第3章 光缆线路工程设计
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3.竣工验收交付使用
在试运行期内电路开放，按地方网管理，即一级干线试运行阶段按二级干线管理使用。 竣工验收是在系统和试运行结束后，并具备了验收交付使用的条件，由相关部门组织对工程进 行系统验收。竣工验收是对整个光缆通信系统进行全面检查和指标抽测。对于中小型工程项目， 可视情况适当地简化验收程序，将工程初验同竣工验收合并进行。
2、光纤通信的传输窗口及光纤选型
设计时，可参看表3-3选取光接口指标的应用代码。表中I表示不超过 2km距离的局内通信；S表示15km内短距离局间通信；L表示40～80km 长距离局间通信。字母横杠后的第一位数字如1、4、16分别表示STM－l、 STM－4、STM－16速率等级；第二位数字（即小数点后的数字）表示 工作波长和光纤类型 。
22
光放段距离LA（KM）
72
30
33
100
120
光放段的设置段数必须和系统S、R间中继段距离进 行权衡（光放段距离）减少增益，就增加段数。
DWDM系统衰减受限中继段距离L估算，按式（3-4）计算
L
n i 1
LAi
n i 1
Gi Afi M ci
Aci Asi
式中，n：DWDM系统光放段数量；第i光放段的长度LAi （km)、放大器增益Gi（dB)、光纤连接器损耗之和ΣAci （dB）、光纤衰减系数Afi（dB/km)、光缆富余度Mci （dB/km)、每km光纤固定接头平均损耗Asi（dB/km) 。
不超过ldB，对于L-16.2系统，则不超过2dB Me：设备富余度（dB），通常取3dB ∑Ac：S和R点之间所有光纤活动连接器损耗(dB)之和 Af：光纤损耗系数（dB／km） As：每km光缆固定接头平均衰减（dB／km），与光缆质量，熔接机性
能，操作水平有关。设计中按平均值0.05~0.08 dB／km取值 。 Mc：光缆富余度（dB/km），是指光缆线路运行中长度变化，光缆总的
L
PMDC(ps/√km)
3.0 1.0 0.5 0.2 0.1
2.5Gbit/s的传输 10Gbit/s的传输距 40Gbit/s的传输
距离
离
距离
178 km
11 km
<1km
1600 km
100 km
6 km
6400 km
400 km
25 km
40 000 km
2500 km
156 km
160 000 km
低速率的光纤通信系统设计相对比较简单，重点是核算 中继段的长度和选择传输系统的制式及容量等级。高速光纤 通信系统的设计比较复杂，主要原因是随着DWDM系统传输 容量（速率）的提高，掺铒光纤放大器等不断实用化，给系 统的集成带来一定的复杂性，主要考虑的问题仍然是系统传 输速率、传输距离、业务种类及流量等。
富余度不应超过5dB，设计中按3~5dB取值
（2） SDH系统色散受限中继段距离估算
根据ITU-T建议，色散受限系统中继段距离可用式 （3.2）估算：
L 10 6 D B
式中：L：色散限制中继段长度（km）；：当光 源为多纵模激光器时取0.115，单纵模激光器时取 0.306；B：线路信号比特率（Mbit/s）；Δλ：光 源的谱宽（nm）；D：光纤色散系数（ps/nm.km）
3.2.3.准备阶段
准备阶段的主要任务是做好建设准备和计划安排。建设准备就是要 做好工程开工前的准备工作，如勘察工作中水文、地质、气象、环 境等资料收集；路由障碍物迁移、交接手续；主材、设备的预订货 以及施工力量的招选。计划安排是要根据已经批准的初步设计和总 概算编制年度计划。对资金、材料设备进行合理安排，要求工程建 设保持连续性、可行性以保证工程项目的顺利完成。
3.2.4.施工阶段
1.施工组织设计 光缆通信工程的施工包括光缆线路的施工和设备安装施工两 大部分。 ①工程规模及主要施工项目； ②施工现场管理机构。施工管理包括工程技术管理、器材、 机具、仪表、车辆管理； ③主要技术措施、质量保证和安全保证措施； ④经济技术承包责任制、计划工期和施工进度。
