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1、最新版光纤通信的发展及后续维护设计通信专业毕业论文光纤通信的发展及后续维护设计【摘要】内容提要：当今的通信方式是以光纤通信为主，微波、卫星通信为辅的全面格局。也正因如此，光纤通信的发展显得越发重要，随着国际互连网等信息技术的普遍应用，加之由于经济的快速发展，人们对通信的需求更加强烈，这要求光纤通信向着大容量，高速率，远距离方向突飞猛进的发展。光纤网络的发展又使得光缆的新结构不断涌现 ，新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。由此光缆的种类也趋于多样化，对一些特殊环境更有特种光缆来满足特殊的要求。近年来得到中央政府和省政府的扶持，贵州

2、黔南州的经济得到快速发展，广大农民的富裕度得到迅速的提高，人们在生活、商贸、工作中对移动通信的需求越来越大，对通信质量要求也越来越高；因此贵州移动通信黔南分公司加大了光缆线路传输设备的建设及后续日常维护工作。 【关键词】：光缆线路 光纤 日常维护一、绪 论光纤通信技术是近四十来年迅猛发展起来的高新技术，它的诞生和发展，给世界通信技术带来了跨时代的革命。随着国际互连网等信息技术的广泛普及应用，光纤通信技术也取得了很大的发展。光缆技术的发展，使得光缆的种类更加多样化，通信质量得到了很大的提升，特种光缆的产生更是在很大程度上解决了一些光缆敷设上面的技术难题。对于我国来说，进几年政府对通信行业的大力支

3、持，特别是西部大开发以后偏远落后地区人们对移动通信的需求，对通信质量的要求，都促进了通信事业的迅猛发展。因此，光缆线路维护及新建在当今社会也就显得格外重要。本文详细阐述了光纤光缆技术以及如何进行光缆线路后续日常维护。文章总共分为七部分：第一部分光纤通信概论，包括光纤通信的发展史等；第二部分阐述了光纤及光纤的测量等；第三部分介绍光缆的相关知识；第四部份介绍光缆线路工程设计及施工的相关知识；第五部分详细阐述光缆线路防护要求与措施等；第六部分为光缆线路的后续维护等。最后是结束语、致谢以及参考书籍。摘要 1绪论 2一、光纤通信概论 511光纤通信简史 512光纤通信的特点 513光纤通信发展趋势 6二

4、、光纤及光纤的测量 821光纤的传输特性 821.1衰减 821.2色散 821.3偏振模色散 921.4光纤的非线性效应 922光纤类型 1023光纤的基本参数 9三、光缆 1231光缆特点 1232光缆分类 1233光缆技术的发展特点 12四、光缆线路工程设计 1541光缆线路设计的原则和内容 1541.1光缆线路路由选择原理 1541.2光缆线路敷设方式选择原理 1641.3光缆选型 1641.4传输设计 1841.5光缆线路的防护设计原理 1942光缆线路敷设安装 2242.1光缆线路敷设安装要求 224.2.2架空光缆的敷设安装 234.2.3站内光缆引入安装 2443光缆的接续 2

5、4五、光缆线路防护要求与措施 265.1.站内光缆保护 2652架空光缆保护 2653光缆防雷 2654防强电 27六、光缆线路的后续维护 2961日常巡检 2962隐患排查 3063故障处理 306.311光缆全断 306312光缆中的部份束管中断或单束管中的部分光缆中断 30632引起光缆线路故障的原因大致可以分为四类 30632.1外力因素引发的线路故障 30632.2自然灾害原因造成的线路故障 31632.3光纤自身原因造成的线路故障 31632.4 人为因素引发的线路故障 31632.5 故障处理流程图 3264通信光缆割接技术管理 33七、结束语 36参考文献： 37一、光纤通信概

6、论11光纤通信简史光纤通信是以激光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。由于光纤的传光性能优异，传输损耗小、传输距离远、工作频带宽、抗干扰能力强等优点，因此，在当今的通信方式中已经形成了一个以光纤通信为主，微波、卫星通信为辅的格局。光纤通信技术是近四十几年迅猛发展起来的高新技术。它的诞生和发展，给世界通信技术带来了划时代的革命。光纤的发展历程包括：11966年，英籍华人高锟 (CKKao)预见利用玻璃可以制成衰减为20dBkm的通信光导纤维(简称光纤)。当时，世界上最优秀的光学玻璃衰减达l000dBkm左右。21970年，美国康宁公司首先研制成衰减为20dBkm 的光纤。从此，光纤就进入

