长途光缆干线工程设备安装设计

长途光缆干线工程设备安装设计刘涛2008年4月设备安装设计内容•系统传输制式•系统传输容量及通路组织安排•局站设置•设备安装位置及其安装设计•保证系统正常运行所必需的辅助设备设计•工程投资•系统传输指标设备安装设计依据•主管部门或设计委托单位下达的设计任务书或委托书•国家有关法律法规•国家标准和部颁标准•国家颁发的概预算定额•信息产业部颁发的概预算编制办法和设计文件编制办法•我院制订的有关规章制度•工程订货合同•设备供应商提供的设备资料•国家和企业发展规划设备安装设计人员的要求•一丝不苟、认真负责的工作态度•不怕苦、不怕累的精神•熟练地使用一门外语和计算机•具有扎实的数字通信和光通信的基础知识，及时跟踪数字通信的最新发展，在工作中灵活地加以应用•具有比较宽的知识面•具有一定的组织协调能力设备安装设计过程•项目建议书•可行性研究报告•初步设计•施工图设计•施工配合•其他工作国内长途光缆干线现状•网络结构•传输技术•光纤长途光缆干线网络结构•最早为点到点线性结构•2000年后逐步变为环网结构•现在逐步向网状网结构发展长途光缆干线采用的传输技术•SDH技术：早期使用622Mb/s,大量使用2.5Gb/s,结合WDM技术使用10Gb/s•WDM技术：早期使用42.5Gb/s,逐步使用16×2.5Gb/s,大量使用32×10Gb/s长途光缆干线使用的光纤•主要采用G.652和G.655，很少采用G.653光纤频谱波段划分•O波段：1260nm~1360nm(G.652光纤)•E波段：1360nm~1460nm(G.652.C光纤)•C波段：1530nm~1565nm(EDFA的可用增益频带)•S波段：1460nm~1530nm(可以是泵浦波长,也可以是OSC波长)•L波段：1565nm~1625nmG.652光纤的主要特点•1983年开始商用•已得到广泛应用•同时具有1550nm和1310nm两个窗口•零色散点位于1310nm窗口•最小衰减位于1550nm窗口•影响今后开放超高速率传输系统原因是1550nm处的色散系数过大G.655光纤的主要特点•1993年开始商用•技术上已完全成熟，开始大规模商用•在1530~1565nm区域内色散绝对值为1.0~6.0ps/nm•克服了G.652光纤在1550nm区域内色散过大的缺点•同时基本解决了开放DWDM系统光纤非线性问题ITU-TG.652建议的新发展ITU-T2003年版建议将G.652光纤由三类，变为四类，即除了G.652A、G.652B和G.652C外，增加了G.652D，以适应不同的应用目前G.652光纤特性•G.652A光纤基本上与原来的G.652光纤特性相一致，适用于最高传输速率为2.5Gbit/s的系统，但部分指标有所提高•G.652B光纤适用于最高传输速率为10Gbit/s系统，技术指标除G.652A外，增加了偏振模色散（PMD）指标G.652C/G.652D光纤主要特性•色散和截止波长在1310nm窗口优化•1310~1625nm频谱范围内衰耗值≤0.4dB/km•1383nm波长处的平均值≤所规定的1310nm衰耗值•G.652C在1625nm处宏弯衰耗值≤0.5dB，G.652D在1550nm和1625nm处宏弯衰耗值≤0.5dB•最大成缆的PMDQG.652C≤0.50dB/km,G.652D≤0.20dB/kmG.652光纤特性表（一）项目单位G.652AG.652BG.652CG.652D模场直径(1310nm)μm(8.6~9.5)0.7(8.6~9.5)0.7(8.6~9.5)0.7(8.6~9.5)0.7包层直径μm125.0±1125.0±1125.0±1125.0±1同心度误差μm0.80.80.80.8包层不圆度%2.0%2.0%2.0%2.0%光缆截止波长nm1260126012601260宏弯衰减(30.nm半径,100圈)dB≤0.50