光纜線路工程PPT完整全套教學課件

目錄

第1章概述第2章通信光纜第3章光纜線路工程設計第4章光纜線路工程施工準備第5章光纜線路工程施工第6章光纜線路接續(xù)與成端第7章光纜線路防護第8章光纜線路工程常用儀表、竣工測試與工程驗收第9章光纜線路維護、排障與管理第1章概述1.1光纖通信的優(yōu)點1.2光纖通信系統(tǒng)1.3光纜通信工程建設程序復習思考題

1.1光纖通信的優(yōu)點

光纖通信就是以光波為載體,光纖(纜)為傳輸媒質的通信方式。光纖通信與傳統(tǒng)的各種電纜(銅纜、同軸)通信或無線通信方式相比,具有許多獨特的優(yōu)點。

(1)通信容量大,傳輸距離長。光纖通信使用的光波頻率為1014

~1015Hz數(shù)量級,是常用的微波頻率的104

~105

倍,因此光纖通信具有很大的通信容量,這是光纖通信優(yōu)于其它通信的最顯著特點。

(2)抗電磁干擾,傳輸質量佳。任何信息傳輸系統(tǒng)都應具有一定的抗干擾能力,否則就無實用意義。通信的干擾源很多:有天然干擾源,如雷電、電離層的變化及太陽的黑子活動等;有工業(yè)干擾源,如電動馬達和高壓電力線等;還有無線電通信的相互干擾等。

(3)信號串擾小,保密性能好。對通信系統(tǒng)的另一個重要要求是保密性好。然而,隨著科學技術的發(fā)展,傳統(tǒng)的通信方式很容易被人竊聽,只要在明線或電纜線路附近(甚至幾千米之外)設置一個特別的接收裝置,就可以獲得明線或電纜中傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

(4)材料來源豐富,節(jié)省且環(huán)?！，F(xiàn)有的電話線或電纜是由銅、鋁、鉛等金屬材料制成的。

(5)光纖尺寸小、質量輕,便于敷設和運輸。通信設備的體積和重量對許多領域具有重要的意義,特別是軍事、航空及宇宙飛船等領域。光纖的芯徑很細,它只有單管同軸電纜芯徑的1%左右;光纜的直徑也很小,八芯光纜橫截面直徑約為10mm,而標準同軸電纜為47mm。

由于光纖通信具備上述諸多優(yōu)點,除了在公用通信和專用通信系統(tǒng)中使用外,還在其它許多領域,如測量、傳感、自動控制及醫(yī)療衛(wèi)生等領域,都得到了廣泛的應用。

光纖通信也存在一些缺點,例如,光纖的制造工藝比較復雜,因為在光纖生產(chǎn)過程中,如果光纖表面存在或產(chǎn)生微裂紋,會使光纖抗拉強度降低;光纖的連接必須使用專門的工具和儀表;光纖和光纜的結構設計、生產(chǎn)、運輸、施工以及維護中應采取相應防水措施;光分路、耦合不方便,且光纖彎曲半徑不能太小等。光纖通信的這些缺點都可以克服,在實際工程施工和維護工作中,應盡量注意,避免這些問題的發(fā)生。

1.2光纖通信系統(tǒng)

根據(jù)信息論理論,任何一種通信系統(tǒng)都是由信源、信道和信宿三要素組成的。相應地,組成光纖通信系統(tǒng)的三大要素包括光發(fā)射機、光纖(光纜)和光接收機。

1.2.1光纖通信系統(tǒng)的構成

一個實用的光纖通信系統(tǒng),除了應具備上述三大要素外,還要配置各種功能的電路、設備和輔助設施,如接口電路、復用設備、管理系統(tǒng)以及供電設施等,才能投入運行。除此之外,光纖通信系統(tǒng)還應根據(jù)用戶需求、業(yè)務種類和技術水平等來確定具體的系統(tǒng)結構。因此,光纖通信系統(tǒng)結構的形式是多種多樣的,但其基本結構仍然是確定的。

圖1－1出了光纖通信系統(tǒng)的基本結構,或稱之為原理模型。圖1－1光纖通信系統(tǒng)的基本構成

圖1－1中的光纖通信系統(tǒng)主要由三部分構成:光發(fā)射機、光纖(光纜)和光接收機。由于光纖只能傳輸光信號不能傳輸電信號,而目前的多數(shù)終端還是電終端。因此,實用系統(tǒng)在發(fā)送端必須先將來自多個用戶終端的低速電信號復用成高速電信號,再將高速電信號轉換成光信號(即電/光變換);在接收端把光信號轉換為電信號(即光/電變換),再將高速的電信號解復用為低速電信號,分配至相應的用戶終端。

直接強度調制和直接檢波是指在電/光變換過程中,輸出光信號功率的時間響應與輸入電信號功率的時間響應成比例;同樣地,在光/電變換過程中,輸出電信號功率的時間響應也應與輸入光信號功率的時間響應成比例。這種光纖通信系統(tǒng)稱為光強度調制(IM,IntensityModulation)光纖通信系統(tǒng)。目前,采用光強度調制的光纖通信系統(tǒng)可分為模擬光強度調制光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光強度調制光纖通信系統(tǒng)。

直接強度調制通過改變光源的驅動電流調制光源的發(fā)光強度,調制速度受到限制。目前,在高速系統(tǒng)中(大于2.5Gb/s)一般使用外調制,即光源發(fā)出的光,在光路上通過聲光調制、電光調制器件來調制光強,外調制系統(tǒng)具有很高的響應速度。

光源將電信號轉變成光信號。目前光纖通信系統(tǒng)中常用的光源主要有兩種:發(fā)光二極管(LED)和激光器(LD),這兩種器件都是用半導體材料制成的。其主要參數(shù)和性能的比較如表1－1所示。

光電檢測器的作用是把接收到的光信號變換為電流,以便其后的電路進行放大和處理。目前,光纖通信用的光電檢測器都是由半導體化合物構成的光電二極管,主要有兩種:

一種是無放大能力的光電二極管(PIN；

另一種是有內部增益的雪崩光電二極管(APD)。這兩種光電檢測器的簡單比較如表1－2所示。

光纖是光信號的傳輸信道,光纖在實際應用時,必須采用適當?shù)姆绞綄⑺韪鶖?shù)的光纖束成纜使用,也即光纜。通常根據(jù)光信號在光纖中傳輸?shù)哪?shù)不同,可將光纖分為單模光纖和多模光纖兩大類型,下面僅對這兩類光纖進行簡單比較,如表1－3所示。

1.2.2光纖通信系統(tǒng)的分類

光纖通信系統(tǒng)可根據(jù)其所傳輸?shù)墓獠ㄩL、傳輸信號形式、傳輸光纖類型和光接收方式等的不同,分成各種類型。

1.按傳輸波長劃分

根據(jù)傳輸?shù)牟ㄩL,可以將光纖通信系統(tǒng)分為短波長光纖通信系統(tǒng)、長波長光纖通信系統(tǒng)以及超長波長光纖通信系統(tǒng)。

2.按光纖傳導模式數(shù)量劃分

根據(jù)光纖的傳導模式數(shù)量,可以將光纖通信系統(tǒng)分為多模光纖通信系統(tǒng)和單模光纖通信系統(tǒng)。

3.按調制信號形式劃分

根據(jù)調制信號的類型,可以將光纖通信系統(tǒng)分為模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。

