现代通信工程设计第2章剖析课件

第二章第二章 传输网工程设计传输网工程设计近年来，光通信研究机构和厂商在单纤容量、超长传输距离、光放大器、光信号复用等技术方面的研究日渐深入，不断地推出新的产品，这积极地促进了传输网的发展。本章主要讲解有关传输网的规划、计算、选型和光纤线路敷设，以及SDH、DWDM的工程设计。2024/7/10现代通信工程设计第一节传输网设计概述数字光纤通信系统设计的主要任务是根据用户对传输距离和传输容量（话路数或比特率）及其分布的要求，按照国家相关的技术标准和当前设备的技术水平，经过综合考虑和反复计算，选择最佳路由、局站设置、传输体制和传输速率，以及光纤、光缆和传输设备的基本参数和性能指标，以使系统的实施达到最佳的性能价格比。2024/7/10现代通信工程设计传输网规划设计总体设想传输网规划设计总体设想结合传输设备的大量引入和中继网络结构的调整，对现有中继传输网进行改造。SDH传输设备作为传输网的骨干和基础，用以满足新建局的中继传输要求。减少现有PDH，扩大SDH比重，逐步向全MSTP、WDM传输网过渡，可适当考虑开通ASON等。要规划对本地中继传输网采用分层结构的建设：即中继传输分为骨干层和外围层两个层面，其中骨干层面由传输中心节点组成，采用大容量的传输平台，构成全网的骨干层部分，并以此为基础和外围层一起构成传输网络。2024/7/10现代通信工程设计 传输网在规划设计中应遵循的原则传输网在规划设计中应遵循的原则高效灵活、安全可靠、便于管理维护，满足业务发展要求。积极采用新技术、新设备规划传输网。合理地充分利用现有的光纤、光缆和传输设备，以节省工程投资，提高经济效益。将长、市中继传输与市话局间的中继传输统一组网，以提高经济效益。尽量减少各局间中继电路的转接次数，一般在两次三段，最多不超过三次四段。在传输通路上选择不同的物理路由，尽可能使每个传输节点都有两条以上传输通道接入传输网。2024/7/10现代通信工程设计大容量中继系统尽量不采用在低速率传输设备上叠加的方式，而选用高速率的传输设备，以利于发展。两局间有多个传输通道时，其中继系统尽可能地分散安排在不同的传输系统。对于外围层面，根据其地理位置、线路路由条件及业务量等具体情况，适当组织本地中继传输网，最终接入骨干网层面。为确保通信传输的通畅和安全可靠，在骨干层传输通路上，选用2.5Gbit/s以上的大容量SDH传输设备。2024/7/10现代通信工程设计(11)对外层各传输节点尽量采用子网保护环方式接入传输网的骨干层面。为确保中继传输的安全，每个端要对两个以上的传输中心节点设置传输通路，即实现双重归属的方式。(12)外围层的传输设备宜选用622Mbit/s以上的SDH传输设备组成子网，以提高传输设备的使用效率，且便于结合当时实际情况灵活地去分期实施。(13)由端局汇接的各模块局及支局，可利用调整下来140Mbit/s的PDH设备或新增SDH的STM-1设备，以解决其中继系统的传输问题。2024/7/10现代通信工程设计传输网规划设计方案传输网规划设计方案传输网组织的规划方案，应按本地交换网络组织方案进行考虑。根据本地网内的局所布局、容量安排、地理条件及交换网络组织与中继系统数量，同时考虑现有中继传输系统的情况，结合中继传输网的组织原则，提出中继传输网的规划方案。传输环路上的光缆尽量避免在同一段上并行，以提高传输网络的安全性。传输网传输通道留有适当的余量，以满足一定时期内中继系统正常变动的要求及以后移动通信、数据通信等业务发展的需要。2024/7/10现代通信工程设计二、传输网工程设计1、中继距离、中继距离中继距离的设计有3种方法：最坏情况法（参数完全已知）、统计法（所有参数都是统计定义）和半统计法（只有某些参数是统计定义）。