1、CISCO路由器光接口類型及光功率匯總光纖基礎知識CERNOC 張大治1光纖通信基礎知識Cisco設備常用光接口介紹光纖配件簡介2光纖通信的優點通信容量大中繼距離長不受電磁干擾資源豐富光纖重量輕、體積小3光纖通信特點頻帶寬,通信容量大理論上講一根單模光纖可利用的帶寬達20THz(1THz=1012Hz)以上,現在最先進的光纖通信系統達400GHz,而一路電話帶寬約占4KHz頻帶,一路彩色電視約占6MHz頻帶損耗低,中繼距離長銅纜的損耗特性與纜的結構尺寸及所傳輸信號的頻率有關,光纜的損耗特性僅與玻璃的純度(或者說透明度)有關,高質量望遠鏡的鏡頭其損耗超過500dB/km,目前通信用光纖的最低損耗

2、達0.2 dB/km4具有抗電磁干擾能力光導纖維是絕緣體材料,不受輸電線,電氣化鐵路及高壓設備等電器干擾,可以與高壓電線平行架設,還可制成復合光纜無串話,保密性好通信質量高線徑細,重量輕,柔軟可制成大芯數高密度光纜單芯光纜可安裝在飛機,火箭,潛艇及航天飛機上節約有色金屬,原材料資源豐富可節約大量銅金屬5缺點質地脆,機械強度低光纖切斷和接續需要一定的工具,設備和技術分路,耦合不靈活光纖,光纜彎曲半徑不能過小(20CM)在偏僻地區存在有供電困難問題6光的基本知識光是一種電磁波可見光350nm750nm光纖通信所用的波長8001600nm光的反射、折射全反射7光纖的結構纖芯包層保護套8光纖的結構纖芯

3、 core：折射率較高，用來傳送光；包層 coating：折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件；保護套 jacket：強度大，能承受較大沖擊，保護光纖。 3mm光纜 橘色 MM 黃色 SM9光纖的尺寸外徑一般為125um(一根頭發平均100um)內徑：單模9um 多模50/62.5um12595012562.512510光纖的分類按材料分類：玻璃光纖：纖芯與包層都是玻璃，損耗小，傳輸距離長，成本高；膠套硅光纖：纖芯是玻璃，包層為塑料，特性同玻璃光纖差不多，成本較低；塑料光纖：纖芯與包層都是塑料，損耗大，傳輸距離很短，價格很低。多用于家電、音響，以及短距的圖像傳輸。11光纖的分類按照光纖的模式分

4、類單模（Single-Mode）多模（Multi-Mode）按折射率分類階越光纖漸變折射率光纖 12光纖的損耗1310 nm : 0.35 0.5 dB/Km1550 nm : 0.2 0.3dB/Km850 nm : 2.3 3.4 dB/Km光纖熔接點損耗：0.2dB/點光纖熔接點 1點/2km損耗特性與光的工作波長有關,在三個工作窗口有相對小的損耗:第一窗口光工作波長0.85m,損耗稍大第二窗口光工作波長1.31m,損耗中等第三窗口光工作波長1.55m,損耗最小13常見光纖名詞衰減：光在光纖中傳輸時的能量損耗單模光纖1310nm 0.40.6dB/km1550nm 0.20.3dB/km

5、塑料多模光纖300dB/km14常見光纖名詞色散(Dispersion)：光脈沖沿著光纖行進一段距離后造成的頻寬變粗。它是限制傳輸速率的主要因素。模間色散：只發生在多模光纖，因為不同模式的光沿著不同的路徑傳輸。材料色散：不同波長的光行進速度不同。波導色散：發生原因是光能量在纖芯及包層中傳輸時，會以稍有不同的速度行進。在單模光纖中，通過改變光纖內部結構來改變光纖的色散非常重要。15光纖類型G.652零色散點在1300nm左右G.653零色散點在1550nm左右G.654負色散光纖G.655色散位移光纖全波光纖16光纖種類G.652光纖即常規單模光纖，在1310nm波長工作時，理論色散值為零；在1

6、550nm波長工作時，傳輸損耗最低，但色散系數較大。單通路速率達到STM-64時，需要采取色散調節手段。G.653光纖在1550nm波長工作時性能最佳，又稱為色散移位光纖。零色散點從1310nm移至1550nm波長區。G.654光纖截止波長移位的單模光纖，它的設計重點是降低1550nm波長處的衷減。主要應用于需要很長再生段距離的海底光纖通信。G.655光纖又稱之為非零色散移位單模光纖，零色散點移至1570nm或15101520nm附近，使1550nm處具有一定的色散值。色散受限距離達數百公里。可以有效的減少波分復用系統的四波混頻的影響。17常見光纖名詞散射由于光線的基本結構不完美，引起的光能量