7、了实用化的发展阶段，世界各国纷纷开展光纤通信的研究。3为了实现长距离的光纤通信，必须减小光纤的衰减。CKKao 早就指出降低玻璃内的过渡金属杂质离子是降低光纤衰减的主要因素。另一方面，玻璃内的OH离子对衰减也有严重的影响。到了 1976年，人们设法降低OH含量后发现低衰减的长波长窗口有：1.31m、1.55m。1980年，光纤衰减已降低到 0.2dBkm (1.55m)，接近理论值。这样，使得进行长距离的光纤通信成为可能。41981年以后，世界各发达国家才将光纤通信技术大规模的推入了商用。历经近20年的突飞猛进的发展，光纤通信速率已经由1978年的45Mbits提高到目前的40Gbits。12

8、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤具有自己独特的优点：传输频带极宽，通信容量很大；由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；串扰小，信号传输质量高；光纤抗电磁干扰，保密性好；光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；耐化学腐蚀；光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富，并节约了大量有色金属。光纤通信同时也具有一些缺点：光纤弯曲半径不宜过小；光纤的切断和连接操作技术复杂；分路、耦合麻烦。由于光纤具备一系列优点，所以广泛应用于公用通信、有线电视图像传输、计算机、航空、航天、船舰内的通信控制、电力及铁道通信交通控制信号、核电站通信、油田、炼油厂、矿井等区域内的通信。13光纤通信发展趋势光纤通信

9、的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面。下面列举几点光纤通信的发展趋势：1向超高速系统的发展从过去几十年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用（TDM）方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每比特的成本大约下降3040；因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去几十年来一直在持续增加的根本原因。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多

10、媒体提供了实现的可能。在理论上，基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高，然而，采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接没有太多潜力可挖了，因而更现实的出路是转向光的复用方式。2向超大容量WDM系统的演进采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽99的资源尚待发掘。采用波分复用系统的主要好处是：（1）可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使容量可以迅速扩大几倍至上百倍；（2）在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，从而大大降低了传输成本；（3）与信号速率及电调制方式无关，是引入宽带新业务的方便手段；（4）利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存

11、性的光联网。3 新一代的光纤近几年来随着IP业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展，而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光纤（G.655光纤）和无水吸收峰光纤（全波光纤）。4 IP over SDH与IP over Optical目前，ATM和SDH均能支持IP，分别称为IP over ATM和IP over SDH。由于IP over ATM有一些缺点如：网络体系结构复杂、传输效率低、开销损失大等，而SDH与IP的结合则恰好能弥补IP overATM的弱点。IP o

12、ver SDH可以省掉ATM方式所不可缺少的信头开销和IP overATM封装和分段组装功能，减化了层次。但从长远看，当IP业务量逐渐增加，需要高于2.4Gbps的链路容量时，则最终会省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单统一的IP网结构（IP over Optical）。这种简单直接的体系结构，减化了层次，减少了网络设备；减少了功能重叠，简化了设备，减轻了网管复杂性，特别是网络配置的复杂性；通过业务量工程设计，可以与IP的不对称业务量特性相匹配；还可利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务，尽量避免缓存，减少延时。IP over Optical将是最具长远生命力的技术。但在相当长的时

13、期，IP over ATM，IP overSDH和IP over Optical将会共存互补，各有其最佳应用场合和领域。从前面光纤通信的几个方面的发展现状与趋势来看，完全有理由认为光纤通信进入了又一次蓬勃发展的新高潮，这次高潮也势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局，也将对本世纪的社会经济发展产生巨大影响。二、光纤及光纤的测量21光纤的传输特性21.1衰减衰减是光纤的一个重要的传输参数。它表明了光纤对光能的传输损耗，对光纤质量的评定和对光纤通信系统的中继距离的确定起着十分重要的作用。光纤中的传输光能衰减的起因是材料本身、制造缺

