光纜施工第3章

第3章通信光纜工程設計3.1通信光纜工程的建設程序3.2中繼段長度的確定3.3光纜線路工程的查勘3.4光纜工程的圖紙繪制3.5光纜在AN中的應用3.1通信光纜工程的建設程序 通信光纜工程主要包括光纜線路工程（外界條件例如天氣、山川）和設備安裝工程（位置、安全性、調試維護的便利性）兩個部分。3.1.1規(guī)劃階段1．項目建議書的提出 主要內(nèi)容： （1）項目提出的背景、建設的必要性和主要依據(jù)； （2）建設規(guī)模、地點等初步設想； （3）工程投資估算和資金來源； （4）工程進度和經(jīng)濟、社會效益估計。2．可行性研究 研究的主要內(nèi)容如下。 （1）項目提出的背景，投資的必要性和意義； （2）可行性研究的依據(jù)和范圍； （3）電路容量和線路數(shù)量的預測，提出擬建規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃； （4）實施方案論證，包括通路組織方案、光纜、設備造型方案以及配套設施； （5）實施條件，對于試點性質工程尤其應闡述其理由； （6）實施進度建議； （7）投資估計及資金籌措； （8）經(jīng)濟及社會效果評價。3．專家評估4．設計任務書的編寫 包括以下主要內(nèi)容。 （1）建設目的、依據(jù)和建設規(guī)模； （2）預期增加的通信能力，包括線路和設備的傳輸容量； （3）光纜線路的走向，設備安裝局、站地點及其配套情況； （4）經(jīng)濟效益預測、投資回收年限估計以及引進項目的用匯額、財政部門對資金來源等的審查意見。3.1.2設計階段 設計階段的主要任務就是編制設計文件并對其進行審定。3.1.3準備階段 準備階段的主要任務是做好工程開工前的準備工作，它包括建設準備的計劃安排。

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

施工組織設計的主要內(nèi)容如下。 （1）工程規(guī)模及主要施工項目； （2）施工現(xiàn)場管理機構； （3）施工管理，包括工程技術管理、器材、機具、儀表、車輛管理； （4）主要技術措施； （5）質量保證和安全措施； （6）經(jīng)濟技術承包責任制； （7）計劃工期和施工進度。3.1.5竣工投產(chǎn)階段 這個階段的主要內(nèi)容包括工程初驗、生產(chǎn)準備、工程移交和試運行以及竣工驗收等幾個方面。 初驗應由主管部門組織設計單位、檔案、建設銀行以及設計、施工等單位進行。 生產(chǎn)準備是指工程交付使用前必須進行的生產(chǎn)、技術和生活等方面的必要準備。

試運行是指工程初驗后到正式驗收、移交之間的設備運行。

竣工驗收是對整個通信光纜系統(tǒng)進行全面檢查和指標抽測。

3.2中繼段長度的確定中繼站、拉遠站、直放站光中繼段內(nèi)的系統(tǒng)設計可分成兩個步驟。第一個步驟：設計方案——ITU。

第二個步驟：系統(tǒng)預算。

3.2.1設計方案——損耗、色散限制長途光中繼段的系統(tǒng)構成如圖3.2所示。圖3.2長途中繼段內(nèi)系統(tǒng)示意圖

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

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（見表3-1）。

②接收機靈敏度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)定每個中繼段內(nèi)，誤碼率小于等于1×10–10時，測量的最低平均光功率，應不劣于表3-2所示之值。③接收機動態(tài)范圍Dr④設備富余度Me⑤連接器損耗Ac⑥光纜配線架連接器損耗Ad⑦光通道功率代價Po⑧光纖損耗系數(shù)Af⑨平均每km光纖接頭衰減As⑩光纜線路富余度Mc

11

中繼段傳輸衰減的要求（2）傳輸線路色散的考慮 色散主要包括線路自身（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點間所允許的最大色散值（設為Dt），利用此值，線路和端機也可分別進行設計。

