光缆线路基础知识 （一） 2010年6月11日.

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1 光缆线路基础知识 （一） 2010年6月11日

2 主要内容 1、光纤 2、光缆 3、光缆的安装 4、光缆接续与终端

3 原材料丰富，节省了有色金属，环境保护好。 光纤尺寸小、质量轻，利于敷设和运输。 光缆适应性强，寿命长。
1.1光纤的特点 完成相同的传输容量： 仅需10kg石英， 传统需800t铜 通信容量大，传输距离长。 抗电磁干扰，传输质量佳。 信号串扰小，保密性能好。 原材料丰富，节省了有色金属，环境保护好。 光纤尺寸小、质量轻，利于敷设和运输。 光缆适应性强，寿命长。

4 1.2光纤的基本结构 光纤由两种不同折射率的玻璃材料（SiO2）制成。 通信用光纤的标称外径为125μm 多模光纤标称直径D为：
50μm或62.5μm 单模光纤标称直径D为： 9～10μm 先在高温下做成预制棒，然后在高温炉中加温软化，拉成长丝，再进行涂覆、套塑，成为光纤芯线。光纤的制造要求每道工序都要相当精密，由计算机控制。 纤芯（n1） 包层（n2） D为光纤纤芯直径或模场直径 D 125m

5 1.3光纤的分类 按光纤的材料分： n2 石英光纤 塑料光纤 按光纤剖面折射率分布分(见图) ： 阶跃型光纤 渐变型光纤 按传输的模式分：
多模光纤 单模光纤 按ITU-T建议分： G.651(渐变型多模光纤) G.652(A/B/C/D) G.653(色散位移光纤DSF) G.654(1550nm性能最佳) G.655 (A/B/C) n1 n2 N(r) （a）阶跃型单模光纤 （b）阶跃型多模光纤 （c）渐变型多模光纤

6 1.4光纤的传输窗口 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，
过去由于OHˉ的吸收作用造成损耗高峰，第五窗口不能使用，现在的全波段光纤消除了水峰。

7 1.5单模光纤与多模光纤的比较 项目 单模光纤 多模光纤 芯径 细,约10微米 较粗,大于50微米 传输带宽 很宽，约100GHz
色散 小 很大 与光源耦合 很难 简单 精度 较高 较低 传输距离 几十公里以上 一般只有几公里 适合场合 长距离、大容量、高速、多波长系统 中短距离、中小容量、单波长系统 应用 骨干网传输、城域网 以太网

8 1.6单模光纤介绍 单模光纤的种类 国际上用于通信传输系统的有四种单模光纤，即G.652光纤、G.653光纤、G.654光纤和G.655光纤。现在新开发增加了二种， G.656光纤和G.657光纤。 G.652光纤在1310nm窗口性能最优，是应用最广泛的光纤之一。 G.653光纤在1550nm窗口色散为零，但其在WDM系统上出现四波混频效应（FWM）干扰，故被限用于单信道高速系统。 G.654光纤主要用于海底光纤通信。 G.655光纤在1550nm窗口衰减小、色散低，且大大减少了四波混频效应，也是应用最广泛的光纤之一。 目前在干线网和城域网中，主要使用G.652光纤和G.655光纤。

9 1.6单模光纤介绍 G.652光纤（又称色散未移位光纤），常用1310nm和1550nm二个波长窗口，在1310nm窗口性能最佳。在2.5G系统中继距离80km可以不考虑色散的影响。 在1310nm波长区域： 色散系数最小，低于3.5ps/nm.km 衰耗系数也较小，为0.3~0.4dB/km 在1550nm波长区域： 色散系数较大，一般低于20ps/nm.km 衰耗极低，衰耗系数为0.15~0.25dB/km G.652光纤分四类： G.652A、 G.652B、 G.652C、G.652D G.652A为普通G.652 光纤，适用于传输2.5Gb/s的SDH系统。 G.652B在技术上增加了对偏振模色散（PMD）的要求，可用于传输最高速率为10Gb/s的系统，但需要要注意色散补偿。 G.652C是一种低水峰光纤，它在G.652B光纤的基础上把应用波长扩展到1360~1530nm（S波段）。 G.652D型光纤综合了G.652B光纤和G.652C光纤的特性，即可以使用在1360~1530nm波段。

