第2章网络传输介质-后半部分.ppt

2.3 有线传输介质-光纤 2.4 无线传输 2.3 有线传输介质-光纤 2.3.1 光纤 1．光纤的物理结构 光导纤维是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光缆是数据传输中最高效的一种传输介质。 计算机网络中的光纤主要是采用石英玻璃制成的，横截面积较小的双层同心圆柱体。 裸光纤由纤芯和包层组成，折射率高的中心部分叫光纤芯，折射率低的外围部分叫包层。光纤的外围再附加保护层，即光缆外套。 光纤有以下几个优点： ●具有较宽的频带，可达到几百兆到上千兆。 ●电磁绝缘性能好。光纤电缆中传输的是光束，而光束是不受外界电磁干扰影响的，并且本身也不向外辐射信号，因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。割开光缆需要再生和重发信号。 ●衰减较小，在较大的传输速率范围内基本上是常数值。 ●增设光中继器的间隔距离大，通道中继器的数目可大大减少。 2．光纤的分类 在对光纤进行分类时，严格地来讲应该从构成光纤的材料成分、光纤的制造方法、光纤的传输点模数、光纤横截面上的折射率分布和工作波长等几方面来分类。 但从用户在设计网络工程下，主要考虑的是目前光纤的两大类，即单模/多模类和折射率分布类。 （1）单模/多模类 根据传输点模数的不同，光纤分为单模光纤（SMF Single Mode Fibre）和多模光纤(MMF Multi Mode Fibre)。 “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。 单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。 单模光纤只允许一束光传播，没有模分散的特性，光信号损耗很低，离散也很小，传播距离远，通常在建筑物之间或地域分散时使用。 单模光纤PMD规范建议芯径为8~ 10 μm ,包括外包层，其直径为125 μm 。 多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤，从而形成模分散，限制了带宽和距离，因此，多模光纤的芯线粗，传输速度低、距离短，成本低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境下。 多模光纤的纤芯直径一般为50至200 μm ，而包层直径的变化范围为125~230 μm ，国内计算机网络常用的光纤芯直径为62.5 μm ，包层为125 μm ，也就是通常所说的62.5/125 μm规格。 导入波长上分为单模1310nm、1550 nm，多模850nm、1300nm。图2-10 表示了单模光纤和多模光纤的示意图。 单模光纤和多模光纤的特性比较如下： 单模：用于高速、长距，成本较高，窄 芯线，需要激光源宽芯线，聚光好。 多模：用于低速、短距，成本较低，耗散极 小，高效耗散大，传输效率低。 在使用光缆互联多个节点的应用中， 必须考虑光纤的单向特性，如果要进行双向通信，就要使用双根光纤。光缆必须成对出现，用于输入和输出。 光纤的类型是由模材料（玻璃或塑料纤维）制成的芯和外层尺寸决定，芯的尺寸大小决定光的传输质量。常用的光纤制成的光缆。 ● 8.3 μm 芯/ 125 μm 外层单模 ● 62.5 μm 芯/ 125 μm 外层多模 ● 50 μm 芯/ 125 μm 外层多模 ● 100 μm 芯/ 140 μm 外层多模 （2）折射率分布类 折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤两种。 跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是常数。在纤芯和保护层的交界面折射率呈阶梯型变化。 渐变式光纤纤芯的折射率随着光纤半径的增加而按一定规律减小，到纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。纤芯的折射率的变化是近似抛物线型的。传输示意图如图2-11 所示。 2.3.2 光纤通信系统 1．光纤通信系统 光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式。通信方式起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。 ● 光源-光源是光波产生的根源。 ● 光纤-光纤是传输光波的导体。 ● 光发送机-光发送机负责产生光束， 将电信号转变成光信号，再把光信号 导入光纤。 ● 光接收机-光接收机负责接收从光纤上传输过来的光信号，并将它转变成电信号。 经解码后再作相应的处理。光纤通信系统的基本构成如图2-12所示。 ● 传输频带宽、通信容量大，短距离时可达到几千兆的传输速率； ● 线路损耗低、传输距离远； ● 抗干扰能力强，应用范围广； ● 线径细、质量小； ● 抗化学腐蚀能力强； ● 光纤制造资源丰