ADSS光缆设计规定和技术要求

中国广州2007/91/60光纤与ADSS光缆设计规定广东省电力设计研究院ADSS光缆设计规定和技术要求中国广州2007/92/60具体内容1、光纤的相关内容2、ADSS光缆的设计规定3、ADSS光缆的技术要求中国广州2007/93/60•光纤–1966：英籍华人高锟(C.K.Kao)和Hockham预见利用玻璃可以制成衰减为20dB/km的通信光纤。（当时最优良的玻璃衰减为1000dB/km左右）–1970：衰减为20dB/km的通信光纤研制成功–1980：光纤衰减降低到0.2dB/km@1550nm，接近理论值•光源–1960：T.H.Maiman发明红宝石激光器，产生了单色相干光–1970：GaAlAs双异质结半导体激光器实现了室温下连续工作，为光纤通信提供了良好的光源(850nm)–80’s：InGaAsP长波长半导体激光器研制成功(1300nm/1550nm)•光检测器–PIN：高频响应好，噪声小–APD：灵敏度高，噪声较大1、光纤的相关内容中国广州2007/94/60•光纤在80年代初开始规模化商用应用–光电中继器被用来克服光纤的衰减–无法大规模应用的原因是因为在每个光电中继器都需要：•光电转换（O/E）：识别信号•信号的电放大•电光转换（E/O）:光信号的再发射•1988:掺铒光纤放大器–通过受激辐射实现光放大•放大了自发辐射噪声–使不同波长的多个光通道同时放大成为可能波分复用(WDM)1、光纤的相关内容中国广州2007/95/60光纤的结构和原理–多模–单模–全反射单模光纤的主要特性参数传输特性：衰减、色散、PMD、MFD、截止波长、弯曲损耗、非线性效应几何参数：包层直径、包层不圆度、芯/包同心度、涂层直径、涂层/包层同心度机械特性：筛选强度、拉伸强度、静态疲劳参数、动态疲劳参数、涂层剥离力、翘曲环境特性：温度循环、湿热、热老化、浸水1光纤的相关知识中国广州2007/96/60G.651:多模光纤G.652:标准单模光纤G.653:色散位移光纤在DWDM应用中存在严重的问题G.654:截止波长位移光纤主要用于海底通信系统G.655–非零色散位移光纤在DWDM应用中具有更好的性能G.656–用于宽带光传送的非零色散光纤1光纤的相关知识中国广州2007/97/60光纤的基本结构直径250mPlasticcoating塑料涂覆层Opticalclad(Silica)石英光纤包层Core(Silica)石英纤芯125m•纤芯:光在其内部及附近传播。不同种类光纤的直径不同•包层：目的是造成折射率差，形成全反射，并提高其机械强度。其外径为125µm•涂覆层：由内涂层和外涂层两层构成，其外径为250µm左右–内涂层：低模量，柔软，起缓冲作用–内涂层：高模量，较硬，用于抵御外界压力1光纤的相关知识中国广州2007/98/60•折射–时间上光在两点间沿最短路径传播•折射率–在透明介质中，折射率是光在介质中的传播速度与光在真空中的传播速度之比•全反射–当光由光密介质射入光疏介质时，在满足一定的入射条件下，折射光消失，反射光的能量与入射光的能量相等•模式–模式是指振荡或传播的方式如：一束光，一串振荡n=V/CGlassplateLightpath1光纤的相关知识中国广州2007/99/60单模光纤单模光纤(SingleModeFiber)：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。1光纤的相关知识多模光纤多模光纤(MultiModeFiber)：中心玻璃芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。中国广州2007/910/60阶跃型多模光纤øcore=9µmøcore=100µmø=140µmøn1n2n渐变型多模光纤øcore=50,62.5or85µmn2n1nø阶跃型单模光纤n1Nøø=125µmø=125µm1光纤的相关知识中国广州2007/911/60•衰减：光在传输中部分能量损失•色散：接收信号经传输后失真Attenuation衰减信号幅度经传输后减小Dispersion色散经传输后的脉冲信号展宽t1t21光纤的相关知识中国广州2007/912/60OCSULE•典型的光纤损耗谱,与石英玻璃的特性直接相关•需要在很宽的频谱范围内控制光纤的损耗00.20.40.612501350145015501650C波段（1530-1565nm）；L波段（1565-1625nm）；E波段（1360-1460nm）；S波段（1460-1530nm）；U波段（1625-1675nm）1光纤的相关知识衰减中国广州2007/913/60•色散是指折射率随波长的非线性变化.•传播特性（特别是群速率）随波长变化•色散可正可负如果群延时随波长而增加称色散为正因为没有任何光信号是单色的，所以色度色散影响所有的光传输系统色度色散是可逆的，即可以补偿色散1光纤的相关知识中国广州2007/914/60•模场直径:–光在纤芯中及其附近传播–光功率分布曲线近似于高斯分布，即铃状–模场直径大约为铃半高的宽度–模场直径的计算采用国际PetermanII模型1/e2W01光纤的相关知识中国广州2007/915/60光纤传导光的能力随波长变化–长波长，模式少–短波长，模式多，但是高阶界模亦会被传导=截止波长（c）是单模光纤保证单模传输的最小波长–在截止波长以下，基模能量传递给高阶界模c可通过测量弯曲损耗利用归一化方法计算出在短距离（2M）时测c在22M时测cc在光缆中实际的截止波长要远小于用归一化方法的计算值截止波长1光纤的相关知识中国广州2007/916/60•光纤属弱波导，光波从直线部分进入弯曲部分时，传导模式变为辐射模式而产生损耗•这种现象叫弯曲损耗•波长越长，波导越弱，弯曲损耗越明显•对于标准的单模光纤，弯曲损耗–随2W0增长Increaseswith2W0–随c增加而减小Decreaseswhencincreases•在小直径的棒上绕光纤来测量损耗的增加(60mm直径100圈)，可计算出弯曲损耗弯曲损耗1光纤的相关知识中国广州2007/917/60•基模由两种模式组成，是简并的（难以区分）.