【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、機(jī)器人、汽車(chē)配電盤(pán)等也已成功地用光導(dǎo)纖維傳輸光源或圖像。如與敏感元件組合或利用本身的特性 ,則可以做成各種傳感器 ,測(cè)量壓力、流量、溫度、位移、光澤和顏色等。在能量傳輸和信息傳輸方面也獲得廣泛的應(yīng)用。高分子光導(dǎo)纖維開(kāi) 14 發(fā)之初，僅 用于汽車(chē)照明燈的控制和裝飾?，F(xiàn)在主要用于醫(yī)學(xué)、裝飾、汽車(chē)、船舶等方面，以顯示元件為主。在通信和圖像傳輸方面，高分子光導(dǎo)纖維的應(yīng)用日益增多，工業(yè)上用于光導(dǎo)向器、顯示盤(pán)、標(biāo)識(shí)、開(kāi)關(guān)類(lèi)照明調(diào)節(jié)、光學(xué)傳感器等，同時(shí)也用在裝飾顯示、廣告顯示。 （ 五 ） 、 光纖傳輸優(yōu)點(diǎn) 直到 1960 年，美國(guó)科學(xué)家 Maiman 發(fā)明了世界上第一臺(tái)激光器后，為光通訊提供了良好的光源。隨后二十多年，人們對(duì)光傳輸介質(zhì)進(jìn)行了攻關(guān)，終于制成了低損耗光纖，從而奠定了光通訊的基石。從此，光通訊進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。 光纖傳輸有許多突出的優(yōu)點(diǎn)： 頻帶 寬 ： 頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高，可以傳輸信號(hào)的頻帶寬度就越大。在 VHF 頻段，載波頻率為 48． 5MHz～ 300Mhz。帶寬約 250MHz，只能傳輸27 套電視和幾十套調(diào)頻廣播。可見(jiàn)光的頻率達(dá) 100000GHz，比 VHF 頻段高出一百多萬(wàn)倍。盡管由于光纖對(duì)不同頻率的光有不同的損耗，使頻帶寬度受到影響，但在最低損耗區(qū)的頻帶寬度也可達(dá) 30000GHz。目前單個(gè)光源的帶寬只占了其中很小的一部分 (多模光纖的頻帶約幾百兆赫，好的單模光纖可達(dá) 10GHz 以上 )，采用先進(jìn)的相干光通信可以在 30000GHz 范圍內(nèi)安 排 2021 個(gè)光載波，進(jìn)行波分復(fù)用，可以容納上百萬(wàn)個(gè)頻道。 損耗低 ： 在同軸電纜組成的系統(tǒng)中，最好的電纜在傳輸 800MHz 信號(hào)時(shí)，每公里的損耗都在 40dB 以上。相比之下，光導(dǎo)纖維的損耗則要小得多，傳輸 的光，每公里損耗在 0． 35dB 以下若傳輸 的光，每公里損耗更小，可達(dá) 0． 2dB 以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍，使其能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。此外，光纖傳輸損耗還有兩個(gè)特點(diǎn)，一是在全部有線電視頻道內(nèi)具有相同的損耗，不需要像電纜干線那樣必須引人均衡器進(jìn)行均衡；二是其損耗幾乎不隨溫度而變， 不用擔(dān)心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動(dòng)。 重量輕 ： 因?yàn)楣饫w非常細(xì)，單模光纖芯線直徑一般為 4um～ 10um，外徑也只有 125um，加上防水層、加強(qiáng)筋、護(hù)套等，用 4～ 48 根光纖組成的光纜直徑還不到 13mm，比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑 47mm 要小得多，加上光纖是玻璃纖維，比重小，使它具有直徑小、重量輕的特點(diǎn)，安裝十分方便。 抗干擾能力強(qiáng) ： 因?yàn)楣饫w的基本成分是石英，只傳光，不導(dǎo)電，不受電磁場(chǎng)的作用，在其中傳輸?shù)墓庑盘?hào)不受電磁場(chǎng)的影響，故光纖傳輸對(duì)電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。也正因?yàn)槿绱?，在光纖中傳輸?shù)?信號(hào)不易被竊聽(tīng)，因而利于保密。 保真度高 ： 因?yàn)楣饫w傳輸一般不需要中繼放大，不會(huì)因?yàn)榉糯笠诵碌姆蔷€性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號(hào)。