14、陷、弯曲、接续等对光能的吸收、散射损耗。吸收损耗吸收损耗是由于光纤对光能的固有吸收并转换成损耗。光纤中的损耗主要有：本征吸收、杂质吸收和结构缺陷吸收。散射损耗散射损耗是以散射的形式将光能辐射出光纤外的损耗。散射损耗主要有：瑞利散射、米氏散射、受激布里渊散射、受激拉曼散射、附加结构缺陷和弯曲散射、泄漏。21.2色散1色散由于光纤中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的频率成分和不同的模式成分的传输速度不同，从而引起色散。光纤色散主要有：模间色散，材料色散，波导色散等。2群时延差在光纤中，不同速度的信号传过的距离所需的时延不同。时延差越大，色散就越严重。因此，常用时延差表示色

15、散程度。3光纤的色散单模光纤中只传输基模LP01,总色散由材料色散、波导色散和折射剖面色散组成。这三个色散都与波长有关，所以单模光纤的总色散也称为波长色散。 公式：D()Dm Dw Dp （2.1）4色散特性纯石英玻璃材料色散与波长的关系。21.3偏振模色散偏振是与光的振动方向有关的性能。光纤中的光传输可描述完全是沿X轴振动和完全是沿Y轴上的振动或一些光在两个轴上的振动。每个轴代表一个偏振“模”。两个偏振模的到达时间差称为偏振模色散PMD。造成单模光纤中的PMD的内在原因是纤芯的椭圆度和残余内应力。它们改变了光纤折射率分布，引起相互垂直的本征偏振以不同的速度传输，进而造成脉冲展宽；外因则是成缆

16、和敷设时的各种作用力，即压力、弯曲、扭转及光缆连接等都会引起PMD。21.4光纤的非线性效应 1当光功率增加到一定程度时，光信号与光纤传输媒介间的非线性交互现象将会呈现。光纤的非线性可分为两类：受激散射效应和折射率扰动。2受激散射效应也分为两种形式：由于声光子振动而产生的受激布里渊散射（SBS）和由于分子振动而产生的受激拉曼散射。3折射率扰动引起的五种非线性效应为：自相位调制、光孤子形成、交叉相位调制、调制不稳定和四波混频。22光纤类型 光纤的分类目前光纤的种类繁多，但根据分类方法的不同可以分为四种，即按光纤剖面折射率分布分类，按传播模式分类、按工作波长分类和按套塑类型分类等。此外按光纤的组成

17、成份分类，除目前最常应用的石英光纤之外，还有含氟光纤与塑料光纤等。1.按折射率分布分类阶跃光纤与渐变光纤 阶跃光纤阶跃光纤是指：在纤芯与包层区域内，其折射率分布分别是均匀的，其值分别为n1 与n2，但在纤芯与包层的分界处，其折射率的变化是阶跃的。阶跃光纤是早期光纤的结构方式，后来在多模光纤中逐渐被渐变光纤所取代（因渐变光纤能大大降低多模光纤所特有的模式色散），但用它来解释光波在光纤中的传播还是比较形象的。而现在当单模光纤逐渐取代多模光纤成为当前光纤的主流产品时，阶跃光纤结构又作为单模光纤的结构形式之一。 渐变光纤渐变光纤是指：光纤轴心处的折射率最大（n1），而沿剖面径向的增加而逐渐变小，其变化

18、规律一般符合抛物线规律，到了纤芯与包层的分界处，正好降到与包层区域的折射率n2 相等的数值；在包层区域中其折射率的分布是均匀的即为n2。2.按传播模式分类多模光纤与单模光纤多模光纤是指能够同时传输多种模式的光纤，而单模光纤则只能传输单一的基模模式。3.按工作波长分类短波长光纤与长波长光纤 短波长光纤在光纤通信发展的初期，人们使用的光波波长在0.60.9 微米范围内（典型值为0.85 微米），习惯上把在此波长范围内呈现低衰耗的光纤称作短波长光纤。 长波长光纤把工作在1.02.0 微米波长范围的光纤称之为长波长光纤。长波长光纤因具有衰耗低、带宽宽等优点，特别适用于长距离、大容量的光纤通信。4.按套