3.2.2系統(tǒng)預算 系統(tǒng)預算包括損耗預算和色散預算。設根據(jù)損耗預算得出的最大中繼距離為Lmax，根據(jù)色散預算得出的最大中繼距離為L′max若Lmax＞L′max，則稱系統(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確定；若Lmax＜L′max，則稱系統(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確定。

下面舉兩種最為常見的設計類型來說明損耗預算和色散預算的方法。（1）確定中繼距離①損耗預算 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，實際中繼距離L的范圍應為3.2.3密集波分復用系統(tǒng)的設計 密集波分復用系統(tǒng)（DWDM）傳輸線路的局站設備，分為終端站、轉接站、中繼站和光放站，對應的傳輸線路為光放段、中繼段和復用段。DWDM線路傳輸系統(tǒng)設計，需根據(jù)光功率、色散和信噪比的計算結果，確定光放大器的增益類型和中繼段內(nèi)允許的光放段數(shù)量。1．DWDM系統(tǒng)的光放段設計 DWDM線路傳輸系統(tǒng)的光放段一般按等增益?zhèn)鬏斶M行設計。

光線路放大器的增益一般為22dB，30dB，33dB等3種類型，根據(jù)光放大器的增益類型，光放段的長度一般按下式計算式中： L——光放段長度(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——光纜線路余量(dB/km)；s——光纖熔接平均損耗(dB/km)。 根據(jù)光纖線路衰減測試參數(shù)和光放大器的增益，計算出放大器的增益與所對應的光放段長度，如表3-6所示。2．DWDM系統(tǒng)中繼段設計 中繼段的長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)按光通道色散計算，容許的中繼段長度如表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），信噪比的計算比較復雜。信噪比可用下式計算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。計算結果如表3-8所示。3.3光纜線路工程的查勘 所謂查勘，即到現(xiàn)場進行查看和勘測，根據(jù)設計規(guī)范和現(xiàn)場的實際條件決定路由、施工方式及保護措施等內(nèi)容的過程，是一項艱苦細致的工作。

3.3.1查勘的基本要求1．光纜線路路由的選擇2．敷設方式及要求3．水底光纜線路（1）水底光纜線路的過河位置（2）水底光纜的最小埋設深度4．光纜線路的防護（1）光纜線路的防雷措施（2）光纜線路防強電（3）直埋光纜防機械損傷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2．光纜工程方案查勘的內(nèi)容（1）向工程沿線相關部門收集資料（2）路由及站址的查勘（3）工程方案查勘的資料整理3.3.3初步設計查勘1．初步設計查勘的主要任務和要求2．初步設計查勘內(nèi)容3.3.4施工圖的測繪1．施工圖測量的任務（1）準確測量位置，標樁（配有圖片）標定；（2）無人中繼站標樁標定；（3）確定防雷、防白蟻、防機械損傷地點位置；（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路施工圖。2．測量方法（1）圖測法：地形圖上標定線路、中繼站位置和具體長度，現(xiàn)場了解情況補充平面圖、斷面圖、位置圖，最終做出符合要求的施工圖。（2）航測法（條件比較高）：（3）現(xiàn)場測繪標桿法直線的測量方法①直線段測量法標樁圖示1標樁圖示2標桿圖測量中用到的平板儀小平板儀使用平板儀使用圖示測量圖示意②

平行線測量法

③

直角的做法

角桿的測量拉線測量①拉線方向的測定a．單方拉線方向（角桿拉線）測定法b．雙方拉線方向測定法c．三方拉線方向的測定法d．四方拉線測定法②拉線出土位置的確定③拉線洞位置的確定河谷寬度與高度的測量①河谷寬度的測量②高度的測量某機房平面圖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施工圖實例分析1．實例一：管道光纜施工圖分析有無方向標（東南西北）指南針？如無，則怎么識別方位？有無比例尺？？？通信工程常用的圖標、圖例（已有線路與現(xiàn)做的工程線路的區(qū)別）2．實例二：架空光纜施工圖分析

