第七章光纤通信系统
* 7.2光纤通信的线路码型
* 7.1数字光纤通信系统
* 7.3光纤通信系统的性能指标
* 7.4光纤损耗和色散对系统的限制
* 7.5光纤局域网
* 7.6光同步传输网
* 7.7光纤通信系统设计
* 7.8光纤通信系统工程
7.1数字光纤通信系统
1 IM-DD数字光纤通信系统的组成
目前最常用, 最主要的方式是强度调制－直接
检测 (IM-DD)数字光纤通信系统 。
2 PCM
通信中传送的许多信号 (如话音, 图像
信号等 )都是模拟信号 。 PCM端机的任
务, 就是把模拟信号转换为数字信号
(A/D变换 ),完成 PCM编码, 并且按照
时分复用的方式把多路信号复接, 合群,
从而输出高比特率的数字信号 。
PCM编码包括取样, 量化, 编码三个步
骤
3
为了提高信道利用率, 可使多路信号沿同一信道传
输而又互不干扰, 这就是多路复用 。
多路复用的方法主要有频分复用, 时分复用, 码分
复用等, 数字通信中广泛采用时分复用方式 。
按 CCITT对话音 PCM数字信号复用的建议, 有两
种基群系列, 即 PCM30/32路系统 (我国及西欧采用 )
及 PCM24路系统 (日美采用 )。 在 PCM30/32路系统
中, 帧长 125μs,共有 32个时隙 (TS0～ TS31),其中
30个话路时隙 (TS1～ TS15及 TS17～ TS31),TS0时
隙用作帧同步, TS16时隙用作信令及复帧同步 。 由
于每个时隙包含 8个比特, 故一帧共有 8× 32=256比特,
相应的码速为 2.048Mb/s。
为了实现更多路信号的复用, 可采用数字复接的
方法将几个低次群复接成一个高次群, 如将 4个
32路的基群复接成一个二次群, 四个二次群复接
成一个三次群等等 。
目前, 有一些的数字通信设备采用准同步数字系
列 PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy),其复
接结构采用异步方式, 即各支路的数字信号流标
称速率值相同, 它们的主时钟是彼此独立的, 但
通过加进一些额外的比特使各支路信号与复接设
备同步, 并复用成高速信号 。
PDH系列可很好地适应传统电信网的点对点通信,
但难以适应动态联网要求, 也 难以支持新业务的
开发及现代的网络管理 。
PDH
(1) PDH有两种系列, 即以 2.048Mb/s为基群
及以 1.544Mb/s为基群的体系, 相互间难以互
通和兼容 。
(2) 由于没有统一规范的光接口, 不同厂家的
设备在光路上不能互通, 必须转换成标准电
接口才能互通, 限制了联网应用 。
(3) PDH高次群信号中的低次群信号位置没有指
示, 因此要从中取出 /插入一个低次群信号 (俗
称上 /下电路 )很不方便, 必须逐级分接, 复接
才能实现, 需要设备多, 上下业务费用高 。
(4) PDH各等级的帧结构中预留的插入比特 (开
销 )很少, 使网络无法适应不断演变的管理要求,
更难以支持新一代的网络 。
为此, CCITT根据世界各国间通信联网的需要,
制定了同步数字系列 SDH(Synchronous Digital
Hierarchy)的建议 。 在用光纤来构成基于 SDH
的 传 输 网 时, 也 称 为 同 步 光 网
SONET(Synchronous Optical Network),是一
种新一代的理想传输体制 。
4
监控系统为监视, 监测和控制系统的简称 。 它与其他
通信系统一样, 在一个实用的光纤通信系统中, 为保
证通信的可靠, 监控系统是必不可少的 。
(1) 监控的内容
a 在数字光纤通信系统中误码率是否满足指标要求；
b
c
d
e
f 环境的温度, 湿度是否在要求的范围内 。
除上述内容外, 还可根据需要设置其他监测内容 。
控制内容当光纤通信系统中主用系统出现故障
时, 监控系统即由主控站发出倒换指令, 遥控
装置将备用系统接入, 将主用系统退出工作 。
当主用系统恢复正常后, 监控系统应再发出指
令, 将系统从备用倒换到主用中 。
另外, 当市电中断后, 监控系统还要发出启动
电机的指令, 又如中继站温度过高, 则应发出
启动风扇或空调的指令 。 同样, 还可根据需要
设置其他控制内容 。
(2) 监控信号的传输
在光纤通信监控系统中, 监控信号是怎样在主控
站和被控站之间传输呢?目前有两类方式,
一类是在光缆中加金属导线对来传输监控信号,
已经逐渐被淘汰；
另一类是由光纤来传输监控信号 。
光纤来传输监控信号又可分为如下两种方式
a 频分复用传输方式 。
采用频分方式可有不同的方法, 其中一种方法是脉
冲调顶方法 。
这种方法在使用 5B6B码型的机器上, 用来传输监控
信号, 此外还可传输公务区间通信等信号 。
b 时分复用方式 。
这种方式就是在电的主信号码流中插入冗余 (多余 )
的比特, 用这个冗余的比特来传输监控等信号 。
5
在一个实用的光纤通信系统中, 除了要传输从
电端机送来的多路信号之外, 为了使整个系统完善
地工作, 还需传送监控信号, 公务联络信号, 区间
通信信号以及其他信号 。
脉冲复接是将监控信号, 公务联络信号, 区
间通信信号等汇接后在读脉冲的作用下, 将上述
信号插入信码流经编码后多余的时隙中, 然后在光
纤中传输 。
在光纤通信系统的接收端设有脉冲分离电路 。
它的作用与脉冲插入电路相反, 将插入的监控信号,
公务联络信号, 区间通信信号分离出来, 送至相应
的单元中 。
6
传输故障主要来源于光缆线路, 且多
为人为故障, 因而需要设置另外一套
光端机, 光中继器以及光缆线路, 供
一个或多个主用系统共同备用, 当某
一个主用系统出现故障, 则可以通过
倒换装置, 启用该备用系统, 以保证
信息的正常传输 。
7.2光纤通信的线路码型
1
码型转换是十分必要的, 因为 HDB3不能在光纤
中传输 。
(1) 码流中, 1” 及, 0” 码的出现是随机的, 可
能会出现长串的连, 1” 或连, 0”, 这时定时
信息将会消失, 使接收机定时信息提取产生困
(2) 简单的单极性码流中有直流成分, 且当码流
中, 0” 与, 1” 作随机变化时直流成分也作随
机变化, 从而引起数字信号的基线漂移, 给判
决和再生带来困难 。
(3) 不可能在不中断业务的条件下检测线路
的 BER。
除此之外线路码速比标准码速尽量增加要
小, 对高次群光纤通信系统特别重要 。 还
应具备电路简单等特点 。
常用的码型有分组码, 伪双极性码, 插入
比特码 。
2
分组码又称为 mBnB码 。
它是把输入信码流中每 m比特码分为一组,
然后变换为 n比特 (n＞ m)输出 。
mBnB 码 型有 1 B2B,2B3B,3B4B,5B6B，
5B7B,6B8B等 。 我国在三次群或四次群系
统中常采用 5B6B编码 。
5B6B
·
·对于三, 四次群, 可以利用计算机的 IC-PROM
器件直接编, 译码,
·连, 0” 和连, 1” 数小,
·可以实现运行误码监测 。
3
光纤通信中使用的伪双极性码是用, 11” 和, 00”
