光缆施工第3章

1、第3章 通信光缆工程设计 3.1 通信光缆工程的建设程序n通信光缆工程主要包括光缆线路工程（外界条件例如天气、山川）和设备安装工程（位置、安全性、调试维护的便利性）两个部分 。q3.1.1 规划阶段规划阶段n1项目建议书的提出项目建议书的提出n主要内容：n（1）项目提出的背景、建设的必要性和主要依据；n（2）建设规模、地点等初步设想；n（3）工程投资估算和资金来源；n（4）工程进度和经济、社会效益估计。n2可行性研究可行性研究n研究的主要内容如下。n（1）项目提出的背景，投资的必要性和意义；n（2）可行性研究的依据和范围；n（3）电路容量和线路数量的预测，提出拟建规模和发展规划；n（4）实施方

2、案论证，包括通路组织方案、光缆、设备造型方案以及配套设施；n（5）实施条件，对于试点性质工程尤其应阐述其理由；n（6）实施进度建议；n（7）投资估计及资金筹措；n（8）经济及社会效果评价。n3专家评估专家评估n4设计任务书的编写设计任务书的编写n包括以下主要内容。n（1）建设目的、依据和建设规模；n（2）预期增加的通信能力，包括线路和设备的传输容量；n （3）光缆线路的走向，设备安装局、站地点及其配套情况；n（4）经济效益预测、投资回收年限估计以及引进项目的用汇额、财政部门对资金来源等的审查意见。q3.1.2 设计阶段n设计阶段的主要任务就是编制设计文件并对其进行审定。q3.1.3 准备阶段n

3、准备阶段的主要任务是做好工程开工前的准备工作，它包括建设准备的计划安排。 q3.1.4 施工阶段n通信光缆工程的施工包括光缆线路的施工和设备安装施工两大部分。 n施工组织设计的主要内容如下。n（1）工程规模及主要施工项目；n（2）施工现场管理机构；n （3）施工管理，包括工程技术管理、器材、机具、仪表、车辆管理；n（4）主要技术措施；n（5）质量保证和安全措施；n（6）经济技术承包责任制；n（7）计划工期和施工进度。q3.1.5 竣工投产阶段n这个阶段的主要内容包括工程初验、生产准备、工程移交和试运行以及竣工验收等几个方面。n初验应由主管部门组织设计单位、档案、建设银行以及设计、施工等单位进行

4、。n生产准备是指工程交付使用前必须进行的生产、技术和生活等方面的必要准备。 n试运行是指工程初验后到正式验收、移交之间的设备运行。 n竣工验收是对整个通信光缆系统进行全面检查和指标抽测。 3.2 中继段长度的确定n中继站、拉远站、直放站n光中继段内的系统设计可分成两个步骤。n第一个步骤：设计方案 ITU。 n第二个步骤：系统预算。 q3.2.1 设计方案损耗、色散限制n长途光中继段的系统构成如图3.2所示。图3.2 长途中继段内系统示意图 q（1）传输功率损耗的考虑n根据图3.2，由传输功率损耗来确定的最大中继段长度为 Lmax=CSf0dceRT22MAAPAAMPP =csf0derS2M

5、AAPAMPP （3-2-1） 入纤平均光功率Psn入纤平均光功率Ps，一般为9dBm、6dBm和3dBm三挡（见表3-1）。 表 3-1 S 点的入纤平均光功率 Ps 市内系统 类 型 光 源 长途单模光纤系统 中的 Ps（dBm） 注入多模光纤的 Ps（dBm） 注入单模光纤的 Ps（dBm） LD 3 6 9 6 9 6 9 LED 23 28 测试条件 NRZ 伪随机码 50占空比 RZ 伪随机码 接收机灵敏度接收机灵敏度PTn灵敏度总是与误码率相联系的，由于在280km或420km数字段的平均误码率（BERav）要求为1109，所以，规定每个中继段内，误码率小于等于11010时，测量

6、的最低平均光功率，应不劣于表3-2所示之值 。 接收机动态范围Dr 设备富余度Me 连接器损耗Ac 光缆配线架连接器损耗Ad 光通道功率代价Po 光纤损耗系数Af 平均每km光纤接头衰减As 光缆线路富余度Mc 11 中继段传输衰减的要求q（2）传输线路色散的考虑n色散主要包括线路自身（光纤色散系数D及中继距离L）和激光器的谱宽（）等方面的因素。表3-3列出了S-R点间所允许的最大色散值（设为Dt），利用此值，线路和端机也可分别进行设计。 q3.2.2 系统预算n系统预算包括损耗预算和色散预算。设根据损耗预算得出的最大中继距离为Lmax，根据色散预算得出的最大中继距离为Lmax若LmaxLma

