光纜施工第3章

第3章通信光纜工程設(shè)計(jì)3.1通信光纜工程的建設(shè)程序3.2中繼段長(zhǎng)度的確定3.3光纜線(xiàn)路工程的查勘3.4光纜工程的圖紙繪制3.5光纜在AN中的應(yīng)用3.1通信光纜工程的建設(shè)程序 通信光纜工程主要包括光纜線(xiàn)路工程（外界條件例如天氣、山川）和設(shè)備安裝工程（位置、安全性、調(diào)試維護(hù)的便利性）兩個(gè)部分。3.1.1規(guī)劃階段1．項(xiàng)目建議書(shū)的提出 主要內(nèi)容： （1）項(xiàng)目提出的背景、建設(shè)的必要性和主要依據(jù)； （2）建設(shè)規(guī)模、地點(diǎn)等初步設(shè)想； （3）工程投資估算和資金來(lái)源； （4）工程進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益估計(jì)。2．可行性研究 研究的主要內(nèi)容如下。 （1）項(xiàng)目提出的背景，投資的必要性和意義； （2）可行性研究的依據(jù)和范圍； （3）電路容量和線(xiàn)路數(shù)量的預(yù)測(cè)，提出擬建規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃； （4）實(shí)施方案論證，包括通路組織方案、光纜、設(shè)備造型方案以及配套設(shè)施； （5）實(shí)施條件，對(duì)于試點(diǎn)性質(zhì)工程尤其應(yīng)闡述其理由； （6）實(shí)施進(jìn)度建議； （7）投資估計(jì)及資金籌措； （8）經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效果評(píng)價(jià)。3．專(zhuān)家評(píng)估4．設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的編寫(xiě) 包括以下主要內(nèi)容。 （1）建設(shè)目的、依據(jù)和建設(shè)規(guī)模； （2）預(yù)期增加的通信能力，包括線(xiàn)路和設(shè)備的傳輸容量； （3）光纜線(xiàn)路的走向，設(shè)備安裝局、站地點(diǎn)及其配套情況； （4）經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)、投資回收年限估計(jì)以及引進(jìn)項(xiàng)目的用匯額、財(cái)政部門(mén)對(duì)資金來(lái)源等的審查意見(jiàn)。3.1.2設(shè)計(jì)階段 設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)就是編制設(shè)計(jì)文件并對(duì)其進(jìn)行審定。3.1.3準(zhǔn)備階段 準(zhǔn)備階段的主要任務(wù)是做好工程開(kāi)工前的準(zhǔn)備工作，它包括建設(shè)準(zhǔn)備的計(jì)劃安排。

3.1.4施工階段 通信光纜工程的施工包括光纜線(xiàn)路的施工和設(shè)備安裝施工兩大部分。

施工組織設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下。 （1）工程規(guī)模及主要施工項(xiàng)目； （2）施工現(xiàn)場(chǎng)管理機(jī)構(gòu)； （3）施工管理，包括工程技術(shù)管理、器材、機(jī)具、儀表、車(chē)輛管理； （4）主要技術(shù)措施； （5）質(zhì)量保證和安全措施； （6）經(jīng)濟(jì)技術(shù)承包責(zé)任制； （7）計(jì)劃工期和施工進(jìn)度。3.1.5竣工投產(chǎn)階段 這個(gè)階段的主要內(nèi)容包括工程初驗(yàn)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、工程移交和試運(yùn)行以及竣工驗(yàn)收等幾個(gè)方面。 初驗(yàn)應(yīng)由主管部門(mén)組織設(shè)計(jì)單位、檔案、建設(shè)銀行以及設(shè)計(jì)、施工等單位進(jìn)行。 生產(chǎn)準(zhǔn)備是指工程交付使用前必須進(jìn)行的生產(chǎn)、技術(shù)和生活等方面的必要準(zhǔn)備。

試運(yùn)行是指工程初驗(yàn)后到正式驗(yàn)收、移交之間的設(shè)備運(yùn)行。

竣工驗(yàn)收是對(duì)整個(gè)通信光纜系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查和指標(biāo)抽測(cè)。

3.2中繼段長(zhǎng)度的確定中繼站、拉遠(yuǎn)站、直放站光中繼段內(nèi)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)可分成兩個(gè)步驟。第一個(gè)步驟：設(shè)計(jì)方案——ITU。

第二個(gè)步驟：系統(tǒng)預(yù)算。

3.2.1設(shè)計(jì)方案——損耗、色散限制長(zhǎng)途光中繼段的系統(tǒng)構(gòu)成如圖3.2所示。圖3.2長(zhǎng)途中繼段內(nèi)系統(tǒng)示意圖