實(shí)際測(cè)試表明，好的調(diào)幅光纖系統(tǒng)的載波組合三次差拍比 C／ CTB 在 70dB 以上，交調(diào)指標(biāo) cM 也在 60dB 以上，遠(yuǎn)高于一般 15 電纜干線系統(tǒng)的非線性失真指標(biāo)。 工作性能可靠 ： 我們知道，一個(gè)系統(tǒng)的可靠性與組成該系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量有關(guān)。設(shè)備越多，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)越大。因?yàn)楣饫w系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少 (不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個(gè)放大器 )，可靠性自然也就高，加上光纖設(shè)備的壽命都很 長(zhǎng)，無(wú)故障工作時(shí)間達(dá) 50萬(wàn)～ 75 萬(wàn)小時(shí)，其中壽命最短的是光發(fā)射機(jī)中的激光器，最低壽命也在 10 萬(wàn)小時(shí)以上。故一個(gè)設(shè)計(jì)良好、正確安裝調(diào)試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非?？煽康?。 成本不斷下降 ： 目前，有人提出了新摩爾定律，也叫做光學(xué)定律（ Optical Law）。該定律指出，光纖傳輸信息的帶寬，每 6 個(gè)月增加 1倍，而價(jià)格降低 1倍。光通信技術(shù)的發(fā)展，為 Inter 寬帶技術(shù)的發(fā)展奠定了非常好的基礎(chǔ)。這就為大型有線電視系統(tǒng)采用光纖傳輸方式掃清了最后一個(gè)障礙。由于制作光纖的材料 (石英 )來(lái)源十分豐富，隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本還 會(huì)進(jìn)一步降低；而電纜所需的銅原料有限，價(jià)格會(huì)越來(lái)越高。顯然，今后光纖傳輸將占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，成為建立全省、以至全國(guó)有線電視網(wǎng)的最主要傳輸手段。結(jié)構(gòu)原理 光導(dǎo)纖維是由兩層折射率不同的玻璃組成。內(nèi)層為光內(nèi)芯，直徑在幾微米至幾十微米，外層的直徑 ～ 。一般內(nèi)芯玻璃的折射率比外層玻璃大 1％。根據(jù)光的折射和全反射原理 ,當(dāng)光線射到內(nèi)芯和外層界面的角度大于產(chǎn)生全反射的臨界角時(shí)，光線透不過(guò)界面，全部反射。這時(shí)光線在界面經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的全反射，以鋸齒狀路線在內(nèi)芯向前傳播，最后傳至纖維的另一端。這種光導(dǎo)纖維屬皮芯型結(jié)構(gòu)。若內(nèi) 芯玻璃折射率是均勻的，在界面突然變化降低至外層玻璃的折射率，稱(chēng)為階躍型結(jié)構(gòu)。如內(nèi)芯玻璃斷面折射率從中心向外變化到低折射率的外層玻璃，稱(chēng)為梯度型結(jié)構(gòu)。外層玻璃具有光絕緣性和防止內(nèi)芯玻璃受污染。另一類(lèi)光導(dǎo)纖維稱(chēng)自聚焦型結(jié)構(gòu)，它好似由許多微雙凸透鏡組合而成，迫使入射光線逐漸自動(dòng)地向中心方向會(huì)聚，這類(lèi)纖維中心的折射率最高，向四周連續(xù)均勻地減少，至邊緣為最低。 16 三、設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則 本次設(shè)計(jì)針對(duì) 北京電子科技職業(yè)學(xué)院（東校區(qū)）男女生宿舍樓的 FTTH 線路工程的設(shè)計(jì)與預(yù)算。此工程需要對(duì)整個(gè)東校區(qū)做細(xì) 致的數(shù)據(jù)勘測(cè)和測(cè)量 。 這樣通過(guò)使用率算來(lái)，需要合理的設(shè)計(jì)和分配，繪制出詳細(xì)的光纖分配圖，保證設(shè)計(jì)的條理清晰，符合規(guī)劃要求，做出最滿(mǎn)意的光纖接進(jìn)每一個(gè)宿舍，而且保證每一個(gè)宿舍的網(wǎng)絡(luò)良好。