来代表双极性码中的 +1和 -1。
这种编码的优点是可使信码流的直流分量为 0，
缺点是冗余度大, 仅在基群和二次群系统中使
用 。
4
插入比特码是将信码流中每 m比特划为一组, 然后
在这一组的末尾一位之后插入一个比特码输出,
根据插入码的类型分为,mB1P码, mB1C码,
mB1H码 。
mB1P码中插入的 P码为奇偶校验码, 利用它
可实现误码监测的功能 。
mB1C码中插入的 C码为补码, 这种码除了进
行误码监测外, 还可以减少连, 0” 或连, 1”
的不良影响 。
mB1H码中插入的 H码为混合码 。 这种码型具
有多种功能 。 它除了可以完成 mB1P或 mB1C
码的功能外, 还可同时用来做几路区间通信,
公务联络, 数据传输以及误码监测的功能 。
从使用上看 mB1H有较强的优势 。
常采用的码型有 8B1H,4B1H,1B1H。
5
除了以上三种光线通信线路码型外, 光纤通信还
广泛使用加扰二进码 。
它改变了原来的码序列并改善了码流的一些特性
(如限制了连, 1” 和连, 0” 数 )
7.3
目前, ITU-T已经对光纤通信系统的各个速率, 各
个光接口和电接口的各种性能给出具体的建议, 系
统的性能参数也有很多, 这里介绍系统最主要的两
大性能参数, 误码性能和抖动性能 。
1
系统的误码性能是衡量系统优劣的一个非常重要的
指标, 它反映数字信息在传输过程中受到损伤的程
度 。
通常用长期平均误码率, 误码的时间百分数和误码
秒百分数来表示 。
长期平均误码率简称误码率 (BER,Bit
Error Rate)它表示传送的码元被错误判决
的概率,
但它不能反映反统是否有突发性, 成群的
误码存在, 为了有效地反映系统实际的误
码特性, 还需引入误码的时间百分数和误
码秒百分数 。 常用的有劣化分百分数 (DM)
和严重误码秒百分数 (SES)。
2
所谓数字信号的抖动一般指定时抖动, 它是数字传
输中的一种不稳定现象, 即数字信号在传输过程中,
脉冲在时间间隔上不再是等间隔的, 而是随时间变
化的一种现象, 这种现象就称为抖动 。
① 由于噪声引起的抖动 。
② 时钟恢复电路产生的抖动 。
③ 其他原因引起的抖动 。 引起抖动还有其他原因,
如数字系统的复接, 分接过程, 光缆的老化等 。
抖动的单位是 UI(Unit Interval)
1UI的时间相差非常大, 一般用抖动占 UI的
相对值来表示 。
由于抖动难以完全消除, 为保证整个系统正
常工作, 根据 ITU-T建议和我国国标, 抖动
的性能参数主要有,
① 输入抖动容限；
② 输出抖动；
③ 抖动转移特性 。
7.4光纤损耗和色散对系统的限制
1
光纤通信系统受到光纤损耗的限制, 因此
,我们要在满足系统的性能指标前提下,
最大限度地延长中继距离 。
中继距离的估算一般采用 ITU-T G.956所建
议的极限值设计法 。
2
光纤色散会使系统性能参数恶化, 比较重要的有三类,
(1) 码间干扰
(2) 模分配噪声
(3) 啁啾声 。
那么光纤色散对系统的中继距离有哪些影响呢?
光脉冲在传输过程中会使光脉冲展宽, 造成光脉冲展宽
重叠的原因很多, 包括：光纤色度色散, 频率啁啾, 差
分群延迟, 抖动和反射等 。 其中以光纤色度色散的距离
积累影响最为严重 。
估算色散受限距离的简明公式,
式中, Dm为光纤在工作波长范围内的最大色散
系数； Δλ3dB为光源谱线的半高全宽； Tb为系统
的数字传输速率的倒数 。
(1) STM-4的最大色散受限距离与最大衰耗受
限距离基本相当, 因此 PDH系统都是衰耗受限
系统, 色散的影响可以忽略不计, 工程设计时
只要工作波长不超过 C区和 D区范围, 光纤产
品的色散特性甚至无需检验 。 速率等级高于
STM-4的系统的最大无再生传输距离主要取决
于色散的限制 。
(2) STM-16系统用于局间通信时必需选用线宽
较窄的 SLM激光器 。 不加光放大器情况下,
1310nm工作波长区最大无再生距离可达 50km，
1550nm工作波长区最大无再生距离可达 80km
以上 。 加光放大器不加色散补偿, 在 1550nm工
作波长区最大无再生距离可达 160km。
(3) STM-64系统在选用 SLM激光器, 且选用
1550nm工作波长区, 不加光放大器也不加色散
补偿的情况下, 最大无再生距离至多为 37km。
超过 37km必须加色散补偿措施 。
(4) STM-256系统无补偿措施不能用于局间通信,
而且简单的补偿办法也是行不通的, 因为仅频率
啁啾引起的波形展宽就可能使脉冲展宽一倍, 表
7-4-1估算结果的误差可能大到已经失去了参考
价值 。 STM-256系统需要光源的外调制, 光放大
和色散补偿多重技术同时采用 。 可见 STM-256系
统目前的传输成本不支持其实用化 。
上结结论虽然不一定精确，但是作为理解 ITU-T
光接口分类的基础是有意义的。
7.5光纤局域网
1
所谓光纤局域网 (LAN)是指利用光纤将较为靠近
的许多用户连接起来的网络, 这样网上的所有
用户都可以通过该网络进行相互数据交流 。
2 LAN的拓扑结构
光纤局域网的基本拓扑结构形式, 有星型, 环
型, 总线型和树型以及它们间的不同组合 。
3 LAN的组成 (1) 总线型结构
在图 7-5-2中给出了总线型结构的示意图，从中可以看出，
每个分站都有光发射和光接收部分，每个终端站与光纤之
间都有光分支耦合器相连，这样用户可以通过光分支耦合
器将各终端。所要传输的光信号耦合进入传输光纤，或实
现由传输光纤中分取少量光信号的操作，从而在一个服务
区域内通过一条光纤传输多路信号，完成各终端间的数据
互通。
(2)
星型网络拓扑结构具有交换的功能, 使之有别于
总线型网络结构 。
星型网络结构如图 7-5-4所示, 从图中可以看出,
它是利用点对点的光纤传输, 将所有节点
与一个中心节点实现互连, 这个中心节点通常是
采用星型耦合器 。
(3)
环型结构是一种附着于网络上的端系统或站点之
间互连的方式 。 目前随着技术的不断进步, 采
用 1.31μm的多模光纤和标准的光纤分布数据接
口 (FDDI),工作于 100Mbit/s速率的环型拓扑
结构的光纤局域网得到了很大发展 。
4
不同的网络结构, 用于数据传输的控制协议有所
不同 。
(1)
它主要应用于办公室自动化, 分布数据处理, 终
端访问网络, 甚至用于工厂自动化等场合 。
它多数应用于总线型和星型拓扑网络中, 媒质接
入方式为载波监听多路访问 /冲突检测 (CSMA/CD)。
(2) 令牌总线
又称为 IEEE 802.4标准, 它不仅是为办
公室环境而设计的, 而且还适用于工厂
和其他军事环境 。 通常运用于总线型成
星型结构 。
(3)
IEEE 802.5令牌环网是媒质访问控制方
式, 它同样可用于办公室, 工厂等环境,
但是网络拓扑是环型拓扑 。
7.6光同步传输网
1 SDH网的提出和基本特点
PDH存在着一系列缺点, 已经不能适应目
前的光纤通信领域的迅速发展 。 从 1988年到 1995
