光纜施工第3章

1、第3章 通信光纜工程設計 3.1 通信光纜工程的建設程序n通信光纜工程主要包括光纜線路工程（外界條件例如天氣、山川）和設備安裝工程（位置、安全性、調試維護的便利性）兩個部分 。q3.1.1 規(guī)劃階段規(guī)劃階段n1項目建議書的提出項目建議書的提出n主要內容：n（1）項目提出的背景、建設的必要性和主要依據；n（2）建設規(guī)模、地點等初步設想；n（3）工程投資估算和資金來源；n（4）工程進度和經濟、社會效益估計。n2可行性研究可行性研究n研究的主要內容如下。n（1）項目提出的背景，投資的必要性和意義；n（2）可行性研究的依據和范圍；n（3）電路容量和線路數(shù)量的預測，提出擬建規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃；n（4）實施方

2、案論證，包括通路組織方案、光纜、設備造型方案以及配套設施；n（5）實施條件，對于試點性質工程尤其應闡述其理由；n（6）實施進度建議；n（7）投資估計及資金籌措；n（8）經濟及社會效果評價。n3專家評估專家評估n4設計任務書的編寫設計任務書的編寫n包括以下主要內容。n（1）建設目的、依據和建設規(guī)模；n（2）預期增加的通信能力，包括線路和設備的傳輸容量；n （3）光纜線路的走向，設備安裝局、站地點及其配套情況；n（4）經濟效益預測、投資回收年限估計以及引進項目的用匯額、財政部門對資金來源等的審查意見。q3.1.2 設計階段n設計階段的主要任務就是編制設計文件并對其進行審定。q3.1.3 準備階段n

3、準備階段的主要任務是做好工程開工前的準備工作，它包括建設準備的計劃安排。 q3.1.4 施工階段n通信光纜工程的施工包括光纜線路的施工和設備安裝施工兩大部分。 n施工組織設計的主要內容如下。n（1）工程規(guī)模及主要施工項目；n（2）施工現(xiàn)場管理機構；n （3）施工管理，包括工程技術管理、器材、機具、儀表、車輛管理；n（4）主要技術措施；n（5）質量保證和安全措施；n（6）經濟技術承包責任制；n（7）計劃工期和施工進度。q3.1.5 竣工投產階段n這個階段的主要內容包括工程初驗、生產準備、工程移交和試運行以及竣工驗收等幾個方面。n初驗應由主管部門組織設計單位、檔案、建設銀行以及設計、施工等單位進行

4、。n生產準備是指工程交付使用前必須進行的生產、技術和生活等方面的必要準備。 n試運行是指工程初驗后到正式驗收、移交之間的設備運行。 n竣工驗收是對整個通信光纜系統(tǒng)進行全面檢查和指標抽測。 3.2 中繼段長度的確定n中繼站、拉遠站、直放站n光中繼段內的系統(tǒng)設計可分成兩個步驟。n第一個步驟：設計方案 ITU。 n第二個步驟：系統(tǒng)預算。 q3.2.1 設計方案損耗、色散限制n長途光中繼段的系統(tǒng)構成如圖3.2所示。圖3.2 長途中繼段內系統(tǒng)示意圖 q（1）傳輸功率損耗的考慮n根據圖3.2，由傳輸功率損耗來確定的最大中繼段長度為 Lmax=CSf0dceRT22MAAPAAMPP =csf0derS2M

5、AAPAMPP （3-2-1） 入纖平均光功率Psn入纖平均光功率Ps，一般為9dBm、6dBm和3dBm三擋（見表3-1）。 表 3-1 S 點的入纖平均光功率 Ps 市內系統(tǒng) 類 型 光 源 長途單模光纖系統(tǒng) 中的 Ps（dBm） 注入多模光纖的 Ps（dBm） 注入單模光纖的 Ps（dBm） LD 3 6 9 6 9 6 9 LED 23 28 測試條件 NRZ 偽隨機碼 50占空比 RZ 偽隨機碼 接收機靈敏度接收機靈敏度PTn靈敏度總是與誤碼率相聯(lián)系的，由于在280km或420km數(shù)字段的平均誤碼率（BERav）要求為1109，所以，規(guī)定每個中繼段內，誤碼率小于等于11010時，測量

