光纤网络设计

光纤通信网络

西延高速公路光纤网络系统设计

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2015年1月

西延高速公路光纤系统网络设计

一西延高速公路概况

西延高速公路南起西安绕城高速吕小寨立交，途经西安、咸阳、铜川、延安、三原、宜君、黄陵、洛川、富县、甘泉3市6县，止于延安市西北的河庄坪，全长299.85km。全线共有22座隧道（单洞），隧道总长27km，是世界罕见的黄土隧道群；各式桥梁369座，其中洛河特大桥高达152.9m，被称为“亚洲第一高墩大桥”；沿线设有收费站9处、服务区5处，配备有完善的交通、通讯及收费系统等设施。

二网络设计传输业务

高速公路SDH传输系统中承载的业务及业务流向高速公路SDH传输系统中承载的业务大概分为语音、数据和图像三大部分，下面将分别加以说明。

2．1 语音业务

语音业务主要包括业务电话(BT)、指令电话(CT)等。业务电话和指令电话提供语音交换和专线电话服务，要求实时性强，其业务的开展一般采用基于电路交换技术实现或基于包换技术实现。整个专用电话网采用接入网技术，在通信分中心设置接入网局端设备，其无人通信站设置为远端接入模块，负责话音、数据业务的接入。

2．2 监控和收费数据传输业务

监控数据是指监控设备的控制信号，主要指路段管理中心对外场监控摄象机云台发出的控制信号，通常采用的数据接口为RS一232。传输通路分为二级，第一级为监控外场设备至通信站的数据传输通路，利用模拟视频光端机提供低速数据通道，第二级为通信站到路段监控中心数据传输通路，利用接入网的远端接入模块提供的低速数据通道。

收费数据传输通路分为三级，第一级为收费车道至收费站，第二级为收费站至路段管理中心，第三级为路段管理中心至区域中心(即省高速公路收费管理中心，其传输通路不在本设计范围)。收费系统网络通常基于TCP／IP技术组网，收费数据被封装到IP数据包中，在二层的网络结构组织上，一般采用以太网技术，网络互联采用数字电路专线。

2．3 监控和收费图像传输业务

监控系统在高速公路沿线设置一定数量的摄像机，各摄像机的图像和控制信号均要传至路段管理中心，外场监控摄像机的视频信号通过模拟视频光端机传输到相应收费站，然后通过数字光传输系统传送到路段管理中心。收费系统在各收费站广场出口均设置摄像机，各摄像机的图像信号先传到相应的收费站，再传到路段管理中心。为便于视频图象的上传，减少网络带宽，同时要保证有足够的图象质量，视频图象采用MPEG一2压缩算法，视频数据流的带宽控制在2Mbps。

三光纤通信传输系统设计

3.1 采用SDH方案的可行性分析

SDH传输系统传输容量大、设备兼容性好、上下电路灵活、测试管理开销丰富、网管能力强、总体性能优于PDH。近几年SDH技术成熟、大量应用于工程实践，具有工程实践的可行性。

据对市场的了解，目前同容量的SDH设备价格比PDH设备低，采用SDH方案替代PDH方案可节约投资，取得较高的经济效益，具有较高的社会效益。

3.2 SDH光通信的技术特点

同步数字体系光同步传输网主要的特点是：

1）采用同步复用方式和灵活的复用影视剧结构，避免了PDH从高速信号中分插低速信号需多次复用的过程，使业务上下非常方便，有利用容纳各种新的带宽业务的引入。

2）网络具有标准的光接口，开方性标准光接口可满足多厂家产品环境，实现网络的横向兼容性，节约网络成本，有利于网络的后期管理。

3）SDH帧结构中安排有丰富的开销比特有利于网络管理，故网络的运行、管理、维护能力强大、有利于新特性、新功能的开发。

4）由于采用指针调整技术，SDH网络具有定时透明性，网络能在准同步环境下工作，其净负荷可以在不同的岛之间传送而不影响业务质量，并有能力经受定时基准的丢失，网络性能比较PDH光通信系统有了很大的改善。

3.3 SDH光传输系统方案的选择确定

PDH的特点：

1）PDH上下电路采用逐级分层、复接的方式实现，系统设备繁多、维护量大、对网络性能有不良的影响。

2）PDH的各等级信号帧结构中，插入比特少，不能满足网络维护管理的要求，也不适应电信管网的要求。

3）PDH光传输系统不具备光路上的横向兼容性。

4）更高次群如继续采用PDH方式将难以实现。

SDH的特点：

1）SDH可以将不同体质的SDH信号采用复用、映射的方法在STM-1等级上进行兼容，实现高速率数字传输的统一标准。

2）SDH上下电路方便。

3）SDH网络管理能力强大。

4）光接口标准。

5）系统构成简化，便于安装及维护。

6）可实现PDH-SDH-PDH以及SDH-PDH-SDH的互通，还能支持ATM,适合向B-ISDN过渡和发展。

3.4 重要参数计算

3.4.1 最大色散系数的计算

本设计光纤选择为G.652光纤，其色散波长范围1300nm到1324nm，故其最大色散系数其值小于3.5ps/(nm.km)，计算过程如下：

3.4.2 等效功率代价机模分配噪声的计算

光源为FP激光时，系统的色散功率代价主要来自码间干扰和模分配噪声，FP 激光器的K值范围为0.4—0.7，本系统设计的误码率为p，Q=6.4，根据等效功率代价的计算式：

其中，B线路信号速率（Mbit/s）

D：光纤色散系数（ps/nm.km）

L：光纤长度

：光源的均方根谱宽

：脉冲均方根展宽值

T：信号时隙宽带

以及模分配噪声所产生的等效功率带价值计算式：

等效功率代价：

模分配噪声所产生的等效功率代价：

3.4.3光通道最大色散DL的计算

色散功率代价和传输距离、比特率、光谱宽带以及光纤色散系数等因素有关。为提高系统性能，加大系统工作余度，应严格限制功率代价所对应的光通道最大色散值。

根据本设计的系统设计依据，对光通道最大色散DL的计算中的光源均方根谱宽值取为L-1.1系统光源的均方根谱宽最大值4nm。

光通道最大色散值