光缆敷设线路设计土木工程专业

1、【摘要】光缆是光纤通信系统的重要组成部分，是光信号传输的媒介，也是光纤通信网络传输性能稳定、可靠的基本保证。光缆由作为光信号传输主体的光纤、保持光纤不受外界环境影响的护层，以及为光缆提供抗拉强度的加强件组成。光纤的种类及特性决定光缆线路的传输容量和性能。光缆的结构类型决定光缆对外界机械和环境作用的适应程度。本文主要通过五个部份进行论述，第一部份到第三部份着重于光纤与光缆的概念与原理的论述，第四个部份是本文的重点，主要阐述了如何进行光缆线路敷设设计的理论，在论文的第五个部份是案例分析。【关键词】光纤 光缆 特性 通信系统 敷设【Abstract】Cable is the important co

2、mposition part of the communication system of optical cable , is the medium of smooth signal transmission, is also the communication network transmission performance of optical cable steady, reliable basic guarantee. Cable from maintenance and the optical cable as solely signal transmission main par

3、t optical cable do not get the influence of outside ambient protect layer, as well as the reinforcement composition that offers tensile strength for cable. Property and the kind of optical cable decision performance and the transmission capacity of cable line. The structural type of cable decision c

4、able for outside mechanical and environmental role meet level. This paper pass mainly 5 partial discuss , the first share go to 3th partial stress in the exposition of principle and the concept of cable and optical cable, 4th Ge partial is the focal point of this paper, have elaborated mainly how to

5、 carry out cable line lay , the 5th in paper Ge partial is case analysis.【Key Words】Optical cable Cable Property System communicates Lay目 录第1章 光纤与光缆概述. . . . .11.1 光纤的结构与分类. . . . .11.1.1 光纤的结构. . . . .11.1.2光纤的分类. . . . .11.2光缆的结构与端别. . . . .21.2.1 光缆的结构. . . . .21.2.2 光缆的端别. . . . .31.3 光缆分类与选择. .

6、 . . .31.3.1光缆的分类. . . . .31.3.2光缆的选择要点. . . . .4第2章 光纤传输原理及传输特性. . . .62.1 光纤传输原理分析. . . . .62.2 光纤的传输特性. . . . .62.2.1 损耗特性. . . . .62.2.2 色散特性与带宽. . . . .72.2.3 偏振特性. . . . .10第3章 光纤通信系统组成及原理. . . . .11第4章 光缆线路敷设工程理论设计. . . . 134.1工程设计的原则和内容. . . . .134.2敷设方式. . . . .134.2.1直埋光缆. . . . .144.2.2架空

7、光缆. . . . .144.2.3.管道光缆. . . . .154.2.4.局内光缆. . . . .184.2.5.光缆预留长度. . . . .184.2.6光缆接续. . . . .194.3传输设计. . . . .194.4光缆选型. . . .204.4.1光缆结构选择. . . 204.4.2光纤类型的选用. . . . 21第5章 南坪鱼洞光缆线路敷设. . .225.1南坪鱼洞光缆敷设线路设计依据. .225.2南坪鱼洞光缆敷设线路设计方案. .235.2.1南坪七公里光缆敷设线路设计. .235.2.2七公里炒渔场光缆敷设线路设计. .235.2.3炒渔场鱼胡路口光缆敷

8、设线路设计. .235.2.4鱼胡路口鱼洞光缆敷设线路设计. .25结语.27致谢.28参考文献.29论文附件.30一、英文原文.30二、英文翻译.3644 第1章 光纤与光缆概述1.1 光纤的结构与分类1.1.1 光纤的结构光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。其典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外为纤芯、包层和涂覆层。核心部分是纤芯和包层，其中纤芯由高度透明的材料制成， 是光波的主要传输通道；包层的折射率略小于纤芯，使光的传输性能相对稳定。纤芯粗细、纤芯材料和包层材料的折射率，对光纤的特性起决定性影响。涂覆层包括一次涂覆、缓冲层和二次涂覆，起保护 光纤不受水汽的侵蚀相机械的擦伤， 同时又增加

9、光纤的柔韧性， 起着延长光纤寿命的作用。1.1.2光纤的分类根据折射率在横截面上的分布形状划分时，有阶跃型光纤和渐变型 (梯度型) 光纤两种。阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折 射率n2是均匀常数。渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律(如平方律、双正割曲线等) 逐渐减少，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。 根据光纤中传输模式的多少，可分为单模光纤和多模光纤两类。单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在4m10m 范围内。而多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较粗，典型尺寸为50m左右。 按制造光纤所使用的材料