（1）傳輸功率損耗的考慮 根據(jù)圖3.2，由傳輸功率損耗來(lái)確定的最大中繼段長(zhǎng)度為

①入纖平均光功率Ps入纖平均光功率Ps，一般為–9dBm、–6dBm和–3dBm三擋（見(jiàn)表3-1）。

②接收機(jī)靈敏度PT 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1×10–9，所以，規(guī)定每個(gè)中繼段內(nèi)，誤碼率小于等于1×10–10時(shí)，測(cè)量的最低平均光功率，應(yīng)不劣于表3-2所示之值。③接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍Dr④設(shè)備富余度Me⑤連接器損耗Ac⑥光纜配線(xiàn)架連接器損耗Ad⑦光通道功率代價(jià)Po⑧光纖損耗系數(shù)Af⑨平均每km光纖接頭衰減As⑩光纜線(xiàn)路富余度Mc

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中繼段傳輸衰減的要求（2）傳輸線(xiàn)路色散的考慮 色散主要包括線(xiàn)路自身（光纖色散系數(shù)D及中繼距離L）和激光器的譜寬（Δ）等方面的因素。表3-3列出了S-R點(diǎn)間所允許的最大色散值（設(shè)為Dt），利用此值，線(xiàn)路和端機(jī)也可分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.2.2系統(tǒng)預(yù)算 系統(tǒng)預(yù)算包括損耗預(yù)算和色散預(yù)算。設(shè)根據(jù)損耗預(yù)算得出的最大中繼距離為L(zhǎng)max，根據(jù)色散預(yù)算得出的最大中繼距離為L(zhǎng)′max若Lmax＞L′max，則稱(chēng)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(lái)確定；若Lmax＜L′max，則稱(chēng)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(lái)確定。

下面舉兩種最為常見(jiàn)的設(shè)計(jì)類(lèi)型來(lái)說(shuō)明損耗預(yù)算和色散預(yù)算的方法。（1）確定中繼距離①損耗預(yù)算 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

②色散預(yù)算 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 所以，實(shí)際中繼距離L的范圍應(yīng)為3.2.3密集波分復(fù)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 密集波分復(fù)用系統(tǒng)（DWDM）傳輸線(xiàn)路的局站設(shè)備，分為終端站、轉(zhuǎn)接站、中繼站和光放站，對(duì)應(yīng)的傳輸線(xiàn)路為光放段、中繼段和復(fù)用段。DWDM線(xiàn)路傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需根據(jù)光功率、色散和信噪比的計(jì)算結(jié)果，確定光放大器的增益類(lèi)型和中繼段內(nèi)允許的光放段數(shù)量。1．DWDM系統(tǒng)的光放段設(shè)計(jì) DWDM線(xiàn)路傳輸系統(tǒng)的光放段一般按等增益?zhèn)鬏斶M(jìn)行設(shè)計(jì)。

光線(xiàn)路放大器的增益一般為22dB，30dB，33dB等3種類(lèi)型，根據(jù)光放大器的增益類(lèi)型，光放段的長(zhǎng)度一般按下式計(jì)算式中： L——光放段長(zhǎng)度(km)；G——光放大器增益(dB)；Ac——光纖連接器衰減(dB)；r——光纖衰減系數(shù)(dB/km)；c——光纜線(xiàn)路余量(dB/km)；s——光纖熔接平均損耗(dB/km)。 根據(jù)光纖線(xiàn)路衰減測(cè)試參數(shù)和光放大器的增益，計(jì)算出放大器的增益與所對(duì)應(yīng)的光放段長(zhǎng)度，如表3-6所示。2．DWDM系統(tǒng)中繼段設(shè)計(jì) 中繼段的長(zhǎng)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(jì)算，容許的中繼段長(zhǎng)度如表3-7所示。3．DWDM系統(tǒng)單波道的信噪比 DWDM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(jì)算比較復(fù)雜。信噪比可用下式計(jì)算OSNR=58+P0–Nf–G–10lgN式中：Po——單波道輸出光功率(dBm)；Nf——光放大器的噪聲系數(shù)(dB)；G——光放段增益(dB)；OSNR——單波道信噪比(dB)；58——綜合系數(shù)；N——光放大段數(shù)量。計(jì)算結(jié)果如表3-8所示。3.3光纜線(xiàn)路工程的查勘 所謂查勘，即到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查看和勘測(cè)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件決定路由、施工方式及保護(hù)措施等內(nèi)容的過(guò)程，是一項(xiàng)艱苦細(xì)致的工作。

