纤通信的带宽大，通常可传100G bit/s以上。实际使用一般分为155M bit/s、 1.25G bit/s、 2.5G bit/s、10G bit/s。 ②、单模发光器件为激光器，光频谱窄、光波纯净、光传输色散小，传输距离远。单模激光器又分为FP、DFB、CWDM三种。FP激光器通常可传输60公里(km)，DFB和CWDM 激光器通常可传输100公里(km)。 5、数字式光端机采用视频无压缩传输技术，以保证高质量的视频信号实时无延迟传输并确保图像的高清晰度及色彩纯正。这种传输方式信息数据量很大，4路以上视频的光端机均 采用1.25G bit/s以上的数据流传输。8路视频的数据流高达1.5G bit/s。 因多模光纤最大带宽仅为1G bit/s，如果采用多模光纤传输，势必造成信息丢失、视频图像出现大量雪花甚至白斑、数据控制失常。 另一个致命的因素就是传输距离的限制，多模光纤1G bit/s带宽的传输距离理论上是255米(m)，如果考虑到光链路损耗，实际距离还要小几十米。 6、从单模光纤通信技术诞生之日起，就意味着多模光纤通信方式的淘汰。目前用多模光纤传输的已经很少了，只是因为市场的惯性而延续至今，对光纤通信这一行业的人来说，这早已是不争的事实。我们认为应该本照着对用户负责，对用户长远需求负责的精神提出合理建议 根据传输点模数的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。所谓"模"是指以一定角速度进入光纤的一束光。单模光纤采用固体激光器做光源，多模光纤则采用发光二极管做光源。多模光纤允许多束光在光纤中同时传播，从而形成模分散(因为每一个“模”光进入光纤的角度不同它们到达另一端点的时间也不同，这种特征称为模分散。)，模分散技术限制了多模光纤的带宽和距离，因此，多模光纤的芯线粗，传输速度低、距离短，整体的传输性能差，但其成本比较低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境下。单模光纤只能允许一束光传播，所以单模光纤没有模分散特性，因而，单模光纤的纤芯相应较细，传输频带宽、容量大，传输距离长，但因其需要激光源，成本较高。 多模光纤 多模光纤中光信号通过多个通路传播;通常建议在距离不到英里时应用。 多模光纤从发射机到接收机的有效距离大约是5英里。可用跟离还受发射/接收装置的类型和质量影响; 光源越强、接收机越灵敏，距离越远。研究表明，多模光纤的带宽大约为4000Mb/s。 制造的单模光纤是为了消除脉冲展宽。由于纤芯尺寸很小(7-9微米)，因此消除了光线的跳跃。在1310和 1550nm波长使用聚焦激光源。这些激光直接照射进微小的纤芯、并传播到接收机，没有明显的跳跃。如果可以把多模比作猎怆，能够同时把许多弹丸装人枪筒，那么单模就是步枪，单一光线就像一颗子弹。 单模光纤 单模光纤的纤芯较细，使光线能够直接发射到中心。建议距离较长时采用。 另外，单模信号的距离损失比多模的小。在头3000英尺的距离下，多模光纤可能损失其LED光信号强度的50%，而单模在同样距离下只损失其激光信号的 多模光纤 多模光纤 多模光纤容许不同模式的光于一根光纤上传输，由于多模光纤的芯径较大，故可使用较为廉价的耦合器及接线器，多模光纤的纤芯直径为50μm至100μm。 目录 分类 对比 多模光纤产品选用指南 多模光纤的应用潜力 1.九十年代所占市场 2.七十年代崛起后 3.特点 4.“62.5”的兴衰和“50”的崛起 5.“62.5”优势 6.后续发展 7.802.3出台的影响 8.“新一代多模光纤” 1.新一代类型 2.新一代多模光纤光源 3.新一代多模光纤的带宽 4.光源的注入 1.介绍 2.①偏置注入 3.②中心注入 展开 分类 对比 多模光纤产品选用指南 多模光纤的应用潜力 1.九十年代所占市场 2.七十年代崛起后 3.特点 4.“62.5”的兴衰和“50”的崛起 5.“62.5”优势 6.后续发展 7.802.3出台的影响 8.“新一代多模光纤” 1.新一代类型 2.新一代多模光纤光源 3.新一代多模光纤的带宽 4.光源的注入 1.介绍 2.①偏置注入 3.②中心注入 展开 分类 基本上有两种多模光纤，一种是梯度型（graded）另一种是阶跃型（stepped），对于梯度型（graded）光纤来说，芯的折射率（refraction index)于芯的外围最小而逐渐向中心点不断增加，从而减少讯号的模式色散，而对阶跃型（Stepped Index）光缆来说，折射率基本上是平均不变，而只有在包层（cladding）表面上才会突然降低。阶跃型（stepped）光纤一般较梯度型（graded）光纤的带宽低。