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1、光缆通信系统工程设计 顾广仁 提要本文系按照光纤通信技术的特点 , 着 重对公用通信网中长途千线及市话中继线光缆 通信系统工程设计的主要技术方案作一论述 。 一 、 引合二1 光缆通信系统工程的设计工作 , 是依据主管部门或建设单位提出的设计任务书 , 按照通 信网的结构和国家相关技术政策 , 结合光纤通信技术的特点 , 通过现场查勘和研究 , 进行多 方案的技术经济比较 , 最后选定既满足通信业务需要 , 又节约工程投资 , 切合实际 , 便于施 工维护 , 具有先进的技术经济指标的建设方案 。 光纤通信技术虽然近至 7 0年代初才达到实用化 , 但1 0几年来传输技术飞速发展 , 设备 和
2、光纤制造工艺不断改进 , 已使系统容量和传输质量更趋完善 , 工程造价大幅度降低 , 技术 经济指标已明显优于传统的电缆通信系统 。 我国今后的有线传输手段 , 必将以光纤通信作为 主导 。 _ 光缆通信系统工程的建设具有很大的灵活性 , 即技术方案的可选择性 , 而且各项技术问 题又相互牵连影响 , 因而工程设计时必须深入细致地进行各项技术方案论证 。 本文拟就光纤 技术应用量最大的公用通信网长 途千线和市话(包括本地网 )中继线的光缆通信传输系统 工程设计中关于网路组织 、 传输系统配置 、 中继段传输长度选定 、 光纤程式及光缆结构选定 等主要技术方案作一讨论 。 完整 的工程设计还应包
3、括施工图纸 、 工程建设费用概(预)算和经济评估等 。 这些方面 今 。 。 。 .。 。 。 . ,. ,. ,.。 。 .0.。 ., 二 “ 。 , 二 。 二 “, 。, , , , , ,。 。, ,。 。 , , 。 。 .“. , 。 , , . , . . 二 。 . 击下 , 虽杆倒而光缆未受损害 , 不影响通信 。 6 . 关于系统和设备的采用 在邮电一级干线上 , 近期采用波长为 1 . 3卜m 的单模光纤通信系统 , 安装四次群(1 4 。 Mb / s ) 设备 , 随着通信发展需要 , 以后扩容为五次群(5“Mb /s )系统 , 并复用波长为 1 . “ 卜 m
4、的第二个接口 。 省内二级干线采用波长为 1 . 3林m 单模光纤通信系统 , 安装三次群 (3 4 Mb / s)或四次群 (1 4 0Mb/ s )设备 。 市话中继也采用波长为 1 . 3“m 的单模光纤系统 , 安装三次群 、 四次群乃至五次群设备 , 系统中 t 的光源应采用光 电二极管 , 以降低造价和提高 可靠性 。 各种专用通信网和局域网 , 应根据不同需要 、 业务信息量大小 , 分别采用长波长单 模或多模光纤通信系统 , 分别安装二次群 、 三次群和四次群设备 , 做到技术先进 , 经济合 理 。 作者简介梁健 196 。年毕业于北京邮电学院无 线系 。 现为邮电部主任高级
5、工程师 , 任邮电 部光通信办公室主任 , 中国通信学会常务理事 、 学术工作委员会主任委员 。 请参见基建主管部门颁发的有关工程设评内容要求的规定 , 本文中不 再叙述 。 二 、 通信网路组织 : “, , , 区(省问接续中心 O : c Z, 省接续中心 O :亡3. 地市(县间)接续中心 O屯C , 县接续中心 一 : 一级干线 一 一 一 : 二级干线 图 1 四级辐射制通 毛 沛网结构 我国幅员辽阔 , 要保证通信的安全可靠 , 必 须 建 立一个四通八 达 、 调度灵活的通信网 。 要组成这样一个网 , 必须是多种通信手段及 多线路路由 , 而且要根据通信需要 的缓急和国家财力