3.3.1查勘的基本要求1．光纜線(xiàn)路路由的選擇2．敷設(shè)方式及要求3．水底光纜線(xiàn)路（1）水底光纜線(xiàn)路的過(guò)河位置（2）水底光纜的最小埋設(shè)深度4．光纜線(xiàn)路的防護(hù)（1）光纜線(xiàn)路的防雷措施（2）光纜線(xiàn)路防強(qiáng)電（3）直埋光纜防機(jī)械損傷3.3.2光纜工程方案查勘1．光纜工程方案查勘的主要任務(wù)2．光纜工程方案查勘的內(nèi)容（1）向工程沿線(xiàn)相關(guān)部門(mén)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3.3.3初步設(shè)計(jì)查勘1．初步設(shè)計(jì)查勘的主要任務(wù)和要求2．初步設(shè)計(jì)查勘內(nèi)容3.3.4施工圖的測(cè)繪1．施工圖測(cè)量的任務(wù)（1）準(zhǔn)確測(cè)量位置，標(biāo)樁（配有圖片）標(biāo)定；（2）無(wú)人中繼站標(biāo)樁標(biāo)定；（3）確定防雷、防白蟻、防機(jī)械損傷地點(diǎn)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(xiàn)路施工圖。2．測(cè)量方法（1）圖測(cè)法：地形圖上標(biāo)定線(xiàn)路、中繼站位置和具體長(zhǎng)度，現(xiàn)場(chǎng)了解情況補(bǔ)充平面圖、斷面圖、位置圖，最終做出符合要求的施工圖。（2）航測(cè)法（條件比較高）：（3）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪標(biāo)桿法直線(xiàn)的測(cè)量方法①直線(xiàn)段測(cè)量法標(biāo)樁圖示1標(biāo)樁圖示2標(biāo)桿圖測(cè)量中用到的平板儀小平板儀使用平板儀使用圖示測(cè)量圖示意②

平行線(xiàn)測(cè)量法

③

直角的做法

角桿的測(cè)量拉線(xiàn)測(cè)量①拉線(xiàn)方向的測(cè)定a．單方拉線(xiàn)方向（角桿拉線(xiàn)）測(cè)定法b．雙方拉線(xiàn)方向測(cè)定法c．三方拉線(xiàn)方向的測(cè)定法d．四方拉線(xiàn)測(cè)定法②拉線(xiàn)出土位置的確定③拉線(xiàn)洞位置的確定河谷寬度與高度的測(cè)量①河谷寬度的測(cè)量②高度的測(cè)量某機(jī)房平面圖3.4光纜工程的圖紙繪制

3.4.1繪圖軟件介紹1．AutoCAD系列2．Visio系列3.4.2施工圖實(shí)例分析1．實(shí)例一：管道光纜施工圖分析有無(wú)方向標(biāo)（東南西北）指南針？如無(wú)，則怎么識(shí)別方位？有無(wú)比例尺？？？通信工程常用的圖標(biāo)、圖例（已有線(xiàn)路與現(xiàn)做的工程線(xiàn)路的區(qū)別）2．實(shí)例二：架空光纜施工圖分析

圖中包括的內(nèi)容：架空桿路、吊線(xiàn)圖標(biāo)語(yǔ)管道工程的圖標(biāo)有哪些變化？關(guān)于合適的桿長(zhǎng)，因?yàn)榭绲穆穼捳煌?。找錯(cuò)：第25號(hào)桿的拉線(xiàn)應(yīng)為細(xì)線(xiàn)。3．實(shí)例三：直埋光纜施工圖分析略3.5光纜在AN（接入網(wǎng)）中的應(yīng)用接入網(wǎng)——接入網(wǎng)是指骨干網(wǎng)絡(luò)到用戶(hù)終端之間的所有設(shè)備。其長(zhǎng)度一般為幾百米到幾公里，因而被形象地稱(chēng)為"最后一公里"。由于骨干網(wǎng)一般采用光纖結(jié)構(gòu)，傳輸速度快，因此，接入網(wǎng)便成為了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的瓶頸。接入網(wǎng)的接入方式包括銅線(xiàn)（普通電話(huà)線(xiàn)）接入、光纖接入、光纖同軸電纜（有線(xiàn)電視電纜）混合接入、無(wú)線(xiàn)接入和以太網(wǎng)接入等幾種方式。3.5.1OAN OAN（光接入網(wǎng)）的兩種主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分別是PON（無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）和HFC（混合光纖同軸網(wǎng)）

