FTTH施工质量管控要点及考核课件.ppt
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1、FTTHFTTH施工质量管控要点及考核施工质量管控要点及考核20122012年年6 6月月新疆通信监理有限公司新疆通信监理有限公司2021/7/131第一篇第一篇基础知识基础知识2021/7/1322021/7/133第一节光纤通信v1.1.光纤通信概论 v1.1.1.光通信 v光通信:就是利用光波来载送信息,实现通信。v光通信系统具有如下模型:v v1.1.2.光纤通信 v目前使用的光纤绝大部分都是基于二氧化硅(SiO2)材质的光纤,v这种光纤在红外波段有三个低损耗窗口,分别是 0.85nm、1.31nm和1.55nm。其中0.85nm窗口被称为短波长窗口,1.31nm 和 1.55nm 窗
2、口被成为长波长窗口。2021/7/134v1.1.3.光纤通信的特点v光纤通信具有(无与伦比)的优越性:v(1).通信容量大 光纤通信是以光纤为传输媒介,光波为载波的通信方式,其载波光波具有很高的频率(约 10 14Hz ),因此光纤具有很大的通信容量。v(2).传输距离长 光纤具有极低的传输衰耗系数,若配以适当的光发送设备和光接收设备,可使其中继距离达数百公里以上。这是传统的电缆、微波等根本无法与之比拟的。v(3).保密性能好 光波在光纤中传输时只在其芯区进行,基本上没有光泄露出去,因此其保密性能极好。2021/7/135v(4).适应能力强 光纤基材为玻璃,无金属辅件的光缆可以在强电场环境
3、下工作,不受电磁场干扰,可用于电力网或变电所内做通信控制线路;光纤的抗腐蚀能力很强,可以在具有有害气体环境下工作,如化工厂等;光纤还具有优良的抗核辐射能力。v(5).体积小、重量轻、便于施工维护 光缆的敷设方式方便灵活,既可以直埋、管道敷设,又可以水底敷设和架空。v(6).原材料来源丰富,价格低廉 制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅既石英砂,在大自然中几乎是取之不尽、用之不竭,规模生产后价格低廉,并且替代了铜缆以后,节省了有色金属资源,1000km的光缆线路可以节省铜 150吨、铅500 吨。2021/7/136v光纤固有的缺点:(1).质地脆,机械强度差 因此光纤外围需要大量的辅材以弥补这
4、一缺点,同时提高了施工工艺要求。(2).光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术 对光纤的断续操作其实是对纤芯的一项精细化操作,已经超出了人的手眼可以直接操作的范畴,必须借助一定的工具和设备,采用特殊的操作手段。(3).分路、耦合不灵活 光纤的分路、耦合涉及到对光纤的熔融操作,且需要精密的仪器控制操作参数以保障分路、耦合后光纤的技术参数,非工厂环境下难以实施。此外,由于光纤本身的物理特性,需要对光纤的分路、耦合设计额外的接口单元。(4).光纤光缆的弯曲半径不能过小 光在纤芯中是以全反射的方式进行传播,光纤光缆弯曲半径过小将破环全反射条件,使得光能量泄露,造成光信号大幅衰减甚至通信中断。202
5、1/7/137v1.2.光纤及光缆基础知识 v1.2.1.光纤的概念 光纤是光导纤维(Optical Fiber)的简称。它是由玻璃、塑料和晶体等对某个波长范围透明的材料制成的,能传输光的纤维,是一种介质光波导,具有把光封闭在其中进行传播的导波结构。光纤主要由纤芯、包层和涂敷层三部分组成,如图1-4 所示。2021/7/138纤芯的作用是传导光波。包层的作用是将光波封闭在光纤中传播。纤芯和包层均由石英材料构成,只不过是为了形成光波导效应,必须使纤芯折射率高于包层折射率(即n1n2 ),因而两者石英材料的掺杂情况不同。涂敷层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤,同时增加光纤的柔韧性,它一般
6、采用环氧树脂或硅橡胶。在涂敷层外,有时为了增加光纤的机械强度,满足成缆要求,在涂覆层外面还加有塑料外套。目前主流应用的光纤有两种尺寸规格,一是芯线标称直径规格为62.5nm/125nm(纤芯直径/包层直径,下同)或 50nm/125nm的多模光纤,一种是芯线标称直径规格为 9nm/125nm的单模光纤。如图 1-5 所示。2021/7/139光波与通信用的无线电波一样也是一种电磁波。不同的只是它的波长比无线电波的波长短很多,或者说它的频率比无线电波高很多,达到 1013 10 14Hz。图 中显示出了光波在电磁波谱图中的位置。2021/7/13101.2.4.光纤性能指标 v光纤的传输参数主要