10 1.6单模光纤介绍 G.652光纤典型特性对比 光纤种类 G.652A G.652B G.652C G.652D 最大色散系数
≤20ps/nm·km ( nm) 典型衰减系数 （1550nm） dB/km dB/km 1383±3nm处不大于 1310nm处衰耗 适用工作窗口 1310nm和1550nm 1310～1550nm 最大PMDQ 0.5ps/km1/2 0.2ps/km1/2

11 1.6单模光纤介绍 G.655光纤（又称非零色散位移光纤），工作在1550nm波长窗口。主要应用于长距离、高速率传输及其波分复用系统。
在1550nm波长区具有衰耗小、色散低的特点。可支持10Gb/s的SDH和WDM系统的长距离传输而基本无须色散补偿。 色散系数为0.1~6.0ps/nm.km 衰耗系数为0.19~0.25dB/km。 G.655光纤分三类： G.655A、 G.655B、G.655C G.655A光纤只适用于C波段，可用于传输最高速率为10Gb/s的SDH系统，以及以10Gb/s 为基群、通道间隔≤200GHz的WDM系统。 G.655B光纤适用于C、L波段，可用于传输最高速率为10Gb/s的SDH系统，以及以10Gb/s 为基群、通道间隔≤100GHz的WDM系统。 G.655C光纤除了偏振模色散PMDQ为0.20 ps/nm.km之外，它的其他属性和G.655B是一样的 。

12 1.6单模光纤介绍 ITU-T与IEC命名光纤的对应关系 G657: a1、a2、b2、b3 微弯光纤 B4 G655:A、B、C
非零色散位移单模光纤 B1.2 G654 截止波长位移单模光纤 B2 G653 色散位移单模光纤 B1.1、B1.3 G652:A、B、C、D 非色散位移单模光纤 IEC ITU-T 光纤名称 国际电信联盟远程通信标准化组（ITU-TforITU Telecommunication Standardization Sector） 国际电工委员会（International Electrotechnical Commission）

13 1.7单模光纤主要特性指标 几何特性： 模场直径9～10μm，偏差小于10％；模场同心度误差≤ 1μm 弯曲损耗：
宏弯损耗G.652在1550nm,100圈直径为60mm的光纤所增加的损耗不得大于1dB，G.655光纤不应大于0.5dB。 衰减： 因光纤的吸收和散射，对传输的光能产生的损耗。 衰减α=10lg (P入/P出) 衰减系数=α/L 衰减系数是对光纤质量评定和确定光纤通信系统中继距离的重要依据。 常用光纤平均衰减： G.652光纤（B1）： 1310nm波长: 衰减平均值≤0.36 dB/km 1550nm波长: 衰减平均值≤0.22 dB/km G.655光纤（B4）： 1550nm波长: 衰减平均值≤0.22 dB/km

14 1.7单模光纤主要特性指标 色散 光纤数字通信中，光纤中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的，由于不同波长的光在相同传输介质中的传播速度不同，从而引起色散，用群时延差来表示。 影响：色散是影响光纤传输带宽、限制光纤传输容量的参数。通常采用色散补偿光纤来降低。 常用光纤的色散(系数) G.652光纤(B1): 在1288～1339nm范围内色散系数≤ 3.5 ps/nm.km 1550nm波长的色散系数≤ 18 ps/nm.km G.655光纤(B4):0.1≤D(λ)≤10.0 ps/(nm.km)

15 1.7单模光纤主要特性指标 截止波长： λcc 单模光纤通常存在某一波长，当所传输的光波长超过该波长时，光纤就只能传播一种模式(基模)的光，而在该波长之下，光纤可传输多种模式(包含高阶模)的光。 规定截止波长的目的：确保单模传输条件，防止模式噪声的影响。 ITU-T已经定义了三种截止波长： 长2m一次涂覆光纤的截止波长(带有28cm直径的环)； 长22m成缆光纤的截止波长(带80cm直径的环和两端各1m的裸纤)； 2~20m跳线光缆的截止波长。 参考数据：ITU-T 对G.652光纤规定： 在长2m光纤上的截止波长控制范围为1100～1280nm

