【文章內容簡介】 3光纜3．1光纜特點光導纖維是一種傳輸光束的細微而柔韌的媒質。光導纖維電纜由一捆纖維組成,簡稱為光纜。光纜是數據傳輸中最有效的一種傳輸介質,它的優(yōu)點包括:(1)頻帶較寬。(2)電磁絕緣性能好。光纖電纜中傳輸的是光束,由于光束不受外界電磁干擾與影響,而且本身也不向外輻射信號, 因此它適用于長距離的信息傳輸以及要求高度安全的場合。(3)衰減較小?？梢哉f在較長距離和范圍內信號是一個常數。(4)中繼器的間隔較大,因此可以減少整個通道中繼器的數目,可降低成本。根據貝爾實驗室的測試, 當數據的傳輸速率為420Mbps且距離為119公里無中繼器時,其誤碼率為10—8,可見其傳輸質量很好。而同軸電纜和雙絞線每隔幾千米就需要接一個中繼器。 3．2光纜分類1．按光纖狀態(tài)光纖的二次被覆方式和光纖在光纜中的松緊自由狀態(tài)不同，可將光纜分為緊結構光纜、松結構光纜和半松半緊結構光纜。2．按纜芯結構按纜芯結構不同光纜分為中心管式、層絞式和骨架式三大類。3．按敷設方式按光纜敷設方式，光纜可分為架空光纜、管道光纜、直埋光纜和水底光纜。4．按光纜使用環(huán)境按光纜使用環(huán)境又可將光纜分為室外光纜和室內光纜。3．3光纜技術的發(fā)展特點 光纜的結構總是隨著光網絡的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來，光纜結構的發(fā)展可歸納為以下一些特點。，如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件還有可依據的細分的標準及指標。 ，越來越多的與其施工方法、維護方法有關，必須統(tǒng)一考慮，配套設計。 ，促進了光纜結構的改進，使光纜性能有明顯改進。 不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結構的發(fā)展趨勢，新的光纜結構以及在現有結構上不斷改進的各種結構也在不斷涌現，出現了許多類型，包括： ①.“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區(qū)別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成。這種光纜具有方便，重量輕、易接續(xù)、易搬運，設備投資小、成本低，生產使用中干凈衛(wèi)生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動等優(yōu)點。特別是在接入網室內纜和用戶纜中，好處更加明顯。 ②.生態(tài)光纜：一些公司從環(huán)境保護及阻燃性能的要求出發(fā)，開發(fā)了生態(tài)光纜，應用于室內、樓房及家庭。③.海底光纜：海底光纜近年來有根快的發(fā)展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應海底的環(huán)境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴格。 ④.淺水光纜：淺水光纜是區(qū)別于海底光纜而提出來的另一類結構的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設使用。這種光纜要求結構簡單、成本較低，易于安裝和運輸，便于修復和維護。⑤.微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統(tǒng)的運用，各種微型的光纜結構已在設計和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數，光纜重量要準確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網，特別是用戶駐地網絡中綜合布線系統(tǒng)很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運用的智能管道中就非常適合這種安裝。 ⑥.采用了納米材料的光纜：采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能，對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。⑦.全介質自承式光纜（ADSS）：全介質光纜對防止電磁影響及防雷電都有優(yōu)良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網中已得到大量的應用。ADSS同時也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設環(huán)境中一種很好的光纜類型的選擇。 ⑧.架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現了很長一段時間，近年來一直在改進和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達數十公里，光纖在這樣的多層保護管中得到了充分的機械保護。 4光纖通信系統(tǒng)4．1光纖通信系統(tǒng)的基本構成光纖通信是以光波為信號載頻，光線為傳輸介質的通信方式。光纖通信系統(tǒng)采用由多根光纖構成光纜作為傳輸線路。為了在光纖中以光的形式來傳送信號，分別在發(fā)送端裝有將電信號變換為光信號的光發(fā)送機，在接受端裝有將光信號還原成電信號的光接收機。在傳輸過程中，光信號的中繼放大也要先變換為電信號，經放大后再變換為光信號，然后在線路中繼續(xù)傳輸。目前使用的光纖通信系統(tǒng)，普遍采用的是強度調制—直接檢波通信系統(tǒng)。所謂強度調制，是用信號電流去直接調制光源的光強，使之隨信號電流成線形變化；直接檢波是指信號直接在接收機的光頻上檢測為電信號。光纖通信系統(tǒng)分為兩類：數字光纖通信系統(tǒng)和模擬光纖通信系統(tǒng)。4．2系統(tǒng)的參考模型光纖通信系統(tǒng)作為通信網中的傳輸部分，其傳輸性能的好壞直接影響全網全程的通信質量，所以要考察光纖通信系統(tǒng)的傳輸性能，就要把它放在整個通信網絡中考慮。為了有機的分析整個通信網，ITUT提出了“系統(tǒng)參考模型”的概念。數字系統(tǒng)參考模型有三種假設形式：假設參考數字連接（HRX）、假設參考數字鏈路（HRDL）及假設參考數字段（HRDS）。假設參考數字連接（HRX），是指電信網中一個具有規(guī)定結構、長度和性能的假設的連接。假設參考數字鏈路（HRDL），是為了便于研究傳輸損傷及性能指標的分配，規(guī)定出來的一個具有一定組成和長度的網絡模型。數字鏈路是指與交換機或終端設備相連的兩個數字配線架間以傳送規(guī)定速率的數字信號的全部裝置。假設參考數字鏈路是假設參考連接的一個組成部分，因而允許把總的性能指標分配給較小的實體。假設參考數字段（HRDS），數字段是指兩個相鄰數字配線架之間用來傳送一種規(guī)定速率的數字信號的全部裝置。所謂假設參考數據段就是具有一定長度和指標規(guī)范的數字段。它是假設參考數字鏈路的一部分。4．3數字光纖通信系統(tǒng)的傳輸體制光纖大容量數字傳輸目前都采用同步時分復用（TDM）技術，復用又分為若干等級，因而先后有兩種傳輸體制：準同步數字系列（PDH）和同步數字系列（SDH）。PDH在1976年就實現了標準化，后來隨著光纖通信技術和網絡的發(fā)展，PDH遇到了許多困難。因此提出了同步數字系列的規(guī)范建議，SDH在現今社會得到了廣泛應用。這里我著重介紹同步數字系列SDH。1 .SDH傳輸網 SDH不僅適合于點對點傳輸，而且適合于多點之間的網絡傳輸。它由SDH終端設備、分插復用設備ADM、數字交叉連接設備DXC等網絡單元及連接它們的物理鏈路構成。