4.按傳輸信號的調制方式劃分

根據(jù)傳輸信號的調制方式,可將光纖通信系統(tǒng)分為直接調制光纖通信系統(tǒng)和間接調制光纖通信系統(tǒng)。

5.其它劃分

其它類型的光纖通信系統(tǒng)如表1－4所示。

1.3光纜通信工程建設程序

光纜通信工程主要包括光纜線路工程和設備安裝工程兩部分,它們多屬于基本建設項目。公用電信網(wǎng)的光纜通信工程,按行政隸屬關系可分為部直屬項目(如光纜一級干線工程)和地方項目(如光纜二級干線工程)。市內光纜通信工程多數(shù)屬于某一個建設項目中的一個單項工程或單位工程。一般大中型光纜通信工程的建設程序可以劃分為立項、設計、準備、施工和驗收投產(chǎn)五個階段,如圖1－2所示。圖1－2光纜通信系統(tǒng)工程建設程序

1.立項階段

1)項目建議書的提出

項目建議書的提出是工程建設程序中最初階段的工作,是投資決策前對該項目的輪廓設想,主要包括如下內容:

(1)項目提出的背景,建設的必要性和主要依據(jù),介紹國內外主要產(chǎn)品的對比情況和引進的理由,以及幾個國家同類產(chǎn)品的技術、經(jīng)濟分析比較;

(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。

項目建議書可根據(jù)項目規(guī)模、性質,報送相關計劃主管部門審批。項目建議書經(jīng)主管部門批準后可以進行可行性研究,利用外資項目可以開始對外的商務洽談。

2)可行性研究

可行性研究是對建設項目在技術、經(jīng)濟上是否可行的分析論證,是工程規(guī)劃階段的重要程序。光纜通信工程的可行性研究主要包括以下內容:

(1)總論:應包括項目提出的背景、必要性,可行性研究的依據(jù)和范圍,對建設必要性、規(guī)模和效益評價等的簡要結論。

(2)需求預測和擬建規(guī)模:應包括通信需求的預測,建設規(guī)模和建設項目的構成范圍。

(3)擬建方案論證:應包括干線主要路由及局站設置方案論證,通路組織方案論證,設備選型方案論證,新建項目與原有通信設施的配合方案論證,原有設施的利用、挖潛和技術改造方案的論證。

(4)建設可行性條件:應包括協(xié)作條件、供貨情況、設備來源以及資金來源等。

(5)工程量、設備器材、投資估算及技術經(jīng)濟分析:應包括選定方案的主要工程量,設備、器材的估算,投資估算以及技術經(jīng)濟分析等。

(6)項目建成后的維護組織、勞動定員和人員培訓的建議和估算。

(7)對工程建設有關的配套建設項目安排的建議。

(8)對建設進度安排的分析。

(9)其它與建設項目有關的問題及其注意事項。

(10)附錄:應包括主要文件名稱與摘錄,業(yè)務預測和財務評價計算書,重要技術方案的技術計算書,工程建設方案(路由及設站)總示意圖,工程近、遠期通路組織圖,主要過河線、市區(qū)進線、重要技術方案示意圖等。

3)專家評估

所謂專家評估,是指由項目主要負責部門組織部分理論扎實、有實踐經(jīng)驗的專家,對可行性研究的內容作技術、經(jīng)濟等方面的評價,并提出具體的意見和建議。專家評估報告

是主管領導決策的主要依據(jù)之一。目前,對于重點工程、技術引進項目等進行專家評估是十分有意義的。

4)設計任務書的撰寫

設計任務書是確定建設方案的基本文件,是編制設計文件的主要依據(jù)。撰寫設計任務書時,根據(jù)可行性研究推薦的最佳方案編寫,然后視項目規(guī)模送相關審批部門批準后方可

生效。

設計任務書的主要內容包括:

(1)建設目的、依據(jù)和建設計劃規(guī)模。

(2)預期增加的通信能力。

(3)光纜線路的走向。

(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度、財政部門對資金來源等的審查意見。

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。

設計階段的劃分是根據(jù)項目的規(guī)模、性質等不同情況而定的。一般大中型項目采用兩階段設計,即初步設計和施工圖設計。大型、特殊工程項目或技術上比較復雜且缺乏設計

經(jīng)驗的項目,也可實行三階段設計,即初步設計、技術設計和施工圖設計。小型項目也可采用一階段設計,即施工圖設計,如設計、施工技術都比較成熟的本地網(wǎng)光纜線路工程等,可采用一階段設計。

分階段的設計文件編制出版后,應根據(jù)項目的規(guī)模和重要性,由主管部門組織設計、施工、建設、物資器材供應、銀行等單位的有關人員進行會審,并提出會審意見和建議,然

后根據(jù)會審情況確定是否報批或修改。

初步設計一經(jīng)批準,執(zhí)行中不得隨意修改變更。施工圖是承擔工程實施的部門即具有施工資質的施工企業(yè)完成項目建設的主要依據(jù)。

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,主要包括建設準備和計劃安排。建設準備主要指完成開工前的主要準備工作,如勘察工作中水文、地質、氣象、環(huán)境

等資料的收集;路由障礙物的遷移、交越處理措施手續(xù);主要材料、設備的預訂貨以及工程施工的招投標等。

4.施工階段

建設單位經(jīng)過招標與施工單位簽訂施工合同后,施工單位應根據(jù)建設項目的進度及技術要求編制施工組織計劃并做好開工前相應的準備工作。

光纜施工應按施工圖規(guī)定的工作內容以及合同書要求,由施工總承包單位組織與工程量相適應的一個或多個施工隊伍和設備安裝施工隊伍進行施工。線路工程、設備安裝工程

開工前,均須向上級主管部門呈報施工開工報告,經(jīng)批準后才能正式實施。

5.驗收投產(chǎn)階段

為了充分保證光纜通信工程的施工質量,工程結束后,必須經(jīng)過驗收才能投產(chǎn)使用。驗收投產(chǎn)階段的主要內容包括工程初驗、生產(chǎn)準備、工程移交、試運行以及竣工驗收等幾個方面。

初驗合格后的工程項目即可進行工程移交,開始試運行。

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,準備是否充分將影響到已建工程能否及時投產(chǎn)、發(fā)揮其設計的生產(chǎn)能力。生產(chǎn)準備包括:

(1)培訓生產(chǎn)人員。一般在施工前配齊生產(chǎn)人員,這些人員可直接參加施工、驗收等工作,使其熟悉工藝過程、方法,為今后獨立維護打下堅實的基礎。

(2)按設計文件配置好工具、器材及備用維護材料。

(3)組織好管理機構,制訂規(guī)章制度以及配備好辦公、生活等設施。

試運行是指工程初驗后到正式驗收、移交之間的設備運行。試運行期一般為三個月,大型或引進的重點工程項目,試運行期可適當延長。

試運行期間,應按維護規(guī)程要求檢查證明系統(tǒng)已達到設計文件規(guī)定的生產(chǎn)能力和傳輸指標。試運行期滿后,應提交系統(tǒng)使用情況報告給工程竣工驗收會議。

當工程的試運行結束并具備了驗收交付使用的條件后,由主管部門及時組織相關單位的工程技術人員對工程進行系統(tǒng)驗收,即竣工驗收?？⒐を炇帐菍饫|線路工程進行全面

檢查和指標抽測,驗收合格后簽發(fā)驗收證書,表明工程建設告一段落,正式投產(chǎn)交付使用。

對于中小型工程項目,可以視情況適當簡化手續(xù),將工程初驗與竣工驗收合并進行。

復習思考題

1.與通信電纜相比,光纖光纜具有哪些優(yōu)點?

2.簡述光纖通信系統(tǒng)的組成與各部分的作用。

3.光纖通信系統(tǒng)有哪些分類方法?

4.光纜通信工程建設程序劃分為哪幾個階段?

5.光纜通信工程中設計階段是如何劃分的?