6、的可能来逐步完 善 。 一项光缆通信系统工程 的建设属于通信网组 织中的一种手段 和一 个路由 。 因此 , 必须 从全程全网的要求出发 , 根据本工程在通信网中 的地位并结合光纤传输系统的特点来进行工程设计 。 1 . 我国通信网结构形式 我国目前通信网结构仍是按四级辐射制基本形式 , 即大区中心 、 省中心 、 县间中心(地 、 市级) 、 县中心 , 如图 1所示 。 图 1 省中心 C Z (一般为省会所在地城市)以上的线路属一级千线 (或一级 电路) , C : 以下称二级干线(或二级 电路) , 这两种均为长途 通信网 。 随着通信业务发展和长途 自动化进程 , 各接续中心间将逐步
7、 建立直达线路(如图 1 中虚线所示) , 使通信网结构 更趋完善 。 对于长途干 .线光 缆 通信系统工程 设计来说 , 首 要的是选好光缆线路路由及通达局站的方 案 。 一般要求线路 路由近 直 , 不要绕道 , 减 少转接 , 以有利于节省工程投资和提高干线电路 传输质量 ; 另一方面 , 也应考虑一 、 二 级干线的结合 , 即省中心(C办所在局属一级干 线通 信系统 , 县间中心(C 3) 所在局 也应尽可 能给予安排 , 以增加工程的经济效益和避免同一路 由上干线 一郊省内重 复建设 。 一级干 线选定中间中继站址时也应考虑设在县中心(C ) 所在局 厂 州 火 、 内 , 这有助
8、于区间通信的疏通和便于系统的运行维护 。 光缆通信系统的路由还应避免与原有的电缆或微波 线路的路由重合 , 但同时要考虑如何与原有系统组成互 相连结的通信网 , 也可再在线路中间适当地点的局站或 线路节点之间加以沟通 , 以提高通信可靠性和调度灵活 性 。 2 . 本地网及市话中继线设计 县中心(C 4 )以及省 、 市首府所在城市的县(农) 、 市话或本地网中的 通信都属本地级性质 。 本地各局之间 (包括长途局至市话局间)的通信系统均 可按市话中继 线 来设计(县以下 通信系统按具体情况适当降 低 技术要 求) 。 几 大 、 中城市多局制市话中继线属各城市内的独立系 统 , 工程设计应予
9、统一规划并作出逐步实施的方案 , 例 如 , 一个城市的市话局分布如图2 。 市话交换网中继方 式 要求各局相互间都需中继线 电路 , 但从节约 投资出发 , 可分期建成 图 2 中方案( a ) 光缆线路结构 。 图中局至局中继电路 , 可 由局 或 / 自一 、 C碱 口亡叼O少C八 、 二 献 竺竺竖 . / 尸 月任 卜 一- 宫一用工粗光倪中胜砚 : 二期工性光 中眺幼 图 2 市话局分布及中继电路数最需求 局 光 缆线路或数字比特流转接 ; 局至局中继电路则由局 或局转接 , 以节约线路建 设费用 。 建成后每一个局都有两个方向出局线路 , 全网中不论哪一段线路发生全阻故障 , 都
10、 可以通过环回线路沟通任一局间的中继电路 。 遇下述情况 , 也可用图 2 中方案(b)网路结构 : ( 1 ) 局至局 间的中继电路数量大 , (2 )局至局 间线路距离很短 ; ( 3 ) 局至局或局至局间距离长 , 或目前光缆线路建设 困难(如线路路山尚待房 屋拆迁 、 无空余市话管道孔位等) 。 方案(b)还可节省一期工程投资 , 二期工程线路投资较大 , 但通信更可靠 。 3 . 不同通信系 统可 以同缆传输 光缆通信系统工程设计中 , 可以充分利用光缆的缆芯结构(光纤数量 和传输参数) , 传输 系统的系列等级和数量均可按需要任意 配置 。 根 据线 路 系统间不会产生 相互串话千
11、扰等特 点 , 不 同传输方向 、 不同传输速率 、 不 同业务性质和不 同传输长度的通信系统都可以同缆传 输 , 这就使通信组网更为方便 , 并可以节省网路建 设的投资 。 三 、 传输系统 配置 ! . 业务最需求的考虑 光纤通信系统主要传送数字信号 。 工程设计采用的传输系统数字速率等级和系统数量配 置方案 , 应根据通信业务量的需求 、 国内外技术发展 和实用化程度以及节约投资(特别是节 约近期 投资)等进行综合权衡选定 。 业务量的需求一般应考虑以下几个方面 : ( l ) 业务需求 既包括电话 通信 , 也包括各种非话业务(电报 、 数据 、 传真 、 图象等)的 要求 ; ( 2