7、損失，此時光的傳輸不再具有很好的方向性。光線缺陷18光纖系統基礎知識一、基本光纖系統的構架及其功能介紹： 1.發送單元：把電信號轉換成光信號； 2.傳輸單元：載送光信號的介質； 3.接收單元：接收光信號并轉換成電信號； 4.連接器件：連接光纖到光源、光檢測以及其它光纖。19光纖通信系統光纖通信是以光波作為信息載體，以光導纖維（簡稱光纖）為傳輸媒介的通信方式。其基本組成如圖所示。20在發送端，來自信息源的信號先經過電發送機處理，把信號變換成合適的形式，然后把電信號送到光發送機，對光源載波進行調制。調制后的光信號發送到光纖內，傳輸到接收端。光接收機把光信號轉換成電信號，經電接收機恢復出原信號。對于

8、長距離的光纖通信系統，每隔一定距離需要加裝一個光中繼器，它的作用是把光信號經過放大后送入下一段光纜，以補償光纖線路的損耗和消除信號的畸變及噪聲的影響。21 光纜干線纜(架空光纜,直埋光纜,海底光纜,復合光纜)96芯以下局內光纜 芯數少，比光線纜柔軟用戶纜 根據需要幾百芯或幾千芯,纖芯為帶狀光纖22常用連接器類型SC LC MT-RJ DSC VF-45 Opti-Jack23常用連接器類型FC TypeSC Type24光纖數字通信光纖通信中常用單位的定義： 1. dB = 10 log10 ( Pout / Pin ) Pout :輸出功率 ; Pin :輸入功率 2. dBm = 10 l

9、og10 ( P / 1mw) 是通信工程中廣泛使用的單位； 通常表示以1毫瓦為參考的光功率； example: 10dBm表示光功率等于100uw。 3. dBu = 10 log10 ( P / 1uw) 25光通信系統數字通信制式PDH通信系統SDH通信系統基于SDH 的波分復用系統IP over SDH 及IP over WDM26SDH技術SDH產生貝爾研究所提出稱之為同步光網絡的（SONET）概念，目的是阻止互不兼容的光接口的的大量滋生，實現標準光接口。1988年ITU-T接受了SONET概念，重新命名為同步數字體系-SDHSynchronousDigitalHierarchy27

10、SDH的線路碼速率2Mb/s1.5Mb/s34Mb/s45Mb/sSTM-1STM-4STM-16STM-64140Mb/s28SDH的STM-1幀結構每一幀的傳輸時間是125m,即幀頻是8000每一幀所傳的比特數是9270 8=19440STM-1信號的碼速率是19440125m=155.52Mb/sSTM-1155Mbit/s21.534140 (單位Mbit/s)4529波分復用系統光波分復用（WDM：Wavelength Division Multiplexing)技術是在一根光纖中同時傳輸多波長光信號的一項技術。其基本原理是在發送端將不同波長的光信號組合起來（復用），并耦合到光纜線路

11、上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開（解復用），并作進一步處理。30波分復用系統采用的光器件光分波合波器光柵型光波分復用器介質模濾波器型陣列波導光柵型光放大器光功率放大器光前置放大器光線路放大器有摻鉺、摻鐠、摻鋁、喇曼光纖放大器等光波長轉換器可用于發送端、接收端、中繼器31多波長復用頻譜圖波分復用系統的光工作波長選擇1550nm波長窗口，現在常用的有4波復用、8波復用、16波復用、32波復用等。32波分復用概念把不同波長的光信號復用到一根光纖中進行傳送(如每個波承載一種TDM 電信號）的方式統稱為波分復用。WDM：波長間隔比較大，在不同傳輸窗口（比如：1310nm、155

12、0nm）DWDM：波長密集，同一傳輸窗口（比如1550nm）CWDM：粗波分復用，同一傳輸窗口內波長間隔大（比如1550nm）雙纖雙向：一根光纖傳送一個方向的信號，系統使用兩根光纖單纖雙向：一根光纖傳送兩個方向的信號，系統使用一根光纖33新的傳輸網絡分層/DWDM與SDH的關系應用層(SDH/ATM/IP)光通道層光復用段層光放大層物理層光層再生段復用段通道層應用層電層（SDH）可見：SDH是DWDM所承載的業務種類之一，在網絡層次中，DWDM處于更低層，更靠近物理層。在同時使用DWDM和SDH的網絡，對業務的保護，我們提倡在SDH層的自愈保護。34DWDM與SDH的現狀比較1.SDH本質上是