6.簡述設計單位、施工單位在光纜通信工程建設程序的各個階段中的主要工作。第2章通信光纜2.1光纜的結構2.2光纜的材料2.3光纜的分類2.4光纜的型2.5光纜的機械和環(huán)境性2.6光纜的端別和纖序2.7特種光纜復習思考題

2.1光纜的結構

2.1.1光纜的基本構成

1.纜芯將套塑并滿足機械強度要求的單根或多根芯線與不同形式的加強件和填充物組合在一起稱為纜芯。纜芯的作用是妥善安置光纖,使光纖在一定外力作用下仍能保持優(yōu)良的傳輸性能。

纜芯包括光纖、光纖套管或骨架、中心加強元件以及油膏等,必要時還有銅線。中心加強元件的作用是在光纜敷設時承受牽引力,以增加光纜的機械強度;油膏具有可靠的防潮性能,防止潮氣侵蝕纖芯;銅線主要作為遠距離供電回路,向無電力中繼站供電。

2.加強元件

為了提升光纜的抗拉強度和機械性能,將一根或多根加強元件組裝到光纜結構中用以承受光纜施工或外力所引起的拉力負荷。加強元件在光纜中的位置有中心式、分布式和鎧

裝式三種:位于光纜中心的,稱為中心加強,材料可以是單根高強度鋼線,也可以是柔軟性好、便于施工的多股鋼絞線;處于纜芯外層并繞包一層塑料以保證與光纖的接觸面光滑并具有一定彈性的,稱為分布式加強;位于纜芯繞包一周的稱為鎧裝式加強。在機械特性方面,對加強元件的基本要求是:具有高楊氏模量、高彈性范圍、高強度、低線膨脹系數(shù)和良好的撓曲性能,以得到強度高、質量小、熱性能穩(wěn)定的光纜結構。

3.護層

護層是由護套和外護層構成的多層組合體,其作用為保護纜芯,使纜芯具備一定的抵御外部機械、物理和化學作用的能力,并能適應各種敷設方式和應用環(huán)境,保證光纜正常的使用壽命。

目前,常用的光纜護層主要有無鎧裝光纜、皺紋鋼帶鎧裝光纜、細鋼絲鎧裝光纜、皺紋鋼帶鎧裝防蟻光纜、單粗鋼絲鎧裝光纜以及雙粗鋼絲鎧裝光纜等六種。

4.填充物

在光纜纜芯的空隙中注滿填充物(油膏),其作用是保護光纖免受潮氣侵蝕和減少光纖的相互摩擦。填充物應保證在60℃時不溶化從光纜中流出,在光纜允許的低溫時不凝固導致光纜的彎曲特性惡化。

光纜結構設有多重保護,目的就是避免光纖受到外力損傷,確保光纖的傳輸性能和使用壽命等。盡管光纜結構如此嚴密,在局部損傷塑料外護層時,若不及時采取有效補救措施,則可能接著損壞金屬護套、甚至內PE護層。

2.1.2常用光纜結構

目前,常用的光纜基本結構大體可分為層絞式、骨架式、束管式和帶狀式四種,每種基本結構中既可放置分離光纖,也可放置帶狀光纖,常用光纜的基本結構如圖2－1所示。圖2－1光纜的基本結構

1.層絞式結構

層絞式光纜易于制造,應用廣泛,它屬于中心加強元件配置方式。層絞式結構光纜有緊套光纖也有松套光纖。中心加強元件主要包括塑料被覆的多股絞合或實心的鋼絲與FRP兩種增強件(習慣稱為加強芯),FRP(如芳綸)其強度能滿足光纜要求,主要應用于無金屬光纜。

層絞式光纜是由緊套或松套光纖扭絞在中心加強元件周圍,用包帶方法固定,然后根據(jù)管道、架空或直埋等不同敷設要求,用PVC或ALPE粘接護層作外護層(埋式光纜還增加皺紋鋼或鋼絲鎧裝層)的光纜。

緊套層絞式光纜容納的光纖芯數(shù)有限,且徑向側壓力會影響光纜損耗,在成纜時可采用不同模量的多層塑料材料充當緩沖涂層來降低微彎損耗,施工牽引時應充分考慮到側壓

力的影響。

松套層絞式光纜采用松套管作為第二道保護,側壓性能進一步提高。

隨著光纖芯數(shù)的增多,光纜會出現(xiàn)單元式絞合結構:一個松套管就是一個單元,其內可有多根光纖,目前多為直徑250mm的一次涂覆光纖。

層絞式光纜的結構優(yōu)點是:光纜中容納的光纖數(shù)量多,光纜中光纖余長易控制,光纜的機械、環(huán)境性能好,適合直埋、管道敷設,也可用于架空敷設;缺點是:光纜結構、工藝設備復雜,生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)繁瑣,材料消耗多。

2.骨架式結構

骨架式光纜不但可用多芯光纖基本骨架構成不同芯數(shù)和性能的光纜,而且對光纖有良好的保護性能,側壓強度高、抗彎性能好,對光纜線路施工、尤其是管道光纜的穿放十分有利。

骨架式光纜將光纖放置于橫截面為V形或U形的塑料骨架中,相應凹槽縱向呈螺旋形或正弦形。

骨架式光纜制造過程中,骨架間凹槽的幾何形狀確定后,通過調節(jié)合適的節(jié)距,使光纖余長適應光纖應力和熱膨脹性能的要求,這將影響到光纜的機械和溫度性能,同時對施

工及施工后光纖殘余應力的產(chǎn)生有一定影響。

骨架式光纜的優(yōu)點是:結構緊湊、纜徑小、光纖纖芯密度大,施工接續(xù)中無需清除阻水油膏,接續(xù)效率高;缺點是:制造設備復雜(需要專用的骨架生產(chǎn)線)、工藝環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)技術難度大等。

3.束管式結構

束管式結構相當于把松套管擴大至整個纜芯而形成一個管腔,將光纖束集中放置在管腔內并填充油膏,以改善光纖在光纜內因側壓、牽引以及彎曲時的受力狀態(tài),而加強元件

則由纜芯中央移至光纜的外護層中,在減小纜芯直徑的同時將抗拉功能與護套功能結合起來,在中心管腔內放置若干由色譜標識的一次涂覆光纖束,最終形成接近上百芯的光纜。

束管式光纜具有強度好的優(yōu)點,尤其耐側壓性能可防止惡劣施工環(huán)境和可能出現(xiàn)的野蠻作業(yè)的影響,同時纖芯和加強件分離的結構也提高了傳輸網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性。

束管式光纜的其它優(yōu)點是:

結構簡單、制造工藝簡捷,光纜截面小、重量輕,適合架空敷設,也可用于管道或直埋敷設;

缺點是:纖芯數(shù)量不宜過多,松套管擠塑工藝中松套管冷卻不夠,成品光纜中松套管會出現(xiàn)后縮,光纜中光纖余長不好控制。

4.帶狀式結構

帶狀式光纜的突出優(yōu)點是可容納大量的光纖,一般在100芯以上,可作為用戶光纜滿足實際需求。帶狀式光纜是將一次涂覆光纖放入塑料帶內制成光纖帶,然后將多層光纖帶放在一起構成纜芯,施工時以光纖帶為單元完成一次接續(xù),以適應大量光纖接續(xù)、安裝的需要。

2.2光纜的材料

光纜是由光纖、高分子材料、金屬塑料復合帶及金屬加強件等共同構成的光信息傳輸介質。光纜結構設計的要點是根據(jù)通信系統(tǒng)容量、使用環(huán)境條件、敷設方式、制造工藝等,通過合理選用各種材料來提高光纜的拉伸應變性能、滲水性能、溫度循環(huán)特性等機械、環(huán)境性能。

構成光纜的材料除光纖外主要包括高分子材料、復合材料以及金屬材料等三大類。

1.高分子材料

1)松套管材料

工業(yè)用松套管材料一般為聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)和聚碳酸酯(PC)等。PBT以其優(yōu)良的機械特性、熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性、耐化學腐蝕性以及與光纖用填充阻水油膏和光纜用涂覆阻水油膏的高相容性,而被廣泛地用作光纖松套管材料。