7、有:v(1).损耗 v损耗(loss)是衡量光纤性能的关键指标之一。它决定了光纤通v信系统所能达到的最大无中继距离。2021/7/1311v(2).色散 光纤的色散(dispersion)是指由于光纤中传输的信号是由不同模式或不同频率携带的,它们在传输过程中速度不同,从而引起波形失真的一种物理现象。光纤的色散通常用时延差来表示。色散越严重,时延差越大,脉冲展宽就越大。光纤的色散主要由三种组成:v模式色散:是指在光纤中由于各模式的轴向速度不同(即传播路径不同),使得到达终点的时间也不相同,而引起的脉冲展宽。v材料色散:是指由于构成光纤的材料的折射率随传输光波的频率变化,导致模内不同频率信号的传输
8、速度不同而引起的色散。2021/7/1312p波导色散:是指由光纤的几何结构所引起的色散。其产生原因是由于光纤的纤芯与包层折射率相差很小,光线在其交界面上产生全反射时,有可能一部分光进入包层之内传输。这部分光在传输一定距离后,又有可能返回纤芯中传播。由于包层折射率小于纤芯折射率,导致模内各信号传输速度不同,从而产生色散。一般来讲,入射光的波长越长,进入包层的光强比例就越大,引起的色散也就越大。三种色散数值大小不同,一般是模式色散最大,材料色散次之,波导色散最小。(3).传输带宽 传输带宽是光纤的重要参数,它与色散有着直接关系。2021/7/13131.2.5.主流应用光纤性能指标 vG652
9、光纤 G.652 光纤称为色散移位光纤,又称为 1310nm 波长性能最佳的单模光纤,是目前广泛应用的常规单模光纤。G.652 光纤适用于 1310nm 和 1550nm窗口工作。在1310nm波长工作时,理论色散值为零;在 1550nm 波长工作时,传输损耗最小,但色散系数较大vG657 光纤 G.657 光纤称为接入网使用的弯曲损耗不敏感的单模光纤,主要是为了满足接入网和用户网线路的需要于近年来开发应用的。根据G.657 标准,光纤的弯曲半径可达 510mm,因此符合 G.657 标准的光纤可以像铜缆一样,沿着建筑物内很小的拐角进行安装操作,非专业的技术人员也可以掌握施工方法,降低了 FT
10、Tx 网络布线的成本。目前使用的蝶形引入光缆应用的就是G.657 A2 类光纤。G.657 A2 的最小弯曲半径推荐为 7.5mm。与 G.652 D 类光纤实现完全平滑对接2021/7/13141.2.6.光缆结构及其特点与使用场合光缆结构分为缆芯、加强元件和护层三大部分。v缆芯 是光缆结构的主体,它的作用主要是妥善安置光纤,使光纤在种外力影响下仍能保持优良的传输性能。缆芯结构可分为层绞式、骨架式、带式、束管式4 种。v加强元件 光缆必须设置加强元件以承受机械拉伸负荷,这是光缆结构与电缆结构的主要不同点。加强元件有两种设置方式,一种是放在缆芯中心的中心加强方式,常用于层绞式和骨架式,另一种是
11、放在护层中的外层加强方式,常用于带式和束管式。v护层 位于缆芯外围,是由护套等构成的多层组合体。护层结构应根据敷设条件选定,敷设方式主要有管道、直埋、架空、水底(或海底)等几种。护层分为填充层、内护层、防水层、缓冲层、铠装层和外护层等。2021/7/1315v光缆还必须有防止潮气浸入光缆内部的措施,一种是在缆芯内填充油膏,称为充油光缆;另一种是采用主动充气方式,称为充气光缆。2021/7/13161.2.7.FTTH 建设关键器件 vFTTH 建设的本质是对光纤光缆的操作,与之相搭配形成 ODN 网络的器件与以往铜质线缆的网络器件完全不同。下面将对这些器件做简单的介绍。1、光分路器 光分路器是
12、目前 FTTH 网络建设中的核心,正是由于它的出现,替代了直接面向用户的大量底层有源汇聚节点,使得无源光网络成为现实。光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一,是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件,它实现了光信号的耦合、分支和分配,常用MN来表示一个分路器有M个输入端和N个输出端。目前 FTTH 建设中使用的光分路器主要有 12、14、18、116、132、164 六种规格,正在进行探索应用的还有 1128 规格,同时还有少量 2N 规格的实际应用。光分路器按原理可以分为熔融拉锥型(FBT)和平面波导型(PLC)两种2021/7/13172021/7/1318v衡量光分路器性能的4 个技
13、术指标:(a).插入损耗 光分路器的插入损耗是指每一路输出的光功率相对于输入光功率损失的dB 数(b).附加损耗 附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于输入光功率损失的dB 数。附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标,反映的是器件制作过程的固有损耗,这个损耗越小越好,是制作质量优劣的考核指标。插入损耗则仅表示各个输出端口的输出功率状况,不仅有固有损耗的因素,更考虑了分光比的影响。因此不同的光纤耦合器之间,插入损耗的差异并不能反映器件制作质量的优劣。(c).分光比 分光比定义为光分路器各输出端口的输出功率比值。(d).隔离度 隔离度是指光分路器的某一光路对其他光路中的光信号的隔离能力。在以上