2、工程施工 光缆线路工程施工是按施工图设计规定内容、合同书要求和 施工组织设计进行的。 （1）光缆线路施工 （2）设备机械（安装）施工
【例子1】设计一个STM-4长途光纤通信系统，使用 G.652光纤，工作波长选定1310nrn，相关系统参数为： 平均发送光功率PS =-3dBm，接收灵敏度Pr=-28dBm， 活动接器总损耗∑AC= 2×0.8dB，光通道功率代价PP= 0.5dB，光缆光纤损耗系数Af =0.4 dB/km，光缆固定接 头平均损耗AS = 0.06dB/km，光缆富余度MC= 0.04dB/km，设备富余度Me=2dB，系统采用单纵模光激 光器，其谱宽Δλ=4nm。试估计出该系统的最长中继段距 离的值。
图3—3 光缆线路工程设计范围示意图
3.2.1.规划阶段
项目建议书
可行性研究 和专家评估
设计合同/委 托书
图3-4 光缆线路工程建设程序
3.2.2.设计阶段
设计阶段的划分是根据项目的规模、性质等不同情况而定的。设计 阶段的主要工作内容是编制设计文件并对其进行审定。光缆线路的 勘察是光缆线路工程设计阶段必不可少的重要环节。当设计书一经 批准，执行中不得任意修改变更。设计书是承担工程实施部门（即 具有施工资质的施工企业）完成项目建设的主要依据。
解：按式（3-1）可计算估计出该系统的中继段距离为：
L PS Pr PP Me AC
Af AS M c
3 (28) 0.5 2 2 0.8 41.8km 0.4 0.06 0.04
按式（3-2）可计算估计出该系统的中继段距离为：
106
0.306 106
L
35.1km
3.1.2.系统设计的基本参数
1、确定系统的制式和速率等级
3种PDH码速率等级标准
速率等级 1 4 16 64
名称 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64
比特速率（Mbit/s） 155.520 622.080 2488.320 9753.280
SDH码速率等级标准
3.1.2.系统设计的基本参数
结构合理，施工、安装、维护方便。 经济性好，投资效益高。
3.1.1.系统设计原则
在系统设计时采用的产品必须符合相关的国家标准、 行业标准、技术规范的要求，还应接受ITU-T的有关建议。 此外还应考虑下述有关问题： 综合考虑最佳路由和局站设置、系统的容量（传输速率）、 传输距离、业务流量、投资额度和发展的可能性等相关因 素，合理选择系统的传输体制、光缆型号和光电设备型号 等，以满足对系统性能的总体要求； 充分利用本系统的监测功能，采用集中监控方式，接入全 网的网管系统； 具有保证系统正常工作的其他配套设施。
10 000 km
625 km
§3.2 光缆线路工程建设程序
光缆线路工程是光缆通信线路工程的一 个重要组成部分，光缆线路工程设计范 围是以本局ODF或ODP架连接器至对方 局的ODF或ODP之间，如图3－3所示。 一般大中型光缆线路工程建设程序如图 3-4所示，可分为五阶段（即规划、设计、 准备、施工和竣工投产）十步骤。
光放段的长度一般按式（3-3）计算：
LA
G Af Mc
Ac As
式中，LA：光放段长度（km)；G：光放大器增益（dB)； ΣAc：光放段间光纤连接器损耗之和（dB）；Af：光纤衰减 系数（dB/km)；Mc：光缆富余度（dB/km)；As：每km光 纤固定接头平均损耗（dB/km) 。
光放大器增益G（dB）
2.生产准备、工程移交和试运行
生产准备是指工程交付使用前必须进行的生产、技术和生活等方面的必要准备。它包括： （1）培训生产人员。一般在施工前配齐人员，并可直接参加工程施工、验收等工作； （2）按设计文件配置好工具、器材及备用维护材料； （3）组织好管理机构、制订规章制度以及配备好办公、生活等设施。 试运行是指工程初验后到正式验收、移交之间的设备运行。一般试运行期为3个月，大型或引 进的重点工程项目，试运行期可适当延长。试运行期间，由维护部门代维，但施工部门负有协助 处理故障确保正常运行的职责，同时应将工程技术资料、借用器具以及工余料等及时移交维护部 门。