7、x，则称系统为色散限制系统，即系统的中继距离主要由光纤的色散来确定；若LmaxLmax，则称系统为损耗限制系统，即系统的中继距离主要由光纤的损耗来确定。 n下面举两种最为常见的设计类型来说明损耗预算和色散预算的方法。q（1）确定中继距离 损耗预算n如果从系统沿途功率损耗的角度考虑，则最大中继距离如式（3-2-1），即 色散预算n 如果从系统单模光纤色散的角度考虑，最大中继段距离为n所以，实际中继距离L的范围应为3.2.3 密集波分复用系统的设计n密集波分复用系统（DWDM）传输线路的局站设备，分为终端站、转接站、中继站和光放站，对应的传输线路为光放段、中继段和复用段。DWDM线路传输系统设计，

8、需根据光功率、色散和信噪比的计算结果，确定光放大器的增益类型和中继段内允许的光放段数量。n1DWDM系统的光放段设计系统的光放段设计nDWDM线路传输系统的光放段一般按等增益传输进行设计。 n光线路放大器的增益一般为22dB，30dB，33dB等3种类型，根据光放大器的增益类型，光放段的长度一般按下式计算n式中：nL光放段长度(km)；nG光放大器增益(dB)；nAc光纤连接器衰减(dB)；nr光纤衰减系数(dB/km)；nc光缆线路余量(dB/km)； ns光纤熔接平均损耗(dB/km)。n根据光纤线路衰减测试参数和光放大器的增益，计算出放大器的增益与所对应的光放段长度，如表3-6所示。n2

9、DWDM系统中继段设计n中继段的长度与容许的光放段数量需符合光通道色散和信噪比的要求。如果光纤的色散系数按光通道色散计算，容许的中继段长度如表3-7所示。3DWDM系统单波道的信噪比系统单波道的信噪比nDWDM系统单波道的信噪比一般要求大于或等于20dB（或22dB），信噪比的计算比较复杂。信噪比可用下式计算nOSNR=58+P0NfG10lgNn式中：nPo单波道输出光功率(dBm)；nNf光放大器的噪声系数(dB)；nG光放段增益(dB)；nOSNR单波道信噪比(dB)；n58综合系数；nN光放大段数量。n计算结果如表3-8所示。3.3 光缆线路工程的查勘n所谓查勘，即到现场进行查看和勘测

10、，根据设计规范和现场的实际条件决定路由、施工方式及保护措施等内容的过程，是一项艰苦细致的工作。 q3.3.1 查勘的基本要求n1光缆线路路由的选择n2敷设方式及要求n3水底光缆线路q（1）水底光缆线路的过河位置q（2）水底光缆的最小埋设深度n4光缆线路的防护q（1）光缆线路的防雷措施q（2）光缆线路防强电q（3）直埋光缆防机械损伤3.3.2 3.3.2 光缆工程方案查勘光缆工程方案查勘1光缆工程方案查勘的主要任务2光缆工程方案查勘的内容（1）向工程沿线相关部门收集资料（2）路由及站址的查勘（3）工程方案查勘的资料整理q3.3.3 初步设计查勘n1初步设计查勘的主要任务和要求n2初步设计查勘内容

11、q3.3.4 施工图的测绘1施工图测量的任务（1）准确测量位置，标桩（配有图片）标定；（2）无人中继站标桩标定；（3）确定防雷、防白蚁、防机械损伤地点位置；（4）绘制反映以上情况甚至更多情况，符合施工要求的光缆线路施工图。2测量方法测量方法q（1）图测法）图测法：地形图上标定线路、中继站位置和具体长度，现场了解情况补充平面图、断面图、位置图，最终做出符合要求的施工图。q（2）航测法）航测法（条件比较高）：q（3）现场测绘）现场测绘q标杆法 q直线的测量方法q 直线段测量法标桩图示1标桩图示2标杆图测量中用到的平板仪小平板仪使用平板仪使用图示测量图示意 平行线测量法 直角的做法 n角杆的测量n拉