在实际工程应用中，最坏情况设计法分为两种设计方式，一种是衰减受限系统，即再生段距离由S和R之间的光通道衰减决定；另一种是色散受限系统，即再生段距离由S和R之间的光通道色散决定。图2.1给出了无中继器和中间有一个中继器的数字光纤线路系统的示意图。2024/7/10现代通信工程设计图2.1数字光纤线路系统T、T：光传输设备和数字复接、分接设备的接口；Tx：光发射机或中继器发射端；Rx：光接收机或中继器接收端；C1、C2：光纤连接器；S：靠近Tx的连接器C1的接收端；R：靠近Rx的连接器C2的发射端。2024/7/10现代通信工程设计对于波长为0.85m的多模光纤，由于损耗大，中继距离一般在20km以内。多模光纤的传输速率很低，例如GIF光纤的传输速率在0.1Gbit/s以上就受到色散限制；单模光纤的损耗大幅度降低，中继距离可达200km。在1.31m零色散波长附近，当传输速率超过1Gbit/s时，中继距离才受色散限制。在1.55m波长上，由于色散大，通常要用单纵模激光器，理想系统传输速率可达5Gbit/s，但实际系统由于光源调制产生频率啁啾，导致谱线展宽，传输速率一般限制为2Gbit/s。而采用色散移位光纤和外调制技术，可以使传输速率达到20Gbit/s.2024/7/10现代通信工程设计以下将光纤传输系统的传输速率与距离的乘积（以下将光纤传输系统的传输速率与距离的乘积（B L）大体归纳为：大体归纳为：85m，SIF光纤：BL=0.011=0.01(Gbit/s)km。0.85m，GIF光纤：BL=0.120=2.0(Gbit/s)km。1.31m，SMF光纤：BL=1125=125(Gbit/s)km。1.55m，SMF光纤：BL=275=150(Gbit/s)km。1.55m，DSF光纤：BL=280=160(Gbit/s)km。2024/7/10现代通信工程设计衰减受限系统中继计算衰减受限系统中继计算传输衰减受限系统再生段距离可按照ITU-T建议G.957，用式（2.1）估算。（2.1）式中：L衰减受限再生段长度（km）。PtS点平均发送功率（dBm），已扣除设备连接器C的衰减（损耗一般为0.31dB/对）和LD耦合反射噪声代价。Pt取决于所用光源，对单模光纤通信系统，LD的平均发射光功率一般为39dBm，LED的平均发射光功率一般为2025dBm。2024/7/10现代通信工程设计PrR点接收灵敏度（dBm），已扣除设备连接器C的衰减。Pr取决于光测检器和前置放大器的类型，并受误码率的限制，随传输速率的变化而变化。表2.1给出了长途光纤通信系统的BERav11010时的接收灵敏度Pr（参考值）。表2.1BERav11010时的接收灵敏度Pr传输速率/（Mbit/s）标称波长/nm灵敏度/dBm传输速率/（Mbit/s）标称波长/nm灵敏度/dBm8.448131049139.264131037（或42）34.3681310414139.264131030（或33）2024/7/10现代通信工程设计Pp光通道功率代价（dB），因反射、码间干扰、分配噪声等产生的总退化。光通道功率代价最多不超过2dB。Me光缆富余量（dB），是考虑光缆线路在以后维护时附加接头和增加光缆长度，如外界环境因素引起的光缆性能劣化、S和R点间其他连接器（若配置时）性能劣化等，因此在设计中应保留必要的富余量。AcS、R点间其他连接器衰减之和（dB），如光配线架、倒换开关等的连接衰减。FC型连接器平均衰减0.8dB/个，PC型连接器平均衰减0.5dB/个2024/7/10现代通信工程设计Af光缆光纤平均衰减（dB/km），厂家一般提供标称波长的平均值和最大值。设计中，Af取决于光纤类型和工作波长，例如标称波长为1310nm的单模光纤，Af为0.40.45dB/km；标称波长为1550nm时，Af为0.220.25dB/km。