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1、1,第三章 光缆通信工程设计,3.1 光缆通信工程的建设程序 3.2 中继段长度的确定 3.3 光缆线路工程的查勘 3.4 光缆工程的图纸绘制 3.5 光缆在接入网中的应用,2,3.1 光缆通信工程的建设程序,光缆通信工程分光缆线路工程和设备安装工程两个部分，大中型工程的建设程序分规划、设计、准备、施工、竣工投产五个阶段。 1.规划阶段（做什么）： 项目建议书（拟定的轮廓设想） 可行性研究（经济、技术上论证） 专业评估（专家评估报告） 设计任务书（依可行性研究报告的最佳方案进行。内容：建设的目的、依据、规模；预期增加的通信能力；经济效益预测、资金来源的审查意见等；线路的走向、设备安装局站地点及
2、配套情况。）,3,2.设计阶段（如何做）：编制设计文件，并对其审定。依规模、性质分 两阶段设计：初步设计、施工图设计 三阶段设计：初步设计、技术设计、施工图设计。 施工图设计是承担工程实施部门完成项目建设的主要依据。 3.准备阶段（准备）： 建设准备（勘察、资料收集、预定货及招投标）； 计划安排（编制年度计划）。,4,4.施工阶段（做）： 编制施工组织计划：线路施工，设备安装施工（光电设备的安装、调试）。 5.竣工投产阶段（完成）： 工程初验：线路/设备初验，初验报告。 生产准备/工程移交/试运行：由维护部门代维，3个月，系统使用情况报告。 竣工验收：对系统进行全面检查和指标抽测。,5,6,3
3、.1 光缆通信工程的建设程序 3.2 中继段长度的确定 3.3 光缆线路工程的查勘 3.4 光缆工程的图纸绘制 3.5 光缆在接入网中的应用,7,3.2 中继段长度的确定,以长途光缆系统（与市内光缆系统设计方法基本相同，参数选取有别）为例说明光中继段内的系统设计，分两个步骤： 设计方案：依据系统各部分性能要求，提出具体的性能指标（假定或计算得出），以便购买或研制产品，为系统预算做好准备。损耗、色散限制。 系统预算：依所得设备实际性能参数，对系统进行预算，以确定所设计系统能否正常工作（已知中继距离）或确定合适的中继距离范围。损耗、色散预算。,8,一.设计方案损耗、色散限制 设计方案中主要考虑损耗
4、和色散对系统的影响。 基本光中继段的设计一般有三套方案可选。一般采用传统的最坏情况设计法。 最坏情况设计法：系统参数在最坏情况下的保证值，以牺牲中继段长度为代价换取系统的性能要求。 统计设计法：依各参数的统计分布函数来计算，需要大量基础数据。 半统计设计法：工程前期，利用统计方法确定部分系统参数。,9,1.长途光中继段系统构成,T，T：光端机和数字复用设备的接口； TX/RX：光端机或光中继器的光发射机/光接收机； S：紧靠在TX上光连接器C1后面的光纤点； R：紧靠在RX上光连接器C2前面的光纤点； OF：光缆线路； C1/C2：光连接器； N：光纤固定接头； Me：设备富余度；Mc：光缆线
5、路富余度； L：中继距离。,10,2.损耗限制下，最大中继距离 （考虑实际功率衰减，且留出一定余量）,（式3-2-1）,11,3.传输功率损耗的考虑,入纤平均光功率Ps：长途系统要求用LD光源。入纤平均光功率Ps一般为-9，-6，-3dBm三档。不同于发送光功率PT. 接收机灵敏度Pr:总与误码率相连，280km或420km数字段的平均误码率（BERav）要求为1*10-9；每一中继段内误码率小于等于10-10（3050km中继距离）；一般设计指标比要求值高一个数量级，即BERav取10-11。 连接器损耗Ac：0.31dB/个 光缆配线架连接器损耗Ad: 连通机房内光缆线路和机房外光缆线路，
6、一般采用活动连接器。若无配线架，可不算此值。 光纤损耗系数Af：表示光纤每km的损耗值。长途系统中要求很严，对单模在1310nm区域中不大于0.39dB/km(A级)，不大于0.43dB/km(B级)；1550nm中不大于0.25dB/km。,12,平均每km光纤接头衰减As：一般为0.1dB/km以下，最好的可低到0.01dB/km.可用平均每个接头的衰减值除以敷设长度来近似表示。 光缆线路富余度Mc：单模光纤一般取0.050.15dB/km，最大为5dB。 系统设备富余度Me：考虑时间和环境因素对设备性能的影响，一般取3dB。若采用LED光源或条件更恶劣时，应适当加大。 光通道功率代价Po
7、：主要包括因模分配噪声、色散、反射及LD的啁啾效应等引起的光功率代价。一般不超1dB,四次群及以下系统中可忽略。 接收机动态范围Dr：对1310nm系统， Dr不小于18dB，在保证误码前提下，Pr表示可允许接收的最小光功率，Pr+Dr表示可允许接收的最大光功率。,3.传输功率损耗的考虑,13,S-R点间的总衰减受Af As Ad Mc 和L的影响， S-R点间允许的最大衰减值At如表3-3所示。 依中继段传输衰减的要求，可对线路端机分别进行设计，确定具体的线路参数和端机参数。 线路设计：即要求线路参数（ Af,As,Mc,Ad,L ）在线路上的衰减值不应超过At值。即： 端机设计：由端机（端