19、塑类型分类紧套光纤与松套光纤23光纤的基本参数光纤的各种参数很多，最重要的参数有：光纤芯径、光纤数值孔径NA以及归一化频率。1光纤芯径：这是光波导的几何尺寸，一般说芯径越大，集光效应越好，越有利于远距离传输。然而，过大的芯径也会带来一些不利的影响，如增加成本，模式不容易控制等。2光纤的数值孔径：为了保证在光纤的芯包界面上能发生全反射，在光纤端面上的入射角必须小于孔径角，即小于光纤的最大光接收角。这个最大的光接收角记作。光纤的数值孔径NA定义为： （2.2） NA的物理意义表示光纤接收入射光的能力，NA越大，表示接收有用光的本领越大。3光纤中传播的模式及归一化频率：光纤中传播的模式就是光纤中存在

20、的电磁场场形，或者说是光纤中存在的光场场形。因为光波是一种频率很高的电磁波。各种场形都是光波导中经过许许多多次的反射和干涉的结果。而且各种模式是不连续的离散的。光纤中能够存在（即能够传播）的模式不是无限多的，只能是既满足全反射条件又能够满足相位一致条件的模式才能存在，而其它模式则被截止。设Nmax为光纤中最大的模式数，它可表示为： （2.3）其中参数V定义为： （2.4）这里的V是光纤的重要参数之一，它一方面与波导宽度a成正比，被称为归一化波导宽度；另一方面又与（C为光速）成正比，因而又称为归一化频率。三、光 缆31光缆特点光导纤维是一种传输光束的细微而柔韧的媒质。光导纤维电缆由一捆纤维组成,

21、简称为光缆。光缆是数据传输中最有效的一种传输介质,它的优点包括:(1)频带较宽。(2)电磁绝缘性能好。光纤电缆中传输的是光束,由于光束不受外界电磁干扰与影响,而且本身也不向外辐射信号, 因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。(3)衰减较小。可以说在较长距离和范围内信号是一个常数。(4)中继器的间隔较大,因此可以减少整个通道中继器的数目,可降低成本。根据贝尔实验室的测试, 当数据的传输速率为420Mbps且距离为119公里无中继器时,其误码率为108,可见其传输质量很好。而同轴电缆和双绞线每隔几千米就需要接一个中继器。 32光缆分类1按光纤状态光纤的二次被覆方式和光纤在光缆中的松紧

22、自由状态不同，可将光缆分为紧结构光缆、松结构光缆和半松半紧结构光缆。2按缆芯结构按缆芯结构不同光缆分为中心管式、层绞式和骨架式三大类。3按敷设方式按光缆敷设方式，光缆可分为架空光缆、管道光缆、直埋光缆和水底光缆。4按光缆使用环境按光缆使用环境又可将光缆分为室外光缆和室内光缆。33光缆技术的发展特点 光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。近年来，光缆结构的发展可归纳为以下一些特点。1.光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择，如干线网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域

23、网光纤等，这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求，具体运用的条件还有可依据的细分的标准及指标。 2.光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外，越来越多的与其施工方法、维护方法有关，必须统一考虑，配套设计。 3.光缆新材料的出现，促进了光缆结构的改进，使光缆性能有明显改进。 不同的场合和不同的要求造成了光缆的多结构的发展趋势，新的光缆结构以及在现有结构上不断改进的各种结构也在不断涌现，出现了许多类型，包括： .“干缆芯”式光缆：所谓“干缆芯”即区别于常用的填充管型的光缆缆芯。这种缆的阻水功能主要靠阻水带、阻水纱和涂层组合来完成。这种光缆具有方便，重量轻、易接续、易搬运，设备投资小、成本低，生产使用中干

24、净卫生，在长期使用中还可减少缆芯中各种元件之间的相对移动等优点。特别是在接入网室内缆和用户缆中，好处更加明显。 .生态光缆：一些公司从环境保护及阻燃性能的要求出发，开发了生态光缆，应用于室内、楼房及家庭。.海底光缆：海底光缆近年来有根快的发展，它要求长距离、低衰减的传输，而且要适应海底的环境，对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特别严格。 .浅水光缆：浅水光缆是区别于海底光缆而提出来的另一类结构的水下光缆，适合于在海岸边上、浅水中安装，无需中继、通信距离比较短的水下（如岛屿间、沿海岸边上的城市）敷设使用。这种光缆要求结构简单、成本较低，易于安装和运输，便于修复和维护。.微型光缆：为了配合气