10、分，有石英系列、塑料包层石英纤芯、多组分玻璃纤维、全塑光纤等四种。光通信中主要用石英光纤，以后所说的光纤也主要是指石英光纤。 另外，若按工作波长来分，还可分为短波长光纤和长波长光纤。 多模光纤可以采用阶跃折射率分布，也可以采用渐变折射率分布；单模光纤多采用阶跃折射率分布。因此，石英光纤大体可以分为多模阶跃折射率光纤、多模渐变折射率光纤和单模阶跃折射率光纤等几种。1.2光缆的结构与端别1.2.1 光缆的结构光缆在敷设时及敷设后的一定时间内（20年以上）为光纤提供足够的保护，不使光纤遭受外力（物理的、化学的、动态的和静态的外界影响）而损坏，同时不使光纤的传输特性恶化。光缆一般由缆芯、护层和加强件组

11、成。1、缆芯缆芯是光缆的主体，其结构是否合理与光纤安全运行关系极大。缆芯结构应满足的基本要求有：光纤在缆内处于最佳位置和状态，保证光纤传输性能稳定；在光缆受到一定的拉、侧压等外力时，光纤不应承受外力影响；金属线对（混合光缆）也应得到妥善安排，并保证其电气性能；缆芯中的加强元件应能经受允许拉力；缆芯截面应尽可能小，以降低成本。缆芯的基本结构可分为层绞式、骨架式、束管式和带状式4种。2、护层光缆护层是由护套和外护层构成的多层组合体。护层的作用是进一步保护光纤，使光纤能适应各种敷设条件，如架空、管道、直埋、室内、过河、跨海等。对于采用外周加强元件的光缆结构，护层还需提供足够的抗拉、抗压、抗弯曲等机械

12、特性方面的能力。护层之所以要提供防潮防水性能，是因为水和潮气浸入光缆内会产生如下危害：在光纤中产生OH吸收损耗，信道总衰减增大，甚至使信道中断；使光纤材料的原子结构产生缺陷，导致光纤的抗拉强度降低；造成光缆中金属构件的腐蚀现象，导致光缆强度降低；遇到低温、水结冰后体积增大，可能压坏光纤。为保持光纤的特性不致劣化，在光纤和光缆结构设计、生产、运输、施工和维护中都采取了一系列的防水措施。光缆防潮的主要措施有配置聚乙烯（PE）护层、挡潮屏蔽层、填充石油膏、松套管和管内石油膏（对于有铠光缆还有PE外护层和铠装层）。PE护层是第一道防线，在运输过程中应很好的保护，防止损伤。挡潮屏蔽层是第二道防线，要求在

13、生产过程中密封严密，叠压处应热熔密封。松套管是第三层防线，松套管在一个单盘长度上为一个整体，中间不允许有接头、裂缝及其他损伤点。石油膏是光纤防淹的最后一道防线，它可有效地阻止潮气及水的浸入和扩散，以延缓潮气及水对光纤传输性能的影响。1.2.2 光缆的端别光缆的端别基本沿用电缆端别的规定，即面对光缆断面，红色松套管（或标志色）为起始色，绿色松套管（或标志色）为终止色，绕过其他松套管（或标志色），顺时针方向排列为A端，反时针排列为B端。在每层松套管中只有一个红色和一个绿色标志松套管，且二者并排在一起，同时要求标志色应鲜明，不褪色、不迁染。对于小芯数中心束管式光缆，一般可不分A、B端，因束管内光纤分

14、布松散，且芯数较少，不会影响到光纤接续，因此可不区分A、B端。松套管内的光纤排列一般没有规律可循，通常光纤用不同色谱的涂覆层加以区分不同的光纤，光纤的色谱各厂家规定有所不同。常用的色谱有白、红、黑、黄、紫、蓝、橙、绿、棕、灰。1.3 光缆分类与选择1.3.1 光缆的分类光缆的常用分类方法有以下几种：根据光纤分类：按光纤的传输性能、距离和用途可分为用户光缆、市话光缆、长途光缆和海缆；按光纤的种类可分为多模光缆和单模光缆；按光纤的套塑方法可分为紧套光缆、松套光缆和带状光缆。根据光缆结构分类：按加强件位置可分为中心加强件光缆、分散加强件光缆和护层加强件光缆；按护层材料可分为普通光缆、阻燃光缆和防蚁光

15、缆；按光缆结构可分为扁平结构的入户光缆、高密度带状光缆、层绞式光缆和铠装光缆。根据光缆的敷设方式分类按敷设方式可分为室内光缆、架空光缆、直埋光缆、管道光缆和水底光缆。目前通信光缆常用分类方法：野外光缆：用于室外直埋、管道、槽道、隧道、架空及水下敷设的光缆。软光缆：具有优良的曲绕性能的可移动光缆。局内光缆：用于室内布放的光缆。设备内光缆：用于设备被布放的光缆。海底光缆：用于跨越海洋敷设的光缆。特种光缆：用作特殊用途的光缆。1.3.2光缆的选择要点1、光缆芯数的选定在施工方便的条件下，尽量选择盘长较大的光缆。选择光缆芯数时，要把近期效益和长期规划结合起来，充分考虑扩容的可能性；根据“建设一条线服务