在网络应用上，最受欢迎的多模光纤为62.5/125，62.5/125意指光纤芯径为62.5μm而包层（cladding）直径为125μm，其他较为普通的为50/125及100/140。 对比 相对于双绞线，多模光纤能够支持较长的传输距离，在10mbps及 100mbps的以太网中，多模光纤最长可支持2000米的传输距离，而于1GpS 千兆网中，多模光纤最高可支持550米的传输距离，在10Gps万兆网中，多模光纤最高可支持100米以内的传输距离。 光纤，不仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且 ： 综合布线系统中使用的光纤为玻璃多模850nm波长的 其纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成。内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。由物理学可知，在两种介质的界面上，当光从折射率高的一侧射入折射率高的一侧时，只要入射角度大于一个临界值，就会发生反射现象，能量将不受损失。这时包在外围的覆盖层就象不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。只有那些初始入射角偏小的光线才有折射发生，并且在很短距离内就被外层物质吸收干净。 4、光纤传输的特点优势及传输原理 光缆传输的实现与发展形成了它的几个优点。相对于铜线每秒1.54MHZ的速率 光纤网络的运行速率达到了每秒2.5GB。从带宽看，很大的优势是：光纤具有较大的信息容量，这意味着能够使用尺寸很小的电缆，将来就不用更新或增强传输光缆中信号。光纤电缆对诸如无线电、电机或其他相邻电缆的电磁噪声具有较大的阻抗，使其免于受电噪声的干扰。从长远维护角度来看，光缆最终的维护成本会非常低。光纤使用光脉冲沿光线路传输信息，以替代使用电脉冲沿电缆传输信息。在系统的一端是发射机，是信息到光纤线路的起始点。发射机接收到的已编码电子脉冲信息来自于铜线电缆，然后将信息处理并转换成等效的编码光脉冲。使用发光二极管或注入式激光器产生光脉冲，同时采用透镜，将光脉冲集中到光纤介质，使光脉冲沿线路在光纤介质中传输。由内部全反射原理可知，光脉冲很容易眼光纤线路运动，光纤内部全反射原理说明了当入射角超过临界值时，光就不能从玻璃中溢出；相反，光纤会反射回玻璃内。应用这一原理制作光纤的多芯电缆，使得与光脉冲形式沿光线路传输信息成为可能。光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点，所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势。传输介质是决定传输损耗的重要因素，决定了传输信号所需中继的距离，光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点，光纤的频带可达到1．0GHz以上，一般图像的带宽只有8MHz，一个通道的图象用一芯光纤传输绰绰有余，在传输语音、控制信号或接点信号方面更为优势t光纤传输中的载波是光波，光波是频率极高的电磁波，远远比电波通讯中所使用的频率高，所以不受干扰。且光纤采用的玻璃材质，不导电，不会因断路、雷击等原因产生火花，因此安全性强，在易燃，易爆等场合特别适用。 1、光纤色散为什么会影响传输距离 光信号再光纤中传输时不但幅度会因损耗而减小，波形也会由于信号中的发送信号调制和光源谱宽中的频率分量小，光纤步同模式分量再光纤中的群速度不同二发生愈来愈大的失真，脉冲带宽，从而限制光纤的最高信息传输速率，影响传输距离。 2、G.652--G.655的主要特点及适用场合 G.652:国内大规模使用，具有1310nm，零色散，损耗 0.3-0.4db/km G.653:适用波分复用系统，1550nm,零色散，有四波混频效应G.655:试用波分复用光纤传输系统，1530-1565nm，少量色散，有效控制非线性效应 3、LED发光原理：半导体发光基里是，在构成半导体晶体的原子内部，存在这不同的能带。如果占据高能带（导带）的电子跃迁到低能带（价带）上，就将期间的能量差（禁带能量）以光的形式放出。其波长由能带差所决定。能带差和发出光的振荡频率之间有 4、半导体激光器的工作原理 半导体激光器产生激光输出的基本条件是形成的粒子反转、提供光反馈以及满足激光振荡的阈值条件。通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带和价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用，产生激光。 