淺談海底光纜

淺談海底光纜光纜做為通信系統(tǒng)的載體，其應(yīng)用的歷史已經(jīng)超出30年。按照不同的應(yīng)用環(huán)境光纜又分為諸多個(gè)類，大多數(shù)通信設(shè)計(jì)者對陸地光纜的種類都很熟悉，但是海底光纜卻理解較少，另首先，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，海底光纜的建設(shè)越來越多，因此通訊設(shè)計(jì)者有必要對海底光纜進(jìn)行一定的理解，本文將簡要的介紹海底光纜系統(tǒng)。一、海底光纜的現(xiàn)狀隨著我國通信需求的高速增加，國際間早期的衛(wèi)星通信早淪為海底光纜通信的配角，海底光纜自上世紀(jì)八十年代光纜傳輸系統(tǒng)商用成熟之后就蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在我國大陸的國際電路，特別是跨洋國際電路更是絕大多數(shù)容量都承載在TPE、APCN2等國際海纜系統(tǒng)上。隨著我國對海洋的開發(fā)，我國的國內(nèi)海纜系統(tǒng)建設(shè)近年來也日漸增多，近十年來除了煙臺－大連海纜、徐聞—海口海纜等較大的國內(nèi)海纜外，我國至沿海島嶼的海纜建設(shè)也逐步增多，大大的完善了我國通信網(wǎng)的構(gòu)造。二、海底光纜系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)海底光纜系統(tǒng)與陸地光纜系統(tǒng)相比現(xiàn)有諸多相似之處，也有諸多獨(dú)特之處。與陸纜相比，海底光纜內(nèi)使用的光纖除了陸纜常采用的G.652和G.655外，尚有海纜專用的G.654光纖，以上三種光纖的重要指標(biāo)以下表：表1海底光纜重要光纖類型及重要指標(biāo)光纖類型衰減(dB/km)色散(ps/nm?km)偏振模色散(ps/)G.6520.26-180.15G.6540.186-180.15G.6550.21-60.15從上表能夠看出，G.654光纖與G.652光纖類似，只是衰減略小，需要注意的是G.654光纖是純硅光纖，普通1個(gè)跨段內(nèi)不與其它光纖混用，這是由于G.654光纖與其它光纖的接頭衰耗很大，但需要注意的是G.654光纖最佳在水中寄存，若長時(shí)間暴露在空氣中，衰耗會逐步增大，這就是G.654光纖基本上只在海纜中得到應(yīng)用的因素。海底光纜可按照海底光纜傳輸系統(tǒng)與否有中繼器分為有中繼型海底光纜和無中繼型海纜。兩者最重要的區(qū)別就是中繼型海纜內(nèi)有海纜遠(yuǎn)供系統(tǒng)專用的銅導(dǎo)體，無中繼型海底光纜則無需此銅導(dǎo)體。中繼型海纜系統(tǒng)光放之間的距離多按照事先測算的系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工。普通我國近海的島嶼與大陸的海纜多為無中繼型海纜系統(tǒng)，而跨洋國際海纜則必須是中繼型海纜系統(tǒng)。大長度海纜系統(tǒng)采用統(tǒng)計(jì)值設(shè)計(jì)法，有別于陸纜系統(tǒng)和短距海纜系統(tǒng)的最壞值設(shè)計(jì)法?，F(xiàn)在國內(nèi)陸上光纜傳輸系統(tǒng)中繼段長度和陸纜+局部無中繼海纜傳輸系統(tǒng)的計(jì)算普通采用最壞值設(shè)計(jì)法，即將全部的參數(shù)值都按最壞值選用，而不管其具體分布和組合如何。有中繼海纜傳輸系統(tǒng)，普通按統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即按預(yù)先擬定規(guī)定足夠小的系統(tǒng)先期失效概率根據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)分布概率取定的參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。海纜系統(tǒng)獨(dú)有的跨洋保護(hù)倒換技術(shù)大長度的海底光纜系統(tǒng)基本上都采用了跨洋保護(hù)倒換技術(shù)，即發(fā)生故障保護(hù)倒換時(shí)，不在故障點(diǎn)前原路迂回，而是在業(yè)務(wù)點(diǎn)附近倒換。對于跨洋長度達(dá)成1萬公里以上的跨洋海纜，這個(gè)保護(hù)倒換技術(shù)能夠大大縮短保護(hù)倒換的時(shí)間，具體方式區(qū)別以下圖1：CCDEBASteering(海纜保護(hù)倒換方式)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)倒換CDEBAWrapping(普通陸纜保護(hù)倒換方式)在故障鏈路的端點(diǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)倒換正常工作路由保護(hù)倒換路由圖1：海纜的跨洋保護(hù)倒換與陸纜的保護(hù)倒換比較圖三、海底光纜的分類按照海底光纜的應(yīng)用范疇重要可分為；海底輕型光纜、海底輕型保護(hù)光纜、海底輕型鎧裝光纜、海底單層鎧裝光纜和海底雙層鎧裝光纜，其各自特點(diǎn)以下：海底輕型光纜(LW)：普通合用于1000米水深以上，最少達(dá)成8000米水深的區(qū)域布放、施工和回收使用。