與PDH相比SDH具有許多優(yōu)點，包括：SDH采用世界上統(tǒng)一的標準傳輸速率等級；SDH各網絡單元的光接口有嚴格的標準規(guī)范；在SDH幀結構中，豐富的開銷比特用于網絡的運行、維護和管理、便于實現性能監(jiān)測、故障檢測和定位、故障報告等管理功能；采用數字同步復用技術，其最小的復用單位為字節(jié)，不必進行碼速調整，簡化了復接分接的實現設備，由低速信號復接成高速信號，或從高速信號分出低速信號，不必逐級進行；采用數字交叉連接設備DXC可以對各種端口速率進行可控的連接配置，對網絡資源進行自動化的調度和管理，既提高了資源利用率，又增強了網絡的抗毀性和可靠性。2．SDH基本傳輸原理SDH采用的信息結構等級稱為同步傳送模塊STM－N（Synchronous Transport，N=1，4， 16，64），最基本的模塊為STM－1，四個STM－1同步復用構成STM－4，16個STM－1或四個 STM－4同步復用構成STM－16；SDH采用塊狀的幀結構來承載信息，每幀由縱向9行和橫向 270N列字節(jié)組成，每個字節(jié)含8bit，整個幀結構分成段開銷（SDH）區(qū)、STM－N凈負荷區(qū)和管理單元指針（AU PTR）區(qū)三個區(qū)域，其中段開銷區(qū)主要用于網絡的運行、管理、維護及指配以保證信息能夠正常靈活地傳送，它又分為再生段開銷（Rege nerator Section OverHead，RSOH）和復用段開銷（Multiplex Section OverHead， MSOH）；凈負荷區(qū)用于存放真正用于信息業(yè)務的比特和少量的用于通道維護管理的通道開銷字節(jié)；管理單元指針用來指示凈負荷區(qū)內的信息首字節(jié)在STM－N幀內的準確位置以便接收時能正確分離凈負荷。SDH的幀傳輸時按由左到右、由上到下的順序排成串型碼流依次傳輸，每幀傳輸時間為125μs，每秒傳輸1／1251000000幀，對STM－1而言每幀字節(jié)為8bit（92701）=19440bit，則STM－1的傳輸速率為194408000=／s；而STM－4的傳輸速率為4／s=／s；STM－16的傳輸速率為16（或4）=／s。 SDH傳輸業(yè)務信號時各種業(yè)務信號要進入SDH的幀都要經過映射、定位和復用三個步驟：映射是將各種速率的信號先經過碼速調整裝入相應的標準容器（C），再加入通道開銷 （POH）形成虛容器（VC）的過程，幀相位發(fā)生偏差稱為幀偏移；定位即是將幀偏移信息收進支路單元（TU）或管理單元（AU）的過程，它通過支路單元指針（TU PTR）或管理單元指針（AU PTR）的功能來實現；復用則是將多個低價通道層信號通過碼速調整使之進入高價通道或將多個高價通道層信號通過碼速調整使之進入復用層的過程。3．SDH的應用SDH可用于點對點傳輸、鏈形網和環(huán)行網。SDH環(huán)行網具有“自愈”能力。當某節(jié)點發(fā)生故障或光纜中斷時，仍能維持一定的通信能力。所以環(huán)行網得到了廣泛的應用。4．4傳輸輔助系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)的傳輸輔助系統(tǒng)包括監(jiān)控管理系統(tǒng)、公務通信系統(tǒng)、自動倒換系統(tǒng)、告警處理系統(tǒng)、電源供給系統(tǒng)。監(jiān)控管理系統(tǒng)光纖通信的監(jiān)測、控制、管理系統(tǒng)是保證系統(tǒng)正常運行，實現通信網絡智能化所不可缺少的重要組成部分，它以計算機技術為主體，與光纖通信技術本身密切結合起來實現了智能化、多功能的監(jiān)測、遙控和網絡管理，提高了操作、維護、管理人員的工作效率，保證了通信系統(tǒng)的正常運行。公務通信系統(tǒng)公務系統(tǒng)是供職守人員在局、站間為日常維護、管理進行聯絡使用的。公務聯絡的通信方式有選址呼叫，同線呼叫和分組呼叫三種。選址呼叫方式適用于數字段或維護段內或段間的公務聯絡。沿途各局站編為不同的號碼，維護人員可以有選擇地呼叫某個局站。同線呼叫又稱為廣播呼叫，適用于段內所有局站以群呼叫方式進行公務聯絡。分組呼叫方式是對部分局站進行同時呼叫的聯絡方式。