6、的最低平均光功率，應不劣于表3-2所示之值 。 接收機動態(tài)范圍Dr 設備富余度Me 連接器損耗Ac 光纜配線架連接器損耗Ad 光通道功率代價Po 光纖損耗系數(shù)Af 平均每km光纖接頭衰減As 光纜線路富余度Mc 11 中繼段傳輸衰減的要求q（2）傳輸線路色散的考慮n色散主要包括線路自身（光纖色散系數(shù)D及中繼距離L）和激光器的譜寬（）等方面的因素。表3-3列出了S-R點間所允許的最大色散值（設為Dt），利用此值，線路和端機也可分別進行設計。 q3.2.2 系統(tǒng)預算n系統(tǒng)預算包括損耗預算和色散預算。設根據損耗預算得出的最大中繼距離為Lmax，根據色散預算得出的最大中繼距離為Lmax若LmaxLma

7、x，則稱系統(tǒng)為色散限制系統(tǒng)，即系統(tǒng)的中繼距離主要由光纖的色散來確定；若LmaxLmax，則稱系統(tǒng)為損耗限制系統(tǒng)，即系統(tǒng)的中繼距離主要由光纖的損耗來確定。 n下面舉兩種最為常見的設計類型來說明損耗預算和色散預算的方法。q（1）確定中繼距離 損耗預算n如果從系統(tǒng)沿途功率損耗的角度考慮，則最大中繼距離如式（3-2-1），即 色散預算n 如果從系統(tǒng)單模光纖色散的角度考慮，最大中繼段距離為n所以，實際中繼距離L的范圍應為3.2.3 密集波分復用系統(tǒng)的設計n密集波分復用系統(tǒng)（DWDM）傳輸線路的局站設備，分為終端站、轉接站、中繼站和光放站，對應的傳輸線路為光放段、中繼段和復用段。DWDM線路傳輸系統(tǒng)設計，

8、需根據光功率、色散和信噪比的計算結果，確定光放大器的增益類型和中繼段內允許的光放段數(shù)量。n1DWDM系統(tǒng)的光放段設計系統(tǒng)的光放段設計nDWDM線路傳輸系統(tǒng)的光放段一般按等增益?zhèn)鬏斶M行設計。 n光線路放大器的增益一般為22dB，30dB，33dB等3種類型，根據光放大器的增益類型，光放段的長度一般按下式計算n式中：nL光放段長度(km)；nG光放大器增益(dB)；nAc光纖連接器衰減(dB)；nr光纖衰減系數(shù)(dB/km)；nc光纜線路余量(dB/km)； ns光纖熔接平均損耗(dB/km)。n根據光纖線路衰減測試參數(shù)和光放大器的增益，計算出放大器的增益與所對應的光放段長度，如表3-6所示。n2

9、DWDM系統(tǒng)中繼段設計n中繼段的長度與容許的光放段數(shù)量需符合光通道色散和信噪比的要求。如果光纖的色散系數(shù)按光通道色散計算，容許的中繼段長度如表3-7所示。3DWDM系統(tǒng)單波道的信噪比系統(tǒng)單波道的信噪比nDWDM系統(tǒng)單波道的信噪比一般要求大于或等于20dB（或22dB），信噪比的計算比較復雜。信噪比可用下式計算nOSNR=58+P0NfG10lgNn式中：nPo單波道輸出光功率(dBm)；nNf光放大器的噪聲系數(shù)(dB)；nG光放段增益(dB)；nOSNR單波道信噪比(dB)；n58綜合系數(shù)；nN光放大段數(shù)量。n計算結果如表3-8所示。3.3 光纜線路工程的查勘n所謂查勘，即到現(xiàn)場進行查看和勘測