(1550nm)≤0.50dB(1625nm)≤0.50dB(1625nm)≤0.50dB(1550和1625nm)筛选应力Gpa0.690.690.690.69G.652光纤特性表（二）项目单位G.652AG.652BG.652CG.652D零色散波长nm1300~13241300~13241300~13241300~1324零色散斜率ps/nm.km0.0930.0930.0930.093成缆光纤衰减系数1310nm最大值dB/km0.50.40.40.41550nm最大值dB/km0.40.350.30.31625nm最大值dB/km0.40.40.41310~1625nm最大值dB/km未规定未规定0.40.4PMDQ(链路设计值)ps/km≤0.5≤0.2≤0.5≤0.2G655光纤特性表（一）光纤参数单位G.655AG.655BG.655C模场直径μm(8~11)0.7(8~11)0.7(8~11)0.7包层直径μm125112511251芯同心度误差μm0.80.80.8包层不圆度%222光缆截止波长nm145014501450筛选应力Gpa0.690.690.69宏弯衰减(30nm半径,100圈)dB0.5(1550nm)0.5(1625nm)0.5(1625nm)色散特性G655光纤特性表（二）光纤参数单位G.655AG.655BG.655Cλmax&λminnm153015651530156515301565Dminps/nm.km0.11.01.0Dmaxps/nm.km6.010.010.0色散符号正或负正或负正或负C波段Dmax-Dminps/nm.km55λmax&λminnm不要求待定待定Dminps/nm.km不要求待定待定Dmaxps/nm.km不要求待定待定L波段色散符号不要求正或负正或负G655光纤特性表（三）光纤参数单位G.655AG.655BG.655C未成缆光纤PMD系数ps/km不规定不规定不规定光缆参数1550nm衰减系数最大值dB/km0.350.350.351625nm衰减系数最大值dB/km不要求0.400.40光缆链路PMD特性不要求光缆段数m2020概率Q%0.010.01PMD系数链路设计最大值ps/km0.50.2选择光纤应注意的问题•由于G.652光纤具有较大的色度色散系数和光有效截面积,因此,它可以有效地克服光纤非线性的劣化影响，适用于开放对光纤线路色度色散系数要求不高、复用通道数较大的系统，特别是N×2.5Gbit/s的DWDM系统；在开放N×10Gbit/s的DWDM系统时,则需要采用色散补偿措施,增加了光纤放大器，提高了系统成本，但通道数超过160波后，系统成本将会下降；在开放N×40Gbit/s的DWDM系统或将使用波段扩展至L波段，其过大的色度色散系数将成为制约系统使用的主要因素，特别是在使用喇曼光放大器时，其较大的光有效截面积和SPM效应（限制了入纤光功率）将会影响喇曼光放大器作用的有效发挥。选择光纤应注意的问题•由于G.655光纤具有较低的色散系数和较小光有效截面积，因此，它可以有效地克服光纤色度色散系数的劣化影响，适用于开放对通道基础速率为10Gbit/s甚至40Gbit/s的系统；在开放N×10Gbit/s的DWDM系统时,其色散补偿的距离是G.652光纤的4-5倍，可以显著地降低系统成本。选择时应注意的问题•此外，由于其光有效截面积比G.652光纤小，故光纤非线性的劣化影响,比G.652光纤大，这导致在G.655光纤（尤其是TrueWaveRS光纤）上开放3210Gbit/的DWDM系统时，每个跨段允许衰耗比使用G.652光纤时少12dB,特别是以50GHz通道间隔开放N10Gbit/s的DWDM系统时，G.652光纤将会优于G.655光纤；但在开放N40Gbit/s的DWDM系统或将使用波段扩展至L波段时，其较好的色度色散特性，使其具有G.652光纤所无法取代的优势，特别是在使用喇曼光放大器时，优势更为突出，这是由较小的光有效截面积所决定的。