4b/5b编码——光纤应用，降低成本
用5位(5b)的符号表示4位(4b)的信息(数据)
采用不归0交替编码(NRZI)表示这5位符号。 要求每个符号中至少应有2个以上的“1”比特
（跃变）出现， 例：0010-->01001，0110-->01110 ， 1100->11010
1000--> 10010, 0000--> 11110
外环 内环
FDDI
光纤 集中器 结点
FDDI具有高速的特征： 传输媒体：多模光纤或单模光纤（数字信道）； 传输编码：4b/5b + NRZI（交替不归0）
编码中携带同步信号； 降低组建网络的成本； 传输速率：100Mbps 传输距离：单段小于2km（多模）或100km（单模） 环路长度：小于200km； 附接站点数：小于1000个
• 1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线 路。
为什么要使用光缆？
抑制噪声
光纤是绝缘体
• 不受下列因素影响：
– 电磁波 – 闪电 – 辐射噪声 – 相邻电缆
体积小
光缆与铜导线相比 • 光缆： 0.9厘米 (12芯光纤) • 铜导线： 2.5厘米 (900芯双绞线)
重量轻
• 光缆比铜缆 • 12芯光缆
故障检测容易
• 光缆很容易检测 • 光缆很容易隔离故障源
–电 – 光缆
安全
光缆属于玻璃 • 不携带电流 • 不产生
–热 – 火花
• 在爆炸危险场合十分理想
缺点
• 人们认为光缆太新 • 人们对不知道的东西总有些担心 • 人们不熟悉技术 • 成本问题
光
• 光是一种电磁能量 • 光以每秒30万公里的速度穿行 • 光在光缆中额定穿行速度为
（FDDI—Fiber Distributed Data Interface）
类似802.5，一种典型的高速环行网络。
1982年10月，美国国家标准化协会（ANSI）成立X397.5委员会制定 标准，93年为ISO采纳（ISO 9314系列）
为获得方便、高速、可靠的效果，FDDI借鉴802.5标准，采用双环 光纤构建。
– 每秒20万公里 • 人们以波长来描述光
可见光350nm—750nm • 光纤通信所用的波长 800——1600nm
光的基本知识
入
反射பைடு நூலகம்
射 θ1 θ3
θ2 折
射
n1 n2 n1<n2
空气 水
视觉位置
实际位置
光的基本知识
n1 n2
n1 > n2
临界角
n1 n2
入射角=反射角
θ1 θ2
n1
900
n2
临界角
全反射
产生全反射的两个条件：
一、光必须从折射率大的介质射入折射率小的介质； 二、入射角必须大于临界角。
光纤的结构
纤芯 包层
保护套
多模光缆
• 62.5微米最为常用 • 典型距离为8公里 • 用于:
– 闭路电视 – 广播 – 数据传输
• 带宽为50-500 MHz-km
单模光缆
• 无限带宽 • 8 至 10 微米 • 典型距离超过8公里 • 用于:
• 机械接合
– 使用机械工具接合
施工要求
• 建筑与建筑群综合布线系统工程设计与 验收规范（GB/T50311,GB/T50312）要求：
• “光缆的弯曲半径应至少为光缆外径的15倍”
未清洁的 连接头
用手指“清洁” 的
连接头
用衣服袖子“清 洁”的连接头
使用IDEAL清洁工 具清洁后的连接头
光纤分布式数字接口—环形网特例
光纤基本知识
光通信发展简史
2000多年前 烽火台——灯光、旗语 1880年 光电话——无线光通信 1970年 光纤通信
光纤通信发展史
• 1966年“光纤之父”高锟博士首次提出 光纤通信的想法。
• 1970年贝尔研究所林严雄在室温下可连 续工作的半导体激光器。
• 1970年康宁公司的卡普隆(Kapron) 之作 出损耗为20dB/km光纤。
散射损耗
• 由于下列原因，光信号会损耗:
– 光缆中的分子不均匀 – 光缆的光学纯度不高
吸收损耗
• 光缆中的杂质会吸收光的能量
弯曲损耗
• 光缆内核与覆层之间的不均匀会引起如 图所示的损耗
弯曲损耗
• 光纤的弯曲会造成损耗 • 光穿越叠层
接合类型
• 耦合接合
– 2个连接器配对
• 溶化接合
– 以溶化处理方式接合
– 60公斤/公里
• 900芯双绞线铜缆
– 726公斤/公里
高带宽
• 光纤带宽：
– 无限
• 理论传输率：
– 50,000,000,000 bps（500亿位/秒）
长距离传输
• 很少或不需要中继器 • 传输性能好 • 长距离传输
不会报废
• 扩充能力 • 无需更换光缆
– 系统可以升级光学性能或电性能
玻璃内芯
外壳
多芯光缆
玻璃内芯
常见规格：玻璃内芯——50um缓变型MMF 62.5um缓变/增强型MMF 8.3um突变型SMF
玻璃包层——125um
塑料外套 玻璃封套
常用连接器类型
SC
LC
MT-RJ
DSC
VF-45
Opti-Jack
常用连接器类型
FC Type SC2 Type
SC Type FDD Type
光纤的分类
• 按材料分类：
– 玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输 距离长，成本高；
– 胶套硅光纤：纤芯是玻璃，包层为塑料，特性同 玻璃光纤差不多，成本较低；
– 塑料光纤：纤芯与包层都是塑料，损耗大，传输 距离很短，价格很低。多用于家电、音响，以及 短距的图像传输。
●典型的光缆
单芯光缆
玻璃封套 塑料外套
码转换
通信编码
信息输入 0100 （高位在先）
10010
4b/5b
NRZI
发往信道 1 0 0 1 0
– 长途通讯 – 长途电视信号传输 – 长途多路广播 – 长途数据传输 • 比电传输更便宜
光纤的尺寸
外径一般为125um(一根头发平均100um) 内径：单模9um
多模50/62.5um
125 9
125 50
125 62.5
光纤通信中常用单位的定义：
dB = 10 log10 ( Pout / Pin ) Pout :输出功率 ; Pin :输入功率