16 1.7单模光纤主要特性指标 偏振模色散(PMD)
在单模光纤传输中，光波的基模含有两个相互垂直的偏振态，以不同的速度传播，到达光纤另一端的时间差，即为PMD(ps/√km)。 不同极化方向的光在光纤中传输的速度不同而导致的脉冲展宽 由于在不同的偏振模式下光传输的速度不同而造成的群时延的不同 产生原因：纤芯或包层的不对称性和玻璃表面的应力、外部应力、弯曲、扭曲等。 影响：10Gbit/s及更高速率系统，限制系统性能，脉冲展宽或造成过低的信噪比(SNR)。 参考数据：G.652A/C、G.655A/B四种光纤PMD值为0.5；G.652B/D、G.655C为0.2。

17 1.8单模光纤的选用 随着传输IP化的进程，WDM系统的建设已普及到城域网，因此对光纤提出了更高的要求：
在干线系统中，传输距离一般较长，一般选择选G.655光纤，以适应DWDM传输系统。 在城域网中，传输距离相对较短，一般可选择G.652B光纤；为适应高至40G的WDM系统，宜选择G.652D光纤。

18 主要内容 1、光纤 2、光缆 3、光缆的安装 4、光缆接续与终端

19 2.1光缆的分类 由于光纤十分脆弱，无法直接应用于工程建设。必须制成光缆。 光缆的不同分类方式如下表：

20 2.2光缆的结构 缆芯基本结构 中心束管式： 光纤直接放在缆中心位置。对光缆弯曲来讲，光纤处于最有利物理位置。光缆生产简单，所能容纳的光纤芯数较少。 层绞式： 紧套光纤或松套光纤螺旋绞合在中心加强构件上。光缆生产相对复杂，所能容纳的纤芯数多。 骨架式： 一次涂覆或二次涂覆光纤，放入骨架槽中，构成骨架式光缆。光缆生产较复杂。缆芯无油膏、对光纤保护较好。

21 2.2光缆的结构 带状光缆结构 采用光纤带，光缆可容纳更多光纤 中心束管式 层绞式 骨架式 通常使用： 4、6、8、12芯带
Central Tube 层绞式 Loose Tube 骨架式 Slotted Core

22 2.2光缆的结构 护套 作用：进一步保护光纤，使光纤能适应各种不同的敷设场合。提供足够的抗拉、抗压、抗弯曲等机械性能；以及防潮、防水性能。另外特殊的防护要求。 种类：聚乙烯（PE）、铝-聚乙烯粘接护层（PAP）、钢-聚乙烯粘接护层（PSP）。 加强元件 金属加强芯（钢丝、钢绞线） 非金属加强芯（FRP） 铠装层 当光缆需增加额外的抗拉强度和耐侧压强度时，需在光缆护套上加铠装。分钢带铠装和钢丝铠装。 缆芯 护套 铠装层

23 2.3光缆的命名 光缆型号由以下几部分组成： (1)+(2)+(3)+(4)+(5)-光纤芯数-光纤类型 (1)分类代号及意义：
GY----通信用室(野)外光缆； GR----通信用软光缆； GJ----通信用室(局)内光缆； GS----通信设备内光缆； GH----通信用海底光缆； GT----通信用特殊光缆。 (2)加强构件的代号及意义： 无符号----金属加强构件； F----非金属加强构件。 (3)派生特征的代号及其意义： B----扁平式结构； C----自承式结构； D----光纤带结构； G----骨架槽结构； J----光纤紧套被覆结构； S----松套结构； T----油膏填充式结构； X----中心束管结构； Z----阻燃。 (4)护套的代号及其意义 Y----聚乙烯(PE)护套； V----聚氯乙稀护套； U----聚氨酯护套； A----铝-聚乙烯粘结护套(LAP) S----钢-聚乙烯粘结护套(PSP) W----钢-夹带平行钢丝的PE护套 (5)外护层的代号及意义 指铠装层及铠装层外边的外被层，代号及意义如下表： 0---无铠装层/无外被层 1---无铠装层/纤维层 2---双钢带/聚氯乙稀套 3---细圆钢丝/聚乙烯 4---粗圆钢丝/ 5---单钢带皱纹纵包/ 6---芳纶铠装/ 光纤类型： A /125多模光纤 A1b--62.5/125多模光纤 B1----G.652B单模光纤 B1.3--G.652D单模光纤 B4----G.655单模光纤

