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1、光缆线路工程设计基础湖北环信通信技术有限公司2011年5月,光网络工程师应知应会培训系列,一、工程设计的原则和内容二、线路设计三、传输设计四、光缆选型五、工程设计格式,局站通信系统示意图,局站通信系统,局站通信系统主要由SDH分插复用设备或终端复用设备、DDF数字配线架（单元）、ODF光配线架（箱）等组成。,SDHADM,DDF,1,n,双头尾纤,单头尾纤,光缆,2M线,ODF,BSC、交换、数据等,光缆,局站通信系统图,1.工程设计的原则和内容1.1基本原则执行国家基本方针和通信技术经济政策，合理利用土地，重视环境保护。保证通信质量，做到技术先进，经济合理，安全适用，能够满足施工、生产和使用
2、要求。设计中应进行多方案比较，兼顾近期与远期通信发展的需求，合理利用原有的网络设施和装备，以保证建设项目的经济效益，不断降低工程造价和维护费用。设计中采用的产品必须符合国标和部标规定，未经试验和鉴定合格的产品不得在工程中使用。设计工作必须执行科技进步的方针，广泛采用适合我国国情的国内外成熟的先进技术。,1.2设计程序,项目可行性研究报告,设计任务书,现场查勘,初步设计,施工图设计,1.3设计内容通信需求的预测，包括近期和远期。光缆线路路由选择。光缆接续及保护措施。光缆线路的防护要求。中继站站址的选择与建筑方式。光缆施工注意事项。,2.线路设计,2.1 路由选择光缆线路路由的选择应以通信网发展规
3、划为依据，并进行多方案比较，以保证光缆线路安全可靠、经济合理、施工维护方便。选择光缆路由应以现有地形、地物、建筑设施和既定的建设规划为主要依据，并应考虑有关部门的发展规划。同时，选择线路距离最短，弯曲较少的路由。尽量沿靠定型的道路敷设光缆，避免将来因道路扩建等原因造成光缆破坏。应选择在地质稳定的地段，在平原地区要避开湖泊、沼泽和排捞蓄洪地带，尽量少穿越水塘、沟渠，在山区，要避开陡峭沟壑、滑坡、泥石流，以及洪水危害、水土流失的地方。尽量与城市道路或公路平行，避免往返穿越道路或铁路、公路。避免穿越大的厂房、仓库、矿区等，不宜通过伐木林区。,尽量避开容易遭到雷击、腐蚀、机械损伤等地带。光缆路由一般应
4、避开干线铁路，且不应靠近重大军事目标。长途光缆线路应沿公路或可通行机动车辆的大路，应顺路取直并避开公路用地，路旁设施、绿化地带，距公路不宜小于50m。光缆线路不宜穿越大的工业基地、矿区等，当必须通过时，应考虑光缆线路的安全，并应采取保护措施。光缆线路不宜穿越小城镇，尽量少穿越或靠近村庄。当必须通过时，应满足城镇规划要求，并应采取适当的保护措施。光缆线路不宜通过森林、果园、茶林、苗圃及其它经济林场。并应尽量避开地面上的建筑设施和电力、通信杆线等。,2.2 敷设方式,直埋敷设方式隐蔽性好、安全性高、稳定可靠；干线光缆常采用的敷设方式。架空敷设方式建设速度快、造价低，在山区、水域和自然条件复杂、具有
5、临时性的场合均采用的敷设方式。本地网光缆在郊外常采用该方式。管道敷设方式安全可靠性高，光缆进城区一般采用该方式。,2.2.1 直埋光缆,(1)光缆埋深,注,:,对于垫有砂土的石质光缆沟，,，,可将沟深视作电缆的埋深。,坡坎埋深以垂直坡坎斜面的深度为准。,(2)与其它建筑物的隔距见附表一,(3)保护措施防机械损伤：过铁路、高等级公路需用钢管或机械顶管保护，穿越沟、渠、塘采用铺水泥盖板保护，过村庄铺砖保护，穿越高坎、陡坡、梯田采用石护坡保护等。防强电防雷防白蚁,(4)路由标志 直埋光缆敷设后，需设置永久性标志，以便寻找光缆线路上的特定位置，标志一般安装在下列位置：光缆接头点、拐弯点、排流线起止点；
6、同沟敷设光缆的起止点；光缆穿越铁路、公路及其它障碍物的两侧；光缆与其它地下管线交越处；直线段每隔200300米设置一处；,2.2.2 架空光缆,(1)与其它建筑设施的隔距 与其它建筑设施最小水平净距应符合附表二要求。与其它建筑设施最小垂直净距应符合附表三要求。(2)与其它电气设施交越时最小垂直净距 应符合附表四要求。(3)钢绞线的选用 钢绞线应按照光缆重量、负荷区类别选择其程式：见表五。(4)挂钩程式的选用 挂钩程式应按照光缆外径选用，参见表六。(5)保护措施 光缆接头处，金属构件电气断开，光缆全程不作接地。光缆接头盒两侧电杆、角杆、跨越杆、终端杆、直线杆(每隔1015档)应装设避雷针，其接地