圖中包括的內(nèi)容：架空桿路、吊線圖標語管道工程的圖標有哪些變化？關于合適的桿長，因為跨的路寬窄不同。找錯：第25號桿的拉線應為細線。3．實例三：直埋光纜施工圖分析略3.5光纜在AN（接入網(wǎng)）中的應用接入網(wǎng)——接入網(wǎng)是指骨干網(wǎng)絡到用戶終端之間的所有設備。其長度一般為幾百米到幾公里，因而被形象地稱為"最后一公里"。由于骨干網(wǎng)一般采用光纖結構，傳輸速度快，因此，接入網(wǎng)便成為了整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的瓶頸。接入網(wǎng)的接入方式包括銅線（普通電話線）接入、光纖接入、光纖同軸電纜（有線電視電纜）混合接入、無線接入和以太網(wǎng)接入等幾種方式。3.5.1OAN OAN（光接入網(wǎng)）的兩種主要網(wǎng)絡結構分別是PON（無源光網(wǎng)絡）和HFC（混合光纖同軸網(wǎng)）

全光纖網(wǎng)絡，All-OpticalNetwork，是指信號只是在進出網(wǎng)絡時進行電/光變換和光/電變換，在網(wǎng)絡中傳輸和交換過程中始終都是以光的形式進行的網(wǎng)絡。這樣，網(wǎng)內(nèi)光信號的流動就沒有光電轉換的障礙，信息傳遞過程無需面對電子器件處理信息速率難以提高的困難。1．ATM-PON技術（見圖3.30）2．ATM-PON+xDSL技術3．SCM-PON技術 （見圖3.31，圖3.32）4．DWDM-PON技術（見圖3.33）5．S－PON技術（見圖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)絡結構一般為無源星型網(wǎng)和環(huán)型網(wǎng)。

EPON接入系統(tǒng)具有如下特點：

?局端(OLT)與用戶(ONU)之間僅有光纖、光分路器等光無源器件，無需租用機房、無需配備電源、無需有源設備維護人員，因此，可有效節(jié)省建設和運營維護成本;

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

?采用單纖波分復用技術(下行1490nm，上行1310nm)，僅需一根主干光纖和一個OLT，傳輸距離可達20公里。在ONU側通過光分路器分送給最多32個用戶，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，下行采用針對不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼?，上行利用時分復用(TDMA)共享帶寬。高速寬帶，充分滿足接入網(wǎng)客戶的帶寬需求，并可方便靈活的根據(jù)用戶需求的變化動態(tài)分配帶寬;

?點對多點的結構，只需增加ONU數(shù)量和少量用戶側光纖即可方便地對系統(tǒng)進行擴容升級，充分保護運營商的投資;

?EPON具有同時傳輸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)的格式進行傳輸，輔以電信級的網(wǎng)管系統(tǒng)，足以保證傳輸質量。通過擴展第三個波長(通常為1550nm)即可實現(xiàn)視頻業(yè)務廣播傳輸。GPON介紹(Gigabitpassiveopticalnetwork)全名為Gigabit-capablePON吉比特/千兆位無源光纖網(wǎng)絡，也是一種無源被動式光纖網(wǎng)路。GPON業(yè)務是BPON的一種擴展，相對于其他的PON標準而言，GPON標準提供了前所未有的高帶寬（下行速率近2.5Gbps），其非對稱特性更能適應寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務市場；它提供QoS的全業(yè)務保障，同時承載ATM信元和(或)GEM幀，有很好的提供服務等級、支持QoS保證和全業(yè)務接入的能力；在承載GEM幀時，可以將TDM業(yè)務映射到GEM幀中，使用標準的8kHz(125μs)幀能夠直接支持TDM業(yè)務。作為一種電信級的技術標準，GPON還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護機制和完整的OAM功能。其下行最大傳輸速率可高達2.488Gps，上行最大傳輸速率達1.244Gbps，傳輸距離可達20到37公里，因而具有高帶寬、高速、高效傳輸、大范圍覆蓋、用戶接口豐富等的眾多特點，已被大多數(shù)運營商視為實現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務的寬帶化、綜合化改造的理想技術。GPON體系結構圖3.5.3光纜在LAN中的應用1．光纜在大樓中的安裝 （1）水平布線：水平布線是指從用戶工作區(qū)（WA）的墻上插座到電信機房的水平交叉連接（