年共通过了 16个有关 SDH的决议, 建立了一个新
的数字体制 —— 同步数字系列 (SDH)。 这种新的
数字体制 。
光同步传输网的具有同步复用, 标准光接口
和强大的网络管理能力 。 具体地说有如下主要特
点,
(1) 使 24路制和 30路制两种 PDH数字系列在 STM-1等
级上实现了统一, 使之成为数字传输体制上的世界
(2) 由于采用了同步复用和复用映射方法, 各种不同
等级的码流在帧结构净负荷内的排列是有规律的,
而净负荷与网络同步 。 因此可以方便地从高速信号
中一次分出低速支路信号, 省去 PDH中全套背靠背
的数字复用 /去复用设备, 及相应的多次码速调整与
变换, 这不仅使上下业务变得非常容易, 而且便于
(3) 在帧结构中安排了丰富的开销比特, 因而使网络
的运行, 管理和维护 (OAM)能力大大加强, 而且便
于将部分网络管理能力分配到网络单元, 实现分布
式管理以及实现高可靠性的自 愈环网结构；
(4) 确定了世界统一的光纤网络接口，可以在光路
上实现横向兼容，便于网络的组织和调度，使网
络投资成本节约 10～ 20%
(5) SDH网具有信息净负荷和定时的透明性 。 所谓
信息净负荷的透明性指的是网络可以传送
各种净负荷及其它们的组合, 而与信息的具体结
(6) SDH网具有后向和前向兼容性 。 它与传统的
PDH网完全兼容 。 另外它还能容纳新的业务信号,
如 B-ISDN中的 ATM信元, 高速局域网的光纤分布
式数据接口 (FDDI)信号和分布排队双总线 (DQDB)
信号等 。
2 SDH
在 SDH传输网中, 信息结构采用标准化的模块信号,
即同步传送模块 STM-N(N=1,4,16等 ),其中 N=1
是基本的标准模块信号, 其速率为 155.52Mb/s,其
它等级信号的标准速率为基本的标准模块信号速率
的 4倍关系 。
3 SDH
SDH的帧结构, 它是块状帧, 如图 7-6-1所示, 它由
横向 270× N列和纵向 9行字节 (1字节为 8比特 )组成 。
每秒传输 8000帧 。
整个帧结构大体可以分为三个主要区域,
(1) 段开销 (SOH)
所谓段开销是指 STM帧结构中为了保证信息正
常灵活传送所必需的附加字节, 主要是些维护管
理字节, 例如误码监视, 帧定位, 数据通信, 公
务通信和自动保护倒换字节等 。
(2)
所谓信息净负荷就是网络节点接口码流中可用于
电信业务的部分, 因而净负荷区域就是存放各种
信息业务容量的地方 。
(3)
管理单元指针 (AU PTR)是一种指示符, 主要用来指示净负
荷的第 1个字节在 STM-N帧内的准确位置, 以便接收端正
确地分解 。
(4)
SDH的帧周期是以 125μm为基础的, 在此周期中, 既可以
装入相互同步的 STM信号, 也可以装入 PDH体系支持的各
低速支路信号, 同时为达到上述目的, ITU-T在 G.709建议
中给出了 SDH的复用结构与过程 。 由于 ITU-T要照顾全球
范围内的各种情况, 因而 ITU-T所规定的复用结构是最全
面的, 也是最复杂的 。
我国仅选用 PCM30/32系列 PDH信号, 因而根据具体实
际情况, 对 ITU-T的复用结构进行简化 。 如图 7-6-3所示 。
我国目前采用的复用结构是以 2Mbit/s系列 PDH信号为
基础, 通常应采用 2Mbit/s和 140Mbit/s支路接口, 当然
如有需要时, 也可采用 34Mbit/s支路接口 。 SDH的复用
结构是由一系列基本复用单元组成, 而复用单元实际上
是一种信息结构, 不同的复用单元, 其信息结构不同,
因而在复用过程中所起的功能各不相同 。 常用的复用单
元有容器 (C),虚容器 (VC),管理单元 (AU),支路单元
(TU)等 。
5 SDH
在 SDH光缆线路系统中, 通常采用点对点链状系统和环网
系统
在点对点系统中, 它是由具有复用和光接口功能的线路终
端, 中继器和光缆传输线构成, 其中中继器可以采用目前
常见的光－电－光再生器, 也可以使用掺铒光纤放大器
EDFA,在光路上完成放大的功能 。
而在环网系统中, 可选用分插复用器, 也可以选用交叉连
接设备来作为节点设备, 它们的区别在于后者具有交换功
能, 它是一种集复用, 自动化配线, 保护 /恢复, 监控和
网管等功能为一体的传输设备 。 可以在外接的操作系统或
电信管理网络 (TMN)设备的控制下, 对多个电路组成的电
路群进行交换, 因此其成本很高, 故通常使用在线路交汇
处 。
6 SDH
SDH传输网中的设备有三类：即交换, 传输和接
入设备 。
就其传输设备而言, 又包括再生器, 复用设备和
交叉连接设备 。
7.7
一个光纤通信系统的设计, 需要考虑许多问题,
如：当前和未来的需求, 设备的技术性和经济性,
ITU-T的各项建议和系统的各项指标 。 弄清上面
情况后, 需要对下面问题具体考虑 。
(1) 选择路由, 设置局站
(2) 确定系统的制式,
(3) 光纤选型
(4) 选择合适的设备, 核实设备的性能指标
(5) 对中继段进行功率和色散预算
7.8光纤通信系统工程
光纤通信系统工程包括工程设计, 工程施工,
工程验收三个阶段 。
工程设计是光纤通信系统设计基础上的具体
化, 工程建设中的详细的经费概预算, 设备
和线路的具体工程安装细节则是工程设计的
主要任务 。
工程施工主要包括光缆线路的施工和设备的安装 。
它直接关系到整个系统是否能正常运行 。
工程验收就是对整个光纤通信系统进行测试, 测
试结果与系统的许多因素有关, 测试结果的优劣
直接影响系统能否正常地稳定地工作 。
工程施工包括光缆线路施工和端机设备安装施工 。
1
光缆的敷设方式有直埋方式,
(1)
在进行施工时应注意以下几个方面的问题 。
① 在光缆的架设过程中, 首先应根据光缆结构及架
挂方式, 准确计算架空光缆垂度, 并由此反复核算光
缆的伸长率, 以确保缆的伸长率处于规定的范围之内 。
② 当在长途架空明线杆路上架挂光缆时, 还要注意
保证光缆与地面的隔距要求 。 最好将光缆及吊线架挂
在第二层的位置 。 这样, 一方面可以确保光缆的架设
具有一定的高度；另一方面, 还可以减小钢吊线和光
缆对明线回路造成的第三回路串音影响 。
③ 为了保证架空光缆的施工以及日常维护人
员高空作业的安全, 一般架空光缆采用不小于
7/2.2的钢绞线作为县挂光缆的吊线, 另外, 还
考虑到杆路中明线, 吊线, 光缆以及电杆本身
有风压和冰凌条件下所引起的最大负载 (或负
荷 ),取 3～ 3.5的安全系统数即可 。
④ 在中等负荷区或重负荷区布放架空光缆时,
除了考虑上述因素之外, 还应在每杆做预留处
理 (即在架挂处多留一段光缆以备急需之用 )。
即使在轻负荷区, 也要每隔 3～ 5杆作一处预留 。
(2) 管道光缆敷设方式
管道敷设是将光缆放入管道内, 使得管道与光缆
之间有一定的空间, 对外力冲击具有抵御和缓解
的作用, 因而在敷设时,
① 在进行管道设计时, 应考虑到远期扩容的需要,
预先留有适当的孔道, 因而光缆敷设前应按设计