•如光纤不圆，则存在双折射，两个模传播速率不同•导致的差分群时延（DGD）在时间、空间统计上是随机的•PMD是差分群时延差的平均值，单位是ps/kmPrincipalStateofpolarization(fast)PrincipalStateofpolarization(slow)DifferentialGroupDelay主偏振状态差分群时延偏振模色散(PMD)1光纤的相关知识中国广州2007/918/600.11101001,00019881992199620002004Internetgrowth40Gbit/s140Mbit/s565Mbit/sTDM2.5Gbit/snx40Gbit/sDWDM系统容量(Gbit/s)10Gbit/s骨干:超大容量、超长距离TDM：2.5/10bit/s广泛应用，40Gbit/s试验系统已经成功DWDM：32/40波系统已经实用化，128/256波试验系统开通延长再生中继距离城域:MSTP接入:FTTx:FTTB+LAN,FTTHPON:APON,EPON,GPON1光纤的相关知识光纤通信技术发展趋势中国广州2007/919/60•80年代初:单模光纤–1300nm窗口传输，零色散1300nm•后来发现:光纤在1550nm的衰减更小–但是,SMF的色散太大,所以出现了DSF（G.653)BUT:随着WDM/光放大的出现零色散导致严重的四波混频非线性造成严重的信道间的交叉干扰…下一代光纤该如何发展?1光纤的相关知识光纤发展的历史回顾中国广州2007/920/60•挑战!–单信道速率越来越高:2.5/10/40Gbit/s–信道间隔越来越小:100/50/25GHz–无再生中继距离的延伸•对策……–色散管理•色度色散•DOS–偏振模色散(PMD)–非线性效应•有效面积•色度色散–喇曼放大•有效面积–多波段扩展(S/C/L)•零色散点1光纤的相关知识骨干网（ULH/LH系统）需关注的问题中国广州2007/921/60•挑战!–单信道速率越来越高:2.5/10/40….Gbit/s–对各种应用透明:ATM/GE/10GE–系统的经济性:DWDMVs.CWDM–灵活性–可扩展性–后向兼容性–路权•对策……–MetroNZDSF•支持1310nm窗口•支持更长的色散补偿距离–支持多波段•多波段扩展(O/E/S/C/L)–ROW(路权)解决方案1光纤的相关知识本地网（城域网）需关注的问题中国广州2007/922/60未来的光纤应具有：•适中的色散”(6-10ps/nm/km)、•适中的有效面积（50m2）•更低的色散斜率（0.07ps/nm2/km）•更低的PMD链路值（0.04ps/km）•保证足以抑制光纤非线性的不利影响（FWM和XPM）的影响，又不至于色散代价太大•最佳兼顾非线性损伤和喇曼增益•兼容S/C/L波段，并降低补偿成本•兼顾10/40Gb/s光传输系统的要求1光纤的相关知识未来光网络需要什么样的光纤?中国广州2007/923/60Opticalloss(dB/km)波长(nm)Dispersion(ps/nm.km)OECSL00.20.40.612501350145015501650-50510152025U“水峰”被抑制,打开了E波段1光纤的相关知识未来光纤中国广州2007/924/60•全介质自承式光缆alldielectricself-supportingopticalfibercable(ADSS光缆)根据特定条件架设在输电线路上的全介质无金属自承式光缆。•电痕和电腐蚀trackingandelectricitycorrosionADSS光缆对导线和大地之间的电容耦合，使光缆表面感应一个电位。在污秽地区，当出现雾、露、或雨后，将在潮湿的污秽层表面形成导电层，进而感应电压的驱使下，形成漏电流和干带电弧放电，干带电弧可在ADSS光缆表面造成树枝状的碳化通道即电痕，从而导致聚合物的破坏，干带电弧也可产生热，使聚合物自身的结合里下降，慢慢形成电腐蚀。电痕和电腐蚀最终造成ADSS光缆的外护套破坏。2术语和定义中国广州2007/925/60•额定拉断力ratedtensilestrength（RTS）按ADSS光缆结构计算出的拉断负荷。•年平均运行张力everydaystress（EDS）无风无冰的年平均气温计算情况下的弧垂最低点张力。•最大允许运行张力maximumallowabletension（MAT）在满足光纤应变和附加衰减的条件下，光缆所能承受的最大水平拉力。•大跨越largecrossingADSS光缆线路跨越通航大河流、湖泊或海峡等，因档距较大（在1000m以上）或杆塔较高（在100m以上），光缆选型及防振需特殊考虑，且发生故障时严重影响航运或修复特别困难的耐张段。2术语和定义中国广州2007/926/60•可行性研究内容深度要求•描述工程必要性、设计依据和范围、电力通信系统现状。•电力通信系统现有资源可利用情况及调研概况。•对各种可能的路由，可能的布放方式做出方案，并进行技术经济比较，提出推荐意见。同时对原有送电线路杆塔的负荷情况进行校验，对于超出原设计负荷的杆塔提出相应的处理措施。•根据送电线路的气象条件、电场强度分析、对交叉跨越物距离、系统通信确定的光缆芯数和光纤芯标准等要求，推荐ADSS光缆的选型及挂点方案。•列出推荐的ADSS光缆的机械电气特性。•根据送电线路工程设想的主要技术原则