12、 )既包括直达电路 , 也包括区间通信 、 分支转接电路 、 迁回备用电路 、 出租 电路 和专 用电路等 ; ( 3 ) 既要满 足近期内(工程建成后 35 年) 的 业务需求 , 又要适应远期(1 02 0年) 的业务增长 ; (4 )既要研究已有的各种传输手段的充分利用 , 又要统筹平衡新建工程和已有系统的电 路合理分配 ; (5 )既要考虑传输系统与交换设备接续能力的匹配 , 又要适合长 、 市话容量的比例以及 转接电路的设备配套 。 2 . 关于光 纤数字信号 速率等级的选定 从技术发展看 、 光纤数字四次群 14 0 Mb/ “(19 20 路)和 五次 群 565五 仆/ s(7
13、680路)传 输系统在国际上已分别于 8 0年代初期和中期达到实用化 , 目前已发展到更高传输速率 1 . . 2 G b/ s 、 1 . 6G b/: 及 2 . 4Gb/ s 等系统 。 我国的科研和生产水平是四次群系统设备已经基本实 用 化 , 五次群系统则 目前正在科研攻关 , 预计在9 0年代初取得科研成果 , 9 0年代中期达到 实用化 。 从建设费用看 , 高次群系统工程投资虽较大 , 但单位电路的成本远小于低次群 , 一般说 , 电 、路需求达到两个低次 群容量时 , 宜用 一个高次群来取代 。 另外 , 从机 、 线投资比例来看 , 长途干 线光缆通信工程一般局内安装的光
14、、 电终端及转接设备约占工程总投资的3 0% , 光缆 线路及中继设施约占7 0% ; 而市话中继 线距离短 , 一般光缆线路占3 0% , 局内光 、 电终端 。, 工3 , 设备占7 0宪 。 因此 , 长途千线宜采用高次群 , 以减少光纤和中继器费用 ; 市话中继采用较低 速率则有利于简化终端设备 , 增加光缆纤芯数(距离短 、 无中继 器)对工程总投资影响不 大 。 3 . 长途千线光缆工程传输系统配置举例 根据工程建设主管部门下达的设计任务书 , 光缆线路建设地点及近期电路数量需求如图 3(a)所示 。 设计任务书要求采用国产设备 。 工程系统设计拟定 : (1 )依电路数需求及国产
15、设备实用化程度 , 本工程近期采用四次群光缆数字传输系统 , 系统配置数量如图 3(b ) ; (2 ) 本工程为长途一级千线 , 按目前国产设备的可靠性及机线维护水平 , 千线系统全线 配备一个光线路 自动转换的备用保护系统 ; ( 3 )本工程传输系统分 A 一B 、 B 一 E 、 E 一G 及B 一 C等几个数字段 , 经现场勘查 , 各数字 段长符合长途进网标准的规定 。 保护系统转换段的配置与数字段同 ; (4 )区间D 、 刃 两点 的 电路需要 , 千线第 IV 系统 不纳人备用系统转换范围 。 各系统的 心卜-塑愁 0 . 瓜0比 . 光那只路牌没地点及近朋电璐傲盆农 口例同
16、国1 ) 一一-一- - 代 一一一一- 代 于一-一一一一- -注卜- -一- - 卜一一一一一一一一一代 卜一一一一一一一一一汇 卜一一月丫一卜一一戒 ) 一 伪)传抽系统及备用系统配里 卜 : , 咕光.如 皿系忱 .簇旅 产 扮双旅 l l l l l 留留三一一 , ,J一 勿勿勿勿 心 叨 。 。 . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 1 1 1 1心祀 卜 诊,拍、 j 件件 止止止 ;舀 塑互 二口 月B 0 。: : : 士士士士 目喊翻 曰晰拐 才c)东统电路(三次娜一。帅)分叮 图 3A 一 G 长途干线工程电路需求及传输系统配置 电路分配 (以数字三次群为基础)见图 3 ( C ) 。 系统电路分配中 , 原 则上同一 通达地点的电路都分布在两个不同的光 纤传输系统 , 即在B 、 刀点作部分三次 群比特流交叉转接及区间电路环回 , 可 在任一系统故障或备用保护 系统同时故 障时都不致发生电路全阻 ; (5) 远期的业务增 一长需