光缆通信线路工程设计主要包括：光纤通信系统设 计和光缆线路工程设计（即线路勘察、传输设备配 置、安装工程等）两大部分，它们多数属于如省际 之间网、省市之间网、本地网等的光缆通信线路工 程。
§3.1 光纤通信系统设计
光纤通信系统设计的任务： 遵循规范建议，采用先进、成熟技术，综合考虑地区发
展规划、人口因素、现有资源、系统经济成本，合理地选用 系统使用的光缆、光器件和设备等，明确系统的全部技术参 数，完成实用系统的集成。
D B 3.5 4 622.080
即实际最大中继距离为35.1km
2.DWDM系统中继段距离估算
DWDM系统最大中继距离估算，也是按照衰减受 限和色散受限的两个条件来估算的。图3-2 DWDM系统示意图
DWDM系统的传输线路主要设置有：光终端复用 OTM、光交叉连接OXC、光放大器OLA（光中继器） 和光放大器之间对应的光放段LA、中继段SR或复 用段，
(2) DWDM系统色散受限中继段估算
L Dmax D
式中，L:色散受限系统中继段长度（km）；Dmax： S和R点之间允许的最大色散值（ps/nm）；D：光 纤色散系数（ps/nm km）。
色散系数与对应中继段距离估算值（1550nm窗口）
光纤类型
G.652
G.655
色散系数D（ps/(nm·km)
3.1.1.系统设计原则
系统性能必须符合本地传输网及长途传输网光纤数 字传输系统的技术要求。
通用性强，能方便地与现有系统实现接口连网使用。 专用通信网除内部系统实现接口连网使用外，还应 考虑与公用通信网及其他专用通信网的接口连网使 用，以增加通信组网的灵活性。
功能完善，在技术上具有一定的先进性，以满足今 后发展的需要。
光通道允许色散 Dmax(ps/nm)
中继段距离(km)
20
6
6400 12800 6400 12800
320 640 1060 2133
பைடு நூலகம்
3.1.3.传输中继距离的设计
3、高速光纤系统偏振模色散PMD受限中继段估算
L [
1
]2
10PMDC BL
或
表3-4 PMDC与传输速率和传输距离的关系
BL
1 10PMDC
光接口 分类及 其应用
3.1.3 传输系统中继距离的设计 光纤传输最长中继距离由光纤衰减和色散等因素 决定 。
图3-1光纤传输系统示意图
1、SDH传输系统最长中继段距离的估算
衰减限制系统中继段距离可用式估算：
L PS Pr PP Me AC Af AS Mc
L：衰减限制中继段长度（km） Ps：S点发送光功率（dBm） Pr：R点接收灵敏度（dBm） Pp：光通道功率代价（dB），各种原因产生的总退化。光通道功率代价
第3章 光缆通信线路工程设计
概述
光缆通信线路工程的设计：在现有通信网设备规划、 整合、优化基础上，以通信网发展需要、先进的工 程技术和经济实力分析为依据，依照技术标准、规 范、规程，对工程项目进行勘察和技术分析，编制 作为工程建设依据的设计文件。同时要求设计文件 应准确反映综合技术的先进性、可行性以及经济性 和社会效益，应满足在5至10年内的先进性和适用 性。
如图3-2所示，图中OLA为掺铒光纤放大器。DWDM传输系统 中继距离的设计，需根据光功率、色散和信噪比的计算结果， 确定光放大器的增益类型和中继段内允许的光放段数量。
图3-2 DWDM系统示意图
（1）DWDM系统衰减受限中继段距离估算
DWDM光放段一般按等增益传输进行计算，以中继段 为单元，段内各光放大器设计为等增益工作状态。光放 大器一般有22dB、30dB、33dB等类型，对应不同的光放 段距离。
3.2.5.竣工投资阶段
1.工程初验
光缆通信工程项目按批准的设计文件内容全部建成后，应由主管部门组织建设单位、档案管理 单位、投资建设单位以及设计、施工、维护等单位进行初验，并向上级有关部门递交初验报告。 初验后的光缆线路和设备一般由维护单位代维。大、中型工程的初验，一般光缆线路部分和设备 部分分别进行，小工程可一起进行。初验合格后的工程项目即可进行工程移交，开始试运行。