16、一大片”的指导思想，充分考虑沿途各大单位的通信需要。2、光缆结构程式的选择长途干线光缆应采用波长1310nm窗口，并能在1550nm窗口使用的单模光纤；光纤筛选张力应不小于5N（牛顿）；采用无金属线对光缆，在雷击严重或强电影响地段可采用非金属构件加强芯光缆，光缆芯采用充油膏结构。光缆护层结构选择的规定：架空和管道光缆（简易塑料管管道）为防潮层+PE外护层；直埋光缆为防潮层+PE内护层+钢带铠装层+PE外护层；水底光缆为防潮层+PE内护层+粗钢丝铠装层+PE外护层。光缆的机械性能应符合表1.1所规定。光缆承受短期允许张力或侧压力，在张力或侧压力解除后光纤衰减不变化，光纤延伸率不大于0.15%；光

17、缆在承受长期允许张力或侧压力时，光纤衰减不变化，光缆延伸率不大于0.2%，光前没有应变。表1.1 光缆的机械性能要求敷设方式允许张力（N）允许侧压力（N/100mm）短期长期短期管道及架空每千米光缆重量不小般直埋300010003000特殊直埋200030005000一般水底200003000500040000500080003、水底光缆的选用通航机动船、帆船、木筏较多的主要航运河流，应采用钢丝铠装光缆；河水流速特别急、河道变化较大时，应采用双层钢丝铠装光缆；河宽（两堤或自然岸间）大于150m的平原河流，宜采用钢丝铠装光缆；有的河宽虽小于150m，但流速较大（3m/s

18、以上）、河床土质松散、两岸易受冲刷塌方、河底坎坷不平或为石质河床、大卵石河床，应才用刚丝铠装的水底光缆；有的河宽虽不大于150m，但河床土质稳定，流速很小，河道顺直又无冲刷现象，可不采用刚丝铠装的水底光缆；山区河流，应根据河床土质、流速、流量的大小、冲刷程度以及上游水文等情况确定。备用水底光缆的设置，综合考虑的因素有：特大的河流；河床稳定性能很差的较大河流；有其他特殊要求；限于自然地形和施工条件，光缆的安全程度较差或抢修很困难。第2章 光纤传输原理及传输特性2.1 光纤传输原理分析光独立传播定律认为，从不同光源发出的光线，以不同的方向通过介质某点时，各光线彼此互不影响，好象其他光线不存在似的。

19、光的直线传播和折射、反射定律认为，光在各向同性的均匀介质（折射率n不变）中，光线按直线传播。光在传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，光发生反射和折射现象。光在均匀介质中的传播速度为：V=c/n，式中c是光在真空中的传播速度；n是介质的折射率。反射定律为反射线位于入射线和法线所决定的平面内，反射线和入射线处于法线的两侧，反射角等于入射角。折射定律为折射线位于入射线和法线所决定的平面内，折射线和入射线位于法线的两侧。光在传播过程中，若从一种介质传播到另一种介质的交界面时，因两种介质的折射率不等，将会在交界面上发生反射和折射现象。一般将折射率较大的介质称为光密媒质，折射率小的称为光疏媒质。为了保证光

20、信号在光纤中能进行远距离传输，一定要使光信号在光纤中反复进行全反射，才能保证衰减最小，色散最小，到达远端。实现全反射的两个条件为:一定要使光纤纤芯的折射率n1大于光纤包层的折射率N2;光入光纤的光线向纤芯一包层界面入射时，入射角应大十临界角。2.2 光纤的传输特性2.2.1 损耗特性由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号不管是模拟信号还是脉冲信号，其幅度都要减小。衰减是光纤的一个重要的传输参数。它表明了光纤对光能的传愉损耗，光纤每单位长度的损耗，直接关系到光纤通信系统传翰距离的长短，对光纤质量的评定和对光纤通信系统的中继距离的确定都起着十分重要的作用。形成光纤损耗的原因很多，既有来自光纤本身的损

21、耗，也有光纤与光源的藕合损耗以及光纤之间的连接损耗。光纤本身损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗两类。吸收损耗是光波通过光纤的材料时，有一部分光能变成热能，从而造成光功率的损失。造成吸收损耗的原因很多，主要有本征吸收和杂质吸收。本征吸收是指光纤基本材料(例如:纯Site )固有的吸收。本征吸收是不可避免的，所以本征吸收基本上确定了任何特定材料的吸收下限。对于石英光纤，本征吸收有两个吸收带;一个是紫外吸收带，一个是红外吸收带。光纤中的杂质吸收有铁、铬、铜等过渡金属离子和氢氧根离子吸收。目前过渡金属离子含量可以降低到0.4ppb以下，1ppb表示质量的十亿分之一，吸收峰损耗也可降低到1dB/km以下