7、电阻不超过20欧姆。光缆吊线，每隔2000m做一次防雷保护接地。,2.2.3.管道光缆,管孔位置选择：光缆占用孔位应按靠近管孔群两侧、由上而下选用，同一光缆在不管道段落其占有管位相对位置尽量保持不变。管孔内子管敷设 在 90mm水泥管孔，采用24根半硬聚氯乙烯塑料子管保护敷设；子管数量按孔径和工程需要确定，数根子管的等效总外径应不对于管孔内径的85，子管的内径为光缆外径的1.21.5倍。子管应捆扎在一起，同时布放，管道中间不得有接头；人孔内本期不用的子管管口要堵塞，避免杂物进入。保护措施 光缆接头盒安装在人孔常年积水水位以上，人孔中光缆采用塑料软管保护，并吊挂光缆标志牌，以便识别光缆编号、用途
8、和规格等内容。,2.2.4.局内光缆,局内光缆一般从局前人孔经地下室引至光端机；预留在光端机侧的光缆盘成缆圈后，固定在电缆进线室或光端机室；光缆在走线架和拐弯处应绑扎牢固；局内光缆应作标志，以便识别；光缆成端后，其金属构件电气相互连通，并用单独导线接到总地线上。,2.2.5.光缆预留长度,2.2.6.光缆接续,光缆接续前要核对程式、接头位置并按要求留足预留长度。在确定敷设过程中没有断纤等异常情况后，再进行接续，光缆接续时，应按光纤色标顺序对接，不能接错。光缆接头盒应选用密封性能好的结构，并具有防腐蚀和一定的抗压、张力和冲击力。光纤接续采用熔接法，并采用带不锈钢丝热缩管保护光纤接头，接头损耗满足
9、有关规定要求。光缆加强件在光缆接头处应可靠固定，以确保光缆接头不致因外力而损坏。直埋光缆接头盒应安排在地形平坦和地质稳固的地方，尽量避开水塘、河渠、沟坎、道路等施工和维护不便的地方。接头盒上方采用水泥盖板保护。架空光缆接头盒安装在钢绞线吊线上或固定杆上。光缆安装固定后，最小曲率半径不应小于光缆外径的10倍。光缆在施工安装过程中，最小曲率半径不应小于光缆外径的20倍。,3.传输设计,光传输再生段距离由光纤衰减和色散等因素确定。在实际工程运用中，设计方式采用两种情况：一、衰减受限系统，即再生段距离根据S和R点之间的光通道衰减决定。二、色散受限系统，即再生段距离根据S和R点之间的光通道色散决定。计算
10、方法：最坏值计算法。,工作波长：1310nm和1550nm估算公式：,Psel-Prel-C-Pp-Mc L=Af+As,其中：L：衰减受限再生段长度(Km)。Psel：S点寿命终了时的最小发送光(dBm)。Prel：R点寿命终了时的最差灵敏度dBm)。C：S-R点之间连接器衰减之和(dB)。Pp：光通道代价(dB)。Af：光缆中光纤衰耗常数(dB/Km)。As：光缆中光纤固定接头平均衰减(dB/Km)。Mc：光缆富余度(dB)，3-5dB。,3.1衰减受限系统,3.2色散受限系统,色散受限系统再生段距离用下式估算：LDmax/D式中：Dmax-S和R点之间允许的最大色散值(ps/nm)D-光
11、纤色散系数(ps/nm.km)实际设计时，应根据衰减受限式及色散受限式分别计算后，取其两者较小值即为最大再生段距离。,国内两个主要厂家设备的计算举例：,再生段长度计算表(衰减受限),4.光缆选型,4.1光缆结构选择 光缆结构选择关系到光通信系统的设计质量，其型号和结构的选用，应根据光缆敷设的环境和条件、采用的敷设方式和保护措施来考虑。敷设环境和条件 光缆的外护层要达到阻水、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尼龙护套层加以保护。光纤的数量考虑 目前，一般在通信路由电路数量不是太大，但发展速度很快，此外还应考虑未来宽带业务的发展，光纤数量应留有一定的余量。光缆
12、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。光纤护层的选择 松套光纤在抗侧压、拉伸应变能力、衰减稳定性等方面有较好的性能，应优先选用。对敷设位置固定，温度变化范围不大的场合，也可以采用紧套光纤。,外护层的选择 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，或聚乙烯内护层铝聚乙烯粘接护套双钢带绕包聚乙烯外护层等结构。楼内光缆宜采用具有阻燃性能的外护层结构，如聚氯乙烯外护层或无卤阻燃外护层等。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