扩展WDM传输系统容量的方法•今后，高速率、大容量DWDM系统发展方向主要侧重于以下三个方面，一个是提高每个通道的基础速率，由10Gb/s提高到40Gb/s；另一方面，扩展使用波段，由C波段（1530~1565nm）扩展至L波段（1565~1620nm）；最后，减少通道间隔，增加复用通道数，通道间隔由200GHz、100GHz减少到50GHz乃至25GHz；复用通道数由16、32扩展至80、100甚至200个通道电信用户及收入发展的趋势•移动超过固定•宽带超过窄带•数据超过话音•光网络技术必须适应这一发展的需要目前业务的新特点•由主要支撑话音业务变为主要支撑数据业务•由窄带业务为主变为宽带业务为主•带宽变为可运营的业务•由单一业务变为各种业务•要求迅速提供•要求基于SLA业务对光网络的新要求•必须能够支持数据业务传送•必须能够动态分配带宽•必须能够有效地进行路由选择•能够准确地检测网络或链路故障及性能劣化，进行迅速的恢复•使业务网的逻辑拓扑与传送网物理拓扑无关对光网络的新要求•能够提供各种接口•能够进行带宽细分•能够进行QoS细分•能够快速进行电路配置与调度•能够进行端到端监测未来光传送网的特点•基于软件的光层业务管理•以数据和互联网业务为核心•具有智能型光节点•具备全光交叉能力•Tbit传输容量•超长距离传输能力•与比特率/协议无关的波长管理•从环状网到网状网灵活的网络拓扑更改能力•提供先进的交换能力现有长途网存在的主要问题•SDH环网过大，最长的环网长达7000km•无法处理多点故障•设备厂家过多•带宽利用率低•网络升级和扩容难度大•无法实现端到端业务调度和质量监测•无法快速向用户提供基于SLA的业务现有长途网发展方向•网络结构向网状网发展•根据业务发展的需要，采用ULHDWDM技术•引入ASON技术，特别是控制平面技术•关键在于快速向用户提供基于SLA的业务•实现端到端业务调度和质量监测网状网的优点•支持多种保护和恢复方式•可以根据用户业务等级提供传送业务•网络资源利用率较高•不受节点瓶颈和多重失效问题的影响•网络生存性较高•可扩展性较强，可以根据业务需求，灵活增加节点网状网的优点•扩容升级灵活，可以分断面进行扩容•容易实现端到端的电路调度和保护，可快速提供各种业务•实现ASON的必由之路LHDWDM技术优点简化了网络结构，便于提供端到端传送业务提高了经济效益提供了更强的组网和保护能力提高了网络的稳定性和运维功能具有灵活的升级扩容能力LHDWDM关键技术前向误码校验(FEC)技术喇曼放大技术遥泵技术色散补偿和色散斜率补偿技术光纤非线性效应及其抑制技术码型调制技术Raman放大器技术•光纤喇曼放大器是把一定波长的光能泵入光纤线路，只要光功率足够强，光纤的喇曼效应会使光纤中传输的光信号得到放大。与EDFA相比，由于光纤本身就是放大器，因此，输入光纤的光功率可以大大减少，进而减少光纤非线性的劣化影响；如果将光纤喇曼放大器与EDFA配合使用，可以得到平坦的增益带宽。此外，光纤喇曼放大器可在光纤的任意波长产生增益，是目前唯一的全波放大器，适用于任何一种光纤。但其具有低泵浦效率和很强的偏振模依赖性等缺点ASON体系结构控制平面传送平面管理平面数据通信网ASON的概念所谓ASON是指在ASON信令网控制之下完成光传送网内光网络连接自动交换功能的新型网络可以看作是具有自动交换功能的新一代的光传送网ASON应该无需依靠其他层面就能独立支持所需的全部ASON功能当然也不能破坏其他层面的完整性ASON网络•适应IP业务本身不确定性和不可预见性•能够自动完成网络连接的光传送网•首次在传送网中引入动态交换的概念•将网络资源动态地分配给路由•具有恢复和还原能力ASON的功能•可以动态分配光通路•实现端到端连接的保护和恢复•实现数据网网元与光层网元的控制协调将光网络资源与数据业务分布自动