13、數字系統；DWDM本質上更象模擬系統2.SDH是電域的同步復用；DWDM是光域上的復用3.SDH的核心是交叉連接；DWDM的核心是光功率和信噪比4.SDH更傾向于“軟件”；DWDM更傾向于“硬件”35DWDM的功能模塊OTUOUTWPA1n合波器OTUOTU1nOTMOLAOTMWBA波長轉換合波器光放大分波器分波器OSCOSCOSC波長轉換器（O T U）的功能是完成G.957光信號到G.692固定波長光的轉換。合波器（O M U）和分波器（O D U）完成G.692固定波長光信號的合波和分波。光放大器包括BA、PA、LA。BA是功放，通過提升合波后的光信號功率，從而提升各 波長的輸出光功率

14、；PA是預放，通過提升輸入合波信號的光功率，從而提升 各波長的接收靈敏度；LA是線放，完成對合波信號的純光中繼放大處理。OSC（光監控信道）通常采用1310nm和1510nm，負責整個網絡的監控數據傳送。36DWDM對光源的要求1、標準穩定的波長，滿足ITU-T建議，符合G.692規范。 標準：對16/32波系統，為192.1193.6/195.2THz，間隔100GHz 穩定：工作時，不允許有大的波長漂移2、具有良好的光譜性能，高色散容限，滿足遠距離傳輸 在使用光放大技術后，DWDM系統再生段主要受色散和光信噪比的限制。37DWDM的應用形式1、開放式應用收端、發端都使用OTU。在發端將非G

15、.692轉換為G.692信號。收端OTU主要起再生作用，要弱化波長轉換作用。2、集成式應用業務信號（比如SDH）本身已經滿足G.692信號，收端發端都不需要OTU.3、半開放式應用如前所述，收端OTU的作用是再生，而不是波長轉換，故在收端信號質量較好，或者收端業務接收單元對噪聲容忍程度高式，可以在開放式系統的收端不用OTU .38合波分波器件INiOUTINOUTi合波分波合波/(分波)器件是將不同波長的光信號合在一起/(按波長分開)的器件，是DWDM系統最核心器件，這是光層的最基本復用合解復用。故分波/合波器件也經常被叫做光復用/(光解復用)器件這里的“分”、“合”是相對波長/頻率而言的，不

16、是針對光功率而言。39傳輸媒質色散系數(ps/nmkm)正色散系數G.655光纖波長(nm)負色散系數G.655光1550nm波長區具有最小色散和衰減，適合DWDM系統、高速信號傳輸2.應用：TrueWave真波光纖(正色散區的SPM效應有利于傳輸)；LEAF-大有效面積光纖（克服非線性效應）G.652光纖:大量鋪設，傳高速信號需色散補償G.653光纖:1550nm波長區混頻嚴重，不適合DWDM40幾個重要概念理解DWDM系統必須要深刻理解的幾個概念mW、dBm、dB譜寬光信噪比（ONSR）衡量DWDM系統性能的最主要指標，DWDM的核心色散影響DWDM系統中再生段距

17、離的又一主要問題插損無源光器件中功率的損失增益41mW、dBm、dBdBm10lg（P/1mW），其中P的單位為“mW”于是1mW=0dBm，0.5mW=-3dBm，等等。在DWDM系統中，假定每波信號大小相同，那么：1波信號為1mW，即0dBm2波信號為2mW，即3dBmn波信號為nmW，即10lg（n）dBmdB10lg（p1/p2）=P1-P2。其中p1、p2的單位為“mW”等線性單位，P1、P2的單位為dBm于是得出：在DWDM系統主通道上，如果某處單波光功率為a(dBm)那么：2波信號為（a3）dBm3波信號為（a4.8）dBm4波信號為（a6）dBm5波信號為（a7）dBm42DW

18、DM的發展32/4010Gb/s32/402.5Gb/s162.5Gb/s42.5Gb/s16010Gb/s43光纖通信基礎知識Cisco設備光接口介紹光纖配件簡介44CISCO常用的光接口類型10G2.5G1G622M155M45crs1上的10G光口XFP模塊化接口，1個小的模塊插在相應的子卡SPA-OC192POS-XFP板卡接口上，就可組成10GPOS的光接口，接入傳輸設備就達10G帶寬的主干線路。如新開通的京漢廣，武漢南京上海等地的10G主干線路。46XFP 10G模塊10G模塊型號常用的有兩種：XFP10GLROC192SRXFP10GEROC192IR要點： 10G模塊當以太網模