As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。工程设计中As可取0.05dB/km。Am每公里光纤线损耗余量（dB/km）。2024/7/10现代通信工程设计例2.1STM-4长途光通信系统，使用G.652光纤，工作波长选定1310nm。各项参数最坏值选定如表2.2所示，计算其中继距离。表2.2 参数最坏值表光 参 数最 坏 值光 参 数最 坏 值发送光功率（Pt）3dBm光缆光纤平均衰减（Af）0.40dB/km接收灵敏度（Pr）28dBm光缆固定接头平均衰减（As）0.05dB/km其他连接器衰减Ac（含两个连接器）20.8dB光缆富余量（Me）4dB光通道功率代价（Pp）0.5dB光纤线损耗余量（Am）0.1dB/km2024/7/10现代通信工程设计根据式（2.1）可得出其中继长度为 也就是最大再生段距离为34km。2024/7/10现代通信工程设计色散受限系统中继计算色散受限系统中继计算根据原CCITT建议，对于实际的单模光纤通信系统，色散受限系统再生段距离可用式（2.2）估算。（2.2）式中：L色散受限再生段长度（km）。当光源为多纵模激光器（MLM-LD）时，取0.115；当光源为单纵模激光器（SLM-LD）时，取0.306。B线路码速率（Mbit/s），它要随线路码型的不同而有所变化。2024/7/10现代通信工程设计(?)光源的均方根谱宽（nm），或称光源谱线宽度。D光纤色散系数ps/(nmkm)，它取决于工作波长附近的光纤色散特性。对于G.652规范的单模光纤，波长为12851330nm，D不得超过3.5ps/(nmkm)；波长为12701340nm，D不得超过6ps/(nmkm)。S和R两点之间最大色散CL（ps/nm）的容限如表2.3所示。2024/7/10现代通信工程设计标称速率/(Mbit/s)标称波长/nmBER11010S和R之间的容限最大损耗/dB最大色散/(ps/nm)8.448131040不要求34.368131035不要求（多纵模）139.264131015502828300（多纵模）4139.264131015502424120（多纵模）表2.3S和R之间数字光纤线路的容限2024/7/10现代通信工程设计例2.2计算140Mbit/s单模光纤通信系统的中继传输距离。设线路码型为5B6B，线路码速率B=1406/5=168Mbit/s，D=3.0s/nmkm，=2.5nm。把这些数据代入式（2.2），得到中继距离L为2024/7/10现代通信工程设计又知Pt=3dBm，Pr=42dBm，Pp=0.5dB，Me=3dB，Af=0.35dB/km，Am=0.1dB/km，As=0.03dB/km，Ac=0.6dB，把这些数据代入式（2.1），可得另一种计算的中继距离L为在工程设计中，中继距离通常取较小的值，即73km。2024/7/10现代通信工程设计由于光纤制造工艺的偏差，光纤的零色散波长不会全部等于标称波长值，而是分布在一定的波长范围内；同样，光源的峰值波长也是分配在一定波长范围内，并不总是和光纤的零色散波长度相重合。色散受限系统再生段距离也可用式（2.3）估算。式中：DmaxS和R点之间的最大色散值（ps/nm）；D光纤色散系数（ps/nmkm）。（2.3）2024/7/10现代通信工程设计例如，1310nm波长区最大色散Dmax=710ps/nm，即式中，分母取3.5，为采用G.652光纤，工作波长为1310nm时的色散系数取值。在实际设计时，应根据衰减受限式（2.1）及色散受限式（2.2）或式（2.3）分别计算后，取其两者中的较小值作为最大再生段距离。2024/7/10现代通信工程设计光缆结构光缆结构（1）缆芯缆芯通常包括被覆光纤（或称芯线）和加强件两部分。