5、光纤通信特点：优点：传输频带宽，通信容量大；损耗小，中继距离远；抗电磁干扰能力强，无串话；光纤细，光缆轻；经济效应好；抗腐蚀，不怕潮湿 缺点：质地脆，机械强度低；连接比较困难，耦合不方便6、自聚焦定义 所有光纤同时到达光纤轴上的某点，即所有光线都有相同的空间周期L，这种现象称为自聚焦 7、平面光波导：包层、衬底、波导薄膜 8、光纤的损耗特性： 定义：损耗是光纤的一个重要传输质量，是光纤传输系统中中继距离的组要限制因素之一 分类：材料的吸收损耗、光纤的散射损耗、辐射损耗 材料的吸收损耗：红外和紫外吸收损耗（本根吸收）、OH离子吸收损耗（杂质吸收）、金属离子吸收损耗（杂质吸收）9、光纤的色散 定义：由于信号中的各种分量在光纤中的群速度不同引起的分类：模间色散、波导色散、材料色散、偏振模色散10、单模光纤的非线性效应： 受激拉曼散射、受激布里渊散射、四波混频、自相位调制 9、跃迁三种过程：受激吸收、自发发射、受激发射 10、噪声源 分类：光检测器噪声（量子噪声：与信号电平成正比；APD 倍增噪声；暗黑流噪声和漏电流噪声）和背景噪声 13：EDFA放大器（掺铒光纤放大器） 主要工作在C波段，由有源媒质（即掺铒石英光纤）、泵浦光源、光耦合器、光隔离器 14:波分复用（WDM） 在一条光纤上同时传输几个、几十个、甚至几千个不同波长的光载波信道，每个光载波携带不同的信息 15：简述WDM设备的两种传输方式 单纤单向：一般使用 单纤双向：节省光纤’系统复杂‘减少传输效率 16、光纤的导光特性基于光射线在芯包界面上的全反射，使光线限定在纤芯中传输 17、P-I特性：温度高时，同样工作电流下LED输出功率下降1、光发生全反射的条件：入射角大于等于临界角 1.如只要求中继器对光信号进行放大则可以：使用放大器 2.单模光纤能够支持传导模式：一个 3.光在光纤中传输的速度比在空气中传输的慢 4.非零色散移位光纤是：G.655光纤 5.单模光纤的色散：波长色散 6.普通单模光纤是：G.652光纤 7.G.652光纤在1.3um的损耗是：0.35dB 8.波导色散不是引起光纤传输衰弱的原因 9.在光纤通信系统中，当需要从光纤的主传输信道中取出一部分光作为测试用是，需要光耦合器来完成 10.光纤调制方式：强度调制（IM/DD） 11. 光纤结构：自内而外为纤芯，包层，涂覆层 12.梯度光纤分为子午光纤和斜射光纤 13.当节约光纤的归一化频率V<2.405时，实现单模传输 14.半导体光电：PIN光电二极管和APD 15.光纤分类：模式（多模和单模），折射率（阶跃和梯度） 16.损耗影响传输距离 1 OM1 ? 颜色为橙色 ? ? 核心尺寸- 62.5um ? ? 数据速率- 1GB @ 850nm ? ? 距离- 高达300米 ? ? 应用- 短程网络，局域网（LAN）和专用网络 ? ? 2 OM2 颜色为橙色 ? ? 核心尺寸- 50um ? ? 数据速率- 1GB @ 850nm ? ? 距离- 高达600米 ? ? 通常用于较短距离?OM1的2倍距离容量 ? ? 应用- 短程网络，局域网（LAN）和专用网络? 3 激光优化多模 ? 颜色- Aqua ? 核心尺寸- 50um ? ? 日期速率- 10GB @ 850nm ? ? 距离- 高达300米 ? ? 使用较少的光模式，提高速度 ? ? 使用MPO连接器可以运行40GB或100GB到100米? ? 应用- 更大的专用网络 ? 4 OM4 ? 颜色- Aqua ? ? 核心尺寸- 50um ? ? 数据速率- 10GB @ 850nm ? ? 距离- 高达550米 ? ? 使用MPO连接器可以运行100GB到150米 ? ? 应用- 高速网络- 数据中心，金融中心和企业园区 ? 5 什么是OM5 根据ISO / IEC 11801，OM5光纤规定了850nm和953nm之间更宽的波长范围。 它的创建是为了支持短波分复用（SWDM），这是为传输40Gb / s和100Gb / s 而开发的众多新技术之一。2016年6月，新的宽带多模光纤标准ANSI / TIA-492AAAE被批准出版。2016年10月，OM5光纤被宣布为ISO / IEC 11801的包含WBMMF（宽带多模光纤）的布线的正式名称。从那时起，OM5可能成为需要更大链路距离的数据中心的潜在新选择。更高的速度。 光纤通信概论考试题及答案 光通信概论总复习 1、原子的三种基本跃迁过程是：（ 1、 2、4 ） （1）自发辐射； （2）受激辐射； （3）自发接受； （4）受激吸收。 