8、机参数：Ps，Pr，Me，Po）提供给线路S-R点间允许可用衰减量必须大于等于At，否则系统无法正常工作，即：,4.中继段传输衰减的要求,（式3-2-2）,（式3-2-3）,14,15,5.色散限制下的参数设计,对长途干线单模光纤，色散对系统的影响主要包 括线路自身（光纤色散系数 D 及中继距离L）和激光器 的谱宽等因素。 S-R点间允许的最大色散值Dt如表3-3所 示，由此可对线路和端机分别进行设计。 线路设计： D:光纤色散系数(ps/nmkm) L:中继距离 Dt： (ps/nm)光源在平均单位谱宽下S-R点间允许的最大色散值。 允许的最大色散值Dt越小，对D的要求就越高。一般 在128
9、71330nm范围内D不大于3.5ps/nm km; 在12701340nm范围内D不大于6ps/nm km; 实际选值受表3-3限制。,（式3-2-4）,16,5.色散限制下的参数设计,端机设计： 主要指对光源谱宽（直接影响总色散值）的设计。 通过限制光源谱宽，使提供给线路S-R点间的允许可用 色散量不低于Dt值。 由激光器的谱宽nm 得: :与Po有关， =0.115 (MLM-LD）; =0.306 (SLM-LD) B1：线路上的传输码速Mbit/s（不同于数字速率），与编 码类 型有关： 8B1H/1C: 9/8；5B6B: 6/5。 能提供给线路的Dt值越大，对光源谱宽要求越高，即
10、以 限制谱宽为代价放宽了对线路色散及长度特性的要求。一般 要求LD的RMS谱宽为2nm左右，常温中心波长为13105nm。 光源谱宽对多纵模激光器而言指RMS值，对单纵模激光器指峰值下降 20dB时的宽度。,（式3-2-5）,17,6.设计举例,例：某长途光缆通道系统拟采用MLM-LD作为光源，标称波长1310nm；线路为单模光纤，码型为8B1H/1C；系统为4*139.264Mbit/s五次群系统（即速率为564.992Mbit/s），试考虑系统的设计方案。,18,解：依表3-3单模光纤系统的光通道容限要求，针对该工程的中继段光链路，要求S-R点之间的总衰减不超过24dB，在12871330
11、nm范围内的总色散不超过120ps/nm。 （1）传输功率损耗考虑 依要求，假设S点的入纤光功率为Ps=-3dBm,设备富余度Me=3dB，光通道功率代价P0=1dB，由式（3-2-3），得接收机的灵敏度Pr为（BERav 110-10） Pr-3-24-3-1=-31（dBm） 单模光纤每2km有一个接头，取接头衰减平均值为0.1dB/个，因此As取0.05dB/km。假设光纤的损耗系数为Af=0.4dB/km，光缆线路富余度为Mc=0.1dB/km；连接器的损耗为Ad=0.5dB/个。则从损耗角度考虑，最大中继段长度为：,19,（2）传输线路色散的考虑 为了保证在42km长度下，总色散不超
12、过120ps/nm， 由式（3-2-4）得色散系数D为 进而对光源的RMS谱宽要求为：,注：因采用了8B1H/1C码，因此B1=564.992*9/8=635.616Mbit/s,20,综上所述，系统各主要部分的设计方案如表3-4所示。,21,二.系统预算,依据实际情况对系统进行预算，检查所得设备能否 使系统正常工作或确定合适中继距离。 损耗和色散都将影响系统性能，所以包含损耗预算 和色散预算两部分。只有同时通过损耗、色散2种预算， 系统设计才算合格。 色散限制系统 : LmaxLmax，L=Lmax （系统的中继距离主要由光纤的色散来确定） 损耗限制系统: LmaxLmax, L=Lmax
13、Lmax： 依损耗预算得出的最大中继距离 Lmax：依色散预算得出的最大中继距离 系统真正的最大中继距离为 min（ Lmax，Lmax ）,22,类型1.确定中继距离范围,以便在多变的环境中对中继器进行选址，供工程建设时参考。 最大距离中取小者：LminLmin(Lmax,Lmax) （1）损耗预算 从损耗角度，系统最大中继距离为： 系统余量（Po，Mc，Me）不能太大，否则会超出接收机 动态范围Dr，当余量之和 Mc Lmax+ Po +Me=Dr时，对应 中继距离为最小，即： （2）色散预算 从色散角度，最大中继距离为： 若出现Lmax小于Lmin时，则需重新调整系统参数，或选用更高 传
14、输性能的光纤和更优良的设备。,23,损耗限制系统，L范围为LminLLmax 色散限制系统，L范围为LminLLmax 举例p36：根据表3-5提供的指标对系统进行预算，以确定出一个合适的中继距离，并指出该系统是何种因素的限制系统。,24,解：损耗预算：,色散预算：,LmaxLmax，所以系统为色散限制系统，实际中继距离为,25,类型2. 验证系统能否正常工作（中继距离已定),（1）损耗预算 若实际接收的光功率P收 满足下式，则配置合理，否则重新调整系统参数。 注：P收 应大于接收机灵敏度，并留出一定余量； 余量不能太大，以致超出动态范围Dr。 图3-2中，R点得到的实际接收光功率为： （2）色散预算 若系统中参数未超出下式计算出的数值，即通过色散预算。 或,