13、下表规定。,4.1光纤类型的选用目前纳入ITU-T建议的陆地用光纤有3种：G652单模光纤、G653色散位移单模光纤和G.655非零色散位移单模光纤。G.652光纤：既可用于1310nm波长区，又可用于1550nm波长区，我国目前建成的光缆网基本上是采用这种光纤建成的。由于在1550nm窗口光纤色散较大，偏振模色散无指标要求，限制了系统向高速发展。G.653光纤：也称色散位移单模光纤，色散小，但工作波长区的色散为零，现在国际上已停止发展和继续应用。G.655光纤：称为非零色散位移单模光纤。解决了色散受限和四波混频等非线性效应的问题，适用于1550nm的高速WDM系统，是目前国际通信领域发展的主
14、流方向。G.652单模光纤适合传输2.5Gbit/s和波分复用N2.5Gbit/s系统，当用于传输时分复用和波分复用的10Gbit/s系统时，则需进行色散补偿；G.653色散位移单光纤适合传输2.5Gbit/s系统，在偏振模色散满足系统要求时，可传输10Gbit/s系统，但由于该种光纤在1550nm波长的色散为零，会产生四波混频非线性效应，所以不适合传输波分复用系统；G.655非零色散位移单模光纤适合传输时分复用、波分复用的2.5Gbit/s、10Gbit/s及更高速率的光纤通信系统。,5.工程设计格式,5.1初步设计1.概述(1)设计依据 说明设计文件是根据什么文件进行编制的，如批准的可行性
15、研究告，设计任务书，有关工程设计的会议纪要及其它有关文件，原始资料等，并扼要说明这些文件的重点内容及文号。(2)城乡建设发展概况及原有线路设备概况说明工程建设所涉及地区的政治、经济地位和发展情况，原有线路设备程、容量、使用情况及存在的问题等。(3)工程概况简要说明本期工程的性质、规模、主要建筑程式、传输方式。传输媒介、传输速率等内容。(4)设计范围及分工说明本工程的设计范围，与建设单位及其它设计单位的设计分工。,(5)主要工程量表列表说明本期工程主要工程量、光缆条分里数、杆路杆公里数、管道管程公里、管孔公里数、光缆接头数、光缆城端接头芯数、光缆测试段等内容。(6)技术经济分析说明本工程总投资及
16、构成的主要费用，如：光缆平均每条公路造价，光缆平均每芯造价等。(7)维护体制及人员、车辆的配备说明维护体制建立的原则和方案，配备的人员、车辆及仪表的管理方案。2.线路系统设计方案(1)主要工程量表说明沿线自然条件，交通状况及穿障碍情况，各段光缆路由选定的理由，光缆建筑方式选定的理由。(2)光缆结构和主要技术指标说明光缆结构选定的理由，光缆芯数取定的原则，单盘光缆的光、电、机械主要参数。(3)线路衰减的确定说明根据实际的光缆段长，取定的与光缆衰减有关的参数，如发射机光功率，,接收机灵敏度，设备富余度，平均光纤衰减，光缆富余度，光纤固定接头平均衰减等，取定的光缆常温竣工衰减及光缆衰减设计富余量等。
17、(4)建筑方式说明各路由，各段落光缆纤芯分配及识别方法，光缆建筑及安装要求。(5)光缆的保护要求说明光缆的机械和电气防护措施及理由。,5.2施工图设计1.概述(1)设计依据说明经审核批准的初步设计文件，有关的协议及会议纪要。(2)设计范围及分工说明本工程的设计范围，与相关单位及相关工程的设计分工。(3)建设规模说明本期工程的建筑方式及规模。(4)本设计初步设计变更的情况说明根据审批的初步设计要求在施工图设计中修改补充的内容，以及变更理由和投资变动情况。2.光缆线路敷设安装说明(1)线路路由说明沿线自然条件，交通状况及穿越障碍情况。(2)进局路由说明光缆在局内各机房屋内的走向，安装方式，固定位置
18、等。,(3)敷设及防护要求说明光缆建筑安装要求及采取的防护措施(4)施工注意事项说明施工方法，施工措施及应达到的技术要求，以及施工单位必须注意的事项。5.3光缆通信建设工程概、预算的编制1.编制原则光缆通信工程概预算的编制必须按照邮电部邮部1995626号文件发布的通信建设工程概算、预算编制办法有关规定编制。概、预算各项费用的计算应严格执行626号文件发布的通信建设工程费用定额。概、预算的编制应按相应的设计阶段进行。当建设项目采用两阶段设计时，初步设计阶段编制概算；施工图设计阶段编制预算(含预备费)。采用三阶段设计的技术设计阶段应编制修正概算。采用一阶段设计时，只编制施工图预算。初步设计概算和