要求核对光缆占用管孔的位置 。 通常在同路由上
选用一致的孔位 。
② 一段光缆旋转在塑料子管内, 这样通过布放塑
料子管, 可以避免光缆布放时与管道的直接摩擦,
而且对光缆而言, 也可以起到保护作用 。
③ 在光缆的布放过程中, 通常要求在布放的塑料子管
的管孔, 采取一定的措施来固定子管 。 有时, 还要求
在同一管孔内, 布放两根以上的塑料子管时, 应先将
它们捆绑在一起, 同时加以标志, 以便连接时加以区
分, 当布放完毕之后, 还应将管口封闭好 。
④ 通常一段子管道的长度, 不宜超过 300m,而光缆一
次牵引长度一般不大于 1000m。 当超长时, 可以采取
相应的措施, 如盘 S字分段牵引或中间加辅助牵引, 决
不允许切断光缆 。
⑤ 光缆布放完毕后, 要全面检查光缆的采取蛇形软管
(或塑料管 )加以保护, 并一同固定在电缆托板上, 对
于严寒地区, 则要求采取防冻措施, 防止光缆损伤 。
(3)
所谓直埋光缆方式就是指通过挖沟开槽, 将光缆直
接理入地下, 因而, 在施工时, 应注意,
① 光缆的深度与其他建筑物以及地下管线之间的距
离应满足规定
② 光缆应尽量布放成直线, 以减小弯曲损耗, 因此
光缆沟以及两转弯点间的光缆沟都要使其保持直接
状况 。 一般要求与中心的偏差不得大于 ± 50cm。 如
果遇到障碍物, 可以绕开, 但最终应回到原直线位
置, 否则将按转弯处理 。
③ 对不同地质, 光缆沟有所差异, 但一般要求其上
宽为 60cm,下底为 30cm,在布放光缆的沟底处,
要求平稳无碎石, 因此对于石质或半石质沟底要求
加铺 10cm厚的土或沙土 。
④ 如光缆敷设处存在坡度大于 20° 的斜坡,
长度在 30m或 30m以上时, 应按设计要求采取
必要的保护措施, 如采取, S”形敷设方式 。
如果同沟敷设的光缆不止一条, 则可以采用
同时布放方式, 将光缆平放于沟底 。 但它们
不得交叉, 重叠, 不得腾空和拱起, 因此布
放过程中和结束后, 应及时检查光缆外皮以
及光缆护层地绝缘电阻 。
⑤ 当光缆敷设完成需要回填土时, 先要回填
15cm厚的碎土或细土, 绝对禁止出现将石块,
砖瓦等一并倒入沟中的现象, 最终的回填土
要求达到高出地面的 10cm。
(4) 水底光缆的敷设
因为是将光缆布放于河底或海底, 因而受其环境
所难, 必须根据河底土质, 河宽, 水深, 流速以
及现场条件, 采用适当的施工方法来达到设计要
求 。
① 按照设计文件要求, 依据具体环境条件确定水
底光缆的埋深, 一般对于水深不足 8m的河段, 如
果其河床土质松软, 不稳定, 则要求埋深不小于
1.5m； 如果河床土质坚硬, 牢固, 则要求埋深不
小于 1.2m。 而对于水深超过 8m的河段, 通常可将
光缆直接布放于河 底不加掩埋 。
② 当敷设水底光缆的区域, 水深水足 8m时, 需要
根据其他质条件开沟 。 对于石质, 半石质区域,
首先要在沟底填 10～ 20cm的细土或沙土 。 当布放
光缆结束之后, 再回填碎土或沙土, 而对于那些
地质条件不稳定地段, 如受洪水冲刷的河岸以及
船只靠岸地带, 除去光缆上加填碎土和沙土外,
应加盖水泥板或水泥沙袋以做保护 。 特别对于坡
度大于 30° 的岸滩, 应按设计要求进行加固处理,
因此水底光缆最好伸出堤外或岸边 50m。
③ 由于河流, 水域, 都有船只通行, 而船只所抛
的锚, 如果碰到水底光缆时, 便会对光缆造成严
重的损伤, 甚至中断通信, 因此必须严格地把水
底光缆敷设区划定为禁抛锚区 。 因而在水线未敷
设前, 就应该首先将水线标志牌安装在确定的位
置上 。
2
光缆的接续有固定接续和活动接续两种 。
固定接续多用于光缆线路上 。
活动连接是一种可以拆卸的接续, 一般用于机
与线或机与机之间的连接, 以便于机线调测 。
一般光缆接续包括：光纤接续, 铜导线, 铝护
层和加强芯的连接, 接头套管的封装以及接头
保护的安装等项内容,
a 因为在光缆接头处, 任何灰尘, 杂质均会影响
接头质量, 因此必须对进行光缆连接的工作条件做
出严格的规定 。 一般接续工作要求都在工程车内或
有遮盖物的环境中进行, 严禁露天作业 。 同时, 对
于进行光缆连接的工具以及连接部位必须保持清洁 。
对填充型光缆, 接续时要求采用清洁剂除去填充物,
严禁使用汽油作为代用品 。
b 在进行连接时, 首先应按照接头盒的工艺尺寸
要求, 剥去光缆外层, 对于填充型光缆而言, 采用
清洁剂清除其填充物, 然后使用特定工具去除一次
涂层和处埋端面, 此后再进行连接 。
c 在光纤连接全过程中, 全面实行质量监测,
即随时测量接头损耗状况 。 当采用熔接时, 光
纤熔接完成后仍要检查接头损耗, 如果过大,
则必须断开, 重新进行连接 。
d 当光缆中全部光纤连接完成后, 应按接头盒
的结构和工艺要求, 将余纤盘在骨架上, 使接
头部分平直不受力, 并要求盘绕方向一致, 盘
绕的曲率半径满足要求 。 当盘绕结束之后, 应
用海绵等缓冲材料压住光纤形成保护套, 并放
入接头盒中, 最后将整个接头盒封装, 防止光
纤受潮 。
3
(1)
·必须遵守相关施工规范和施工技术规定的要求 。
·必须按图纸施工, 在施工前要认真查阅施工图
设计文件, 充分了解和理解施工图纸及设计说
明后方能施工 。
·对须安装调测的设备, 在施工前应充分了解其
技术性能及调测方法, 做到心中有数 。
·严格遵照施工程序施工, 注意设备, 器材, 特
别是人身的安全, 避免造成不必要的损失 。
(2)
机房机架安装要求与其他通信工程一样, 除了安装位置
必须符合平面设计图要求外,
·机架的立柱应垂直, 上梁应水平, 对墙壁的支撑要牢
固 。
·采用槽道方式的列架, 槽道的安装要注意平衡, 不能
出现向一面倾斜的现象 。
·如果在原有列架上安装设备, 要注意核对安装机架的
机位, 保证正确无误 。
·在机架安装时, 除注意不要放错机位外, 安装时须注
意机架一定要与地面垂直, 机面要与列架面摆平, 机架
间的距离要按图纸调整好, 每架间的缝隙要一致, 均匀 。
(3)
在一个机房里, 缆和线的布放是必不可少的, 在布
放中,
·缆和线的布放要分类依次一次完成, 以免出现差错,
特别是在布放电源线时, 要先将各机架的电源线放
完毕后, 再布放其他缆或线 。 在布放音频电缆时,
首先要将所有音频电缆一次布完, 再进行高频电缆
的布放, 电缆布放要整齐, 顺直, 不得互相缠绕,
溢出槽道 。 应该指出, 电源线与信号电缆应分离 。
·焊接, 绕接缆或线时, 要看清图纸, 不能接错
端子, 焊点要光滑, 可靠, 不得有虚焊, 冷焊,
漏焊 。 所有插头, 插座的制作要符合工艺要求,
牢固耐用, 以免造成电缆与插头脱落成短路的
现象 。
·注意核对所有布放电缆的阻抗, 看其是否符合
设计要求 。
(4)
设备维护内容是指在保证设备的正常工作的同
时, 利用监控系统和设备自身的告警指示等维
护手段, 判断故障性质, 故障的位置, 并进行
正确的处理, 在尽可能短的时间内使系统恢复