22、。由氢氧根离子产生吸收峰出现在950mm、1240mm和1390mm波和附近。其中以1390mm的吸收峰影响最为严重。一般氢氧根离子的含量可降低到l0.5dB/km以下。目前采用特殊的生产工艺几乎可以完全消除光纤内部的氢氧根离子，从而可以制成一个无水峰光纤，也称全波光纤。散射损耗是由于光纤的材料、形状、折射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光发生散射而产生的损耗。2.2.2 色散特性与带宽光纤色散是光纤通信的最重要的传输特性之一。在光纤中由于不同成分的光信号有不同的传输速度。因而有不同的时间延时而产生的一种物理效应。在光纤中，不同速率的信号传过同样的距离需要不同的时间，从而产生时延差.时延

23、差越大，色散越严重，因此可用时延差表示色散的程度。由干光纤中色散的存在，将直接导致光信号在光纤传愉过程中的畸变，会使输入脉冲在传输过程中展宽，产生码间干扰.增加误码率，从而限制了通信容量和传愉距离。因此制造优质的、色散小的光纤，对于通信系统容量和加大传输距离是非常重要的。从光纤色散产生的机理来看，它包括模式色散、材料色散和波导色散3种。模式色散：在多模光纤中由于各传输模式的传输路径不同，各模式到达出射端的时间不同，从而引起光脉冲展宽，由此产生的色散称为模式色散。材料色散：光纤材料石英玻璃的折射率对不同的传输光波长有不同的值，包含有许多波长的太阳光通过棱镜以后可分成7种不同颜色就是一个证明。由于

24、上述原因，材料折射率随光波长而变化从而引起脉冲展宽的现象称为材料色散。波导色散：由于光纤的纤芯与包层的折射率差别很小，因而在界面产生全反射现象时，有一部分光进入到包层之内。由于出现在包层内的这部分光，大小与光波长有关，这就相当于光传输路径长度随光波波长的不同而异。具有一定波谱线宽的光源所发出的光脉冲射入到光纤后，由于不同波长的光其传输路程不完全相同，所以到达光纤出射端的时间也不相同，从而使脉冲展宽。具体说入射光的波长越长，进入到包层的光强比例就越大，传输路径距离越长。由上述原因所形成的脉冲展宽现象叫做波导色散。材料色散和波导色散都与光波长有关，所以又统称为波长色散。模式色散仅在多模光纤中存在，

25、在单模光纤中不产生模式色散，而只有材料色散和波导色散。通常各种色散的大小顺序是模式色散>材料色散>波导色散，因此多模光纤的传输带宽几乎仅由模式色散所制约。在单模光纤中由于没有模式色散，所以它具有非常宽的带宽。色散的单位是指单位光源光谱宽度、单位光纤长度所对应的光脉冲的展宽（延时差）。无论是核心网还是接入网，目前主要应用的还是G.652单模光纤，不过在核心网新建线路中已开始采用G.655光纤。光纤的选型是波分复用系统设计中很重要的一个问题，过去由于技术的限制光纤只有少数的几种，同时我国已埋设的光纤几乎都是常规单模光纤，选型问题显得不是很重要。现在新型光纤种类越来越多，在设计波分复用系

26、统和进行传输网建设时，光纤的选型就十分重要。通过实验可以发现，如果输入光信号的功率大小保持不变，随着调制频率的增加，通过光纤传输后，其输出光功率会随发端调制频率的增加而减小，这说明光纤也存在象电缆一样的带宽系数，即对调制光信号的调制频率有一定的响应特性。象电缆一样有高频线、低频线的区分，目高频、低频线的衰减也不一样。带宽系数的定义:一公里长的光纤，其输出光信号的功率下降到其最大值(直流光输入时的输出光功率)的一半时，此时光信号的调制频率就叫做光纤的带宽系数，即下降一半时光信号的带宽，也叫3dB带宽，对DWDM设备，还有O.SdB带宽、1dB带宽、20dB带宽的特性测试。如下图2.1所示: 需要

27、注意的是，光信号是以光功率来度量的，一般以dBm为单位，也可用瓦特W来表示，W与dBm是可相互转换的，换算公式为dBm = l 0lgW，1mW就是OdBm,5OOuW就是一3 dBm左右。所以3dB带宽就是光信号输出功率减少一半时的带宽，相同的对十电缆来说，一般以6dB带宽来表示其电能量衰减一半，因为电信号是以电压或电流来度量的，是以201g来计算的。引起光纤带宽变窄的原因主要是光纤的色散。对于多模光纤而言，传输的是多模光信号，带宽也叫模式色散带宽，用带宽系数表示多模光纤的传输能力。对于单模光纤，因模式色散为零，也有带宽系数的概念，同时引入色散系数的概念。由十单模光纤制造技术的提高，其色散系