2)聚乙烯護層材料

聚乙烯(PE)是由乙烯聚合而成的高分子材料,其特點表現(xiàn)在:分子結構緊密,分子鏈間隙極小,滲透性和吸水性弱,具有極高的抗潮性能和較高的絕緣性能;電氣性能和化學性能很穩(wěn)定;有一定的機械強度;價格便宜,易于加工。

3)阻燃護層材料

光纜作為傳輸介質,被應用于各種室內場所、智能大廈、綜合布線系統(tǒng)及各種局域網(wǎng)中,為了人員及樓宇的安全,均應考慮光纜線路的阻燃問題,要求光纜護層具有能長期保護纜芯、耐熱、耐火、耐溶劑、無毒、低煙等性能。阻燃護層材料按其是否含鹵可分為兩類:含鹵阻燃料和無鹵阻燃料。

4)高密度聚乙烯(HDPE)絕緣材料

高密度聚乙烯(HDPE)絕緣材料是以HDPE為基礎樹脂,再添加金屬鈍化劑、抗氧劑、改性劑等以一定比例加工而成的,具有優(yōu)良的機械性能、化學穩(wěn)定性和良好的電氣性能,因此被廣泛應用于光纜的骨架以及填充繩材料。此外,HDPE還具備良好的耐熱應力開裂和耐環(huán)境應力開裂性能,且與光纜阻水油膏相容性好。

5)阻水油膏

為了防止水和潮氣滲入光纜,需要往松套管內縱向注入纖用阻水油膏,并沿纜芯縱向的其他空隙填充纜用阻水油膏,旨在防止各護層破裂后水向松套管和纜芯縱向滲透,使光

纖表面的微裂紋擴張最終導致光纖斷裂,同時防止水與光纜結構中金屬元件的化學置換反應產(chǎn)生的氫導致光纖氫損。

6)熱熔膠

熱熔膠是由高彈性、高抗張力強度和高伸長率的熱塑性橡膠與混合樹脂、調節(jié)劑、穩(wěn)定劑經(jīng)一定工藝加工而成的一種棕色透明狀的彈性塊狀膠體,主要用于光纜鎧裝層復合帶

的搭接縫粘接,可以防止光纜鎧裝層橫向和縱向滲水。熱熔膠具有強粘接力的同時,還要求其粘接力必須具有分布均勻,固化速度快,熱穩(wěn)定性、氣化性能好,與其他材料相容性好等特點。

7)聚酯帶

聚酯帶在光纜中用作包扎材料,例如層絞式光纜中,纜芯是以鋼絞線為中心加強件,套塑后光纖繞中心加強件絞合排列,空隙填充纜膏,再由聚酯帶繞包而成。聚酯帶為酯類聚合物,具有良好的耐熱性、化學穩(wěn)定性和抗拉強度,同時具備收縮率小、尺寸穩(wěn)定性好、低溫柔性好、擊穿電壓高、絕緣性能好等特點。

8)阻水帶

光纜的阻水方式有兩種:憎水型阻水和吸水膨脹型阻水。阻水帶依據(jù)的是吸水膨脹阻水機理,即干性水溶膨脹料阻水。阻水帶是用黏接劑將吸水樹脂粘附在兩層聚酯纖維無紡布中構成的帶狀材料,當滲入光纜內部的水與阻水帶中的吸水樹脂相接觸時,吸水樹脂就迅速吸收滲入水,其自身體積快速膨脹百倍甚至上千倍,迅速充滿光纜的空隙,從而阻止水分在光纜中進一步縱向和橫向流動。

9)芳綸紗

架設在高壓電力輸電線路上的全介質自承式光纜(ADSS光纜),其重量不是靠懸掛鋼索支承,而是靠光纜自身配置的抗拉元件玻璃鋼圓棒和芳綸紗來支承自重和抗拉。芳綸紗的優(yōu)點是重量輕、抗拉強度高。通常,芳綸紗被放置在光纜的內外護套之間,以提升光纜的縱向抗拉強度。一般,用芳綸紗作為標準元件的ADSS光纜跨度范圍為75~1100m。

2.復合材料

復合材料主要有鋼塑復合帶和鋁塑復合帶兩種,用于光纜鎧裝層,其作用是隔潮、保護纜芯免受機械損傷,提高光纜的側壓力、耐沖擊力以及電磁屏蔽性能。

復合材料應注意金屬復合帶中鋼帶/鋁箔與塑膜的剝離強度、復合帶間的熱封強度、銷裝搭接縫的黏接強度等,還應注意復合帶的耐水、耐油以及與填充油膏的相容性,以免

發(fā)生化學反應產(chǎn)生氫,造成氫損。

3.金屬材料

光纜在敷設和使用過程中均可能產(chǎn)生軸向應力,為保證光纜在所允許的應力作用下工作,必須選用金屬材料作為加強元件來提高光纜的抗拉伸、壓扁和彎曲等的機械性能。光

纜中的金屬材料指鋼絲或鋼絞線,鋼絲主要有鍍鋅高碳鋼絲、鍍磷高碳鋼絲和鍍鋅低碳鋼絲三種。由于鍍鋅鋼絲容易產(chǎn)生析氫現(xiàn)象,在海底光纜通信系統(tǒng)中已不再使用。

2.3光纜的分類

光纜的種類很多,其分類方法也多,一般根據(jù)光纜的纜芯結構、敷設方式以及適用環(huán)境來劃分,具體分類方法如表2－1所示。

2.4光纜的型號

根據(jù)YD/T9082000《光纜型號命名辦法》,光纜的型號是由型式代號和規(guī)格代號兩部分構成,即:

光纜型號=型式代號+規(guī)格代號。

1.型式代號

光纜的型式代號由分類代號、加強構件、結構特征、護套和外護層五部分構成,如圖2－2所示。圖2－2光纜的型式代號

下面對各部分代號所表示的內容做詳細說明。

1)分類代號

GY———通信用室(野)外光纜;

GM———通信用移動式光纜;

GJ———通信用室(局)內光纜;

GS———通信用設備內光纜;

GH———通信用海底光纜;

GT———通信用特殊光纜。

2)加強構件代號

無符號———金屬加強構件;

F———非金屬構件。

3)結構特征

結構特征應標識出光纜纜芯結構和光纜派生結構特征,當光纜型式有多個結構特征需要注明時,可用組合代號表示,其組合代號是將下列相應的各代號按自上而下的順序排列。

D———光纖帶結構;

無符號———光纖松套被覆結構;

J———光纖緊套被覆結構;

無符號———層絞結構;

G———骨架槽結構;

X———纜中心管(被覆)結構;

T———油膏填充式結構;

無符號———干式阻水結構;

R———充氣式結構;

C———自承式結構;

B———扁平形狀;

E———橢圓形狀;

Z———阻燃。

4)護套代號

Y——聚乙烯護套;

V——聚氯乙烯護套;

U——聚氨酯護套;

A——鋁聚乙烯粘結護套(簡稱A護套);

S——鋼聚乙烯綜合護套(簡稱S護套);

W——夾帶平行鋼絲的鋼聚乙烯粘結護套(簡稱W護套);

L——鋁護套;

G——鋼護套;

Q——鉛護套。

5)外護層代號

外護層是指鎧裝層及鎧裝層外邊的外被層,其代號用兩組數(shù)字表示,第一組表示鎧裝層,可以是一位或兩位數(shù)字;第二組表示外被層或外套,它應是一位數(shù)字。外護層代號及其意義如表2－2所示。