根据缆芯结构的特点，光缆可分为4种基本类型。层绞式：把松套光纤绕在中心加强件周围绞合而构成。这种结构的缆芯可以增强抗拉强度，改善温度特性。骨架式：把紧套光纤或一次被覆光纤放入中心加强件周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。这种结构的缆芯抗侧压力性能好，有利于对光纤的保护。2024/7/10现代通信工程设计中心束管式：把一次被覆光纤或光纤束放入大套管中，加强件配置在套管周围而构成。这种结构的加强件同时起着护套的部分作用，有利于减轻光缆的重量。带状式：把带状光纤单元放入大套管内，形成中心束管式结构，也可以把带状光纤单元放入骨架凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞式结构，这种光缆已广泛应用于接入网。2024/7/10现代通信工程设计（2）护套护套起着对缆芯的机械保护和环境保护作用，要求具有良好的抗侧压力性能及密封防潮和耐腐蚀的能力。不同的使用环境和敷设方式对护套的材料和结构有不同的要求。一般光缆有室内光缆、架空光缆、埋地光缆和管道光缆等；特种光缆常见的有电力网使用的架空地线复合光缆、跨越海洋的海底光缆、易燃易爆环境使用的阻燃光缆以及各种不同条件下使用的军用光缆等。不同类型的光缆，其护套也不同。2024/7/10现代通信工程设计光纤类型光纤类型（1）G.652光纤G.652光纤是目前最常用的单模光纤，主要应用在1310nm波长区开通长距离622Mbit/s及其以下系统，在1550nm波长区开通2.5Gbit/s，10Gbit/s和N2.5Gbit/s波分复用系统。（2）G.653光纤G.653光纤是将零色散波长由1310nm移到最低衰减的1550nm波长区的单模光纤，用于在1550nm波长区开通长距离10Gbit/s及以上系统，但由于工作波长零色散区的非线性影响，产生严重的四波混频效应，不支持波分复用系统。2024/7/10现代通信工程设计（3）G.654光纤1550nm波长衰减最小单模光纤。一般多用于长距离海底光缆系统，损耗在0.20dB/km以下。（4）G.655光纤非零色散位移单模光纤。主要用于在1550nm波长区开通10Gbit/s及其以上和波分复用的高速传输系统。2024/7/10现代通信工程设计4光缆选择光缆的外护层要达到防水、防潮、耐腐蚀、防啮齿动物的损坏，对鼠咬或白蚁严重的地区采用金属带皱纹纵包或尼龙护套层加以保护。光纤数量应考虑未来宽带业务的发展，留有一定余量。光缆的填充方式常采用油膏填充式，以防止水分浸入，避免传输性能劣化。光纤护层应选择在抗侧压、拉伸应变能力、衰减稳定性等方面性能较好的松套光纤。对敷设位固定、温度范围变化不大的场合，也可以采用紧套光纤。2024/7/10现代通信工程设计外护层应选择架空和管道，光缆宜采用钢带纵包、聚乙烯外护层、光缆内填充混合物等结构，以防止外界水分和潮气进入。直埋光缆应采用聚乙烯内护层+聚乙烯粘接护套+皱纹钢带纵包铠装+聚乙烯外护层等结构。室内光缆宜采用具有阻燃性能的外护层结构。根据不同的敷设方式，光缆允许承受张力和侧压力是不相同的，其机械性能应符合表2.5中的规定。2024/7/10现代通信工程设计敷 设 方 式允许张力/N允许侧压力/(N/100mm)短 期长 期短 期架空和管道1500300100一般直埋300010003000特殊直埋2000030005000表2.5 光缆机械性能要求2024/7/10现代通信工程设计第二节第二节 光缆线路敷设光缆线路敷设线路选择线路选择应尽量选择最短、弯曲较少的线路。应选择在地质稳定的地段，在平原地区，要避开湖泊、沼泽和排涝蓄洪等地带；应尽量与城市道路或公路平行，避免往返穿越道路或公路。