28、数一般为20ps/km.nm。对于单模发送激光器，都会给出一个色散容限值参数，如7200ps，则7200/20-360km，表示此激光器在无电中继的情况下，可传输360km，对于SDH的传输，其无电中继传输时，一般不会超过150km，一般不考虑色散容限值这个参数，只有在DWDM中，才考虑这个参数，在DWDM中，无电中继最大可传输640km，所以要求的色散容限值要在12800ps/km以上。显然，光纤的带宽与色散有关，与长度呈非线性关系，但光纤的衰耗与长度有，与长度呈线性关系。带宽系数Bc是在频域范围内描述光纤传输特性的重要参数，实际上沿用了模拟通信的概念。对多模光纤来说，测量时，一般用均方根谱

29、宽of末表述带宽系数特性，对单模光纤来说，一般测量3dB和20dB谱宽特性来表述带宽系数特性。光纤的均方根谱宽的物理定义:对应于光纤高斯冲击响应最大函数值的0.61倍时，自变量时间t的数值。一方面在实际工作中，人们在时域内进行测量比在频域内测量更加方便可行，另一方面光纤的均方根of与数字光纤通信理论有着更密切的关系，直接和其传输的光脉冲的均方根脉宽发生联系。均方根谱宽不仅能确切地描述光脉冲的特性，而且与光纤通信系统的传输中继距离密切相关，所以在光纤通信的理论中经常用到。2.2.3 偏振特性偏振是单模光纤特有的问题。典型光线是无偏振的，也可以称为圆形偏振。也就是说，它的电场E和磁场R在所有垂直于

30、传播方向上具有同样的强度，因而是圆形的。当光通过媒质传播时，它进入靠近原子和离子的场，会产生场的相互作用，对各个方向上光的电场强度和磁场强度发生影响.最终会形成椭回或线性的场分布。实际上，单模光纤传输的基模存在两个相互正交的偏振态。在完替的光纤中，该两模式具有相同的传输特性，偏振态是完全简并的，它们不会对光纤中信号传辘造成任何不良影响。但实际光纤总有某种程度的不完善。如光纤的芯子具有一定的椭圆度或者由于弯曲、侧压和光纤的残余应力等，这两种偏振态具有不同的传翰特性，偏振模式色散PMD将引起各种严重影响，如两模式的群速不同，因而引起偏振色散，外界条件的变化又可能引起光纤输出偏振态的不稳定。一般单模

31、光纤PMD与其他色散相比影响很小，但由于光纤制造和环境变化等难以避免的随机因素，不能完全消除。当单信道达到40Gb/时，PMD将出现明显的高阶效应，在未来超音速和长距离传输中PMD可能成为限制系统速率的最终因素。第3章 光纤通信系统组成及原理光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式，起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。光源光源是光波产生的根源；光纤光纤是传输光波的导体；光发送机光发送机负责产生光束，将电信号转变成光信号，再把光信号导入光纤；光接收机光接收机负责接收从光纤上传输过来的光信号，并将它转变成电信号，经解码后再作相应处理。光纤通信系统的基本构成如图3.1所示：

32、光发送机可以是LED或LD。 采用LED设备简单， 价格便宜。 而用LD作光源， 比用LED有较大的入纤功率， 可以延长传输距离， 但引起系统非线性失真的因素较多。 系统中所使用的光纤应在所传输的通带范围内具有平坦的幅度响应和群时延响应， 以减小信号的失真。 由于模式色散所造成的带宽限制是难以均衡的， 所以最好采用单模光纤。 另外还要求光纤的损耗要小， 因为系统载噪比是接收光功率的函数。 在光接收机中， 可以使用PIN或APD光电二极管， 主要的问题是对量子噪声或散粒噪声、 热噪声、 APD的倍增噪声和电路噪声等的分析。系统中所使用的光纤应在所传输的通带范围内具有平坦的幅度响应和群时延响应，

33、以减小信号的失真。 由于模式色散所造成的带宽限制是难以均衡的， 所以最好采用单模光纤。 另外还要求光纤的损耗要小， 因为系统载噪比是接收光功率的函数。在光接收机中， 可以使用PIN或APD光电二极管， 主要的问题是对量子噪声或散粒噪声、 热噪声、 APD的倍增噪声和电路噪声等的分析。 对光纤通信系统来说， 数字通信系统所采用的数字调制方式具有较强的数字处理能力、 抗干扰能力， 无噪声积累且适宜于长距离干线传输。 但这种方式设备复杂， 价格昂贵。 而模拟设备比较简单便宜， 调制方式多样， 使用灵活， 因此在图像和数据信号的传输中获得了较多的应用。对于图像信号的传输， 一般采用基带电视信号直接调制