2.規(guī)格代號

光纜的規(guī)格由光纖和導電芯線的相關規(guī)格構成,光纖的規(guī)格與導電芯線的規(guī)格之間用“+”連接。

1)光纖規(guī)格

光纖規(guī)格由光纖數(shù)和光纖類別構成。光纖的類別應采用光纖產(chǎn)品的分類代號表示,即用大寫A表示多模光纖,大寫B(tài)表示單模光纖,再以數(shù)字和小寫字母表示不同種類的光纖。多模光纖與單模光纖的具體規(guī)格詳見表2－3和表2－4。

2)導電芯線規(guī)格

導電芯線規(guī)格的構成應符合YD/T3222013《銅芯聚烯烴絕緣鋁塑綜合護套市內通信電纜》第3.1.6條中銅導電芯線規(guī)格構成的相關規(guī)定。

3.光纜型號命名舉例

【例1】光纜型號GYTA5324A1+5×4×0.9其表示意義為松套層絞結構,金屬加強元件,鋁聚乙烯黏結護套,皺紋鋼帶鎧裝,聚乙烯護套的通信用室外光纜,包含24根50/125mm的二氧化硅系多模漸變光纖和5根線徑為0.9mm的用于遠供及監(jiān)測的銅線四線組。

【例2】光纜型號GYGTA36B1

其表示意義為金屬加強構件,骨架填充式、鋁聚乙烯粘結護套通信用室外光纜,包含36根“非色散位移型”類單模光纖。

2.5光纜的機械和環(huán)境性能

光纜的機械性能是確保光纜安全敷設、可靠運行和使用壽命的基本條件。由于使用環(huán)境不同,對應要求也會不同,相關文檔從實踐出發(fā)對架空、管道、埋式以及水底光纜等不同結構光纜的機械性能和環(huán)境性能制定了具體要求。對于重要線路或特殊需求,在工程設計和訂貨時可向光纜制造廠商提出明確要求。

1.機械性能及試驗要求

光纜的機械性能主要包括拉伸、壓扁、沖擊、彎曲、扭轉、曲繞、彎折以及卷繞等。光纜機械性能應依據(jù)GB/T7424·22008《光纜基本試驗方法》中規(guī)定的各項試驗方法、試驗條件、指標要求進行例行試驗或驗收試驗。

2.環(huán)境性能及試驗要求

光纜的環(huán)境性能是確保光纜在正常環(huán)境和惡劣條件下達到設計能力的必要條件。國際電工委員會提出了諸如溫度循環(huán)、污染、霉菌繁殖、耐火、滲水、冷凍以及核輻射等條件。

我國關于光纜環(huán)境性能的試驗方法表中有溫度循環(huán)、滲水、復合物滴流等條件。光纜環(huán)境性能應依據(jù)GB/T7424·22008《光纜基本試驗方法》中規(guī)定的各項試驗方法、試驗條件、指標要求進行例行試驗或驗收試驗。

2.6光纜的端別和纖序

2.6.1端別判斷通信光纜的端別判斷方法與通信電纜類似。一般來說,光纜線路工程中要求北為A端、南為B端、東為A端、西為B端,可按設計要求,以上游局、站為A端,下游局、站為B端。

1.新光纜

對于新光纜,紅點端為A端,綠點端為B端;光纜外護套上的長度數(shù)字小的一端為A端,另外一端即為B端。

2.舊光纜

由于舊光纜外護套上的紅綠點和長度數(shù)字均有可能在施工過程中被摩擦掉,所以其端別判斷方法為:面對光纜橫截面,若同一層中的松套管顏色藍、橙、綠、棕、灰、白按順時

針排列則為A端,逆時針為B端。

2.6.2纖序排定

光纜中松套管單元光纖色譜分為兩種,一種是6芯的,一種是12芯的,前者的色譜排列順序為藍、橙、綠、棕、灰、白,后者的色譜排列順序為藍、橙、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉紅、天藍。

若為6芯單元松套管,則藍色松套管中的藍、橙、綠、棕、灰、白6根纖對應1~6號纖;緊挨藍色松套管的橙色松套管中的藍、橙、綠、棕、灰、白6根纖對應7~12號纖;依

此類推,直至排完所有松套管中的光纖為止。

若為12芯單元松套管,則藍色松套管中的藍、橙、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉紅、天藍12根纖對應1~12號纖;緊挨藍色松套管的橙色松套管中的藍、橙、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉紅、天藍12根纖對應13~24號纖;依此類推,直至排完所有松套管中的光纖為止。

2.7特種光纜

2.7.1排水管道光纜

1.光纜結構下水道光纜是利用城區(qū)排水管道進行敷設的一種光纜,由于其敷設環(huán)境的特殊性,要求在設計光纜結構時必須考慮以下因素:

(1)具備防止嚙齒類動物啃咬的能力;

(2)環(huán)境溫度與氣候條件相關,也與下水道中排水溫度的情況相關,光纜需具備良好的溫度特性;

(3)水中的化學物質對光纜的腐蝕應予以考慮;

(4)高潮濕和浸水環(huán)境下,須考慮護套開裂問題以及阻水設計;

(5)下水道光纜需具備阻燃能力。

下水道光纜的結構如圖2－3所示。

圖2－3下水道光纜結構圖

2.敷設要求

下水道光纜在結構上結合了ADSS和GYTA的特質,采用自承式結構掛架于管道上壁,無需在管道中預先設置吊線或吊管,所以其敷設特點是施工效率高、工程造價低。

2.7.2路面微槽光纜

1.光纜結構

路面微槽光纜和氣吹光纜具有相似的結構,纜徑小、自重輕、抗側壓、抗拉伸、隔潮性能好。它以不銹鋼松套技術為基礎,芯數(shù)可達48芯,外徑小于6.0mm,纜重小于60kg/km。其中,不銹鋼管/鋼帶既是光纖的松套保護管,能提供適當?shù)墓饫w余長,也是光纜密封套,可以完全隔絕外界潮氣不使其進入套管內,同時也是光纜的加強構件,用以確保光纜的拉

伸性能和壓扁性能。

不銹鋼管/鋼帶內填充了阻水帶,確保了光纜符合滲水性能的要求,其結構如圖2－4所示。我國路面微槽敷設光纜由行業(yè)標準YD/T14612013《通信用路面微槽敷設光纜》進行規(guī)范。路面微槽光纜和氣吹光纜具有相似的結構,纜徑小、自重輕、抗側壓、抗拉伸、隔潮性能好。它以不銹鋼松套技術為基礎,芯數(shù)可達48芯,外徑小于6.0mm,纜重小于60kg/km。

其中,不銹鋼管/鋼帶既是光纖的松套保護管,能提供適當?shù)墓饫w余長,也是光纜密封套,可以完全隔絕外界潮氣不使其進入套管內,同時也是光纜的加強構件,用以確保光纜的拉伸性能和壓扁性能。不銹鋼管/鋼帶內填充了阻水帶,確保了光纜符合滲水性能的要求,其結構如圖2－4所示。我國路面微槽敷設光纜由行業(yè)標準YD/T14612013《通信用路面微槽敷設光纜》進行規(guī)范。圖2－4路面微槽光纜結構圖

2.敷設要求

路面微槽光纜在敷設過程中需注意以下幾點:

(1)在現(xiàn)有水泥或瀝青道路路面開槽;

(2)開槽寬度小于50mm;

(3)槽道內最上層光纜距路面深度不小于80mm;

(4)槽道總深度不大于路面層厚度的2/3。

2.7.3皮線光纜

1.光纜結構

皮線光纜具有良好的抗側壓能力,更易于敷設,性能更加穩(wěn)定可靠。皮線光纜以單芯、雙芯結構居多,也可做成四芯結構,橫截面呈“8”字形,加強件位于兩圓中心,可采用金屬或非金屬結構,光纖位于“8”字形的幾何中心。皮線光纜的結構如圖2－5所示。圖2－5皮線光纜的結構