公務電話也采取數字化，利用主信道中的冗余比特，最大呼叫容量可達1000個地址，可滿足數千公里長干線的聯絡需要。用于維護段內的業(yè)務電話應視為機務與線務人員共用，通話功能應從機房引致線務值班地點。自動倒換系統(tǒng)自動倒換系統(tǒng)負責在主用系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動倒換到備用系統(tǒng)上工作，倒換命令發(fā)出的條件是：①． 主用系統(tǒng)收無光、或收失步、或超過103誤碼，而備用系統(tǒng)正常；②．主用系統(tǒng)收AIS（告警指示信號），而備用系統(tǒng)收非AIS，這時倒換系統(tǒng)發(fā)出倒換控制指令，啟用備用系統(tǒng)替代主用系統(tǒng)。[4]告警處理系統(tǒng)當監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)生某些設備有故障時，除發(fā)出控制指令外，還應有告警指示，以便使維護人員有效識別有故障的設備，組織力量進行檢修，恢復業(yè)務。告警內容分為兩大類：一類為即時維護告警，既緊急告警。當發(fā)出即時維護告警時，維護人員必須立即開始維護工作。另一類是延時維護告警指示，這是非緊急警告，并不要求維護人員立即動作，但提醒維護人員，設備的性能已有劣化，必須采取措施，避免影響業(yè)務。電源供給系統(tǒng)光端機各部分電路都需要有相應的直流電源，但通信機房的供電電源一般為24V或48V或60V。電源供給系統(tǒng)一般是指機房中的直流直流電源變換器及它們的自動保護電路。對供電系統(tǒng)的主要要求包括：允許輸入電源電壓的變化范圍寬，允許輸入電壓在標稱值的177。10%~177。15%的范圍內變化；輸出電壓穩(wěn)定，主要電源穩(wěn)定度不劣于177。1%；變換速率高，紋波干擾??；具有自動保護功能，如輸入欠壓、過壓保護，輸出短路、過流保護等。電源供給系統(tǒng)的內容還包括無人值守的中繼站的遠供電系統(tǒng)，或者這些站利用太陽能、風力發(fā)電等本地能源的供電系統(tǒng)。4．5系統(tǒng)的性能指標4．5．1誤碼率誤碼率是衡量數字光纖通信系統(tǒng)傳輸質量優(yōu)劣的非常重要的指標，它反映了在數字傳輸過程中信息受到損害的程度。誤碼率是在一個較長時間內的傳輸碼流中出現誤碼的概率，它對話音影響的程度取決于編碼方法。誤碼是指在數字傳輸系統(tǒng)中，當發(fā)送端發(fā)送“1”碼或“0”碼時，接收端收到的卻是“0”碼或“1”碼，從而影響傳輸系統(tǒng)的傳輸質量。造成誤碼的原因有系統(tǒng)內部噪聲及定位抖動，此外還有色散、的碼間干擾等。4．5．2抖動抖動是數字信號傳輸過程中產生的一種瞬時不穩(wěn)定現象。抖動的含義是數字信號在各有效瞬時對標準時間位置的偏差。偏差時間范圍稱為抖動幅度（JPP），偏差時間間隔對時間的變化率稱為抖動頻率（f）。抖動現象相當于對數字信號進行相位調制，表現在穩(wěn)定的脈沖圖樣中，前沿和后沿出現某些低頻干擾，其頻率一般為0~2kHz。抖動單位為UI，表示單位時隙。產生抖動的原因主要與定時提取電路的質量、輸入信號的狀態(tài)和輸入碼流中的連“0”碼數目有關。抖動嚴重時，使得信號失真、誤碼率增大。4．5．3可靠性可靠性直接影響通信系統(tǒng)的使用、維護和經濟效益。對光纖通信系統(tǒng)而言，可靠性包括光端機、中繼器、光纜線路、輔助設備和備用系統(tǒng)的可靠性。5光纜線路工程設計5．1光纜線路設計的原則和內容基本原則，合理利用土地，重視環(huán)境保護。，做到技術先進，經濟合理，安全適用，能夠滿足施工，生產和使用要求。，兼顧近期與遠期通信發(fā)展的需求，合理利用已有的網絡設施和裝備，以保證建設項目的經濟效益，不斷降低工程造價和維護費用。，未經試驗和鑒定合格的產品不得在工程中使用。，廣泛采用適合我國國情的國內外成熟的先進技術。設計內容包括：通信需求的預測，包括近期和遠期；光纜線路路由選擇；