34、光脉冲强度， 称为基带直接强度调制； 另一种调制方式是先用脉冲幅度调制（PAM）、 脉冲频率调制（PFM）、 脉冲宽度调制（PWM）、 脉冲间隔（位置）调制（PPM）的方式把基带信号调制到一个电的副载波上， 再用这个副载波去强度调制（IM）光脉冲。  光纤通信系统主要优点：传输频带宽、通信容量大，短距离时达几千兆的传输速率；线路损耗低、传输距离远；抗干扰能力强，应用范围广；4)线径细、质量小；抗化学腐蚀能力强；光纤制造资源丰富。目前实用的光纤通信系统都采用直接检波系统。直接检波系统就是在发送端直接把信 号调制到光波上，而在接收端用光电检波管直接把被调治的光波检波为原信号的系统。电端机

35、就是一般电信号设备，例如载波机或电视图象发送与接受设备等。光端机则是把电信号转变为光信号（发送光端机），或把光信号转变为电信号（接收光端机）的设备。发送光端机的作用是将发送的电信号进行处理，加在半导体激光器上，使电信号调制光波，然后将此已调制光波送入光导纤维。已调制光波经光导纤维传送至接收光端机的半导体光电管上检波。检波后得到的电信号经过适当处理再送接受电端机，然后按一般电信号处理。这就是整个光纤通信的过程。这个过程和一般无线电通信过程是十分相似的。当然光线通信的空间传输手段是光导纤维，这与一般无线电通信在空间传输电波的情况是不同的。直接检波系统的基本优点是构成简单，就当前光波技术水平来讲现实

36、可行。同时由于 光波频率极高，在这样系统上传送上万路电话，几十路电视并不困难，完全可以满足目前通信的需要。因此直接检波系统是光纤通信当前较多采用的形式。第4章 光缆线路敷设工程理论设计4.1工程设计的原则和内容设计原则：执行国家基本方针和通信技术经济政策，合理利用土地，重视环境保护。保证通信质量，做到技术先进，经济合理，安全适用，能够满足施工、生产和使用要求。设计中应进行多方案比较，兼顾近期与远期通信发展的需求，合理利用原有的网络设施和装备，以保证建设项目的经济效益，不断降低工程造价和维护费用。设计中采用的产品必须符合国标和部标规定，未经试验和鉴定合格的产品不得在工程中使用。设计工作必须执行科

37、技进步的方针，广泛采用适合我国国情的国内外成熟的先进技术。设计内容：通信需求的预测，包括近期和远期；光缆线路路由选择；光缆接续及保护措施；光缆线路的防护要求；中继站站址的选择与建筑方式；光缆施工注意事项。线路设计：光缆线路路由的选择应以通信网发展规划为依据，并进行多方案比较，以保证光缆线路安全可靠、经济合理、施工维护方便；选择光缆路由应以现有地形、地物、建筑设施和既定的建设规划为主要依据，并应考虑有关部门的发展规划，同时，选择线路距离最短，弯曲较少的路由；尽量沿靠定型的道路敷设光缆，避免将来因道路扩建等原因造成光缆破坏；尽量避开容易遭到雷击、腐蚀、机械损伤等地带；光缆路由一般应避开干线铁路，且

38、不应靠近重大军事目标；长途光缆线路应沿公路或可通行机动车辆的大路，应顺路取直并避开公路用地，路旁设施、绿化地带，距公路不宜小于50m；光缆线路不宜穿越大的工业基地、矿区等，当必须通过时，应考虑光缆线路的安全，并应采取保护措施；光缆线路不宜穿越小城镇，尽量少穿越或靠近村庄。当必须通过时，应满足城镇规划要求，并应采取适当的保护措施；光缆线路不宜通过森林、果园、茶林、苗圃及其它经济林场。并应尽量避开地面上的建筑设施和电力、通信杆线等。4.2敷设方式通信光缆自70年代开始应用以来，现在已经发展成为长途干线、市内电话中继、水底和海底通信以及局域网、专用网等有线传输的骨干，并且已开始向用户接入网发展，由光

39、纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）等向光纤到户（FTTH）发展。针对各种应用和环境条件等，通信光缆有架空、直埋、管道、水底、室内等敷设方式。直埋敷设方式具有隐蔽性好、安全性高、稳定可靠等优点，干线光缆常采用的敷设方式。架空敷设方式建设速度快、造价低，在山区、水域和自然条件复杂、具有临时性的场合均采用的敷设方式。本地网光缆在郊外常采用该方式。管道敷设方式安全可靠性高，光缆进城区一般采用该方式。4.2.1直埋光缆1、光缆埋深对于不同的地段和土质，埋深的深度也因相应作出调整。如表4.1如示：注：对于垫有砂土的石质光缆沟，可将沟深视作电缆的埋深。坡坎埋深以垂直坡坎斜面的深度为准。2、与其它建