皮線光纜除了最基本的類型以外,還有多種衍生結構,最常見的有管道映射光纜(管道入戶形)和自承式“8”字布線光纜(架空入戶形)兩種,如圖2－6所示。圖2－6皮線光纜的衍生結構

2.敷設要求

管道映射光纜和自承式“8”字布線光纜都屬于室內外一體化光纜,室內、室外環(huán)境均能適應,適合于從室外到室內的FTTH引入。管道映射光纜由于在皮線光纜的基礎上增

加了外護層、加強件及阻水材料,所以其硬度和防水性能均有提高,適合于戶外管道敷設。自承式“8”字布線光纜是在皮線光纜的基礎上增加了一根金屬吊線單元,因此抗拉強度更大,可用于架空敷設,適用于戶外架空引入戶內的布線環(huán)境。

2.7.4野戰(zhàn)光纜

1.概述

光纖通信所固有的各種優(yōu)點使它適合于軍事應用,如外徑小、重量輕,使其有利于部隊野戰(zhàn)通信,便于快速架設和撤收,線路組建快、機動性好、生存力強;抗電磁干擾、抗射頻干擾和抗電磁脈沖干擾的性能好,且無電磁輻射,提高了通信的保密性和安全性,有助于提高部隊在現(xiàn)代電子戰(zhàn)環(huán)境中的生存能力。

野戰(zhàn)光纜是一種可方便地在田野收、放的戰(zhàn)術光通信干線。野戰(zhàn)光纜主要用于野戰(zhàn)綜合通信系統(tǒng)中的交換節(jié)點間、交換節(jié)點到用戶中心間的群路信息傳輸及作為無線接力設備

的引接設備的傳輸線,也可作為傳輸手段用于抗干擾及電磁屏蔽特別嚴格的場合。

近年來,國外野戰(zhàn)光纜的發(fā)展出現(xiàn)了幾個明顯的特點:

首先,各國野戰(zhàn)光纜中的光纖基本上采用緊包緩沖結構0.

9~1mm的光纖單元;增強元件以芳綸絲為主,有的伴以FRP;護套多數(shù)采用阻燃聚氨酯,也有氯丁橡膠和聚酯。

其次,采用一種光纜結構容納不同光纖類型(如多模光纖、單模光纖、色散位移單模光纖、抗核加固光纖、大芯徑光纖等),光纖經(jīng)被覆而形成統(tǒng)一外徑的光纖單元,從而滿足不同的使用要求。

最后,要求采用防核加固光纖以滿足未來戰(zhàn)爭的需要。

2.光纜材料與結構

1)材料

野戰(zhàn)光纜直接在田野中敷設,光纜本身不再處于任何受保護的環(huán)境之中,極易受到擠壓、拉伸和磨擦等作用,所以光纜應具備堅韌的結構;為了便于現(xiàn)場敷設和后勤運輸,避免遭受敵方的攻擊和摧毀,光纜應具有重量輕、尺寸小和柔軟的結構。

為賦予野戰(zhàn)光纜良好的耐磨性、高溫和低溫下的柔軟性,通常采用聚氨酯作為保護層。聚氨酯的彈性好,有利于吸收沖擊能量。黑色阻燃型聚氨酯具有耐氣候性和抑制火焰蔓延的能力,是制造野戰(zhàn)光纜的理想護層材料。

普通光纜采用廉價的鋼絲作為加強元件的居多,但是這樣的光纜在柔軟性方面比使用纖維作加強元件的差,在重量方面遠比用纖維的大,因此野戰(zhàn)光纜均采用纖維材料作加強

元件。可作加強元件的纖維材料有玻璃纖維、尼龍絲、滌綸絲、芳綸絲(美國杜邦公司的產(chǎn)品為Kevlar,國產(chǎn)品名為芳綸1414)、碳纖維和硼纖維等,其一般性能列于表2－5中。

2)結構

野戰(zhàn)光纜是一種專為野外和復雜環(huán)境下臨時快速布線和反復收放而設計的通信光纜。緊包光纖、芳綸絲和聚氨酯護層構成了最簡單的野戰(zhàn)光纜,其具有抗張力強、抗壓力強、

柔軟性好、抗彎曲、耐油、耐磨、阻燃、溫度適用范圍廣等特點。它適用于野外通信系統(tǒng)快速布線或反復收放,雷達、航空和艦船布線,油田、礦山、港口、電視現(xiàn)場轉播,通信線路搶修等條件嚴酷的場合。圖2－7為國外野戰(zhàn)光纜的四種結構,圖中所示尺寸因不同制造商而有所差異。圖2－7野戰(zhàn)光纜典型結構

在圖2－7(d)中,光纖絞合成纜芯之后,在繞制芳綸絲之前先擠包了一層聚氨酯內護層,然后在繞制芳綸絲之后再擠包一層聚氨酯外護層,它是一種雙層護套結構。此外,還有單擠包外護層的單護層結構,采用泡沫塑料內護層和聚氨酯外護層的雙護層結構。

3)強度計算

根據(jù)實戰(zhàn)需要,野戰(zhàn)光纜應具有約1200N的抗拉力。在這種結構的光纜中,抗拉力完全由芳綸絲承擔。光纜中芳綸絲的實際用量應根據(jù)光纖在光纜中的余長、整個成纜加工

過程中芳綸絲強度的利用率、相應于不同繞制方式和繞制角度的斷裂伸長率及安全系數(shù)等因素進行修正。

3.野戰(zhàn)光纜的典型性能

1)重量和尺寸

由于野外隨時收放作業(yè)的需要,野戰(zhàn)光纜必須重量輕、尺寸小。美國軍用光纜規(guī)范DODC85045/2中規(guī)定的芯數(shù)、重量和外徑的標稱值如表2－6所示。

我國自行研制的野戰(zhàn)光纜,其芯數(shù)、重量和外徑的標稱值如表2－7所示。

2)抗拉能力

根據(jù)美軍軍用光纜總規(guī)范DODC85045C,野戰(zhàn)光纜在拉伸負荷1780N下的伸長率應小于2%,在此拉力下相對于無拉力下的每根光纖附加損耗應小于0.5dB;工作拉伸負荷300N下保持72h,附加損耗應小于0.5dB。

國內某企標規(guī)定:1100N拉力下保持1min,每根光纖的附加損耗應小于0.5dB。

3)溫度特性

按DODC85045C規(guī)定,光纜繞在線筒上和不繞在線筒上均應進行溫度循環(huán)試驗。經(jīng)高、低溫反復5次循環(huán),在其低溫端或高溫端相對于室溫下的每根光纖附加損耗應小于

0.5dB。低溫端定在-46℃(國內分-45℃和-35℃兩檔),高溫端定在71℃(國內定在55℃)。在兩極端溫度和室溫下的保溫時間至少4h。

4)擠壓和沖擊

按美軍軍用光纜總規(guī)范規(guī)定,野戰(zhàn)光纜抗擠壓能力定為:施壓2000N/10cm,保持1min,附加損耗小于0.5dB。而英國BICC研制的野戰(zhàn)光纜,在1000N/5mm下保持10min的最大損耗變化僅為±0.05dB。

按DODC85045C規(guī)定,野戰(zhàn)光纜的抗沖擊能力為1.5N·m,沖擊100次,附加損耗小于0.5dB。國內某企標規(guī)定:1N·m,沖擊200次,附加損耗小于0.5dB。英國BICC