19、施工图预算按单项工程编制。,2.概算的作用 是确定和控制固定资产投资、编制和安排投资计划、控制施工图预算依据；是签订建设项目总承包合同、实行投资包干以及核定货款额度的主要依据；是考核工程设计技术合理性和工程造价的主要依据之一；是筹备设备、材料和签订订货合同的主要依据；在工程招标承包制中是确定标底的主要依据。3.概算的编制依据 批准的可行性研究报告；初步设计或扩大初步设计图纸、设备材料表和有关技术文件；通信建设工程概算定额及编制说明；通信建设工程费用定额及有关文件；建设项目所在地政府发布的土地征用赔补费用等有关规定。4.预算的作用 是考核工程成本、确定工程造价的主要依据；是签订工程承、发包合同依
20、据；是工程价款结算的主要依据；是考核施工图设计技术经济合理性的主要依据之一。,5.预算的编制依据批准的初步设计或扩大初步设计概算及有关文件；施工图、通用图、标准图及说明；通信建设工程预算定额及编制说明；通信建设工程费用定额及有关文件；建设项目所在地政府发布有关土地征用的赔补费等有关规定。6.通信建设工程项目总费用的组成,7.建筑安装工程费的组成,8.概、预算文件的组成 概、预算文件由编制说明和概、预算表组成。工程设计文件按各种通信方式和专业划分为单项工程。每个单项工程具有单独的概、预 算文件。(1)概、预算编制说明包括下列内容：工程概况、规模及概、预算总价值。编制依据及取费标准、计算方法的说明
21、。投资及工程技术经济指标分析。其它需要说明的问题。(2)概、预算表格的使用 概、预算表格共5种，反映通信建设工程项目中的各项费用。表一：概、预算总表，供编制建设项目总费用或单项工程费用 使用，反映建设项目或单项工程总费用。表二：建筑安装工程费用概、预算表，供编制建筑安装工程费使用，,反映单项工程的建筑安装工程费。表三甲：建筑安装工程量概、预算表，供汇总计算建筑安装工程量使用，反映单项工程的总工程量，是计算人工费的基础。表三乙：建筑安装工程机械使用费概、预算表，供编制安装工程机械台班费使用，反映机械使用费。表四甲：器材概、预算表，供编制设备材料，仪表，工具、器具的概、预算和施工图材料清单使用，反
22、映主要材料，设备的原价和概、预算价值。表五甲：工程建设其它费用概、预算表，供销编制建设项目或单项工程的工程建设其它费使用，反映国内建设项目或单项工程的工程建设其它费。,9.长途光缆通信工程预算编制实例(1)预算编制说明 本预算为XXX光缆通信工程，XXXX段光缆线路单项工程设计预算。工程总预算为5623854元，其中：安装工程费为5166114元，工程建设其它费用为241438元，预备费为216302元。(2)编制依据原邮电部文件邮部1995626号文关于发布通信建设工程概算、预算编制办法及费用定额等标准的通知。原邮电部文件邮部1995945号文关于发布通信建设工程类别划分为标准的通知。原邮电
23、部文件邮部1996582号文关于发布通信建设工程施工机械台班费用定额等两个定额标准的通知。原邮电部文件邮部1992403号文关于发布通信工程勘察、设计收费工日定额的通知。(3)其它有关问题的说明，本期工程施工均按海拔高度20003000米地区考虑，人工工日增加13%，施工机械使用费增加29%。,(4)费率的取定 现场管理费，企业管理费，财务费，计划利润按二类工程相应费率计取。建设单位管理费按1.6%x100%计取。(5)预算表格预算总表，表格编号XX-01。建筑安装工程费用预算表，表格编号XX-02。建筑安装工程量预算表，表格编号XX-03。建筑安装施工机械使用费预算表，表格编号XX-04。器材预算表（主材表），表格编号XX-05。（仪表表），表格编号GX-06。工程建设其它费用预算表，表格编号XX-07。,5.4.图纸(1)初步设计中应包括下列图纸：光缆线路路由图光缆传输系统配置图光缆结构剖面图(2)施工图设计中应包括下列图纸：光缆线路路由图光缆传输系统配置图光缆线路施工图管道光缆施工图进局光缆安装图人孔光缆接头盒安装图、直埋光缆接头盒安装图光缆终端装置安装图、光缆结构剖面图,