应避免穿越大的厂房、仓库、矿区等，不宜穿过果园、林区。应尽量避开易遭到雷击、腐蚀等地带。应以通信网发展规划为依据，并进行多种方案比较，以保证光缆线路安全可靠、经济合理、施工维护方便。2024/7/10现代通信工程设计光缆敷设光缆敷设光缆架空敷设：适用于穿越河沟、峡谷直埋特别困难的地段；施工特别困难或赔偿费用过高的地段；已有杆路并可以利用架挂的地段；市区暂时无条件建设管道的地段。光缆管道敷设：适用于长途、市话、农话通信光缆线路。这种敷设方式采用的是市话电信管道或市、县合建的管道，主要用在一级、二级干线过市区，市话、农话线路。光缆线路在农村野外地区敷设一般采用直埋方式，在环境条件不适合采用直埋方式或直埋方式施工费用过大等情况下，可以采用其他的敷设方式。2024/7/10现代通信工程设计 管道光缆管道光缆（1）管孔位置的选择光缆占用管孔位置应按靠近管孔群两侧并由上到下进行选用。同一条光缆各相邻管道段所占用的管孔位置不宜改变，当其中某个管道段空闲管孔不具备上述要求时，应占用管孔群中同一侧的管孔，尽量使占用管孔的相互位置靠近。每条光缆单独占用一个子管管孔。2024/7/10现代通信工程设计（2）长度及张力计算管道光缆的布放长度的计算公式见式（2.5）。（2.5）式中：L丈地面丈量长度（km）；L预各种预留长度（km）。2024/7/10现代通信工程设计牵引力直线路由张力估算公式见式（2.6）。（2.6）式中：摩擦因数，塑料子管与光缆间的摩擦因数为0.33；所牵引长度的每米光缆质量（kg/m）；L直线段的长度（m）。2024/7/10现代通信工程设计牵引力转弯路由张力估算公式见式（2.7）。（2.7）式中：F1转弯前承受的张力；e张力增大系数；e自然对数的底；两直线路由的交叉角。2024/7/10现代通信工程设计（3）管孔内子管敷设水泥管道的标准内径为90mm，而光缆外径较小，为了有效地利用管孔，在选用的管孔内先穿放24根半硬质聚氯乙烯塑料子管。塑料子管数量应按管孔的直径大小和工程需要确定，但数根塑料子管的等效总外径不大于管道孔内径的85%，塑料子管的内径为光缆外径的1.21.5倍。数根塑料子管应捆扎在一起，同时穿放在人孔或手孔间的塑料子管不允许有接头。2024/7/10现代通信工程设计如现行工程不用塑料子管时，管口应堵塞封闭，以避免其他物件进入子管内。（4）保护措施光缆接头盒必须安装在人孔或手孔中常年积水水位以上的位置，并采取保护托架或其他方法承托和固定。人孔或手孔中的光缆应采用塑料软管保护并绑扎在电缆托板上，同时采用醒目的标志，以便识别光缆编号、用途和规格等内容。2024/7/10现代通信工程设计水底敷设长度计算水底敷设长度计算水底光缆的敷设长度是根据河宽和河床地形、流速以及弧形布放增加长度、布放余量等进行计算的，具体计算公式为（2.8）式中：L1水底光缆两终端间的直线丈量长度；L2终端固定、过堤、“S”形敷设、岸滩接头等项增加长度；L3两终端间各预留增加长度；L4布放平面弧度增加长度；L5水中立面弧度增加长度；L6施工余量；d自然弯曲增长率。2024/7/10现代通信工程设计第三节第三节 SDH工程设计工程设计SDH工程设计应考虑有一定的冗余度，选用的设备应可以平滑升级，尽可能满足中、长期业务量增长的要求。各种物理拓扑结构模型如图2.2所示。图2.2 传输网络的物理拓扑结构2024/7/10现代通信工程设计SDH系统光接口系统光接口按照应用场合不同，光接口划分为3类，即局内通信、短距离局间通信和长距离局间通信。用代码表示时，第一个字母表示适用场合：字母I表示局内通信，字母S表示短距离局间通信，字母L表示长距离局间通信。