12、线测量 拉线方向的测定na单方拉线方向（角杆拉线）测定法nb双方拉线方向测定法nc三方拉线方向的测定法nd四方拉线测定法 拉线洞位置的确定n河谷宽度与高度的测量 河谷宽度的测量 高度的测量某机房平面图3.4 光缆工程的图纸绘制 q3.4.1 绘图软件介绍n1AutoCAD系列n2Visio系列q3.4.2 施工图实例分析施工图实例分析1实例一：管道光缆施工图分析n有无方向标（东南西北）指南针？如无，则怎么识别方位？n有无比例尺？n通信工程常用的图标、图例（已有线路与现做的工程线路的区别）2实例二：架空光缆施工图分析n图中包括的内容：架空杆路、吊线n图标语管道工程的图标有哪些变化？n关于合适的杆

13、长，因为跨的路宽窄不同。n找错：第25号杆的拉线应为细线。3实例三：直埋光缆施工图分析 n 略3.5 光缆在光缆在AN（接入网）中的应用（接入网）中的应用3.5.1 OANnOAN（光接入网）的两种主要网络结构分别是PON（无源光网络）和HFC（混合光纤同轴网） n全光纤网络，All-Optical Network，是指信号只是在进出网络时进行电/光变换和光/电变换，在网络中传输和交换过程中始终都是以光的形式进行的网络。这样，网内光信号的流动就没有光电转换的障碍，信息传递过程无需面对电子器件处理信息速率难以提高的困难。 n1ATM-PON技术（见图3.30）n2ATM-PON+xDSL技术n3

14、SCM-PON技术（见图3.31，图3.32）4DWDM-PON技术（见图3.33）n5SPON技术（见图技术（见图3.34）q3.5.2 光城域网光城域网n城域网一般以城市行政区为单位，跨度在100km左右的范围内。其网络结构一般为无源星型网和环型网。 EPON接入系统具有如下特点： 局端(OLT)与用户(ONU)之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本; EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素; 采用单纤波分复用技术(下行1

15、490nm，上行1310nm)，仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多32个用户，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力; 上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用(TDMA)共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽; 点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资; EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE 802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级

16、的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长(通常为1550nm)即可实现视频业务广播传输。GPON介绍n(Gigabit passive optical network)全名为Gigabit-capable PON 吉比特/千兆位无源光纤网络，也是一种无源被动式光纤网。GPON 业务是BPON 的一种扩展，相对于其他的PON 标准而言，GPON 标准提供了前所未有的高带宽（下行速率近2.5Gbps），其非对称特性更能适应宽带数据业务市场；它提供QoS 的全业务保障，同时承载ATM 信元和(或)GEM 帧，有很好的提供服务等级、支持QoS 保证和全业务接入的能力；在承载 GEM 帧时，可以

17、将TDM 业务映射到GEM帧中，使用标准的 8kHz(125s)帧能够直接支持TDM 业务。作为一种电信级的技术标准，GPON 还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能。其下行最大传输速率可高达2.488Gps，上行最大传输速率达1.244Gbps，传输距离可达20到37公里，因而具有高带宽、高速、高效传输、大范围覆盖、用户接口丰富等的众多特点，已被大多数运营商视为实现接入网业务的宽带化、综合化改造的理想技术。 GPON体系结构图q3.5.3 光缆在光缆在LAN中的应用中的应用n1光缆在大楼中的安装光缆在大楼中的安装n（1）水平布线：水平布线是指从用户工作区（WA）的墙上插座到电信机

18、房的水平交叉连接（HC），参见图3.37，它也包括电信机房的任何光纤跳线。 n（2）骨干光缆：骨干光缆布线如图3.38所示，它提供了电信机房水平交叉连接同中间交叉连接，或主交叉连接设备间或光缆入口设施之间的光纤连接，这部分布线同水平布线一样也是星形结构。 n（3）工作区光缆：将墙上插座上的水平光缆同桌面计算机相连，这种光缆通常是一种短的单芯或双芯的光纤跳线。n（4）电信机房：它是大楼中的一个房间，用于水平交叉连接和中间交叉连接，提供骨干布线和水平布线、两个或更多的骨干光缆或入口光缆与骨干光缆之间的连接。n（5）设备间：放置电信设备的房间，所有的骨干光缆都连接到这里，这里是星形拓扑的公共点，通常主交叉连