海底輕型保護(hù)光纜(LWP)：普通合用于1000米水深以上，最少達(dá)成8000米水深的區(qū)域布放、施工和回收使用，但是含有一定抗磨損和防魚咬的能力。海底輕型鎧裝光纜(LWA)：普通合用于20米水深以上，最少達(dá)成1500米水深的區(qū)域布放、埋設(shè)、施工和回收使用，如果沒有埋設(shè)而只是敷設(shè)于海底表明，則能夠合用于達(dá)成米水深的區(qū)域布放、施工和回收使用海底單層鎧裝光纜(SA)：普通合用于20米水深以上，最少達(dá)成1500米水深的區(qū)域布放、埋設(shè)、施工和回收使用。海底雙層鎧裝光纜(DA)：普通合用于達(dá)成500米水深的區(qū)域布放、埋設(shè)、施工和回收使用，并提供此深度內(nèi)所需的保護(hù)，應(yīng)擁有一定的重量來避免潮汐波浪移動海底光纜。以上5種海纜的典型合用環(huán)境及特點(diǎn)和斷面圖見下表1.1：表1.1海底光纜類型及特點(diǎn)光纜類型典型合用環(huán)境特點(diǎn)典型的的海纜斷面圖構(gòu)造海底輕型光纜(LW)1000米－8000米水深、良好穩(wěn)定的沙質(zhì)海底輕度保護(hù)，中心為松套管構(gòu)造，外裹金屬加強(qiáng)鋼絲，最外層中密度聚乙烯護(hù)套構(gòu)造海底輕型保護(hù)光纜(LWP)1000米－8000米水深、粗糙表面的海床、中度磨損環(huán)境或有可能被海洋食物撕咬的環(huán)境比海底輕型光纜增加金屬帶和第二層聚乙烯護(hù)層，增加抗磨損能力和防硫化氫腐蝕海底輕型鎧裝光纜(LWA)20米－1500米水深、巖石地形、中度拖船的危害區(qū)域，不埋設(shè)時(shí)可合用于米比海底輕型光纜增加輕型鎧裝鋼絲海底單層鎧裝光纜(SA)20米－1500米水深，復(fù)雜巖石地形、高危險(xiǎn)拖船危害區(qū)域比海底輕型光纜增加一層重型鎧裝鋼絲海底雙層鎧裝光纜(DA)0米－500米水深，復(fù)雜巖石地形、高危險(xiǎn)拖船危害區(qū)域和高磨損區(qū)域比海底輕型光纜增加兩層重型鎧裝鋼絲以上海底光纜重要按使用環(huán)境分類的，不同的使用環(huán)境對應(yīng)不同的海底光纜構(gòu)造，光纜構(gòu)造體現(xiàn)在常規(guī)永久張力(NPTS)、常規(guī)工作張力(NOTS)、常規(guī)短時(shí)張力(NTTS)、光纖斷裂張力(FBL)和光纜斷裂張力(CBL)等幾個(gè)重要指標(biāo)，有時(shí)也用最大光纜張力(UTS)替代光纜斷裂張力(CBL)，各指標(biāo)的含義以下：a)常規(guī)永久張力(NPTS)：光纜/光纖在壽命期內(nèi)可承受的張力；b)常規(guī)工作張力(NOTS)：海纜船完畢3次正常接頭周期內(nèi)，海纜可承受的張力，即使在海纜回收之后，常規(guī)工作張力也不應(yīng)當(dāng)有明顯變化；c)常規(guī)短時(shí)張力(NTTS)：累計(jì)1小時(shí)內(nèi)，海纜在不影響NPTS/NOTS狀況下，可承受的張力，重要是在回收時(shí)典型張力；d)光纖斷裂張力(FBL)：可使光纖立刻斷裂的張力；e)光纜斷裂張力(CBL)：可使光纜立刻斷裂的張力。需要特別闡明的是，由于全球可生產(chǎn)海底光纜的廠家較少，現(xiàn)在國際和國內(nèi)的海底光纜規(guī)范沒有對常規(guī)永久張力(NPTS)、常規(guī)工作張力(NOTS)、常規(guī)短時(shí)張力(NTTS)、光纖斷裂張力(FBL)和光纜斷裂張力(CBL)或最大光纜張力(UTS)做精確的規(guī)范建議值。下表是國際上三個(gè)主流海底光纜生產(chǎn)商的光纜技術(shù)指標(biāo)。表1.2主流海底光纜廠商海纜張力指標(biāo)海纜張力指標(biāo)NPTSNOTSNTTSUTS(CBL)UnitkNkNkNkNA廠商LW/LWP20305070LWA100150200280SA150200250370DA200300400545B廠商LW/LWP19415879LWA79141199306SA106187262396DA1160282394608DA2228401559846C廠商LW/LWP23638098LWA90160205310SA115190250380DA245360480800通過以上指標(biāo)能夠看出海底光纜要比陸地光纜的張力大諸多，即使是海底輕型光纜(LW)的NTTS最低也有50kN，某些廠家海底輕型光纜(LW)的NTTS甚至達(dá)成了80kN，而陸地光纜使用的水纜的最大N