24 2.4成缆光纤的识别色谱 光纤的12种颜色标准色谱： 套管色谱识别： 光纤束扎纱识别： 蓝 橘 绿 棕 灰 白 红 黑 黄 紫 粉红 青绿

25 2.4常用光缆简介 1、GYTS架空光缆、GYTA型管道光缆 每千米质量：90～300kg 光缆直径为：10～20mm

26 2.4常用光缆简介 2、GYTA53型钢带铠装直埋光缆 光缆全称：
室外通信用、金属加强构件、松套层绞、全填充、铝聚乙烯护套、皱纹钢带铠装、聚乙烯外护层光缆 每千米质量：200～430kg 光缆直径为：14～21mm

27 2.4常用光缆简介 3、GYFTZY型非金属阻燃光缆 每千米质量：90～260kg 光缆直径为：11～18mm
用于需要防雷和防强电的场合，同时满足机房防火要求使用

28 2.4常用光缆简介 4、 GYDTA型室外层绞式光纤带光缆 每千米质量：90～304kg 光缆直径为：11～18mm

29 2.4常用光缆简介 5、用户引入光缆（FTTH） 解决最后100米接入的问题(采用G657光纤，满足微弯要求) 引入接头盒 室内终端盒
室内设备 解决最后100米接入的问题(采用G657光纤，满足微弯要求)

30 2.5其他特种光缆简介 防鼠、防蚁光缆 添加剂(辣味素等)护层防护型 钢带/加强钢带防护型 玻璃纤维防护型 防鼠钢带 特种护层

31 2.5其他特种光缆简介 2、电力光缆 OPGW光纤复合架空地线电力光缆 ADSS全介质自承式电力光缆 施工维护必须依赖电力部门

32 主要内容 1、光纤 2、光缆 3、光缆的安装 4、光缆接续与终端

33 3、光缆的敷设方式分类 架空敷设方式 直埋敷设方式 管道敷设方式 长途塑料管道敷设方式 水底敷设方式 室内敷设方式

34 3.1架空敷设方式 这种敷设方式是采用预应力混凝土电杆、镀锌钢绞线、抱箍、挂钩、拉线等组成的架空杆路，吊挂光缆的方式。
具有投资省、建设周期短、光缆扩容改接灵活，施工维护方便的优点；但容易受到台风、冰凌、洪水等自然灾害的威胁，易受外力影响，因此架空光缆的故障率较高，维护工作量较大。如08年冰雪灾害的影响。

35 3.2直埋敷设方式 这种方式是将铠装光缆直接埋设在地下，并根据土质和环境采取适当的加强保护，光缆埋设深度一般在0.8～1.2m。
由于地下温差小，受环境变化影响小，光缆埋设在地下相对安全稳定。但光缆一次埋设后就无法改接或扩容。

36 3.3管道敷设方式 为适应城市规划建设光缆线路隐蔽敷设的要求。光缆一般直接穿放在管道的管孔中。
管道敷设环境好，光缆安全性高、易于扩容；施工、维护方便。但需预先规划和建设好通信管道，初期建管投资大。城区光缆建设受管道限制大，新的接入光缆建设一般需要二次开挖或顶管引接，十分不便。