字母后的第一位数字表示SDH的等级，第二位数字表示工作波长区或窗口和所用的光纤类型（1或空白表示1310nm工作波长区，所用的光纤为G.652光纤；2表示1550nm工作波长区，所用的光纤为G.652光纤和AG.654光纤；3表示1550nm工作波长区，所用的光纤为G.653光纤）。2024/7/10现代通信工程设计SDH网络设备网络设备图2.3给出了SDH网络设备的各种应用形式，可在组网设计中参考。图2.3 SDH网络设备的各种应用形式2024/7/10现代通信工程设计同步终端复用器（TM）：其作用是把多路低速信号复用成1路高速信号，或反过来把1路高速信号分接成多路低速信号。分插复用器（ADM）：其作用是在高速信号中分接（或插入）部分低速信号。同步数字交叉连接设备（DXC）：具有1个或多个信号端口，可以对任意端口之间的信号进行可控连接（包括再连接），它兼有复用、配线、保护/恢复、监控及网管等功能。再生器（REG）：位于传输链路中途，其作用是能够接收STM-N信号，并经过适当的处理，使信号按照规定的幅度、波形、定时特性继续向前传输。网络管理系统设备（NMS）：具备配置、告警、性能、维护和安全功能。2024/7/10现代通信工程设计二纤单向通道保护环的业务容量等于所有进入环的业务量的总和，即节点处ADM的系统容量STM-N。二纤单向复用段保护环的分析与二纤单向通道保护环一样。四纤双向复用段保护环中，业务量的路由仅仅是环的一部分，业务通道可以重新使用，即允许更多的支路信号从环中进行分插，因而网络业务量可以增加很多。极端情况下，每个节点处的全部系统容量都进行分插，于是整个环的业务容量可达到单个节点ADM系统容量的K倍（KSTMN）。二纤双向复用段保护环只能利用一半的时隙，因此环的最大业务容量为（K/2）STMN。对于四纤双向复用段保护环，由于每个节点需要采用两个ADM，因而成本较高。2024/7/10现代通信工程设计 SDH连接功能连接功能SDH网络设备具有完成业务的直通、广播、分插和交叉等连接功能，如图2.4所示。图2.4 SDH网络设备的连接功能2024/7/10现代通信工程设计图2.5 某市各站点的具体地理分布和可用光缆状况SDH设计举例设计举例某市各站点的具体地理位置分布和可用光缆状况如2.5所示。2024/7/10现代通信工程设计站 点SDH业务（线路）SDH业务（支路）A3STM-642STM-16、16STM-1(E)、16STM-1(O)B4STM-648STM-4、16STM-1(O)C4STM-6416STM-1(E)、8STM-4D2STM-644STM-16、16STM-1(E)E2STM-162STM-16、16STM-1(E)A-12STM-16A-22STM-16B-12STM-64D-12STM-16D-22STM-16E-12STM-16E-22STM-16表2.16各待规划站点的SDH业务需求2024/7/10现代通信工程设计图2.6 城域骨干网工程组网规划示意图2024/7/10现代通信工程设计地 名 代 号网 元 名 称地 名 代 号网 元 名 称ANE1A-2NE11BNE2B-1NE20CNE3D-1NE40DNE4D-2NE41ENE5E-1NE50A-1NE10E-2NE51表2.17实际地名代号与网元名称的对应关系2024/7/10现代通信工程设计图2.7 以太网透明传输组网方式2024/7/10现代通信工程设计在本网络中，STM-64环配置为二纤双向复用段保护环，符合ITU-TG.841建议要求，并且保护倒换时间小于50ms；STM-16链配置为1+1线形复用段保护方式，其倒换时间均小于ITU-TG.841建议的50ms。STM-64环还可以配置为环带链的SNCP方式，保护倒换时间小于50ms。