最后，我們通過(guò)預(yù)算軟件，選出適合的材料、光纖、設(shè)備等，做出我們認(rèn)為最合理的預(yù)算。 （ 一 ） 、 設(shè)計(jì)目標(biāo) 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上， ADSL 仍然是寬帶接入網(wǎng)的主流，這是由成本和業(yè)務(wù)需求所決定的。從目前 ADSL 的發(fā)展情況來(lái)看，這種接入方式確實(shí)很好地解決了大眾的寬帶上網(wǎng)問(wèn)題。然而，在寬帶接入層面，下一代的網(wǎng)絡(luò)必然是光纖到戶(hù)。 “這主要是因?yàn)槿诤闲?業(yè)務(wù)對(duì)帶寬提出了更高的要求。光纖通信具有頻帶寬、容量大、單位帶寬成本低、可承載高質(zhì)量視頻、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，它的使用可以在接入環(huán)節(jié)更好地適應(yīng)融合性業(yè)務(wù)發(fā)展需要?！惫I(yè)和信息化部電信研究院專(zhuān)家續(xù)俊旗說(shuō)。換句話說(shuō)， FTTH接入方式比現(xiàn)有的 DSL 寬帶接入方式更適合一些已經(jīng)出現(xiàn)或即將出現(xiàn)的寬帶業(yè)務(wù)和應(yīng)用，這些新業(yè)務(wù)和新應(yīng)用，包括電視電話會(huì)議、可視電話、視頻點(diǎn)播、 IPTV、網(wǎng)上游戲、遠(yuǎn)程教育和遠(yuǎn)程醫(yī)療等。 另一方面，光纖到戶(hù)不僅能提供更大的通信帶寬，且能讓多個(gè)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)一根光纖平等接入到用戶(hù)，這既可以讓用戶(hù)擁有真正自 主選擇網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的權(quán)力，也可以避免重復(fù)建設(shè)所造成的資源浪費(fèi)。因此，發(fā)展光纖到戶(hù)已是大勢(shì)所趨。 當(dāng)前，盡管烽火通信、中天等廠商在 FTTH 推進(jìn)方面竭盡全力，但仍顯得勢(shì)單力孤。與此同時(shí)，較高的建設(shè)成本，依舊不夠豐富的內(nèi)容，尚未規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)環(huán)境等都成為 FTTH不能與 3G媲美的因素。但毋庸置疑的是，在 FTTH 已經(jīng)開(kāi)始預(yù)熱的大環(huán)境下，盡早抓住這個(gè)市場(chǎng)機(jī)遇已經(jīng)成為越來(lái)越多廠商的共識(shí)。 （ 二 ） 、 設(shè)計(jì)原則 FTTH 建設(shè)應(yīng)優(yōu)先選取基礎(chǔ)設(shè)施較好的城市區(qū)域，尤其是供電有保障的園區(qū)、樓宇、校園等區(qū)域推進(jìn)，并逐步向外延伸，以此解決斷 電后語(yǔ)音業(yè)務(wù)無(wú)法使用對(duì)用戶(hù)造成的影響。 接入光纜網(wǎng)與 ODN 網(wǎng)絡(luò)是 FTTH 規(guī)模部署的基礎(chǔ)與關(guān)鍵，應(yīng)做好接入光纜網(wǎng)與 ODN 網(wǎng)絡(luò)的整體規(guī)劃。為發(fā)揮 GPON 技術(shù)在帶寬和分光比的優(yōu)勢(shì)，規(guī)避 PON 技術(shù)演進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)， ODN 17 網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與建設(shè)應(yīng)具有向 GPON網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的能力，為實(shí)現(xiàn) GPON 網(wǎng)絡(luò)的平滑引入打下基礎(chǔ)。 在 FTTH 終端選擇上應(yīng)優(yōu)先考慮采用 PON 上行 e 家終端，具備 、 、 IPv6等支持能力，滿(mǎn)足語(yǔ)音 IP 接入、無(wú)線寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的要求。 