37 3.4长途塑料管道敷设方式 这种方式是结合通信管道的优点，将长途直埋敷设光缆管道化。
一般采用专用硅芯塑料管（HDPE）结合气吹敷缆施工，将普通管道光缆吹放到穿放到塑料管内。不仅提高施工效率，而且敷缆时改“拉”为“送”，不损伤光缆。 HDPE塑料管有一定强度、密封性好 ，有效保护了光缆不受外界环境影响，安全性好。同时因光缆在管道中抽放方便，方便日后扩容或更换。一般适宜平原或起伏不大的丘陵地区。

38 3.5水底敷设方式 光缆穿越河流、湖泊和滩岸等处的敷设方式。是直埋方式的特殊情况，由于水下地质情况复杂，环境比管道、直埋敷设的条件差得多。
水底光缆必须采用钢丝铠装结构，对冲刷性强的河床和光缆遭受磨损、拉力大的情况，还需要粗钢丝加强铠装。 双层钢丝铠装层

39 3.6室内敷设方式 在机房、大楼等室内，光缆一般安装在走线槽、走线架或上线柜和电缆竖井中安装，少数情况也采用明/暗管敷设。由于室内环境复杂，必须进行人工敷设，要求安装细致美观。室内环境温度变化小，光缆不受气候和外力等的影响，安全稳定。维护直观方便。（弯曲半径10-30D） 根据机房管理要求，光缆必须防火阻燃。

40 3.7各种光缆敷设方式的特点对比 敷设方式 优点 缺点 适用场合 架空 投资少、建设快 施工环境限制少 扩容维护方便 易受环境影响 安全性低
1、郊外本地网光缆线路需考虑投资及扩容调整。 2、干线光缆遇到路由特别复杂地段（如大片石质、水网地带直埋困难地段、峡谷等）。 管道 安全性高 建管道初期投资大 受城管限制 市区有管道可利用时。 直埋 光缆不易受损 隐蔽安全性较高 投资大、工期长 施工环境复杂 扩容维护不方便 郊外干线光缆。 硅芯管保护直埋 水底 安全性较高 工程投资大 光缆穿越江河、湖泊、海峡等，无桥梁、隧道可资利用时。

41 主要内容 1、光纤 2、光缆 3、光缆的安装 4、光缆接续与终端

42 4.1光缆接续 光缆接续通常采用熔接法，使用专用光纤熔接机完成接续。纤芯接续质量直接影响光传输系统性能。
在光缆与光缆之间，光纤进行对通接续，采用接头盒安装。 光缆成端时，通过接续成端尾纤安装到ODF单元。成端尾纤均为单头尾纤，分为单条尾纤、束状尾纤、带状尾纤。 光缆接头盒 光纤端面处理 光纤熔接 光纤成端

43 4.2纤芯熔接质量要求 纤芯错位 纤芯轴向夹角 光纤端面倾斜 光纤芯径不同
光纤错位2m将增加0.7dB衰减，若要求接头损耗<0.1 dB，则纤芯错位<0.8m 纤芯轴向夹角 1夹角将导致0.45dB接头损耗，若要求接头损耗<0.1dB，纤芯夹角应<0.3 光纤端面倾斜 倾角1时将导致0.2dB接头损耗。 光纤芯径不同 芯径相差10%将增加0.01dB损耗。 2m 光纤1 光纤2 1 光纤1 光纤2 1 光纤1 光纤2 光纤1 光纤2

44 4.3光缆终端设备简介 光缆终端设备用于对光缆、光纤进行终接、保护和调度管理的设备。一般由箱体、光缆固定安装装置、光纤熔接配线装置等单元组成。 终端设备一般可分为光纤配线架（ODF）、光缆交接箱、综合箱（含ODF单元）、光缆终端盒等。 在中心机房，由于光纤数量较多、光纤调度频繁，一般采用光纤配线架（ODF）来终端光缆。 对于室外站、专线、室内分布等，无机房条件或机房条件差、光纤数量少的情况，一般采用综合箱来终端光缆。

45 4.3光缆终端设备简介 ODF子框（72芯） ODF模块（12芯） ODF架

46 4.3光缆终端设备简介

47 4.3光缆终端设备简介 综合箱内的ODF单元