14、各指标中,隔离度对于光分路器的意义更为重大,在实际系统应用中往往需要隔离度达到 40dB 以上的器件,否则将影响整个系统的性能。2021/7/13192、光纤活动连接器 光纤活动连接器是光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件,它是把光纤的两个端面精密对接起来,以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去,并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小,这是光纤连接器的基本要求。在一定程度上,光纤连接器也影响了光传输系统的可靠性和各项性能。光纤活动连接器是光系统中使用量最大的光无源器件。对连接器的要求主要是插入损耗小,反射损耗高,重复插拔性好,环境稳定和机械性能好等。2021/7/
15、1320连接器的种类部分常见光连接器部分常见光连接器带状光纤连接器带状光纤连接器 采用高精度模塑法开发出的带有套管的低损耗PO/MTP(多纤推拉式)连接器可一次同时接通和等多芯光纤,非常有利于高速和高密度数据传输系统的开发。2021/7/1321连接器的种类部分常见光连接器部分常见光连接器MU MU(Miniature unit Coupling)连接器是以目前使用最多的SC型连接器为基础,由NTT研制开发出来的世界上最小的单芯光纤连接器,该连接器采用1.25mm直径的陶瓷插针和自保持机构,其优势在于能实现高密度安装。随着光纤网络向更大带宽更大容量方向的迅速发展和DWDM技术的广泛应用,对MU
16、型连接器的需求也将迅速增长。2021/7/1322连接器的种类部分常见光连接器部分常见光连接器SC 由日本NTT公司开发。其外壳呈矩形,所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同,紧固方式是采用插拔销闩式,不需旋转。其中插针的端面多采用 PC 或 APC 型研磨方式;一般SC型均指SC/PC 此类连接器价格低廉,插拔操作方便,插入损耗波动小,抗压强度较高,安装密度高。2021/7/1323连接器的种类部分常部分常见光连接器见光连接器FC 这种连接器最早是由日本NTT研制。FC是Ferrule Connector的缩写,表明其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。优点是结构简单,操作
17、方便,制作容易。2021/7/1324连接器的种类部分常见光连接器部分常见光连接器LC LC 型连接器是著名Bell(贝尔)研究所研究开发出来的,采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC 等所用尺寸的一半,为1.25mm。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。2021/7/1325连接器的种类 现场组装光纤活动连接器 现场组装光纤活动连接器(简称光纤现场连接器)是一种在施工现场直接成端,采用机械接续或热溶解方式,不采用现场研磨成端的光纤活动连接器(接头)。光纤现场连接器可广泛地运用在将碟形光缆快速端接和互连的场合。具备与标准 SC/LC 连接
18、器同等的接续性能,兼容标准SC/LC 连接器和法兰。2021/7/13263、光缆接头盒 光缆接头盒是相邻光缆间提供光学、密封和机械强度连续性的接续保护装置。主要用于各种结构的光缆在架空、管道、直埋等敷设方式上的直通和分支连接。盒体采用进口增强塑料,强度高,耐腐蚀,结构成熟,密封可靠,施工方便。广泛用于通信、网络系统,CATV有线电视、光缆网络系统等等。光缆接头盒分类:v光缆接头盒按外形结构分为帽式和卧式;v光缆接头盒按光缆敷设方式分为架空型、管道型和直埋型;v光缆接头盒按光缆连接方式分为直通接续型和分歧接续型;v光缆接头盒按密封方式分为热收缩密封型和机械密封型。2021/7/13272021
19、/7/13281.3.PON 网络简介 v1.3.1.PON 基本原理 v1.3.1.1.PON 的定义 2021/7/1329PON(Passive Optical Network:无源光纤网络),是一种基于P2MP 拓扑的技术,所谓无源是指光配线网(ODN)中不含有任何电子器件及电子电源,ODN 全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成,不需要有源电子设备。v1.3.1.2.PON 网络的构成 PON 由局侧的 OLT(Optical Line Terminal,光线路终端)、用户侧的ONU(Optical Network Unit,光网络单元)和ODN(Optical Distr