40、筑物的隔距与其它建筑物的隔距如下表4.2所示：直埋光缆与其它建筑物间最小间距(m) 名 称平行净距交叉净距市话管道边线（不包括人孔）0.750.25非同沟的直埋通信电缆0.50.5埋式电力电缆35千伏以下0.50.535千伏以上2.00.5给水管径管小于30厘米0.50.5管径为3050厘米1.00.5管径大于50厘米1.50.5高压石油、天然气管10.00.5热力、下水管1.00.5煤气管压力小于3公斤/平方厘米1.00.5压力38公斤/平方厘米2.00.5排水沟0.80.5房屋建筑红线（或基础）1.0树木市内、村镇大树、果树、路旁行树0.75市外大树2.0水井、坟墓3.0粪坑、积肥池、沼气

41、池、氨水池3.0注：采用钢管保护时，与水管、煤气管、石油管交叉跨越的净距可降为0.15米。3、保护措施防机械损伤：过铁路、高等级公路需用钢管或机械顶管保护，穿越沟、渠、塘采用铺水泥盖板保护，过村庄铺砖保护，穿越高坎、陡坡、梯田采用石护坡保护等。 4、路由标志直埋光缆敷设后，需设置永久性标志，以便寻找光缆线路上的特定位置，标志一般安装在下列位置：光缆接头点、拐弯点、排流线起止点；同沟敷设光缆的起止点；光缆穿越铁路、公路及其它障碍物的两侧；光缆与其它地下管线交越处；直线段每隔200300米设置一处；4.2.2架空光缆1、与其它建筑设施的隔距与其它建筑设施最小水平净距应符合下表4.3所示：电杆与其它

42、建筑物间的最小净距表建筑物名称说明最小水平净距备注铁路电杆杆位距铁路最近钢轨的水平距离1 1/3HH为电杆在地面的杆高公路电杆杆位距公路情况可以增减H或满足公路部门的要求人行道的边沿电杆与人行道边石平行时的水平距离0.5m或根据城市建设部门批准位置通信线路电杆与电杆的距离HH为电杆在地面的杆高地下管线(上下水管、煤气管等)电杆与地下管线平行的距离1.0m地下管线(电信管道、直埋电缆)电杆与它们平行时的距离0.75m房屋建筑电杆与房屋建筑的边缘距离2.0m2、与其它建筑设施最小垂直净距应下表4.4所示：架空线路与其它建筑物的最小垂直净距表其它建筑物名称水平时(m)交越时(m)备注街道4.55.5

43、最低缆线到地面胡同4.05.0最低缆线到地面铁路3.07.5最低缆线到轨面公路3.05.5最低缆线到路面土路3.04.5最低缆线到路面房屋建筑距顶1.5距脊0.6最低缆线屋脊或平顶河流1.0最低缆线距最高水位时最高桅杆顶市、郊区树木1.5最低缆线到树枝顶通信线路0.6一方最低缆线与另一方最高缆线3、与其它电气设施交越时最小垂直净距如下表4.5所示：架空线路与电力线交叉跨越平行时的隔距要求序号电力线路电压最小垂直净距(m)最小水平距离说明电力线有防雷装置电力线无防雷装置11千伏以下1.251.251.02110千伏2.04.02.0335千伏3.05.03.0460110千伏3.05.04.05

44、220千伏4.06.06.56低压电力用户线0.67电车滑行线或其吊线1.258与电力线交叉，由交叉点至最近一根电力杆的距离尽量靠近但应不小于7m3、钢绞线的选用 钢绞线应按照光缆重量、负荷区类别选择其程式：见下表4.6：负荷区钢绞线程式杆距(m)光缆重量(kg/m) 轻负荷区7/2.2钢绞线452.1601.5801.0中负荷区7/2.2钢绞线451.8501.5601.0重负荷区7/2.2钢绞线351.5451.0500.6 重负荷区7/2.6钢绞线302.5451.5501.04、挂钩程式的选用 挂钩程式应按照光缆外径选用，参见下表4.7：挂钩程式选用 挂钩程式光缆外

45、径(mm)6532以上5525324519243513182512以下注：光缆挂钩的间距为500mm，挂钩在吊线上的搭扣方向必须保持一致，且挂钩托板齐全。5、保护措施 光缆接头处，金属构件电气断开，光缆全程不作接地。 光缆接头盒两侧电杆、角杆、跨越杆、终端杆、直线杆(每隔1015档)应装设避雷针，其接地电阻不超过20欧姆。光缆吊线，每隔2000m做一次防雷保护接地。4.2.3.管道光缆管孔位置选择：光缆占用孔位应按靠近管孔群两侧、由上而下选用，同一光缆在不管道段落其占有管位相对位置尽量保持不变。管孔内子管敷设在 90mm水泥管孔，采用24根半硬聚氯乙烯塑料子管保护