10、，根據設計規(guī)范和現(xiàn)場的實際條件決定路由、施工方式及保護措施等內容的過程，是一項艱苦細致的工作。 q3.3.1 查勘的基本要求n1光纜線路路由的選擇n2敷設方式及要求n3水底光纜線路q（1）水底光纜線路的過河位置q（2）水底光纜的最小埋設深度n4光纜線路的防護q（1）光纜線路的防雷措施q（2）光纜線路防強電q（3）直埋光纜防機械損傷3.3.2 3.3.2 光纜工程方案查勘光纜工程方案查勘1光纜工程方案查勘的主要任務2光纜工程方案查勘的內容（1）向工程沿線相關部門收集資料（2）路由及站址的查勘（3）工程方案查勘的資料整理q3.3.3 初步設計查勘n1初步設計查勘的主要任務和要求n2初步設計查勘內容

11、q3.3.4 施工圖的測繪1施工圖測量的任務（1）準確測量位置，標樁（配有圖片）標定；（2）無人中繼站標樁標定；（3）確定防雷、防白蟻、防機械損傷地點位置；（4）繪制反映以上情況甚至更多情況，符合施工要求的光纜線路施工圖。2測量方法測量方法q（1）圖測法）圖測法：地形圖上標定線路、中繼站位置和具體長度，現(xiàn)場了解情況補充平面圖、斷面圖、位置圖，最終做出符合要求的施工圖。q（2）航測法）航測法（條件比較高）：q（3）現(xiàn)場測繪）現(xiàn)場測繪q標桿法 q直線的測量方法q 直線段測量法標樁圖示1標樁圖示2標桿圖測量中用到的平板儀小平板儀使用平板儀使用圖示測量圖示意 平行線測量法 直角的做法 n角桿的測量n拉

12、線測量 拉線方向的測定na單方拉線方向（角桿拉線）測定法nb雙方拉線方向測定法nc三方拉線方向的測定法nd四方拉線測定法 拉線洞位置的確定n河谷寬度與高度的測量 河谷寬度的測量 高度的測量某機房平面圖3.4 光纜工程的圖紙繪制 q3.4.1 繪圖軟件介紹n1AutoCAD系列n2Visio系列q3.4.2 施工圖實例分析施工圖實例分析1實例一：管道光纜施工圖分析n有無方向標（東南西北）指南針？如無，則怎么識別方位？n有無比例尺？n通信工程常用的圖標、圖例（已有線路與現(xiàn)做的工程線路的區(qū)別）2實例二：架空光纜施工圖分析n圖中包括的內容：架空桿路、吊線n圖標語管道工程的圖標有哪些變化？n關于合適的桿

13、長，因為跨的路寬窄不同。n找錯：第25號桿的拉線應為細線。3實例三：直埋光纜施工圖分析 n 略3.5 光纜在光纜在AN（接入網）中的應用（接入網）中的應用3.5.1 OANnOAN（光接入網）的兩種主要網絡結構分別是PON（無源光網絡）和HFC（混合光纖同軸網） n全光纖網絡，All-Optical Network，是指信號只是在進出網絡時進行電/光變換和光/電變換，在網絡中傳輸和交換過程中始終都是以光的形式進行的網絡。這樣，網內光信號的流動就沒有光電轉換的障礙，信息傳遞過程無需面對電子器件處理信息速率難以提高的困難。 n1ATM-PON技術（見圖3.30）n2ATM-PON+xDSL技術n3