在试运行期内电路开放，按地方网管理，即一级干线试运行阶段按二级干线管理使用。 竣工验收是在系统和试运行结束后，并具备了验收交付使用的条件，由相关部门组织对工程进 行系统验收。竣工验收是对整个光缆通信系统进行全面检查和指标抽测。对于中小型工程项目， 可视情况适当地简化验收程序，将工程初验同竣工验收合并进行。
2、光纤通信的传输窗口及光纤选型
设计时，可参看表3-3选取光接口指标的应用代码。表中I表示不超过 2km距离的局内通信；S表示15km内短距离局间通信；L表示40～80km 长距离局间通信。字母横杠后的第一位数字如1、4、16分别表示STM－l、 STM－4、STM－16速率等级；第二位数字（即小数点后的数字）表示 工作波长和光纤类型 。
22
光放段距离LA（KM）
72
30
33
100
120
光放段的设置段数必须和系统S、R间中继段距离进 行权衡（光放段距离）减少增益，就增加段数。
DWDM系统衰减受限中继段距离L估算，按式（3-4）计算
L
n i 1
LAi
n i 1
Gi Afi M ci
Aci Asi
式中，n：DWDM系统光放段数量；第i光放段的长度LAi （km)、放大器增益Gi（dB)、光纤连接器损耗之和ΣAci （dB）、光纤衰减系数Afi（dB/km)、光缆富余度Mci （dB/km)、每km光纤固定接头平均损耗Asi（dB/km) 。
不超过ldB，对于L-16.2系统，则不超过2dB Me：设备富余度（dB），通常取3dB ∑Ac：S和R点之间所有光纤活动连接器损耗(dB)之和 Af：光纤损耗系数（dB／km） As：每km光缆固定接头平均衰减（dB／km），与光缆质量，熔接机性
能，操作水平有关。设计中按平均值0.05~0.08 dB／km取值 。 Mc：光缆富余度（dB/km），是指光缆线路运行中长度变化，光缆总的
L
PMDC(ps/√km)
3.0 1.0 0.5 0.2 0.1
2.5Gbit/s的传输 10Gbit/s的传输距 40Gbit/s的传输
距离
离
距离
178 km
11 km
<1km
1600 km
100 km
6 km
6400 km
400 km
25 km
40 000 km
2500 km
156 km
160 000 km
低速率的光纤通信系统设计相对比较简单，重点是核算 中继段的长度和选择传输系统的制式及容量等级。高速光纤 通信系统的设计比较复杂，主要原因是随着DWDM系统传输 容量（速率）的提高，掺铒光纤放大器等不断实用化，给系 统的集成带来一定的复杂性，主要考虑的问题仍然是系统传 输速率、传输距离、业务种类及流量等。
富余度不应超过5dB，设计中按3~5dB取值
（2） SDH系统色散受限中继段距离估算
根据ITU-T建议，色散受限系统中继段距离可用式 （3.2）估算：
L 10 6 D B
式中：L：色散限制中继段长度（km）；：当光 源为多纵模激光器时取0.115，单纵模激光器时取 0.306；B：线路信号比特率（Mbit/s）；Δλ：光 源的谱宽（nm）；D：光纤色散系数（ps/nm.km）
3.2.3.准备阶段
准备阶段的主要任务是做好建设准备和计划安排。建设准备就是要 做好工程开工前的准备工作，如勘察工作中水文、地质、气象、环 境等资料收集；路由障碍物迁移、交接手续；主材、设备的预订货 以及施工力量的招选。计划安排是要根据已经批准的初步设计和总 概算编制年度计划。对资金、材料设备进行合理安排，要求工程建 设保持连续性、可行性以保证工程项目的顺利完成。
3.2.4.施工阶段
1.施工组织设计 光缆通信工程的施工包括光缆线路的施工和设备安装施工两 大部分。 ①工程规模及主要施工项目； ②施工现场管理机构。施工管理包括工程技术管理、器材、 机具、仪表、车辆管理； ③主要技术措施、质量保证和安全保证措施； ④经济技术承包责任制、计划工期和施工进度。