到正常工作状态 。
* 7.2光纤通信的线路码型
* 7.1数字光纤通信系统
* 7.3光纤通信系统的性能指标
* 7.4光纤损耗和色散对系统的限制
* 7.5光纤局域网
* 7.6光同步传输网
* 7.7光纤通信系统设计
* 7.8光纤通信系统工程
7.1数字光纤通信系统
1 IM-DD数字光纤通信系统的组成
目前最常用, 最主要的方式是强度调制－直接
检测 (IM-DD)数字光纤通信系统 。
2 PCM
通信中传送的许多信号 (如话音, 图像
信号等 )都是模拟信号 。 PCM端机的任
务, 就是把模拟信号转换为数字信号
(A/D变换 ),完成 PCM编码, 并且按照
时分复用的方式把多路信号复接, 合群,
从而输出高比特率的数字信号 。
PCM编码包括取样, 量化, 编码三个步
骤
3
为了提高信道利用率, 可使多路信号沿同一信道传
输而又互不干扰, 这就是多路复用 。
多路复用的方法主要有频分复用, 时分复用, 码分
复用等, 数字通信中广泛采用时分复用方式 。
按 CCITT对话音 PCM数字信号复用的建议, 有两
种基群系列, 即 PCM30/32路系统 (我国及西欧采用 )
及 PCM24路系统 (日美采用 )。 在 PCM30/32路系统
中, 帧长 125μs,共有 32个时隙 (TS0～ TS31),其中
30个话路时隙 (TS1～ TS15及 TS17～ TS31),TS0时
隙用作帧同步, TS16时隙用作信令及复帧同步 。 由
于每个时隙包含 8个比特, 故一帧共有 8× 32=256比特,
相应的码速为 2.048Mb/s。
为了实现更多路信号的复用, 可采用数字复接的
方法将几个低次群复接成一个高次群, 如将 4个
32路的基群复接成一个二次群, 四个二次群复接
成一个三次群等等 。
目前, 有一些的数字通信设备采用准同步数字系
列 PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy),其复
接结构采用异步方式, 即各支路的数字信号流标
称速率值相同, 它们的主时钟是彼此独立的, 但
通过加进一些额外的比特使各支路信号与复接设
备同步, 并复用成高速信号 。
PDH系列可很好地适应传统电信网的点对点通信,
但难以适应动态联网要求, 也 难以支持新业务的
开发及现代的网络管理 。
PDH
(1) PDH有两种系列, 即以 2.048Mb/s为基群
及以 1.544Mb/s为基群的体系, 相互间难以互
通和兼容 。
(2) 由于没有统一规范的光接口, 不同厂家的
设备在光路上不能互通, 必须转换成标准电
接口才能互通, 限制了联网应用 。
(3) PDH高次群信号中的低次群信号位置没有指
示, 因此要从中取出 /插入一个低次群信号 (俗
称上 /下电路 )很不方便, 必须逐级分接, 复接
才能实现, 需要设备多, 上下业务费用高 。
(4) PDH各等级的帧结构中预留的插入比特 (开
销 )很少, 使网络无法适应不断演变的管理要求,
更难以支持新一代的网络 。
为此, CCITT根据世界各国间通信联网的需要,
制定了同步数字系列 SDH(Synchronous Digital
Hierarchy)的建议 。 在用光纤来构成基于 SDH
的 传 输 网 时, 也 称 为 同 步 光 网
SONET(Synchronous Optical Network),是一
种新一代的理想传输体制 。
4
监控系统为监视, 监测和控制系统的简称 。 它与其他
通信系统一样, 在一个实用的光纤通信系统中, 为保
证通信的可靠, 监控系统是必不可少的 。
(1) 监控的内容
a 在数字光纤通信系统中误码率是否满足指标要求；
b
c
d
e
f 环境的温度, 湿度是否在要求的范围内 。
除上述内容外, 还可根据需要设置其他监测内容 。
控制内容当光纤通信系统中主用系统出现故障
时, 监控系统即由主控站发出倒换指令, 遥控
装置将备用系统接入, 将主用系统退出工作 。
当主用系统恢复正常后, 监控系统应再发出指
令, 将系统从备用倒换到主用中 。
另外, 当市电中断后, 监控系统还要发出启动
电机的指令, 又如中继站温度过高, 则应发出
启动风扇或空调的指令 。 同样, 还可根据需要
设置其他控制内容 。
(2) 监控信号的传输
在光纤通信监控系统中, 监控信号是怎样在主控
站和被控站之间传输呢?目前有两类方式,
一类是在光缆中加金属导线对来传输监控信号,
已经逐渐被淘汰；
另一类是由光纤来传输监控信号 。
光纤来传输监控信号又可分为如下两种方式
a 频分复用传输方式 。
采用频分方式可有不同的方法, 其中一种方法是脉
冲调顶方法 。
这种方法在使用 5B6B码型的机器上, 用来传输监控
信号, 此外还可传输公务区间通信等信号 。
b 时分复用方式 。
这种方式就是在电的主信号码流中插入冗余 (多余 )
的比特, 用这个冗余的比特来传输监控等信号 。
5
在一个实用的光纤通信系统中, 除了要传输从
电端机送来的多路信号之外, 为了使整个系统完善
地工作, 还需传送监控信号, 公务联络信号, 区间
通信信号以及其他信号 。
脉冲复接是将监控信号, 公务联络信号, 区
间通信信号等汇接后在读脉冲的作用下, 将上述
信号插入信码流经编码后多余的时隙中, 然后在光
纤中传输 。
在光纤通信系统的接收端设有脉冲分离电路 。
它的作用与脉冲插入电路相反, 将插入的监控信号,
公务联络信号, 区间通信信号分离出来, 送至相应
的单元中 。
6
传输故障主要来源于光缆线路, 且多
为人为故障, 因而需要设置另外一套
光端机, 光中继器以及光缆线路, 供
一个或多个主用系统共同备用, 当某
一个主用系统出现故障, 则可以通过
倒换装置, 启用该备用系统, 以保证
信息的正常传输 。
7.2光纤通信的线路码型
1
码型转换是十分必要的, 因为 HDB3不能在光纤
中传输 。
(1) 码流中, 1” 及, 0” 码的出现是随机的, 可
能会出现长串的连, 1” 或连, 0”, 这时定时
信息将会消失, 使接收机定时信息提取产生困
(2) 简单的单极性码流中有直流成分, 且当码流
中, 0” 与, 1” 作随机变化时直流成分也作随
机变化, 从而引起数字信号的基线漂移, 给判
决和再生带来困难 。
(3) 不可能在不中断业务的条件下检测线路
的 BER。
除此之外线路码速比标准码速尽量增加要
小, 对高次群光纤通信系统特别重要 。 还
应具备电路简单等特点 。
常用的码型有分组码, 伪双极性码, 插入
比特码 。
2
分组码又称为 mBnB码 。
它是把输入信码流中每 m比特码分为一组,
然后变换为 n比特 (n＞ m)输出 。
mBnB 码 型有 1 B2B,2B3B,3B4B,5B6B，
5B7B,6B8B等 。 我国在三次群或四次群系
统中常采用 5B6B编码 。
5B6B
·
·对于三, 四次群, 可以利用计算机的 IC-PROM
器件直接编, 译码,
·连, 0” 和连, 1” 数小,
·可以实现运行误码监测 。
3
光纤通信中使用的伪双极性码是用, 11” 和, 00”