應(yīng)統(tǒng)籌做好 FTTH 網(wǎng)絡(luò)與承載網(wǎng)、核心 網(wǎng)的協(xié)同發(fā)展，提升軟交換及 IMS 網(wǎng)絡(luò)對(duì)于海量小型化語(yǔ)音終端的接入能力，及城域網(wǎng)的大流量承載與控制等能力。 主干層應(yīng)選擇環(huán)形結(jié)構(gòu)為主，采用環(huán)形無(wú)遞減方式配纖；主干光節(jié)點(diǎn)可根據(jù)業(yè)務(wù)需求情況配置一定數(shù)量的雙路由獨(dú)占纖和環(huán)形公共纖。主干層光纜應(yīng)選擇 144 芯以上的帶狀光纜以滿(mǎn)足長(zhǎng)期的業(yè)務(wù)需求；大容量主干光節(jié)點(diǎn)應(yīng)主要采用光交接間的方式，充分利用現(xiàn)有的條件較好的接入設(shè)備間，盡量避免新建。主干光節(jié)點(diǎn)的規(guī)劃建設(shè)應(yīng)適度超前于業(yè)務(wù)發(fā)展。配線層光纜以星樹(shù)型結(jié)構(gòu)遞減配纖方式為主，對(duì)接入重要政企客戶(hù)或 A 類(lèi)移動(dòng)基站的配線節(jié)點(diǎn)，可與 主干節(jié)點(diǎn)組成配線環(huán)。 配線層光纜主要選擇 2448 芯束狀光纜；配線光節(jié)點(diǎn)應(yīng)主要采用光交接箱或利用現(xiàn)有光交接間，預(yù)留安裝分光器的空間。城市中心區(qū)域的配線光節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍應(yīng)控制在 200300 米，市郊和縣城區(qū)域的配線光節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍應(yīng)控制在 300500 米。引入層光纜以星樹(shù)型結(jié)構(gòu)遞減配纖方式為主，引入層光纜主要選擇 624 芯束狀光纜。引入層光纜應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展情況與接入設(shè)備同步建設(shè)。 規(guī)劃區(qū)域內(nèi)有光纜接入需求的每棟建筑都應(yīng)規(guī)劃為一個(gè)用戶(hù)光節(jié)點(diǎn)。對(duì)于普通住宅的引入光纜，應(yīng)按照 FTTH 模式的纖芯需求選取，建議對(duì)每棟住戶(hù)在 180 戶(hù)以下的住宅樓配置 68 芯光纜， 180 戶(hù)以上的住宅樓配置 12 芯光纜。 配線光節(jié)點(diǎn)的規(guī)劃應(yīng)根據(jù)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的分布，選擇配線光節(jié)點(diǎn)的位置和覆蓋范圍。建議每 616 個(gè)用戶(hù)光節(jié)點(diǎn)可設(shè)置一個(gè)配線光節(jié)點(diǎn)，城市區(qū)域每個(gè)配線光節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍在 200 500 米。配線光纜結(jié)構(gòu)以星樹(shù)形為主，配線光纜與引入光纜的纖芯配比應(yīng)根據(jù)分光方式和分光比選擇，一般選擇 2448 芯光纜；配線光 節(jié)點(diǎn)的形態(tài)可選擇為光交接箱或光交接間，光交接 主干光節(jié)點(diǎn)用于匯聚多條配線光纜，建議每 610 個(gè)配線光節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)主干光節(jié)點(diǎn)。主干光節(jié)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在管道路由豐富、易于擴(kuò)容的位置，主要采用光交接間或大容量光交接箱的形式。無(wú)源主干光節(jié)點(diǎn)配置的主干纖芯數(shù)與配線光纜纖芯數(shù)配比建議在 1: 左右；規(guī)劃為 OLT 節(jié)點(diǎn)的主干光節(jié)點(diǎn)配置的主干纖芯數(shù)應(yīng)根據(jù) OLT 對(duì) PON 接入用戶(hù)的收斂情況進(jìn)行選擇。 18 四、 FTTH 的總體設(shè)計(jì)方案 基于 PON 的 FTTH 網(wǎng)絡(luò)從 OLT 所在的 接入網(wǎng) 機(jī)房到 ONU 所在的用戶(hù)，均可劃分為以下 5部分，按照從用戶(hù)端到接入網(wǎng)機(jī)房的順序依次為： 光纜 終端子系統(tǒng)、引入光纜子系統(tǒng)、配線光纜子系統(tǒng)、主干（饋線）光纜子系統(tǒng)和中心機(jī)房子系統(tǒng) 。 （一 ）、 光纖終端子系統(tǒng) 一個(gè)完整的光纖終端子系統(tǒng)應(yīng)由一個(gè)或者多個(gè)光纖端接插座、面板和連接到終端 設(shè)備（ ONU）的超強(qiáng)抗撓、抗壓的光纖跳線組成 。 在光纖終端子系統(tǒng)中，在光纖纜線的基礎(chǔ)布線部分和活動(dòng)部分須設(shè)置明確的活動(dòng)連接端接界面，最大可能地避免對(duì)基礎(chǔ)布線線纜的損壞和光纖對(duì)人身的傷害。 宿舍 光纖終端插座是隱裝或者明裝的，是光纜基礎(chǔ)布線的終點(diǎn)，是光纖鏈路基礎(chǔ)布線部分和用戶(hù)活動(dòng)纜線部分的分隔界面。該插座固定在用戶(hù)光纖終端面板上，采用活動(dòng)式連接。 光纖端接插座應(yīng)能夠直接和入戶(hù)光纜相連，與標(biāo)準(zhǔn) SC 插頭相兼容。插座的安裝應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)完成，無(wú)需注膠、加熱、研磨等工藝。能夠安裝在標(biāo)準(zhǔn)的 86 型或 120 型面板內(nèi)，面板可 以安裝在墻面或弱電箱等固定結(jié)構(gòu)內(nèi)。光纖終端面板需帶有光纖防塵裝置。底盒內(nèi)要求能夠保存至少 100cm 的光纖纜線冗余。不容許光纖纜線和端接器件裸露在墻外，從而盡量保護(hù)光纜，并避免光纖和光源對(duì)人傷害的可能 。 為適應(yīng) 每個(gè)學(xué)生 的使用狀況，建議連接 ONU 的光纖跳線采用超強(qiáng)抗撓、具有良好的抗壓能力的光纖跳線。 3M公司獨(dú)有的 GGP高強(qiáng)度光纖跳線技術(shù)具有優(yōu)良的抗機(jī)械外力的能力。在彎曲直徑由 15mm 減少到 6mm 的情況下，彎曲損耗幾乎沒(méi)有增加。 對(duì)于規(guī)劃光纖入戶(hù)的 每個(gè)宿舍 ，應(yīng)將配線光纜布放到樓道配線箱或其他配線設(shè)施。在樓道配 線箱內(nèi)可采用活動(dòng)連接或固定連接方式，將配線光纜與引入光纜連接。固定連接宜采用機(jī)械連接。入戶(hù)端采用現(xiàn)場(chǎng)端接的方式將引入光纜端接在光纖終端插座（面板）上。插座宜安裝在墻面等固定結(jié)構(gòu)上，可以是用戶(hù)室內(nèi)的墻面，也可以是 宿舍 室內(nèi)的弱電箱內(nèi)。 對(duì)于規(guī)劃光纖暫不入戶(hù)的 宿舍 ，則樓道配線箱可作為光纖施工的結(jié)束界面，也是未來(lái)業(yè)務(wù)開(kāi)通的起始界面。此界面上的光纖應(yīng)該端接于固定在樓道配線箱或其他配線設(shè)施的插座上。需要開(kāi)通業(yè)務(wù)時(shí)，將引入光纜放入室內(nèi)。引入光纜在配線箱端現(xiàn)場(chǎng)端接插頭，入戶(hù)端采用現(xiàn)場(chǎng)端接的方式將引入光纜端接在光纖終端插座（ 面板）上。插座宜安裝在墻 面等固定結(jié)構(gòu)上，可以是用戶(hù)室內(nèi)的墻面，也可以是用戶(hù)室內(nèi)的弱電箱內(nèi)。 對(duì)于 宿舍 在規(guī)劃光纖暫不入戶(hù)的情況下，也可將配線光纜盤(pán)留在樓道配線箱或其他配線設(shè)施內(nèi)，不做任何端接。如需開(kāi)通業(yè)務(wù)時(shí)，則將引入光纜和配線光纜通過(guò)機(jī)械連接的固 19 定連接方式將引入光纜放入室內(nèi)。入戶(hù)端采用現(xiàn)場(chǎng)端接的方式將引入光纜端接在光纖終端插座（面板）上。插座宜安裝在墻面等固定結(jié)構(gòu)上，可以是用戶(hù)室內(nèi)的墻面，也可以是用戶(hù)室內(nèi)的弱電箱內(nèi)。 （二 ）、 引入光纜子系統(tǒng) 引入（戶(hù)）光纜不能選擇預(yù)制光纖插頭的固定長(zhǎng)度纜線，而應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng) 的實(shí)際情況和用戶(hù)要求的安裝位置現(xiàn)場(chǎng)布放相應(yīng)長(zhǎng)度的光纜，采用現(xiàn)場(chǎng)端接的方式將引入光纜端接在光纖終端插座上。引入（戶(hù)）光纜應(yīng)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、具有較強(qiáng)的抗拉和抗側(cè)壓性能的光纜，以便