研制的野戰(zhàn)光纜,可在2.5N·m,沖擊200次,最大損耗變化±0.5dB。

4.其它特種軍用光纜

除了戰(zhàn)術通信用的野戰(zhàn)光纜之外,軍事部門還需要各種各樣的專用光纜。比如,打擊坦克用的導彈制導光纜,打擊軍艦用的魚雷制導光纜,可用直升飛機進行高速布線的消耗性光纜,拖曳或吊放聲納的光纜,系留探測氣球的光纜等。這些專用光纜在一些發(fā)達國家也在不斷完善之中,而在我國尚處于起步階段。

1)抗微彎能力

標準的50/125mm、NA為0.20的多模光纖,在高張力下,繞于小直徑(Φ50mm)的線軸上時,尤其是在高速放線的剝離點處出現(xiàn)微彎時,會出現(xiàn)較大的因微彎引起的附加損耗。

2)強度、尺寸與重量

為獲得尺寸小、重量輕的導彈制導光纜,最好使用涂覆外徑為0.3mm的光纖,外加三根芳綸絲,如Kevlar49/217Dtex來補強,外層再用聚酯繞包得到0.55mm的光纜。

若選用一種由高強度、高模量涂覆料制得的高強度光纖,直接繞制成線包,則可以免去補強用的Kevlar絲和包扎用的聚酯,進一步降低制導光纜及其繞成的線包的尺寸和重量,將更適用于導彈制導系統(tǒng)。

復習思考題

1.室外光纜按照纜芯結構可分為哪幾類?分別具有什么特點?

2.光纜受潮、進水后有什么危害?光纜在結構上如何防潮、防水?

3.光纜的端別和纖序是如何規(guī)定的?規(guī)定端別的目的和意義是什么?

4.加強件的作用是什么?常見的加強件結構及其布放位置有哪幾種?

5.根據(jù)型號說明以下光纜的結構:

(1)GJFBZY12B1

(2)GYTA5312A1

(3)GYTY53+333

(4)GYTA53+33

(5)GYDXTW144B

6.簡述野戰(zhàn)光纜的結構、用途和分類。

7.野戰(zhàn)光纜的戰(zhàn)術要求和主要技術指標有哪些?第3章光纜線路工程設計3.1光纜線路工程設計概3.2中繼段距離設計3.3工程設計勘測3.4階段設計及要3.5設計會審與審批3.6光纜線路設計3.7通信管道設計復習思考題

3.1光纜線路工程設計概述

1.光纜線路工程設計的主要任務光纜線路工程設計的主要任務包括:

(1)選擇合理的光纜線路路由,并根據(jù)路由的選擇情況組織光纜網(wǎng)絡;

(2)根據(jù)設計任務書提出的原則,確定干線及分支光纜的容量、程式,以及各線路節(jié)點的設置;

(3)根據(jù)設計任務書提出的原則,確定線路的敷設方式;

(4)對光纜線路沿途經(jīng)過的各種特殊區(qū)段加以分析,并提出相應的保護措施;

(5)對光纜線路經(jīng)過之處可能遭到的強電、雷擊、腐蝕、鼠害等影響加以分析,并提出防護措施;

(6)對設計方案進行全面的政治、經(jīng)濟、技術方面的比較,進而綜合設計、施工、維護等各方面的因素,提出設計方案,繪制相關圖紙;

(7)根據(jù)工業(yè)與信息化部概(預)算編制要求,結合工程的具體情況,編制工程概(預)算方案。

2.光纜線路工程的分類及其特點

1)光纜線路工程的分類

(1)按敷設方式劃分。

光纜線路工程按照敷設方式的不同,可分為架空光纜、地下光纜(直埋、管道)和水底光纜,架空光纜是架掛在電線桿間的鋼絞線之上,地下光纜則直接埋設在土壤中,或通過人孔放入管道中。

(2)按承載業(yè)務劃分。

光纜線路按其承載業(yè)務不同,可分為本地傳輸網(wǎng)光纜線路和長途光纜線路。

2)光纜線路工程的特點

(1)涉及學科眾多。

(2)涉外關系復雜。

(3)政策性強。

(4)經(jīng)濟性強。

(5)復雜度高。

3.2中繼段距離設計

光傳輸中繼段距離由光纖損耗和色散等因素決定,因此,實際工程中中繼段距離的設計分為兩種情況:

第一種是損耗受限系統(tǒng)中中繼段距離的設計,即中繼段距離由光發(fā)送點和光接收點之間的光通道損耗決定;

第二種是色散受限系統(tǒng)中中繼段距離的設計,即中繼段距離由光發(fā)送點和光接收點之間的光通道色散決定。

設計光纖通信系統(tǒng)的中繼段距離有三種方案可供選擇:統(tǒng)計設計法、半統(tǒng)計設計法和最壞值設計法。統(tǒng)計設計法是根據(jù)各參數(shù)的統(tǒng)計分布函數(shù)來計算,需要大量的基礎數(shù)據(jù);

半統(tǒng)計設計法是利用統(tǒng)計方法確定部分系統(tǒng)參數(shù);最壞值設計法考慮了系統(tǒng)在最壞情況下的保證值,而不管其分布如何,所以它是以犧牲中繼段長度為代價滿足系統(tǒng)的性能要求,

屬于純確定法。

長途光纜線路中繼段系統(tǒng)構成如圖3－1所示。S參考點為光發(fā)送點,位于緊靠光發(fā)送機的連接器之后;R參考點為光接收點,位于緊靠光接收機的連接器之前。圖3－1長途光纜線路中繼段系統(tǒng)示意圖

圖3－1中:

T‘、T——符合ITUT建議的光端機和數(shù)字復用設備的接口;

TX——光端機或光中繼器的光發(fā)射機;

RX——光端機或光中繼器的光接收機;

S——緊靠在TX上,光連接器C1

后面的光纖點;

R——緊靠在RX上,光連接器C2

前面的光纖點;

OF——光纜線路;

C1

、C2

——光連接器;

N——光纖固定接頭。

3.2.1損耗受限系統(tǒng)

損耗受限系統(tǒng)中繼段距離可用式(3－1)估算,即

式(3－1)中:

L——損耗受限中繼段距離(km);

PS

——S點最小平均發(fā)送光功率(dBm),已扣除設備連接器的損耗和耦合反射噪聲代

價,應為光發(fā)器件壽命周期內的最小平均發(fā)送光功率;

PR

——R點在滿足一定誤碼率條件下的最小接收靈敏度(dBm),已扣除設備連接器的損耗;

PP

——光通道功率代價(dB),因反射、碼間干擾、模分配噪聲和激光器啁啾而產(chǎn)生的光功率代價,光通道功率代價不應超過1dB,在4次群及以下系統(tǒng)中可忽略不計;

MC

——光纜富余度(dB),是指光纜線路運行中的變動(維護時附加接頭和光纜長度的增加)以及外界環(huán)境因素引起的光纜性能劣化,S和R點間其他連接器(若配置時)性能劣

化在設計中應保留必要的富余量,在一個中繼段內,光纜富余度不應超過5dB,一般取3~5dB;

AC

——S點和R點之間其他連接器損耗之和(dB),如ODF、水線倒換開關等,連接器損耗一般取0.