2、工程施工 光缆线路工程施工是按施工图设计规定内容、合同书要求和 施工组织设计进行的。 （1）光缆线路施工 （2）设备机械（安装）施工
【例子1】设计一个STM-4长途光纤通信系统，使用 G.652光纤，工作波长选定1310nrn，相关系统参数为： 平均发送光功率PS =-3dBm，接收灵敏度Pr=-28dBm， 活动接器总损耗∑AC= 2×0.8dB，光通道功率代价PP= 0.5dB，光缆光纤损耗系数Af =0.4 dB/km，光缆固定接 头平均损耗AS = 0.06dB/km，光缆富余度MC= 0.04dB/km，设备富余度Me=2dB，系统采用单纵模光激 光器，其谱宽Δλ=4nm。试估计出该系统的最长中继段距 离的值。
图3—3 光缆线路工程设计范围示意图
3.2.1.规划阶段
项目建议书
可行性研究 和专家评估
设计合同/委 托书
图3-4 光缆线路工程建设程序
3.2.2.设计阶段
设计阶段的划分是根据项目的规模、性质等不同情况而定的。设计 阶段的主要工作内容是编制设计文件并对其进行审定。光缆线路的 勘察是光缆线路工程设计阶段必不可少的重要环节。当设计书一经 批准，执行中不得任意修改变更。设计书是承担工程实施部门（即 具有施工资质的施工企业）完成项目建设的主要依据。
解：按式（3-1）可计算估计出该系统的中继段距离为：
L PS Pr PP Me AC
Af AS M c
3 (28) 0.5 2 2 0.8 41.8km 0.4 0.06 0.04
按式（3-2）可计算估计出该系统的中继段距离为：
106
0.306 106
L
35.1km
3.1.2.系统设计的基本参数
1、确定系统的制式和速率等级
3种PDH码速率等级标准
速率等级 1 4 16 64
名称 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64
比特速率（Mbit/s） 155.520 622.080 2488.320 9753.280
SDH码速率等级标准
3.1.2.系统设计的基本参数
结构合理，施工、安装、维护方便。 经济性好，投资效益高。
3.1.1.系统设计原则
在系统设计时采用的产品必须符合相关的国家标准、 行业标准、技术规范的要求，还应接受ITU-T的有关建议。 此外还应考虑下述有关问题： 综合考虑最佳路由和局站设置、系统的容量（传输速率）、 传输距离、业务流量、投资额度和发展的可能性等相关因 素，合理选择系统的传输体制、光缆型号和光电设备型号 等，以满足对系统性能的总体要求； 充分利用本系统的监测功能，采用集中监控方式，接入全 网的网管系统； 具有保证系统正常工作的其他配套设施。
10 000 km
625 km
§3.2 光缆线路工程建设程序
光缆线路工程是光缆通信线路工程的一 个重要组成部分，光缆线路工程设计范 围是以本局ODF或ODP架连接器至对方 局的ODF或ODP之间，如图3－3所示。 一般大中型光缆线路工程建设程序如图 3-4所示，可分为五阶段（即规划、设计、 准备、施工和竣工投产）十步骤。
光放段的长度一般按式（3-3）计算：
LA
G Af Mc
Ac As
式中，LA：光放段长度（km)；G：光放大器增益（dB)； ΣAc：光放段间光纤连接器损耗之和（dB）；Af：光纤衰减 系数（dB/km)；Mc：光缆富余度（dB/km)；As：每km光 纤固定接头平均损耗（dB/km) 。
光放大器增益G（dB）
2.生产准备、工程移交和试运行
生产准备是指工程交付使用前必须进行的生产、技术和生活等方面的必要准备。它包括： （1）培训生产人员。一般在施工前配齐人员，并可直接参加工程施工、验收等工作； （2）按设计文件配置好工具、器材及备用维护材料； （3）组织好管理机构、制订规章制度以及配备好办公、生活等设施。 试运行是指工程初验后到正式验收、移交之间的设备运行。一般试运行期为3个月，大型或引 进的重点工程项目，试运行期可适当延长。试运行期间，由维护部门代维，但施工部门负有协助 处理故障确保正常运行的职责，同时应将工程技术资料、借用器具以及工余料等及时移交维护部 门。