2、光纤型光放大器可分为：（ 1、2、3 ） （1）光纤拉曼放大器 （2）掺铒光纤放大器 （3）光纤布里渊放大器 （4）半导体光放大器 3、下面说法正确的是：（ 3 ） （1）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率； （2）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率； （3）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率； （4）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。 4、光纤的单模传输条件是归一化频率满足：（ 1 ） （1）V<2.405 ； （2）V>2.405 ； （3）V<3.832 ； （4）V>3.832 。 5、 STM-4一帧的传输速率是（ 1 ）。 （1）9×270×8×8000； （2）9×270×8×8000×4； （3）9×270×8； （4）9×270×8×4。 6、光纤通信主要应用的3个波长是：（1、2、3、4） （1）850nm； （2）1310nm； （3）1550nm； （4）上述全部 7、下面说法正确的是：（1、3 ） （1） F-P激光器的谱线宽度大于DFB激光器的线宽； （2）DFB激光器的线宽大于LED的线宽； （3）白炽灯的线宽大于DFB激光器的线宽； （4）LED的线宽小于DBR激光器的线宽。 8、下面说法正确的是：（1 ） （1）损耗对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服； （2）当损耗限制比色散限制距离短时，称这种光纤通信系统为色散限制系统； （3）色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服； （4）色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤非线性克服。 1.1000Base-SX 及1000Base-LX是什么意思? 短波长光传输1000Base-SX、长波长光传输1000Base-LX 多模光纤可以分为长波激光(称为1000BaseLX)和短波激光(称为1000BaseSX)。 2.千兆位以太网标准 问题：请问多模和单模光纤的极限传输距离是多少？ 标准光纤类型光纤直径（μm）最大传输距离 1000base-sx多模 62.5 260m 1000base-sx多模 50 525m 1000base-lx多模 62.5 550m 1000base-lx多模 50 550m 1000base-lx单模 9 3000m 100base-fx 多模：2km 单模：60-70km 超过500m建议用单模！ 如要上千兆： 多模 62.5/125 275米以下 50/125 550米以下 单模没有要求 如只要上百兆： 多模 62.5/125 2000米以下 50/125 2000米以下 单模没有要求 局域网与广域网的接口标准 局域网接口电缆标准 10base-t：双绞线电缆，一般都使用 rj-45 连接器；最大有效传输距离是距集线器 100m，即使是高质量的5类双绞线也只能达到150m 。其匹配电阻为120欧。 10base5：粗同轴电缆，采用插入式分接头；采用基带信号；最大支持段长为 500m，最多段数为100。其匹配电阻为75欧。 10base2 ：细同轴电缆，接头采用工业标准的bnc 连接器组成 t 型插座；使用范围只有200米，每一段内仅能使用30 台计算机，段数最高为 30。其匹配电阻为50欧。 100base-tx：使用 5 类以上双绞线，网段长度最长可为100m。 100base-fx ：使用一对多模或者单模光纤，使用多模光纤的时候，计算机到集线器之间的距离最大可到2km，使用单模光纤时最大可达10km。 单模和多模光纤区别 在光纤通信理论中，光纤有单模、多模之分，区别在于： 光纤是新一代的传输介质，与铜质介质相比，光纤具有一些明显的优势。 因为光纤不会向外界辐射电子信号，所以使用光纤介质的网络无论是在安全性，可靠性还是网络性能方面都有了很大的提高。光纤传输的带宽大大超出铜质线缆，而且光纤支持的最大连接距离达两公里以上。是组建较大规模网络的必然选择。现在有两种不同类型的光纤，分别是单模光纤和多模光纤。 （所谓“模”就是指以一定的角度进入光纤的一束光线）。 多模光纤使用发光二极管（LED）作为发光设备，而单模光纤使用的则是激光二极管（LD）。多模光纤允许多束光线穿过光纤。因为不同光线进入光纤的角度不同，所以到达光纤末端的时间也不同。这就是我们通常所说的模色散。