8dB/個;

Af——光纖平均損耗(dB/km),廠家一般提供標稱波長的平均值和最大值,設計中按平均值增加0.05~0.08dB/km取值;

AS

——光纖固定接頭平均損耗(dB/km),與光纜質量、熔接機性能、接續(xù)操作水平等因素有關,設計中一般取0.05dB/km。

3.2.2色散受限系統(tǒng)

色散受限系統(tǒng)中繼段距離可用式(3－2)估算

式中:

L——色散受限中繼段距離(km);

ε——當光源為多縱模激光器時取0.15,單縱模激光器時取0.36;

B——線路信號比特率(Mb/s);

D——光纖色散系數(shù)(ps/(nm·km));

Δλ——光源的均方根譜寬(nm)。

色散受限系統(tǒng)中繼段距離也可用式(3－3)估算,即

式中:

Dmax

——S和R點之間允許的最大色散值(ps/nm);

D——光纖色散系數(shù)(ps/(nm·km))。

S和R點之間允許的最大色散值Dmax一般由光傳輸設備給出,如6400ps/nm或者12800ps/nm兩擋,或者通過式(3－4)估算得出,即

3.2.3密集波分復用系統(tǒng)

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。以中繼段為單元,中繼段內各個光放大器均設計為等增益工作狀態(tài),各放大器的輸出光功率均相同,其接收靈敏

度也相同,如光放段的光纜損耗小于放大器的增益較多時,則應用光衰減器進行調節(jié)。

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,計算光放段的光功率,再按一個中繼段內最大光功率段選擇光放段。

光放段的長度一般按式(3－5)計算,即

式中:

L———光放段距離(km);

G———光放大器增益(dB);

AC———光纖連接器損耗(dB);

αR———光纖損耗系數(shù)(dB/km);

αC———光纜線路余量(dB/km);

αS———光纖熔接平均損耗(dB/km)。

如某G.652單模光纖系統(tǒng)擴容改造為DWDM系統(tǒng)工程,工作波長為1550nm,實測光纖雙向平均損耗αR=0.25dB/km(含光纖熔接損耗0.2dB以下的接頭,光纖熔接損耗超

過0.2dB以上需要進行整治),光纜線路余量αC=0.04dB/km,光纖連接器損耗按1個連接器AC=0.5dB計算。根據(jù)光纖線路損耗測試參數(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3－1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。一個中繼段光通道容許的色散,多數(shù)廠商的DWDM系統(tǒng)設為6400ps/nm和12800ps/nm兩擋。根據(jù)

G.652光纖和G.655光纖的色散系數(shù)計算光通道色散,對應容許的中繼段長度見表3－2。

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。假如單波道輸出光功率PO=7.0dB,光放大器噪聲系數(shù)Nf=8.0dB,光放段增益

G分別為22dB、30dB、33dB,信噪比可用式(3－6)計算

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)。

代入數(shù)據(jù)后的計算結果見表3－3。

DWDM系統(tǒng)中繼段的配置,需同時滿足光功率、光放大器增益、光通道色散和光信號的信噪比要求。另外在傳輸系統(tǒng)的指標方面,仍應滿足SDH系統(tǒng)關于抖動與誤碼指標要

求。對于中繼段,應滿足誤碼率BER小于或等于1×10-12的要求。

3.3工程設計勘測

3.3.1查勘1.準備工作

1)人員組織查勘小組應由設計、建設維護、施工等單位的相關成員組成,人員多少視工程規(guī)模大小而定。

2)熟悉相關文件

了解工程概況和要求,明確工程任務和范圍,如工程性質,規(guī)模大小,建設理由,近、遠期規(guī)劃等。

3)收集資料

一項工程的資料收集工作將貫穿線路設計勘測的全過程;主要資料應在查勘前和查勘中收集齊全。

4)制定查勘計劃

根據(jù)設計任務書和所收集的資料,對工程概貌做出一個粗略方案。

5)查勘準備

可根據(jù)不同查勘任務準備不同的工具。

2.查勘

1)路由選擇

根據(jù)設計規(guī)范要求和前期確定的初步方案,進行路由選擇。

2)站址選擇

根據(jù)工程設計任務書和設計規(guī)范的有關規(guī)定選擇分路站、轉接站、有人及無人中繼站,站址選擇具體要求不盡相同。

3)對外聯(lián)系

管道、光纜需穿越鐵路、公路、重要河流、其它管線以及其它有關重要工程設施時,應與有關單位聯(lián)系,重要部位需取得有關單位的書面同意。

4)資料整理

根據(jù)現(xiàn)場查勘的情況進行全面總結,并對查勘資料進行下述整理和檢查:

(1)將主體路由、選擇的站址、重要目標和障礙在地圖上標注清楚;

(2)整理出站間距離及其它設計需要的各類數(shù)據(jù);

(3)提出對局部路由和站址的修正方案,分別列出各方案的優(yōu)缺點并進行比較;

(4)繪制出向城市建設部門申報備案的有關圖紙;

(5)將查勘情況進行全面總結,并向建設單位匯報,認真聽取意見,以便進一步完善方案。

3.3.2測量

1.測量前準備

1)人員配備

根據(jù)測量規(guī)模和難度,配備相應人員,并明確人員分工,定制日程進度。光纜線路測量工作人員配備情況如表3－4所示。

2)工具配備

根據(jù)工程類別和測量方法的需要配備測量工具。

2.線路測量分工和工作要求

光纜線路測量工作分工和工作要求如表3－5所示。

3.整理圖紙

(1)檢查各項測繪圖紙。

(2)整理登記資料、測防資料和對外調查聯(lián)系工作記錄。

(3)統(tǒng)計光纜長度和各種工作量。

資料整理完畢,測量組應進行全面系統(tǒng)的總結,對路由與各項防護加固措施作重點的論述。

3.3.3勘測階段劃分

1.可行性研究及方案查勘

長途光纜線路及本地傳輸網(wǎng)光纜線路的勘測工作一般分為初步設計查勘和施工圖測量兩個階段。但對跨省的長途干線工程,為了編制規(guī)劃階段工程建設的可行性研究報告,同時作為工程投標的參考,首先應進行光纜線路工程的可行性研究及工程方案查勘工作。

1)工程可行性研究報告及工程方案查勘的任務

工程可行性研究報告及工程方案查勘的任務包括以下四點:

(1)擬定光纜傳輸系統(tǒng)的光纜規(guī)格型號和多路傳輸設備的制式;

(2)擬定工程大致路由走向以及重點地段的線路路由方案;

(3)擬定終端站和沿途轉接站、分路站、有人及無人中繼站的建設方案,建設規(guī)模及其建筑結構。提出關鍵性新設備的研制及與本工程互相配合的方案;

(4)初步確定本工程的技術經(jīng)濟指標和工程投資估算數(shù)額,論證本工程建設的可行性。

2)可行性研究報告和方案查勘應搜集的資料

可行性研究報告和方案查勘應搜集的資料詳見表3－6。

3)現(xiàn)場查勘

現(xiàn)場查勘應完成以下任務:

(1)將收集的資料和實地查勘獲得的材料進行綜合分析、比較,研究工程建設方案的可行性,確定重點地區(qū)的路由走向方案;

(2)了解工程沿線的現(xiàn)有通信網(wǎng)組成情況及其發(fā)展規(guī)劃,了解沿線其它部門進網(wǎng)的需求;

(3)查勘終端站、轉接站、分路站、有人及無人中繼站的站址方案,其中有人站所屬的城市及具體位置待下一階段確定;

(4)征求工程相關單位(如規(guī)劃局、軍事保密等)對光纜線路路由走向及設站方案的意見;

(5)與建設單位共同商定查勘的結論。

2.初步設計查勘

由設計專業(yè)人員和建設單位代表組成查勘小組,查勘步驟如下:研究設計任務書(或可行性報告)的內容與要求;收集與工程有關的文件、圖紙與資料;在1︰50000地形圖上初步標出擬定的光纜路由方案;初步擬定無人站站址的設置地點,并測量標出相關位置;制定組織分工、工作程序與工程進度安排;準備查勘工具。

初步設計查勘的主要任務如下:

(1)選定光纜線路路由。選定線路與沿線城鎮(zhèn)、公路、鐵路、河流、水庫、橋梁等地形地物的相對位置;選定進入城區(qū)所占用街道的位置,根據(jù)現(xiàn)有通信管道或需新建管道的規(guī)程,選定在特殊地段的具體位置。

(2)選定終端站、轉接站、有人及無人中繼站的站址。配