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1、第第3章章 光缆通信工程设计光缆通信工程设计 3.1 光缆通信工程的建设程序光缆通信工程的建设程序3.2 中继段长度的确定中继段长度的确定3.3 光缆线路工程的查勘光缆线路工程的查勘3.4 光缆工程的图纸绘制光缆工程的图纸绘制3.5 光缆在光缆在AN中的应用中的应用3.1 光缆通信工程的建设程序光缆通信工程的建设程序光缆通信工程主要包括光缆线路工程光缆通信工程主要包括光缆线路工程和设备安装工程两个部分和设备安装工程两个部分。3.1.1 规划阶段1项目建议书的提出主要内容：主要内容：（1）项项目目提提出出的的背背景景、建建设设的的必必要要性和主要依据；性和主要依据；（2）建设规模、地点等初步设想
2、；）建设规模、地点等初步设想；（3）工程投资估算和资金来源；）工程投资估算和资金来源；（4）工工程程进进度度和和经经济济、社社会会效效益益估估计。计。2可行性研究研究的主要内容如下。研究的主要内容如下。（1）项项目目提提出出的的背背景景，投投资资的的必必要要性和意义；性和意义；（2）可行性研究的依据和范围；）可行性研究的依据和范围；（3）电电路路容容量量和和线线路路数数量量的的预预测测，提出拟建规模和发展规划；提出拟建规模和发展规划；（4）实实施施方方案案论论证证，包包括括通通路路组组织织方案、光缆、设备造型方案以及配套设施；方案、光缆、设备造型方案以及配套设施；（5）实实施施条条件件，对对于
3、于试试点点性性质质工工程程尤其应阐述其理由；尤其应阐述其理由；（6）实施进度建议；）实施进度建议；（7）投资估计及资金筹措；）投资估计及资金筹措；（8）经济及社会效果评价。）经济及社会效果评价。3专家评估专家评估4设计任务书的编写设计任务书的编写包括以下主要内容。包括以下主要内容。（1）建设目的、依据和建设规模；）建设目的、依据和建设规模；（2）预预期期增增加加的的通通信信能能力力，包包括括线线路和设备的传输容量；路和设备的传输容量；（3）光缆线路的走向，设备安装局、）光缆线路的走向，设备安装局、站地点及其配套情况；站地点及其配套情况；（4）经经济济效效益益预预测测、投投资资回回收收年年限限估
4、估计计以以及及引引进进项项目目的的用用汇汇额额、财财政政部部门门对对资金来源等的审查意见。资金来源等的审查意见。3.1.2 设计阶段设计阶段设设计计阶阶段段的的主主要要任任务务就就是是编编制制设设计计文文件并对其进行审定。件并对其进行审定。3.1.3 准备阶段准备阶段准准备备阶阶段段的的主主要要任任务务是是做做好好工工程程开开工工前前的的准准备备工工作作，它它包包括括建建设设准准备备的的计计划安排。划安排。3.1.4 施工阶段施工阶段光光缆缆通通信信工工程程的的施施工工包包括括光光缆缆线线路路的施工和设备安装施工两大部分。的施工和设备安装施工两大部分。施工组织设计的主要内容如下。施工组织设计的
5、主要内容如下。（1）工程规模及主要施工项目；）工程规模及主要施工项目；（2）施工现场管理机构；）施工现场管理机构；（3）施工管理，包括工程技术管理、）施工管理，包括工程技术管理、器材、机具、仪表、车辆管理；器材、机具、仪表、车辆管理；（4）主要技术措施；）主要技术措施；（5）质量保证和安全措施；）质量保证和安全措施；（6）经济技术承包责任制；）经济技术承包责任制；（7）计划工期和施工进度。）计划工期和施工进度。3.1.5 竣工投产阶段竣工投产阶段这这个个阶阶段段的的主主要要内内容容包包括括工工程程初初验验、生生产产准准备备、工工程程移移交交和和试试运运行行以以及及竣竣工工验验收等几个方面。收等