2024/7/10现代通信工程设计第四节DWDM工程设计本节介绍的网络设计主要以开封至洛阳的DWDM工程设计为例，其波分复用系统产品选用北电公司的OPTeraLH320G和OPTeraLH80G。一、一、DWDM网络结构网络结构DWDM网络结构如图2.8所示，其功能分为：光波长转换单元、TMUX单元、光复用/解复用单元、光放大单元、光监控信道单元和管理单元等。2024/7/10现代通信工程设计图2.8 DWDM网络结构DWDM网络结构如图2.8所示，采用单纤双向传输，按照波长将光通道分为红光和蓝光，红光和蓝光相互隔离，实现双向全双工的通信，在一根光纤中两个方向光信号可同时传输。2024/7/10现代通信工程设计TMUX：传输多路复用单元，由1块10Gbit/s盘和4块2.5Gbit/s盘组成，实现4路2.5Gbit/s信号复用到1路符合ITU-TG.692建议的STM-64信号中。M32/D32：光复用/解复用单元，为32波的合/分单元，具有将32个波长通道复用进入主信道/从主信道将32波解复用出来的功能；提供在线监测光口，可以由该光口接入光谱分析仪，在不中断业务的情况下，监测主信道的光谱；自身带有1个备波通道，在紧急情况下倒接波道。2024/7/10现代通信工程设计MOR：光放大单元，它可以将红、蓝光耦合在一根光纤上传输，因此MOR分为两种：收红发蓝和收蓝发红。其典型增益为发送端13（或15）dB、接收端25dB。图2.9所示为MOR原理框图。其内部放大器OBA的单波最佳输入光功率为6dBm，增益为15dBm；放大器OPA的单波最佳输入光功率为19dBm，增益为25dBm。2024/7/10现代通信工程设计OSC：光监控单元，它用于实现对双向光监控通道的处理，完成终端站光监控通道光信号的收、发处理。光监控信道的载波波长为1510nm和1625nm。C：耦合器（Coupling）。在发送端，4个2.5Gbit/s业务信号经TMUX复用为一个符合ITU-TG.692建议的10Gbit/s信号，然后接入合波单元M32进行合波，再将合波信号接入光放大单元MOR进行信号的放大和红、蓝光耦合，然后接入耦合器，监控信号通过OSC直接接入耦合器，耦合器把业务信号和监控信号耦合后送往对端；在接收端(略）。2024/7/10现代通信工程设计 二、二、DWDM网络设计网络设计1主信道光功率计算在发送端，业务信号光功率计算主要是由TMUX到M32，再到MOR内的光后置放大器OBA，然后通过耦合器送出。从DWDM产品技术手册可知，为了保证通道平坦度，MOR内OBA放大器单波输入功率最佳值为6dBm，M32合波插损为4dB，TMUX输出光功率指标为10+1.5dBm。2024/7/10现代通信工程设计（1）发送端光功率发送端光放大单元MOR内的OBA输入、输出功率分别为（波数）（2.9）（2.10）如果单波输入功率最佳值取6dBm，波数取2，则根据式（2.9）可得OBA输入光功率为POBAI=6+10lg23dBm如增益为15dB，则根据式（2.10）可得OBA输出光功率为POBAO=3+15=12dBm如耦合器的插损为1dB，则发送端最外端的光功率为PO=121=11dBm2024/7/10现代通信工程设计（2）接收端光功率接收端光放大单元MOR内OPA放大器的单波输入功率是19dBm，考虑耦合器插损为1dB，则光放大单元MOR内OPA放大器的总输入光功率为POPAI=19+10lg2+115dBm光放大单元MOR内OPA的增益为25dB，所以OPA放大器单波输出光功率为POPAO=15+25=10dBm2024/7/10现代通信工程设计如D32分波插损为4dB，则通过D32单波输出光功率为6dBm。可以通过调整D32自身所带的各个波道可调衰减器，使D32输出的各个单波光功率为6dBm，则对应的每个TMUX输入功率为6dBm。