19、塊使用時是LR和ER的規格； 10G模塊當POS模塊使用時是SR和IR的規格。 47XFP10GLROC192SR模塊的接口類型為LC光纖接頭，使用標準的單模光纖圖片如下：48XFP10GLROC192SR下表中給出了2種型號模塊的規格和光功率范圍，以便在和傳輸光端機設備連接時查詢相應數據，連通線路。型號波長(nm) 光纖類型距離(km) XFP-10GLR-OC192SR1310單模 10 km (10 Gigabit Ethernet) 2 km (OC-192/STM-64 SR-1)XFP-10GER-OC192IR1550單模 40 km* (10 Gigabit Ethernet)

20、 40 km (OC-192/STM-64 IR-2)49502. 2.5G光口：；圖片如下:參數如下：還有一種用于12000系列路由器上的板卡，整卡做為10G接口，參數和模塊化10G接口基本相似。512.5G光口2.5G光口的模塊和板卡常見的分為：crs1上板卡為16端口OC-48c/STM-16c POS/DPT，每個端口可配置：SR SFPLC連接器和LR SFPLC連接器的模塊化接口，樣子比10G模塊略小，分為長距（LR）和短距（SR）兩種。12000系列路由器上接口板卡，常見的有： OC48X/POS-SR-SC和4OC48E/POS-SR-SC等，光接口固定在板卡上，至今已經更新了

21、3代，也分為長距（LR）和短距（SR）兩種。 52CRS1路由器2.5G光口接口類型為LC光接頭，使用標準的單模光纖圖片如下：OC-48c/STM-16c POS/DPTPOM-OC48-SR-LC-C53CRS1路由器2.5G光口參數如下：型號波長(nm) 光纖類型距離(km) 1310-nm SM-SR-LC 1310單模2 km1550-nm SM-LR2-LC 1550單模80 km54CRS1路由器2.5G光口型號發光功率(dBm) 收光功率(dBm) 最大最小最大最小POM-OC48-SR-LC-C -3 -10 -3 -18 POM-OC48-LR2-LC-C 3 -2 -9 -

22、28 5512000路由器2.5G光口接口類型為SC光接頭，使用標準的單模光纖圖片如下：OC48X/POS-SR-SC5612000路由器2.5G光口參數如下：型號波長(nm) 光纖類型距離(km) Short-Reach 1310nm SR-1 1310單模2 kmLong-Reach 1550nm LR-2 1550單模80 km5712000路由器2.5G光口型號發光功率(dBm) 收光功率(dBm) 最大最小最大最小OC48X/POS-SR-SC-3 -10 0 -18 OC48E/POS-LR-SC-B3 -2 -9 -28 58622M光口cisco12000系列路由器上常用的62

23、2M板卡有4口的和1口的兩種，4口的4OC12X/POS-IR-SC-B和1口的LC-1OC12/POS-SM622M板卡光接口型號分為3種SR,IR和LR5912000路由器622M光口接口類型為SC光接頭，使用標準的單模光纖參數如下：型號波長(nm) 光纖類型距離(km) LR1310單模40IR1310單模15SR850多模26012000路由器622M光口型號發光功率(dBm) 收光功率(dBm) 最大最小最大最小LR0-5-10-34IR-8-15-8-28SR-14-20-8-3061155M光口12000系列路由器上的4口或者8口155M板卡，型號大概有8OC3X/POS-IR-

24、LC-B=4OC3X/POS-IR-LC-B= LC-4OC3/POS-SM= 等可以同時接4條或者8條155M業務。7609和7200系列路由器上的1口PA-POS-OC3-LR或者PA-POS-OC3-IR卡，7200系列單獨使用，但是在7600系列路由器上就需要插在母卡，也就是FlexWAN卡上才能插入機箱使用，一般1塊FlexWAN 上可以插2塊PA-POS-OC3，即2口155MPOS。6212000路由器155M光口接口類型為SC和LC光接頭，使用標準的單模光纖圖片如下：637200/7600路由器155M光口接口類型為SC光接頭，使用標準的單模光纖圖片如下：64155M光口參數如