6、几个方面。初初验验应应由由主主管管部部门门组组织织设设计计单单位位、档档案、建设银行以及设计、施工等单位进行。案、建设银行以及设计、施工等单位进行。生生产产准准备备是是指指工工程程交交付付使使用用前前必必须须进进行的生产、技术和生活等方面的必要准备。行的生产、技术和生活等方面的必要准备。试试运运行行是是指指工工程程初初验验后后到到正正式式验验收收、移交之间的设备运行。移交之间的设备运行。竣竣工工验验收收是是对对整整个个光光缆缆通通信信系系统统进进行行全面检查和指标抽测。全面检查和指标抽测。3.2 中继段长度的确定中继段长度的确定光中继段内的系统设计可分成两个步骤。光中继段内的系统设计可分成两个
7、步骤。第一个步骤：设计方案。第一个步骤：设计方案。第二个步骤：系统预算。第二个步骤：系统预算。3.2.1 设计方案设计方案损耗、损耗、色散限制色散限制长途光中继段的系统构成如图长途光中继段的系统构成如图3.2所示。所示。图3.2 长途中继段内系统示意图（1）传输功率损耗的考虑）传输功率损耗的考虑根根据据图图3.2，由由传传输输功功率率损损耗耗来来确确定定的的最大中继段长度为最大中继段长度为 入纤平均光功率入纤平均光功率Ps入入纤纤平平均均光光功功率率Ps，一一般般为为9dBm、6dBm和和3dBm三挡（见表三挡（见表3-1）。）。接收机灵敏度接收机灵敏度PT灵灵敏敏度度总总是是与与误误码码率率
8、相相联联系系的的，由由于于在在280km或或420km数数字字段段的的平平均均误误码码率率（BERav）要要求求为为1109，所所以以，规规定定每每个个中中继继段段内内，误误码码率率小小于于等等于于11010时时，测测量量的的最最低低平平均均光光功功率率，应应不不劣劣于于表表3-2所所示之值示之值。接收机动态范围接收机动态范围Dr 设备富余度设备富余度Me 连接器损耗连接器损耗Ac 光缆配线架连接器损耗光缆配线架连接器损耗Ad 光通道功率代价光通道功率代价Po 光纤损耗系数光纤损耗系数Af 平均每平均每km光纤接头衰减光纤接头衰减As 光缆线路富余度光缆线路富余度Mc 1111 中继段传输衰减
9、的要求中继段传输衰减的要求（2）传输线路色散的考虑）传输线路色散的考虑色色散散主主要要包包括括线线路路自自身身（光光纤纤色色散散系系数数 D及及 中中 继继 距距 离离 L）和和 激激 光光 器器 的的 谱谱 宽宽（）等等方方面面的的因因素素。表表3-3列列出出了了S-R点点间间所所允允许许的的最最大大色色散散值值（设设为为Dt），利利用用此值，线路和端机也可分别进行设计。此值，线路和端机也可分别进行设计。3.2.2 系统预算系统预算系系统统预预算算包包括括损损耗耗预预算算和和色色散散预预算算。设设根根据据损损耗耗预预算算得得出出的的最最大大中中继继距距离离为为Lmax，根根据据色色散散预预算
10、算得得出出的的最最大大中中继继距距离离为为Lmax若若LmaxLmax，则则称称系系统统为为色色散散限限制制系系统统，即即系系统统的的中中继继距距离离主主要要由由光光纤纤的的色色散散来来确确定定；若若LmaxLmax，则则称称系系统统为为损损耗耗限限制制系系统统，即即系系统统的的中中继继距距离离主主要要由由光光纤的损耗来确定。纤的损耗来确定。下下面面举举两两种种最最为为常常见见的的设设计计类类型型来来说说明损耗预算和色散预算的方法。明损耗预算和色散预算的方法。（1）确定中继距离）确定中继距离 损耗预算损耗预算如如果果从从系系统统沿沿途途功功率率损损耗耗的的角角度度考考虑虑，则最大中继距离如式（
11、则最大中继距离如式（3-2-1），即），即 色散预算色散预算 如果从系统单模光纤色散的角度考如果从系统单模光纤色散的角度考虑，最大中继段距离为虑，最大中继段距离为所以，实际中继距离所以，实际中继距离L的范围应为的范围应为3.2.3 密集波分复用系统的设计密集波分复用系统的设计密密集集波波分分复复用用系系统统（DWDM）传传输输线线路路的的局局站站设设备备，分分为为终终端端站站、转转接接站站、中中继继站站和和光光放放站站，对对应应的的传传输输线线路路为为光光放放段段、中中继继段段和和复复用用段段。DWDM线线路路传传输输系系统统设设计计，需需根根据据光光功功率率、色色散散和和信信噪噪比比的的计计