20、ibution Network,光配线网络)组成。目前主流的PON 技术有EPON、GPON。1.3.1.3.PON 基本原理 PON 系统采用 WDM(波分复用)技术,使得不同的方向使用不同波长的光信号,实现单纤双向传输。2021/7/1330为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号,采用以下两种复用技术:v下行数据流采用广播技术,实现天然组播。v上行数据流采用TDMA 技术,灵活区分不同的ONU 数据。(1).PON 下行数据 广播方式:OLT 连续广播发送,ONU 选择性接收。p在ONU注册成功后分配一个唯一的识别码LLID(Logical Link Identifier 逻辑链路地
21、址)。pONU 接收数据时,仅接收符合自己识别码的帧或广播帧。(2).PON 上行数据 TDMA 方式:上行通过 TDMA(时分多路访问)的方式传输数据。p任何一个时刻只能有一个ONU 发送上行信号。p各个 ONU 发送的上行数据流通过光分路器耦合进共用光纤,以TDM(时分多路复用)方式复合成一个连续的数据流。p每个 ONU 由一个 TDM 控制器,它与 OLT 的定时信息一起控制上行数据包的发送时刻,避免复合时数据发生碰撞和冲突。2021/7/13311.3.2.PON 系统网络架构 基于 PON 的光纤接入系统在整个网络中位置如图1-24 所示。2021/7/13321.3.2.1.PON
22、 系统的组成 PON 系统的组成如图 1-25所示,基本组成包括光线路终端(OLT)、光分配网(ODN)和光网络单元(ONU)三大部分。(1).OLT 的作用是将各种业务信号按一定的信号格式汇聚后向终端用户传输、将来自终端用户的信号按照业务类型分别进行汇聚后送入各业务网。(2).FTTH/O 应用的ONU 位于用户端,直接为用户提供话音、数据或视频接口。(3).ODN 的作用是提供 OLT 与ONU 之间的光传输通道。包括OLT和 ONU 之间的所有光缆、光缆接头、光纤交接设备、光分路器、光纤连接器等无源光器件。ODN 宜采用星型结构或树型结构。2021/7/13332021/7/13341.
23、4.PON 网络主要技术指标 1.4.1.链路衰耗指标及计算方法参考标准PON 网络光纤链路损耗包括了 SR 和 RS(S:光发信参考点;R:光收信参考点)参考点之间所有光纤和无源光元件(例如光分路器、活动连接器和光接头等)所引入的损耗。PON 系统的传输距离应采用最坏值计算法,分别计算 OLT 的 PON口至 ONU 之间上行和下行的传输距离,取两者中较小者为 PON 口至ONU 之间的最大传输距离。2021/7/1335v各种规格光分路器插入损耗参照表2021/7/1336v EPON/GPON 系统最大通道插入损耗参考值2021/7/1337 线路维护余量(单位:dB)单个活接头的损耗(
24、单位:dB)按每个活接头 0.5dB 取值。2021/7/1338光纤线路(含固定接头)衰减系数(单位:dB/km)OLT 至单个 ONU 之间链路中存在模场直径不匹配的光纤连接时等因素所引入的附加损耗,例如,G.652D 光纤与模场直径不匹配的 G.657B 光纤连接时引入的附加损耗可取0.2dB/连接点 在实际工程建设中,为了提高PON 网络的传输距离,应尽量提升工程施工质量、优化传输路由、减少光纤链路中活接头的数量 2021/7/1339第二篇第二篇 ODN 施施 工工 及及 验验 收收 2021/7/1340第二章第二章 ODN 系列器件系列器件 v2.1.MODF v2.1.1.MO
25、DF 的概念及适用范围 光总配线架(Main Optical fiber Distribution Frame,MODF)是具有直列和横列成端模块,直列侧连接外线光缆,横列侧连接光通信设备,可通过跳纤进行通信路由的分配连接;且具备水平、垂直、前后走纤通道,便于大容量跳纤维护管理扩容,具有链路测试端口的配线连接设备。光总配线架(MODF)主要用于机房内设备光缆与室外光缆的集中成端、连接调度和监控测量。2021/7/1341v2.1.2.机架结构 v(1).机架主要结构 MODF 由连接外线光缆的直列侧、连接光通信设备的横列侧配线架组成,两者可以是相互独立的光纤配线架,也可以采用一体架结构。MOD
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