来代表双极性码中的 +1和 -1。
这种编码的优点是可使信码流的直流分量为 0，
缺点是冗余度大, 仅在基群和二次群系统中使
用 。
4
插入比特码是将信码流中每 m比特划为一组, 然后
在这一组的末尾一位之后插入一个比特码输出,
根据插入码的类型分为,mB1P码, mB1C码,
mB1H码 。
mB1P码中插入的 P码为奇偶校验码, 利用它
可实现误码监测的功能 。
mB1C码中插入的 C码为补码, 这种码除了进
行误码监测外, 还可以减少连, 0” 或连, 1”
的不良影响 。
mB1H码中插入的 H码为混合码 。 这种码型具
有多种功能 。 它除了可以完成 mB1P或 mB1C
码的功能外, 还可同时用来做几路区间通信,
公务联络, 数据传输以及误码监测的功能 。
从使用上看 mB1H有较强的优势 。
常采用的码型有 8B1H,4B1H,1B1H。
5
除了以上三种光线通信线路码型外, 光纤通信还
广泛使用加扰二进码 。
它改变了原来的码序列并改善了码流的一些特性
(如限制了连, 1” 和连, 0” 数 )
7.3
目前, ITU-T已经对光纤通信系统的各个速率, 各
个光接口和电接口的各种性能给出具体的建议, 系
统的性能参数也有很多, 这里介绍系统最主要的两
大性能参数, 误码性能和抖动性能 。
1
系统的误码性能是衡量系统优劣的一个非常重要的
指标, 它反映数字信息在传输过程中受到损伤的程
度 。
通常用长期平均误码率, 误码的时间百分数和误码
秒百分数来表示 。
长期平均误码率简称误码率 (BER,Bit
Error Rate)它表示传送的码元被错误判决
的概率,
但它不能反映反统是否有突发性, 成群的
误码存在, 为了有效地反映系统实际的误
码特性, 还需引入误码的时间百分数和误
码秒百分数 。 常用的有劣化分百分数 (DM)
和严重误码秒百分数 (SES)。
2
所谓数字信号的抖动一般指定时抖动, 它是数字传
输中的一种不稳定现象, 即数字信号在传输过程中,
脉冲在时间间隔上不再是等间隔的, 而是随时间变
化的一种现象, 这种现象就称为抖动 。
① 由于噪声引起的抖动 。
② 时钟恢复电路产生的抖动 。
③ 其他原因引起的抖动 。 引起抖动还有其他原因,
如数字系统的复接, 分接过程, 光缆的老化等 。
抖动的单位是 UI(Unit Interval)
1UI的时间相差非常大, 一般用抖动占 UI的
相对值来表示 。
由于抖动难以完全消除, 为保证整个系统正
常工作, 根据 ITU-T建议和我国国标, 抖动
的性能参数主要有,
① 输入抖动容限；
② 输出抖动；
③ 抖动转移特性 。
7.4光纤损耗和色散对系统的限制
1
光纤通信系统受到光纤损耗的限制, 因此
,我们要在满足系统的性能指标前提下,
最大限度地延长中继距离 。
中继距离的估算一般采用 ITU-T G.956所建
议的极限值设计法 。
2
光纤色散会使系统性能参数恶化, 比较重要的有三类,
(1) 码间干扰
(2) 模分配噪声
(3) 啁啾声 。
那么光纤色散对系统的中继距离有哪些影响呢?
光脉冲在传输过程中会使光脉冲展宽, 造成光脉冲展宽
重叠的原因很多, 包括：光纤色度色散, 频率啁啾, 差
分群延迟, 抖动和反射等 。 其中以光纤色度色散的距离
积累影响最为严重 。
估算色散受限距离的简明公式,
式中, Dm为光纤在工作波长范围内的最大色散
系数； Δλ3dB为光源谱线的半高全宽； Tb为系统
的数字传输速率的倒数 。
(1) STM-4的最大色散受限距离与最大衰耗受
限距离基本相当, 因此 PDH系统都是衰耗受限
系统, 色散的影响可以忽略不计, 工程设计时
只要工作波长不超过 C区和 D区范围, 光纤产
品的色散特性甚至无需检验 。 速率等级高于
STM-4的系统的最大无再生传输距离主要取决
于色散的限制 。
(2) STM-16系统用于局间通信时必需选用线宽
较窄的 SLM激光器 。 不加光放大器情况下,
1310nm工作波长区最大无再生距离可达 50km，
1550nm工作波长区最大无再生距离可达 80km
以上 。 加光放大器不加色散补偿, 在 1550nm工
作波长区最大无再生距离可达 160km。
(3) STM-64系统在选用 SLM激光器, 且选用
1550nm工作波长区, 不加光放大器也不加色散
补偿的情况下, 最大无再生距离至多为 37km。
超过 37km必须加色散补偿措施 。
(4) STM-256系统无补偿措施不能用于局间通信,
而且简单的补偿办法也是行不通的, 因为仅频率
啁啾引起的波形展宽就可能使脉冲展宽一倍, 表
7-4-1估算结果的误差可能大到已经失去了参考
价值 。 STM-256系统需要光源的外调制, 光放大
和色散补偿多重技术同时采用 。 可见 STM-256系
统目前的传输成本不支持其实用化 。
上结结论虽然不一定精确，但是作为理解 ITU-T
光接口分类的基础是有意义的。
7.5光纤局域网
1
所谓光纤局域网 (LAN)是指利用光纤将较为靠近
的许多用户连接起来的网络, 这样网上的所有
用户都可以通过该网络进行相互数据交流 。
2 LAN的拓扑结构
光纤局域网的基本拓扑结构形式, 有星型, 环
型, 总线型和树型以及它们间的不同组合 。
3 LAN的组成 (1) 总线型结构
在图 7-5-2中给出了总线型结构的示意图，从中可以看出，
每个分站都有光发射和光接收部分，每个终端站与光纤之
间都有光分支耦合器相连，这样用户可以通过光分支耦合
器将各终端。所要传输的光信号耦合进入传输光纤，或实
现由传输光纤中分取少量光信号的操作，从而在一个服务
区域内通过一条光纤传输多路信号，完成各终端间的数据
互通。
(2)
星型网络拓扑结构具有交换的功能, 使之有别于
总线型网络结构 。
星型网络结构如图 7-5-4所示, 从图中可以看出,
它是利用点对点的光纤传输, 将所有节点
与一个中心节点实现互连, 这个中心节点通常是
采用星型耦合器 。
(3)
环型结构是一种附着于网络上的端系统或站点之
间互连的方式 。 目前随着技术的不断进步, 采
用 1.31μm的多模光纤和标准的光纤分布数据接
口 (FDDI),工作于 100Mbit/s速率的环型拓扑
结构的光纤局域网得到了很大发展 。
4
不同的网络结构, 用于数据传输的控制协议有所
不同 。
(1)
它主要应用于办公室自动化, 分布数据处理, 终
端访问网络, 甚至用于工厂自动化等场合 。
它多数应用于总线型和星型拓扑网络中, 媒质接
入方式为载波监听多路访问 /冲突检测 (CSMA/CD)。
(2) 令牌总线
又称为 IEEE 802.4标准, 它不仅是为办
公室环境而设计的, 而且还适用于工厂
和其他军事环境 。 通常运用于总线型成
星型结构 。
(3)
IEEE 802.5令牌环网是媒质访问控制方
式, 它同样可用于办公室, 工厂等环境,
但是网络拓扑是环型拓扑 。
7.6光同步传输网
1 SDH网的提出和基本特点
PDH存在着一系列缺点, 已经不能适应目
前的光纤通信领域的迅速发展 。 从 1988年到 1995