12、算算结结果果，确确定定光光放放大大器器的的增增益益类类型型和和中中继继段段内允许的光放段数量。内允许的光放段数量。1DWDM系统的光放段设计DWDM线线路路传传输输系系统统的的光光放放段段一一般般按按等增益传输进行设计。等增益传输进行设计。光光线线路路放放大大器器的的增增益益一一般般为为22dB，30dB，33dB等等3种种类类型型，根根据据光光放放大大器器的的增益类型，光放段的长度一般按下式计算增益类型，光放段的长度一般按下式计算式中：式中：L光放段长度光放段长度(km)；G光放大器增益光放大器增益(dB)；Ac光纤连接器衰减光纤连接器衰减(dB)；r光纤衰减系数光纤衰减系数(dB/km)；
13、c光缆线路余量光缆线路余量(dB/km)；s光纤熔接平均损耗光纤熔接平均损耗(dB/km)。根根据据光光纤纤线线路路衰衰减减测测试试参参数数和和光光放放大大器器的的增增益益，计计算算出出放放大大器器的的增增益益与与所所对对应应的光放段长度，如表的光放段长度，如表3-6所示。所示。2DWDM系统中继段设计系统中继段设计中中继继段段的的长长度度与与容容许许的的光光放放段段数数量量需需符符合合光光通通道道色色散散和和信信噪噪比比的的要要求求。如如果果光光纤纤的的色色散散系系数数按按光光通通道道色色散散计计算算，容容许许的的中继段长度如表中继段长度如表3-7所示。所示。3DWDM系统单波道的信噪比DW
14、DM系系统统单单波波道道的的信信噪噪比比一一般般要要求求大大于于或或等等于于20dB（或或22dB），信信噪噪比比的的计计算比较复杂。信噪比可用下式计算算比较复杂。信噪比可用下式计算OSNR=58+P0NfG10lgN式中：式中：Po单波道输出光功率单波道输出光功率(dBm)；Nf光放大器的噪声系数光放大器的噪声系数(dB)；G光放段增益光放段增益(dB)；OSNR单波道信噪比单波道信噪比(dB)；58综合系数；综合系数；N光放大段数量。光放大段数量。计算结果如表计算结果如表3-8所示。所示。3.3 光缆线路工程的查勘光缆线路工程的查勘所所谓谓查查勘勘，即即到到现现场场进进行行查查看看和和勘勘
15、测测，根根据据设设计计规规范范和和现现场场的的实实际际条条件件决决定定路路由由、施施工工方方式式及及保保护护措措施施等等内内容容的的过过程程，是是一一项艰苦细致的工作。项艰苦细致的工作。3.3.1 查勘的基本要求查勘的基本要求1光缆线路路由的选择光缆线路路由的选择2敷设方式及要求敷设方式及要求3水底光缆线路水底光缆线路（1）水底光缆线路的过河位置）水底光缆线路的过河位置（2）水底光缆的最小埋设深度）水底光缆的最小埋设深度4光缆线路的防护光缆线路的防护（1）光缆线路的防雷措施）光缆线路的防雷措施（2）光缆线路防强电）光缆线路防强电（3）直埋光缆防机械损伤）直埋光缆防机械损伤3.3.2 光缆工程方
16、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）向工程沿线相关部门收集资料（2）路由及站址的查勘）路由及站址的查勘（3）工程方案查勘的资料整理）工程方案查勘的资料整理3.3.3 初步设计查勘初步设计查勘1初步设计查勘的主要任务初步设计查勘的主要任务和要求和要求2初步设计查勘内容初步设计查勘内容3.3.4 施工图的测绘施工图的测绘1施工图测量的任务施工图测量的任务2测量方法测量方法（1）现场测绘法）现场测绘法标杆法标杆法 直线的测量方法直线的测量方法 直线段测量法直线段测量法 平行线测量法
17、平行线测量法 直角的做法直角的做法 角杆的测量角杆的测量拉线测量拉线测量 拉线方向的测定拉线方向的测定a单方拉线方向（角杆拉线）测定法单方拉线方向（角杆拉线）测定法b双方拉线方向测定法双方拉线方向测定法c三方拉线方向的测定法三方拉线方向的测定法d四方拉线测定法四方拉线测定法 拉线出土位置的确定拉线出土位置的确定 拉线洞位置的确定拉线洞位置的确定河谷宽度与高度的测量河谷宽度与高度的测量 河谷宽度的测量河谷宽度的测量 高度的测量高度的测量（2）图测法）图测法（3）航测法）航测法3.4 光缆工程的图纸绘制光缆工程的图纸绘制 3.4.1 绘图软件介绍绘图软件介绍1AutoCAD系列系列2Visio系列