如果考虑接收端增加有色散波长模块，则按照色散波长模块插损为6dB，再调整衰减器，使D32输出的单波光功率为6dBm，即可满足TMUX单元10Gbit/s光接口的指标。2024/7/10现代通信工程设计2中继距离的计算图2.11用功率表示的传输系统前面讲到的中继距离计算，所有参数基本都是按最坏值考虑，是较为保守的。这里给出在实际工程设计中采用的另一种方法，如图2.11所示，A站点发送参考点为S，B站点接收参考点为R，S点与R点间传输功率受限距离为（2.11）图2.11用功率表示的传输系统2024/7/10现代通信工程设计式中：PoutS点单信道的输出功率，可取Pout=7.5dBm；PinR点单信道最小允许输入功率，可取Pin=20dBm；光缆每公里衰耗（dB/km），可取=0.275dB/km。所以根据式（2.11），可得L=7.5(20)/0.275=100km2024/7/10现代通信工程设计为了支持长距离传输，就必须在两个终端站间加上光放站，来补偿光功率的衰减。这里以开封洛阳开通DWDM为例，光缆各段长度如图2.12所示。图2.12光缆各段长度2024/7/10现代通信工程设计郑州开封段中继光缆全长82km，小于100km，符合要求。而郑州洛阳中继光缆全长148km，大于100km，所以必须考虑增加光放站，来补偿光功率的衰减。在巩义站安排一个光放站后，郑州上街巩义段全长76km、巩义偃师洛阳段全长72km，即符合要求。2024/7/10现代通信工程设计3监控信道光功率计算系统监控信号流图如图2.13所示，在接收端OSC的接收光功率为接收光功率=发送端光功率光纤衰耗2耦合器插损图2.13系统监控信号流图2024/7/10现代通信工程设计由于发送端OSC输出光功率在34dBm之间，耦合器插损在1dB左右。如郑州开封为82km，G.652光纤的损耗系数为0.275dB/km，将数据代入上述公式可知，在接收端OSC接收光功率大约为28.55dBm；同样可以算出郑州巩义段接收端OSC接收光功率为27.3dBm，巩义洛阳段接收端OSC接收光功率为25.8dBm，这样，都符合OSC接收灵敏度的要求。2024/7/10现代通信工程设计4色散受限距离的计算在传统基于2.5Gbit/s的DWDM系统来说，传输距离一般是640km，且不对光纤进行色散补偿；而基于10Gbit/s的DWDM系统，对于无色散补偿的G.652光纤，色散受限距离就是必须考虑的，其系统色散受限距离可用式（2.3）估算，即2024/7/10现代通信工程设计式中，Dmax为S和R点之间的最大色散值，在这里可取1500ps/nm；D为光纤每公里色散系数ps/(nmkm)，对于G.652光纤，D=20ps/(nmkm)。因此对于基于10Gbit/s的DWDM系统就需要进行色散补偿，即在光纤跨段的输出端放置用DCF制成的色散补偿模块（DCM），周期性地使光纤链路上累积的色散接近零。2024/7/10现代通信工程设计郑州开封段为82km，大于色散受限距离75km，所以应考虑增加DCM，减少光纤链路上色散，可以在郑州、开封分别设置一个DCM；郑州洛阳段为148km，也应考虑增加DCM，可以在郑州和洛阳分别设置DCM，或者在巩义设置两个DCM，分别将来自郑州、洛阳的线路色散减少，然后再发送出去。2024/7/10现代通信工程设计5波道保护在DWDM层面，由于不可能对每一波长的电路板配制备用板，所以通过设置红光、蓝光备用波道，配备备用波长电路板，以实现波道的保护。如果某一波长的电路板有故障，可以临时用备用波长电路板，利用备用波道倒接（人工切换）有故障的业务；在业务层面，开放在DWDM上的IP业务，通过设置双路由（如各地级市站到郑州、洛阳开通一个2.5Gbit/s路由）来实现波道保护。2024/7/10现代通信工程设计