年共通过了 16个有关 SDH的决议, 建立了一个新
的数字体制 —— 同步数字系列 (SDH)。 这种新的
数字体制 。
光同步传输网的具有同步复用, 标准光接口
和强大的网络管理能力 。 具体地说有如下主要特
点,
(1) 使 24路制和 30路制两种 PDH数字系列在 STM-1等
级上实现了统一, 使之成为数字传输体制上的世界
(2) 由于采用了同步复用和复用映射方法, 各种不同
等级的码流在帧结构净负荷内的排列是有规律的,
而净负荷与网络同步 。 因此可以方便地从高速信号
中一次分出低速支路信号, 省去 PDH中全套背靠背
的数字复用 /去复用设备, 及相应的多次码速调整与
变换, 这不仅使上下业务变得非常容易, 而且便于
(3) 在帧结构中安排了丰富的开销比特, 因而使网络
的运行, 管理和维护 (OAM)能力大大加强, 而且便
于将部分网络管理能力分配到网络单元, 实现分布
式管理以及实现高可靠性的自 愈环网结构；
(4) 确定了世界统一的光纤网络接口，可以在光路
上实现横向兼容，便于网络的组织和调度，使网
络投资成本节约 10～ 20%
(5) SDH网具有信息净负荷和定时的透明性 。 所谓
信息净负荷的透明性指的是网络可以传送
各种净负荷及其它们的组合, 而与信息的具体结
(6) SDH网具有后向和前向兼容性 。 它与传统的
PDH网完全兼容 。 另外它还能容纳新的业务信号,
如 B-ISDN中的 ATM信元, 高速局域网的光纤分布
式数据接口 (FDDI)信号和分布排队双总线 (DQDB)
信号等 。
2 SDH
在 SDH传输网中, 信息结构采用标准化的模块信号,
即同步传送模块 STM-N(N=1,4,16等 ),其中 N=1
是基本的标准模块信号, 其速率为 155.52Mb/s,其
它等级信号的标准速率为基本的标准模块信号速率
的 4倍关系 。
3 SDH
SDH的帧结构, 它是块状帧, 如图 7-6-1所示, 它由
横向 270× N列和纵向 9行字节 (1字节为 8比特 )组成 。
每秒传输 8000帧 。
整个帧结构大体可以分为三个主要区域,
(1) 段开销 (SOH)
所谓段开销是指 STM帧结构中为了保证信息正
常灵活传送所必需的附加字节, 主要是些维护管
理字节, 例如误码监视, 帧定位, 数据通信, 公
务通信和自动保护倒换字节等 。
(2)
所谓信息净负荷就是网络节点接口码流中可用于
电信业务的部分, 因而净负荷区域就是存放各种
信息业务容量的地方 。
(3)
管理单元指针 (AU PTR)是一种指示符, 主要用来指示净负
荷的第 1个字节在 STM-N帧内的准确位置, 以便接收端正
确地分解 。
(4)
SDH的帧周期是以 125μm为基础的, 在此周期中, 既可以
装入相互同步的 STM信号, 也可以装入 PDH体系支持的各
低速支路信号, 同时为达到上述目的, ITU-T在 G.709建议
中给出了 SDH的复用结构与过程 。 由于 ITU-T要照顾全球
范围内的各种情况, 因而 ITU-T所规定的复用结构是最全
面的, 也是最复杂的 。
我国仅选用 PCM30/32系列 PDH信号, 因而根据具体实
际情况, 对 ITU-T的复用结构进行简化 。 如图 7-6-3所示 。
我国目前采用的复用结构是以 2Mbit/s系列 PDH信号为
基础, 通常应采用 2Mbit/s和 140Mbit/s支路接口, 当然
如有需要时, 也可采用 34Mbit/s支路接口 。 SDH的复用
结构是由一系列基本复用单元组成, 而复用单元实际上
是一种信息结构, 不同的复用单元, 其信息结构不同,
因而在复用过程中所起的功能各不相同 。 常用的复用单
元有容器 (C),虚容器 (VC),管理单元 (AU),支路单元
(TU)等 。
5 SDH
在 SDH光缆线路系统中, 通常采用点对点链状系统和环网
系统
在点对点系统中, 它是由具有复用和光接口功能的线路终
端, 中继器和光缆传输线构成, 其中中继器可以采用目前
常见的光－电－光再生器, 也可以使用掺铒光纤放大器
EDFA,在光路上完成放大的功能 。
而在环网系统中, 可选用分插复用器, 也可以选用交叉连
接设备来作为节点设备, 它们的区别在于后者具有交换功
能, 它是一种集复用, 自动化配线, 保护 /恢复, 监控和
网管等功能为一体的传输设备 。 可以在外接的操作系统或
电信管理网络 (TMN)设备的控制下, 对多个电路组成的电
路群进行交换, 因此其成本很高, 故通常使用在线路交汇
处 。
6 SDH
SDH传输网中的设备有三类：即交换, 传输和接
入设备 。
就其传输设备而言, 又包括再生器, 复用设备和
交叉连接设备 。
7.7
一个光纤通信系统的设计, 需要考虑许多问题,
如：当前和未来的需求, 设备的技术性和经济性,
ITU-T的各项建议和系统的各项指标 。 弄清上面
情况后, 需要对下面问题具体考虑 。
(1) 选择路由, 设置局站
(2) 确定系统的制式,
(3) 光纤选型
(4) 选择合适的设备, 核实设备的性能指标
(5) 对中继段进行功率和色散预算
7.8光纤通信系统工程
光纤通信系统工程包括工程设计, 工程施工,
工程验收三个阶段 。
工程设计是光纤通信系统设计基础上的具体
化, 工程建设中的详细的经费概预算, 设备
和线路的具体工程安装细节则是工程设计的
主要任务 。
工程施工主要包括光缆线路的施工和设备的安装 。
它直接关系到整个系统是否能正常运行 。
工程验收就是对整个光纤通信系统进行测试, 测
试结果与系统的许多因素有关, 测试结果的优劣
直接影响系统能否正常地稳定地工作 。
工程施工包括光缆线路施工和端机设备安装施工 。
1
光缆的敷设方式有直埋方式,
(1)
在进行施工时应注意以下几个方面的问题 。
① 在光缆的架设过程中, 首先应根据光缆结构及架
挂方式, 准确计算架空光缆垂度, 并由此反复核算光
缆的伸长率, 以确保缆的伸长率处于规定的范围之内 。
② 当在长途架空明线杆路上架挂光缆时, 还要注意
保证光缆与地面的隔距要求 。 最好将光缆及吊线架挂
在第二层的位置 。 这样, 一方面可以确保光缆的架设
具有一定的高度；另一方面, 还可以减小钢吊线和光
缆对明线回路造成的第三回路串音影响 。
③ 为了保证架空光缆的施工以及日常维护人
员高空作业的安全, 一般架空光缆采用不小于
7/2.2的钢绞线作为县挂光缆的吊线, 另外, 还
考虑到杆路中明线, 吊线, 光缆以及电杆本身
有风压和冰凌条件下所引起的最大负载 (或负
荷 ),取 3～ 3.5的安全系统数即可 。
④ 在中等负荷区或重负荷区布放架空光缆时,
除了考虑上述因素之外, 还应在每杆做预留处
理 (即在架挂处多留一段光缆以备急需之用 )。
即使在轻负荷区, 也要每隔 3～ 5杆作一处预留 。
(2) 管道光缆敷设方式
管道敷设是将光缆放入管道内, 使得管道与光缆
之间有一定的空间, 对外力冲击具有抵御和缓解
的作用, 因而在敷设时,
① 在进行管道设计时, 应考虑到远期扩容的需要,
预先留有适当的孔道, 因而光缆敷设前应按设计