光缆通信线路工程设计主要包括：光纤通信系统设 计和光缆线路工程设计（即线路勘察、传输设备配 置、安装工程等）两大部分，它们多数属于如省际 之间网、省市之间网、本地网等的光缆通信线路工 程。
§3.1 光纤通信系统设计
光纤通信系统设计的任务： 遵循规范建议，采用先进、成熟技术，综合考虑地区发
展规划、人口因素、现有资源、系统经济成本，合理地选用 系统使用的光缆、光器件和设备等，明确系统的全部技术参 数，完成实用系统的集成。
D B 3.5 4 622.080
即实际最大中继距离为35.1km
2.DWDM系统中继段距离估算
DWDM系统最大中继距离估算，也是按照衰减受 限和色散受限的两个条件来估算的。图3-2 DWDM系统示意图
DWDM系统的传输线路主要设置有：光终端复用 OTM、光交叉连接OXC、光放大器OLA（光中继器） 和光放大器之间对应的光放段LA、中继段SR或复 用段，
(2) DWDM系统色散受限中继段估算
L Dmax D
式中，L:色散受限系统中继段长度（km）；Dmax： S和R点之间允许的最大色散值（ps/nm）；D：光 纤色散系数（ps/nm km）。
色散系数与对应中继段距离估算值（1550nm窗口）
光纤类型
G.652
G.655
色散系数D（ps/(nm·km)
3.1.1.系统设计原则
系统性能必须符合本地传输网及长途传输网光纤数 字传输系统的技术要求。
通用性强，能方便地与现有系统实现接口连网使用。 专用通信网除内部系统实现接口连网使用外，还应 考虑与公用通信网及其他专用通信网的接口连网使 用，以增加通信组网的灵活性。
功能完善，在技术上具有一定的先进性，以满足今 后发展的需要。
光通道允许色散 Dmax(ps/nm)
中继段距离(km)
20
6
6400 12800 6400 12800
320 640 1060 2133
பைடு நூலகம்
3.1.3.传输中继距离的设计
3、高速光纤系统偏振模色散PMD受限中继段估算
L [
1
]2
10PMDC BL
或
表3-4 PMDC与传输速率和传输距离的关系
BL
1 10PMDC
光接口 分类及 其应用
3.1.3 传输系统中继距离的设计 光纤传输最长中继距离由光纤衰减和色散等因素 决定 。
图3-1光纤传输系统示意图
1、SDH传输系统最长中继段距离的估算
衰减限制系统中继段距离可用式估算：
L PS Pr PP Me AC Af AS Mc
L：衰减限制中继段长度（km） Ps：S点发送光功率（dBm） Pr：R点接收灵敏度（dBm） Pp：光通道功率代价（dB），各种原因产生的总退化。光通道功率代价
第3章 光缆通信线路工程设计
概述
光缆通信线路工程的设计：在现有通信网设备规划、 整合、优化基础上，以通信网发展需要、先进的工 程技术和经济实力分析为依据，依照技术标准、规 范、规程，对工程项目进行勘察和技术分析，编制 作为工程建设依据的设计文件。同时要求设计文件 应准确反映综合技术的先进性、可行性以及经济性 和社会效益，应满足在5至10年内的先进性和适用 性。
如图3-2所示，图中OLA为掺铒光纤放大器。DWDM传输系统 中继距离的设计，需根据光功率、色散和信噪比的计算结果， 确定光放大器的增益类型和中继段内允许的光放段数量。
图3-2 DWDM系统示意图
（1）DWDM系统衰减受限中继段距离估算
DWDM光放段一般按等增益传输进行计算，以中继段 为单元，段内各光放大器设计为等增益工作状态。光放 大器一般有22dB、30dB、33dB等类型，对应不同的光放 段距离。
3.2.5.竣工投资阶段
1.工程初验
光缆通信工程项目按批准的设计文件内容全部建成后，应由主管部门组织建设单位、档案管理 单位、投资建设单位以及设计、施工、维护等单位进行初验，并向上级有关部门递交初验报告。 初验后的光缆线路和设备一般由维护单位代维。大、中型工程的初验，一般光缆线路部分和设备 部分分别进行，小工程可一起进行。初验合格后的工程项目即可进行工程移交，开始试运行。