色散从一定程度上限制了多模光纤所能实现的带宽和传输距离。正是基于这种原因，多模光纤一般被用于同一办公楼或距离相对较近的区域内的网络连接。单模光纤只允许一束光线穿过光纤。因为只有一种模态，所以不会发生色散。使用单模光纤传递数据的质量更高，传输距离更长。单模光纤通常被用来连接办公楼之间或地理分散更广的网络。 总结： 1、单模传输距离远 2、单模传输带宽大 3、单模不会发生色散，质量可靠 4、单模通常使用激光作为光源，贵，而多模通常用便宜的LED 5、单模价格比较高 6、多模价格便宜，近距离传输可以 相关光纤问题： 1、光纤法兰盘是不是就是光纤的接头？ 2、单模光纤和多模光纤最长传输距离能达到多少？ 3、尾纤是不是就是光纤连接器？ 4、尾纤是不是也多模和单模之分？ 5、光缆终端盒是什么？有什么作用？ 6、尾纤和光缆如何连接？是不是只有尾纤才可以上odf？ 7、光收发器和光缆终端盒是不是同样的东西？ 答复： 1 法兰盘是一种光纤耦合方法，是一种活接头，前提是要有尾纤。 2 单模的距离比多模的长；单模光纤比多模光纤价格便宜，但终端设备相对多模贵；反之，多模光纤比单模光纤价格贵点，但终端设备相对比单模便宜一些。 3 见问题1 4 有区分的，在光纤制造行业，多模多为是橘色，单模是黄色的。 5 终端盒是接在光缆终端的作用是将光缆里的纤芯跟尾纤连接，除了终端盒外相同作用的还有光交，光配，ODF等 优点 光缆传输的实现与发展形成了它的几个优点。相对于铜线每秒1.54MHZ 的速率?光纤网络的运行速率达到了每秒2.5GB。从带宽看，很大的优势是：光纤具有较大的信息容量，这意味着能够使用尺寸很小的电缆，将来就不用更新或增强传输光缆中信号。光纤电缆对诸如无线电、电机或其他相邻电缆的电磁噪声具有较大的阻抗，使其免于受电噪声的干扰。从长远维护角度来看，光缆最终的维护成本会非常低。光纤使用光脉冲沿光线路传输信息，以替代使用电脉冲沿电缆传输信息。在系统的一端是发射机，是信息到光纤线路的起始点。发射机接收到的已编码电子脉冲信息来自于铜线电缆，然后将信息处理并转换成等效的编码光脉冲。使用发光二极管或注入式激光器产生光脉冲，同时采用透镜，将光脉冲集中到光纤介质，使光脉冲沿线路在光纤介质中传输。由内部全反射原理可知，光脉冲很容易眼光纤线路运动，光纤内部全反射原理说明了当入射角超过临界值时，光就不能从玻璃中溢出；相反，光纤会反射回玻璃内。应用这一原理制作光纤的多芯电缆，使得与光脉冲形式沿光线路传输信息成为可能。光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点，所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势。传输介质是决定传输损耗的重要因素，决定了传输信号所需中继的距离，光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点，光纤的频带可达到1．0GHz以上，一般图像的带宽只有8MHz，一个通道的图象用一芯光纤传输绰绰有余，在传输语音、控制信号或接点信号方面更为优势t光纤传输中的载波是光波，光波是频率极高的电磁波，远远比电波通讯中所使用的频率高，所以不受干扰。且光纤采用的玻璃材质，不导电，不会因断路、雷击等原因产生火花，因此安全性强，在易燃，易爆等场合特别适用。 组成部分 光源(又称光发送机)，传输介质、检测器(又称光接收机)。计算机网络之间的光纤传输中，光源和检测器的工作一般都是用光纤收发器完成的，光纤收发器简单的来说就是实现双绞线与光纤连接的设备，其作用是将双绞线所传输的信号转换成能够通过光纤传输的信号(光信号)。当然也是双向的，同样能将光纤传输的信号转换能够在双绞线中传输的信号，实现网络间的数据传输。在普通的视、音频、数据等传输过程中，光源和检测器的工作一般都是由光端机完成的，光端机就是将多个E1信号变成光信号并传输的设备，所谓E1是一种中继线路数据传输标准，我国和欧洲的标准速率为2．048Mbps，光端机的主要作用就是实现电一光、光一电的转换。由其转换信号分为模拟式光端机和数字式光端机。因此，光纤传输系统按传《光纤通信》第8章复习思考题参考答案
单模和多模光纤的特点
光接口传输距离计算方法
多模光纤的带宽
多模光纤和单模光纤对比分析
多模光纤
光纤传输原理
光纤色散为什么会影响传输距离
4.6图文介绍OM1,OM2,OM3和OM4多模光纤的区别
光纤通信概论考试题及答案
多模和单模光纤的极限传输距离
单模和多模光纤区别
光纤千兆以太网传输特点及距离
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