14、SCM-PON技術（見圖3.31，圖3.32）4DWDM-PON技術（見圖3.33）n5SPON技術（見圖技術（見圖3.34）q3.5.2 光城域網光城域網n城域網一般以城市行政區(qū)為單位，跨度在100km左右的范圍內。其網絡結構一般為無源星型網和環(huán)型網。 EPON接入系統(tǒng)具有如下特點： 局端(OLT)與用戶(ONU)之間僅有光纖、光分路器等光無源器件，無需租用機房、無需配備電源、無需有源設備維護人員，因此，可有效節(jié)省建設和運營維護成本; EPON采用以太網的傳輸格式同時也是用戶局域網/駐地網的主流技術，二者具有天然的融合性，消除了復雜的傳輸協(xié)議轉換帶來的成本因素; 采用單纖波分復用技術(下行1

15、490nm，上行1310nm)，僅需一根主干光纖和一個OLT，傳輸距離可達20公里。在ONU側通過光分路器分送給最多32個用戶，因此可大大降低OLT和主干光纖的成本壓力; 上下行均為千兆速率，下行采用針對不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼?，上行利用時分復用(TDMA)共享帶寬。高速寬帶，充分滿足接入網客戶的帶寬需求，并可方便靈活的根據用戶需求的變化動態(tài)分配帶寬; 點對多點的結構，只需增加ONU數(shù)量和少量用戶側光纖即可方便地對系統(tǒng)進行擴容升級，充分保護運營商的投資; EPON具有同時傳輸TDM、IP數(shù)據和視頻廣播的能力，其中TDM和IP數(shù)據采用IEEE 802.3以太網的格式進行傳輸，輔以電信級

16、的網管系統(tǒng)，足以保證傳輸質量。通過擴展第三個波長(通常為1550nm)即可實現(xiàn)視頻業(yè)務廣播傳輸。GPON介紹n(Gigabit passive optical network)全名為Gigabit-capable PON 吉比特/千兆位無源光纖網絡，也是一種無源被動式光纖網。GPON 業(yè)務是BPON 的一種擴展，相對于其他的PON 標準而言，GPON 標準提供了前所未有的高帶寬（下行速率近2.5Gbps），其非對稱特性更能適應寬帶數(shù)據業(yè)務市場；它提供QoS 的全業(yè)務保障，同時承載ATM 信元和(或)GEM 幀，有很好的提供服務等級、支持QoS 保證和全業(yè)務接入的能力；在承載 GEM 幀時，可以

17、將TDM 業(yè)務映射到GEM幀中，使用標準的 8kHz(125s)幀能夠直接支持TDM 業(yè)務。作為一種電信級的技術標準，GPON 還規(guī)定了在接入網層面上的保護機制和完整的OAM功能。其下行最大傳輸速率可高達2.488Gps，上行最大傳輸速率達1.244Gbps，傳輸距離可達20到37公里，因而具有高帶寬、高速、高效傳輸、大范圍覆蓋、用戶接口豐富等的眾多特點，已被大多數(shù)運營商視為實現(xiàn)接入網業(yè)務的寬帶化、綜合化改造的理想技術。 GPON體系結構圖q3.5.3 光纜在光纜在LAN中的應用中的應用n1光纜在大樓中的安裝光纜在大樓中的安裝n（1）水平布線：水平布線是指從用戶工作區(qū)（WA）的墻上插座到電信機

18、房的水平交叉連接（HC），參見圖3.37，它也包括電信機房的任何光纖跳線。 n（2）骨干光纜：骨干光纜布線如圖3.38所示，它提供了電信機房水平交叉連接同中間交叉連接，或主交叉連接設備間或光纜入口設施之間的光纖連接，這部分布線同水平布線一樣也是星形結構。 n（3）工作區(qū)光纜：將墻上插座上的水平光纜同桌面計算機相連，這種光纜通常是一種短的單芯或雙芯的光纖跳線。n（4）電信機房：它是大樓中的一個房間，用于水平交叉連接和中間交叉連接，提供骨干布線和水平布線、兩個或更多的骨干光纜或入口光纜與骨干光纜之間的連接。n（5）設備間：放置電信設備的房間，所有的骨干光纜都連接到這里，這里是星形拓撲的公共點，通常主交叉連