18、系列3.4.2 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实例一：管道光缆施工图分析2实例二：架空光缆施工图分析实例二：架空光缆施工图分析3实例三：直埋光缆施工图分析实例三：直埋光缆施工图分析 3.5 光缆在光缆在AN中的应用中的应用3.5.1 OANOAN（光光接接入入网网）的的两两种种主主要要网网络络结结构构分分别别是是PON（无无源源光光网网络络）和和HFC（混混合光纤同轴网）合光纤同轴网）1ATM-PON技术（见图技术（见图3.30）2ATM-PON+xDSL技术技术3SCM-PON技术技术（见图（见图3.31，图，图3.32）4DWDM-PON技术（见图技术（见图3.3
19、3）5SPON技术（见图3.34）3.5.2 光城域网城城域域网网一一般般以以城城市市行行政政区区为为单单位位，跨跨度度在在100km左左右右的的范范围围内内。其其网网络络结结构构一一般为无源星型网和环型网。般为无源星型网和环型网。3.5.3 光缆在LAN中的应用1光缆在大楼中的安装（1）水水平平布布线线：水水平平布布线线是是指指从从用用户户工工作作区区（WA）的的墙墙上上插插座座到到电电信信机机房房的的水水平平交交叉叉连连接接（HC），参参见见图图3.37，它它也也包括电信机房的任何光纤跳线。包括电信机房的任何光纤跳线。（2）骨骨干干光光缆缆：骨骨干干光光缆缆布布线线如如图图3.38所所示示
20、，它它提提供供了了电电信信机机房房水水平平交交叉叉连连接接同同中中间间交交叉叉连连接接，或或主主交交叉叉连连接接设设备备间间或或光光缆缆入入口口设设施施之之间间的的光光纤纤连连接接，这这部部分分布线同水平布线一样也是星形结构。布线同水平布线一样也是星形结构。（3）工工作作区区光光缆缆：将将墙墙上上插插座座上上的的水水平平光光缆缆同同桌桌面面计计算算机机相相连连，这这种种光光缆缆通通常常是是一种短的单芯或双芯的光纤跳线。一种短的单芯或双芯的光纤跳线。（4）电电信信机机房房：它它是是大大楼楼中中的的一一个个房房间间，用用于于水水平平交交叉叉连连接接和和中中间间交交叉叉连连接接，提提供供骨骨干干布布
21、线线和和水水平平布布线线、两两个个或或更更多多的的骨骨干干光缆或入口光缆与骨干光缆之间的连接。光缆或入口光缆与骨干光缆之间的连接。（5）设设备备间间：放放置置电电信信设设备备的的房房间间，所所有有的的骨骨干干光光缆缆都都连连接接到到这这里里，这这里里是是星星形形拓拓扑扑的的公公共共点点，通通常常主主交交叉叉连连接接光光纤纤分分配盘也位于这里。配盘也位于这里。（6）入入口口设设施施：外外面面光光缆缆进进入入大大楼楼并与大楼骨干光纤相连接的地方。并与大楼骨干光纤相连接的地方。210/100Mbit/SLAN对对于于工工作作在在10或或100Mbit/s的的LAN系系统统，安装所用的光缆长度见表安装所用的光缆长度见表3-9。表表中中最最大大光光纤纤长长度度是是总总长长度度，包包括括骨骨干光缆长度和水平光缆长度，见图干光缆长度和水平光缆长度，见图3.39。31000Mbit/s LANIEEE 802.3z标标准准也也叫叫吉吉（千千兆兆）以以太太网，其工作速率是网，其工作速率是1.25Gbit/s，见图见图3.40。表表3-10和和表表3-11示示出出了了LAN设设备备之之间间典典型的最大距离，包括骨干布线和水平布线。型的最大距离，包括骨干布线和水平布线。4其他其他LAN标准的光缆长度标准的光缆长度 表表3-12是其他类型是其他类型LAN的最大光缆长度。的最大光缆长度。