46、敷设；子管数量按孔径和工程需要确定，数根子管的等效总外径应不对于管孔内径的85，子管的内径为光缆外径的1.21.5倍。 子管应捆扎在一起，同时布放，管道中间不得有接头；人孔内本期不用的子管管口要堵塞，避免杂物进入。保护措施：光缆接头盒安装在人孔常年积水水位以上，人孔中光缆采用塑料软管保护，并吊挂光缆标志牌，以便识别光缆编号、用途和规格等内容。4.2.4.局内光缆局内光缆一般从局前人孔经地下室引至光端机；预留在光端机侧的光缆盘成缆圈后，固定在电缆进线室或光端机室光缆在走线架和拐弯处应绑扎牢固；局内光缆应作标志，以便识别；光缆成端后，其金属构件电气相互连通，并用单独导线接到总地线上。4.

47、2.5.光缆预留长度表4.7 光缆布放预留长度表敷 设 方 式自然弯曲增加长度(m/km)人孔内弯曲加长 度 (米/孔)杆上预留长度接头每侧预留长度(m)设备每侧预留长度(m)备 注直埋7一般为68一般为10201、其他预留按设计要求2、管道或直埋作架空引上时，其他上部份每处增加68m管道50.51架空5平均预留为总长度的7104.2.6.光缆接续光缆接续前要核对程式、接头位置并按要求留足预留长度。在确定敷设过程中没有断纤等异常情况后，再进行接续，光缆接续时，应按光纤色标顺序对接，不能接错。光缆接头盒应选用密封性能好的结构，并具有防腐蚀和一定的抗压、张力和冲击力。光纤接续采用熔接法，并采用带不

48、锈钢丝热缩管保护光纤接头，接头损耗满足有关规定要求。光缆加强件在光缆接头处应可靠固定，以确保光缆接头不致因外力而损坏。直埋光缆接头盒应安排在地形平坦和地质稳固的地方，尽量避开水塘、河渠、沟坎、道路等施工和维护不便的地方。接头盒上方采用水泥盖板保护。架空光缆接头盒安装在钢绞线吊线上或固定杆上。光缆安装固定后，最小曲率半径不应小于光缆外径的10倍。光缆在施工安装过程中，最小曲率半径不应小于光缆外径的20倍。4.3传输设计光传输再生段距离由光纤衰减和色散等因素确定。在实际工程运用中，设计方式采用衰减受限系统、色散受限系统两种情况：衰减受限系统，即再生段距离根据S和R点之间的光通道衰减决定。计算方法：

49、最坏值计算法。工作波长：1310nm和1550nm估算公式： Psel-Prel-C-Pp-Mc L= Af+As其中：L：衰减受限再生段长度(Km)。Psel：S点寿命终了时的最小发送光(dBm)。Prel：R点寿命终了时的最差灵敏度dBm)。C：S-R点之间连接器衰减之和(dB)。Pp：光通道代价(dB)。Af：光缆中光纤衰耗常数(dB/Km)。As：光缆中光纤固定接头平均衰减(dB/Km)。Mc：光缆富余度(dB)，3-5dB。色散受限系统，即再生段距离根据S和R点之间的光通道色散决定。色散受限系统再生段距离用下式估算：LDmax/D。式中：Dmax-S和R点之间允许的最大色散值(ps/

50、nm)；D-光纤色散系数(ps/nm.km)。实际设计时，应根据衰减受限式及色散受限式分别计算后，取其两者较小值即为最大再生段距离。4.4光缆选型4.4.1光缆结构选择 光缆结构选择关系到光通信系统的设计质量，其型号和结构的选用，应根据光缆敷设的环境和条件、采用的敷设方式和保护措施来考虑。敷设环境和条件：光缆的外护层要达到阻水、防潮、耐腐蚀、防啮齿动物的损坏，对鼠咬或白蚁严重的地区采用金属带皱纹纵包尼龙护套层加以保护。光纤的数量考虑：目前，一般在通信路由电路数量不是太大，但发展速度很快，此外还应考虑未来宽带业务的发展，光纤数量应留有一定的余量。光缆的填充方式：常采用油膏填充式，以防止水分浸入，避免传输性能劣化。光纤护层的选择松套光纤在抗侧压、拉伸应变能力、衰减稳定性等方面有较好的性能，应优先选用。对敷设位置固定，温度变化范围不大的场合，也可以采用紧套光纤。外护层的选择：架空和管道光缆宜采用钢带纵包，聚乙烯外护层，光缆内填充混合物等结构，以防止外界水分和潮气进入。直埋光缆采用聚乙烯内护层聚乙烯粘接护套皱纹钢带纵包铠装聚乙烯外护层，或聚乙烯内护层铝聚乙烯粘接护套双钢带绕包聚乙烯外护层等结构。楼内光缆宜采用具有阻燃性能的外护层结构，如聚氯乙烯外护层或无卤阻燃外护层等。 根