要求核对光缆占用管孔的位置 。 通常在同路由上
选用一致的孔位 。
② 一段光缆旋转在塑料子管内, 这样通过布放塑
料子管, 可以避免光缆布放时与管道的直接摩擦,
而且对光缆而言, 也可以起到保护作用 。
③ 在光缆的布放过程中, 通常要求在布放的塑料子管
的管孔, 采取一定的措施来固定子管 。 有时, 还要求
在同一管孔内, 布放两根以上的塑料子管时, 应先将
它们捆绑在一起, 同时加以标志, 以便连接时加以区
分, 当布放完毕之后, 还应将管口封闭好 。
④ 通常一段子管道的长度, 不宜超过 300m,而光缆一
次牵引长度一般不大于 1000m。 当超长时, 可以采取
相应的措施, 如盘 S字分段牵引或中间加辅助牵引, 决
不允许切断光缆 。
⑤ 光缆布放完毕后, 要全面检查光缆的采取蛇形软管
(或塑料管 )加以保护, 并一同固定在电缆托板上, 对
于严寒地区, 则要求采取防冻措施, 防止光缆损伤 。
(3)
所谓直埋光缆方式就是指通过挖沟开槽, 将光缆直
接理入地下, 因而, 在施工时, 应注意,
① 光缆的深度与其他建筑物以及地下管线之间的距
离应满足规定
② 光缆应尽量布放成直线, 以减小弯曲损耗, 因此
光缆沟以及两转弯点间的光缆沟都要使其保持直接
状况 。 一般要求与中心的偏差不得大于 ± 50cm。 如
果遇到障碍物, 可以绕开, 但最终应回到原直线位
置, 否则将按转弯处理 。
③ 对不同地质, 光缆沟有所差异, 但一般要求其上
宽为 60cm,下底为 30cm,在布放光缆的沟底处,
要求平稳无碎石, 因此对于石质或半石质沟底要求
加铺 10cm厚的土或沙土 。
④ 如光缆敷设处存在坡度大于 20° 的斜坡,
长度在 30m或 30m以上时, 应按设计要求采取
必要的保护措施, 如采取, S”形敷设方式 。
如果同沟敷设的光缆不止一条, 则可以采用
同时布放方式, 将光缆平放于沟底 。 但它们
不得交叉, 重叠, 不得腾空和拱起, 因此布
放过程中和结束后, 应及时检查光缆外皮以
及光缆护层地绝缘电阻 。
⑤ 当光缆敷设完成需要回填土时, 先要回填
15cm厚的碎土或细土, 绝对禁止出现将石块,
砖瓦等一并倒入沟中的现象, 最终的回填土
要求达到高出地面的 10cm。
(4) 水底光缆的敷设
因为是将光缆布放于河底或海底, 因而受其环境
所难, 必须根据河底土质, 河宽, 水深, 流速以
及现场条件, 采用适当的施工方法来达到设计要
求 。
① 按照设计文件要求, 依据具体环境条件确定水
底光缆的埋深, 一般对于水深不足 8m的河段, 如
果其河床土质松软, 不稳定, 则要求埋深不小于
1.5m； 如果河床土质坚硬, 牢固, 则要求埋深不
小于 1.2m。 而对于水深超过 8m的河段, 通常可将
光缆直接布放于河 底不加掩埋 。
② 当敷设水底光缆的区域, 水深水足 8m时, 需要
根据其他质条件开沟 。 对于石质, 半石质区域,
首先要在沟底填 10～ 20cm的细土或沙土 。 当布放
光缆结束之后, 再回填碎土或沙土, 而对于那些
地质条件不稳定地段, 如受洪水冲刷的河岸以及
船只靠岸地带, 除去光缆上加填碎土和沙土外,
应加盖水泥板或水泥沙袋以做保护 。 特别对于坡
度大于 30° 的岸滩, 应按设计要求进行加固处理,
因此水底光缆最好伸出堤外或岸边 50m。
③ 由于河流, 水域, 都有船只通行, 而船只所抛
的锚, 如果碰到水底光缆时, 便会对光缆造成严
重的损伤, 甚至中断通信, 因此必须严格地把水
底光缆敷设区划定为禁抛锚区 。 因而在水线未敷
设前, 就应该首先将水线标志牌安装在确定的位
置上 。
2
光缆的接续有固定接续和活动接续两种 。
固定接续多用于光缆线路上 。
活动连接是一种可以拆卸的接续, 一般用于机
与线或机与机之间的连接, 以便于机线调测 。
一般光缆接续包括：光纤接续, 铜导线, 铝护
层和加强芯的连接, 接头套管的封装以及接头
保护的安装等项内容,
a 因为在光缆接头处, 任何灰尘, 杂质均会影响
接头质量, 因此必须对进行光缆连接的工作条件做
出严格的规定 。 一般接续工作要求都在工程车内或
有遮盖物的环境中进行, 严禁露天作业 。 同时, 对
于进行光缆连接的工具以及连接部位必须保持清洁 。
对填充型光缆, 接续时要求采用清洁剂除去填充物,
严禁使用汽油作为代用品 。
b 在进行连接时, 首先应按照接头盒的工艺尺寸
要求, 剥去光缆外层, 对于填充型光缆而言, 采用
清洁剂清除其填充物, 然后使用特定工具去除一次
涂层和处埋端面, 此后再进行连接 。
c 在光纤连接全过程中, 全面实行质量监测,
即随时测量接头损耗状况 。 当采用熔接时, 光
纤熔接完成后仍要检查接头损耗, 如果过大,
则必须断开, 重新进行连接 。
d 当光缆中全部光纤连接完成后, 应按接头盒
的结构和工艺要求, 将余纤盘在骨架上, 使接
头部分平直不受力, 并要求盘绕方向一致, 盘
绕的曲率半径满足要求 。 当盘绕结束之后, 应
用海绵等缓冲材料压住光纤形成保护套, 并放
入接头盒中, 最后将整个接头盒封装, 防止光
纤受潮 。
3
(1)
·必须遵守相关施工规范和施工技术规定的要求 。
·必须按图纸施工, 在施工前要认真查阅施工图
设计文件, 充分了解和理解施工图纸及设计说
明后方能施工 。
·对须安装调测的设备, 在施工前应充分了解其
技术性能及调测方法, 做到心中有数 。
·严格遵照施工程序施工, 注意设备, 器材, 特
别是人身的安全, 避免造成不必要的损失 。
(2)
机房机架安装要求与其他通信工程一样, 除了安装位置
必须符合平面设计图要求外,
·机架的立柱应垂直, 上梁应水平, 对墙壁的支撑要牢
固 。
·采用槽道方式的列架, 槽道的安装要注意平衡, 不能
出现向一面倾斜的现象 。
·如果在原有列架上安装设备, 要注意核对安装机架的
机位, 保证正确无误 。
·在机架安装时, 除注意不要放错机位外, 安装时须注
意机架一定要与地面垂直, 机面要与列架面摆平, 机架
间的距离要按图纸调整好, 每架间的缝隙要一致, 均匀 。
(3)
在一个机房里, 缆和线的布放是必不可少的, 在布
放中,
·缆和线的布放要分类依次一次完成, 以免出现差错,
特别是在布放电源线时, 要先将各机架的电源线放
完毕后, 再布放其他缆或线 。 在布放音频电缆时,
首先要将所有音频电缆一次布完, 再进行高频电缆
的布放, 电缆布放要整齐, 顺直, 不得互相缠绕,
溢出槽道 。 应该指出, 电源线与信号电缆应分离 。
·焊接, 绕接缆或线时, 要看清图纸, 不能接错
端子, 焊点要光滑, 可靠, 不得有虚焊, 冷焊,
漏焊 。 所有插头, 插座的制作要符合工艺要求,
牢固耐用, 以免造成电缆与插头脱落成短路的
现象 。
·注意核对所有布放电缆的阻抗, 看其是否符合
设计要求 。
(4)
设备维护内容是指在保证设备的正常工作的同
时, 利用监控系统和设备自身的告警指示等维
护手段, 判断故障性质, 故障的位置, 并进行
正确的处理, 在尽可能短的时间内使系统恢复
到正常工作状态 。