25、下：白色為12000板卡，黃色為72或76使用型號波長(nm) 光纖類型距離(km) 4OC3X/POS-LR-LCPA-POS-OC3-LR1310單模404OC3X/POS-IR-LCPA-POS-OC3-IR1310單模1565155M光口型號發光功率(dBm) 收光功率(dBm) 最大最小最大最小4OC3X/POS-LR-LCPA-POS-OC3-LR0-5-10-344OC3X/POS-IR-LCPA-POS-OC3-IR-8-15-8-286610GE光口crs路由器上8口10GE板卡和7609上4口10GE板卡都使用10G光模塊來連接線路，模塊型號目前常用的是10Gbase-LR

26、接口類型為SC光接頭，使用標準的單模光纖圖片如下10Gbase-LR6710GE光口參數如下：型號波長(nm) 光纖類型距離(km) XENPAK-10GB-LR 1310單模10型號發光功率(dBm) 收光功率(dBm) 最大最小最大最小XENPAK-10GB-LR 0.5-8.20.5-14.4681000M光口1000M板卡在12000系列上的3GE和4GE 板卡，型號為3GE-GBIC-SC和4GE-SFP-LC1000M板卡在7609和6509系列上主要是8口GE和24口GE等，主要型號為WS-X6724-SFP和WS-X6408A-GBIC等等；691000M光口1000M光口模塊

27、需要插在板卡端口使用，依據規格分為GBIC和GLCSFP兩種外形模式1000M光模塊根據所連線路的距離，提供SX（短距多模）,LH（長距單模）,ZX（超長距單模）三種型號701000M光口接口類型為SC或LC光接頭，使用標準的單模或多模光纖圖片如下：GBICGLCSFP71GBIC模塊參數如下：型號波長(nm) 光纖類型距離(km) WS-G5484 1000BASE-SX 850多模550mWS-G54861000BASE-LX/LH 1310單模10WS-G54871000BASE-ZX 1550單模7010072GBIC模塊型號發光功率(dBm) 收光功率(dBm) 最大最小最大最小WS

28、-G5484 1000BASE-SX -3-9.50-17WS-G54861000BASE-LX/LH -3-9.5-3-19WS-G54871000BASE-ZX 50-3-2373GLC SFP模塊參數如下型號波長(nm) 光纖類型距離(km) GLC-SX-MM 1000BASE-SX 850多模550mGLC-LH-SM 1000BASE-LX/LH 1310單模10GLC-ZX-SM 1000BASE-ZX 1550單模7010074GLC SFP模塊型號發光功率(dBm) 收光功率(dBm) 最大最小最大最小GLC-SX-MM 1000BASE-SX -3-9.50-17GLC-L

29、H-SM 1000BASE-LX/LH -3-9.5-3-20GLC-ZX-SM 1000BASE-ZX 500-2375光纖通信基礎知識Cisco設備常用光接口介紹光纖配件簡介76光纖跳線分為單模和多模兩種，單模跳線外皮是黃色，多模跳線外皮是橙紅色。圖片如下：多模光纖跳線單模光纖跳線77光纖接頭類型：SC，LC，FC等，一般設備常用的接頭是SC，LC，光纖配線架上常用的是FC圖片如下：FC接頭SC接頭LC接頭78光纖連接器 （法蘭盤）光纖活動連接器，俗稱活接頭，一般稱為光纖連接器，是用于連接兩根光纖或光纜形成連續光通路的可以重復使用的無源器件，已經廣泛應用在光纖傳輸線路、光纖配線架和光纖測試

30、儀器、儀表中，是目前使用數量最多的光無源器件 79光纖連接器種類 按傳輸媒介的不同可分為單模光纖連接器和多模光纖連接器；按結構的不同可分為FC、SC、 LC等各種型式；按連接器的插針端面可分為FC、PC（UPC）和APC；按光纖芯數分還有單芯、多芯之分 圖片如下：SC法蘭盤FC法蘭盤LC法蘭盤80光纖連接器的性能 光學性能：主要是插入損耗和回波損耗這兩個最基本的參數 互換性、重復性 （對于同一類型的光纖連接器，一般都可以任意組合使用、并可以重復多次使用，由此而導入的附加損耗一般都在小于0.2dB的范圍內 ）抗拉強度 （抗拉強度應不低于90N ）溫度 （-40oC +70oC ）插拔次數 （插拔l000次以上 ）81衰減器功能是增加光纖鏈路上的衰減值，使得在調光功率時達到需求的功率值型號分為陰陽式，法蘭盤式陰陽式連接跳線接頭和路由器RX口之間法蘭盤式連接兩根跳線接頭之間衰減值各個數值都有（5dB，10dB，15dB等）82衰