全光纖網(wǎng)絡(luò)，All-OpticalNetwork，是指信號(hào)只是在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)進(jìn)行電/光變換和光/電變換，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換過(guò)程中始終都是以光的形式進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)。這樣，網(wǎng)內(nèi)光信號(hào)的流動(dòng)就沒(méi)有光電轉(zhuǎn)換的障礙，信息傳遞過(guò)程無(wú)需面對(duì)電子器件處理信息速率難以提高的困難。1．ATM-PON技術(shù)（見(jiàn)圖3.30）2．ATM-PON+xDSL技術(shù)3．SCM-PON技術(shù) （見(jiàn)圖3.31，圖3.32）4．DWDM-PON技術(shù)（見(jiàn)圖3.33）5．S－PON技術(shù)（見(jiàn)圖3.34）3.5.2光城域網(wǎng) 城域網(wǎng)一般以城市行政區(qū)為單位，跨度在100km左右的范圍內(nèi)。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般為無(wú)源星型網(wǎng)和環(huán)型網(wǎng)。

EPON接入系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

?局端(OLT)與用戶(hù)(ONU)之間僅有光纖、光分路器等光無(wú)源器件，無(wú)需租用機(jī)房、無(wú)需配備電源、無(wú)需有源設(shè)備維護(hù)人員，因此，可有效節(jié)省建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本;

?EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式同時(shí)也是用戶(hù)局域網(wǎng)/駐地網(wǎng)的主流技術(shù)，二者具有天然的融合性，消除了復(fù)雜的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來(lái)的成本因素;

?采用單纖波分復(fù)用技術(shù)(下行1490nm，上行1310nm)，僅需一根主干光纖和一個(gè)OLT，傳輸距離可達(dá)20公里。在ONU側(cè)通過(guò)光分路器分送給最多32個(gè)用戶(hù)，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(duì)不同用戶(hù)加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼?，上行利用時(shí)分復(fù)用(TDMA)共享帶寬。高速寬帶，充分滿(mǎn)足接入網(wǎng)客戶(hù)的帶寬需求，并可方便靈活的根據(jù)用戶(hù)需求的變化動(dòng)態(tài)分配帶寬;

?點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，只需增加ONU數(shù)量和少量用戶(hù)側(cè)光纖即可方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容升級(jí)，充分保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資;

?EPON具有同時(shí)傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力，其中TDM和IP數(shù)據(jù)采用IEEE802.3以太網(wǎng)的格式進(jìn)行傳輸，輔以電信級(jí)的網(wǎng)管系統(tǒng)，足以保證傳輸質(zhì)量。通過(guò)擴(kuò)展第三個(gè)波長(zhǎng)(通常為1550nm)即可實(shí)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)廣播傳輸。GPON介紹(Gigabitpassiveopticalnetwork)全名為Gigabit-capablePON吉比特/千兆位無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)，也是一種無(wú)源被動(dòng)式光纖網(wǎng)路。GPON業(yè)務(wù)是BPON的一種擴(kuò)展，相對(duì)于其他的PON標(biāo)準(zhǔn)而言，GPON標(biāo)準(zhǔn)提供了前所未有的高帶寬（下行速率近2.5Gbps），其非對(duì)稱(chēng)特性更能適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)；它提供QoS的全業(yè)務(wù)保障，同時(shí)承載ATM信元和(或)GEM幀，有很好的提供服務(wù)等級(jí)、支持QoS保證和全業(yè)務(wù)接入的能力；在承載GEM幀時(shí)，可以將TDM業(yè)務(wù)映射到GEM幀中，使用標(biāo)準(zhǔn)的8kHz(125μs)幀能夠直接支持TDM業(yè)務(wù)。作為一種電信級(jí)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，GPON還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護(hù)機(jī)制和完整的OAM功能。其下行最大傳輸速率可高達(dá)2.488Gps，上行最大傳輸速率達(dá)1.244Gbps，傳輸距離可達(dá)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(hù)接口豐富等的眾多特點(diǎn)，已被大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商視為實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)的寬帶化、綜合化改造的理想技術(shù)。GPON體系結(jié)構(gòu)圖3.5.3光纜在LAN中的應(yīng)用1．光纜在大樓中的安裝 （1）水平布線(xiàn)：水平布線(xiàn)是指從用戶(hù)工作區(qū)（WA）的墻上插座到電信機(jī)房的水平交叉連接（