25、压安装（或水压安装）施工系统的运用，各种微型的光缆结构已在设计和使用中。对于气压安装的微型光缆，要求光缆与管道之间有一定的系数，光缆重量要准确，具有一定的硬度等。这种微型光缆和自动安装的方式是未来接入网，特别是用户驻地网络中综合布线系统很有潜力的一种方式，如在智能建筑中运用的智能管道中就非常适合这种安装。 .采用了纳米材料的光缆：采用纳米材料的光缆，利用了纳米材料所具有的许多优异性能，对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有一定的改善，并可延长光缆的使用寿命。.全介质自承式光缆（ADSS）：全介质光缆对防止电磁影响及防雷电都有优良的特性，而且重量轻、外径小，架空使用非常方便，在电力通信网中已得

26、到大量的应用。ADSS同时也是电信部门在对抗电磁干扰及雷暴日高的敷设环境中一种很好的光缆类型的选择。 .架空地线光缆（OPGW）：OPGW已出现了很长一段时间，近年来一直在改进和提高之中。OPGW的光纤单元中采用PBT，于套管外面再加上一层不锈钢管，有的还在塑料套管与不锈钢管之间加上一层热塑胶，不锈钢管用激光焊接长度可达数十公里，光纤在这样的多层保护管中得到了充分的机械保护。 四、光缆线路工程设计41光缆线路设计的原则和内容基本原则1.工程设计必须贯彻执行国家基本建设方针和通信技术经济政策，合理利用土地，重视环境保护。2.工程设计必须保证通信质量，做到技术先进，经济合理，安全适用，能够满足施工

27、，生产和使用要求。3.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，合理利用已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。4.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。5.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。设计内容包括：通信需求的预测，包括近期和远期；光缆线路路由选择；光缆线路敷设方式选择；光缆接续及接头保护措施；光缆线路的防护要求；中继站站址选择与建筑方式；光缆施工注意事项。4.1.1光缆线路路由选择原理光缆路由的选择应以设计任务书为依据在保证传输质量的前提下，使线路安全可

28、靠、经济合理、施工维护方便。光缆路由沿公路敷设应做到顺路取直，不要随弯取线，以免增加线路长度。在一些地形复杂、障碍较多的地段，应考虑施工维护的方便，不要强求长距离的大直线，其隔距要求应根据规范或设计要求确定。光缆路由应选择在地质稳固、地形平坦、自然危害少的地方。在平原地区应避开湖泊、沼泽、水塘、沟渠及排涝积洪等地带；山区路由应尽量避免翻山越岭，选择地质稳固、坡度较平、石方工作量少，便于维护施工的地带，避开沟渠和水土流失的地方等。山区选择路由时还应进行防雷调查，尽量避开落雷较多的地段。进入市区的光缆路由，应符合城市发展规划，避免选择在规划的建筑红线范围以内，防止设于待拓宽或变动的街道，未定型的街

29、道，远期规划的工业区及城市发展区，在市区应尽量利用配合市话管线路由一并考虑。4.1.2光缆线路敷设方式选择原理市话光缆线路或长途光缆线路进入市区的部分，应尽可能采用管道敷设方式，只有在没有管道又无条件新建管道时，可采用直埋敷设方式。当直埋敷设也困难时，可采用架空方式作短期过渡。长途光缆线路在郊外一般采用直埋，遇到下列情况可以采用架空敷设方式：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；市区暂时无条件建设管道的地段；已有杆路并可以利用架挂的地段；农村本地网光缆线路，县城地段应采用管道敷设，其余采用现有的农话杆路加挂。跨越河流的光缆线路，尽可能利用固定在桥梁上的管道或槽道敷

30、设，如没有管道和槽道时，可与有关部门协商，在桥上加装支架敷设。当上述条件无法满足，或命名线路迂回距离太长时，则采用水线敷设。413光缆选型1.光缆结构选择在市话管道或长途硬塑料管道敷设的条件下，一般采用PE或PVC护套、层绞式或中心管式结构光缆，缆中以镀锌钢丝绳作加强芯，通常在护套和缆芯之间加APE防水层。在架空敷设条件下，一般采用与管道敷设条件下结构相同的光缆，而在农村本地网架空光缆线路建设中也可以选用束管式光缆或自承式光缆，以降低工程造价。在直埋敷设条件下，选用光缆结构除满足管道敷设条件外，还应加钢带铠装或钢线铠装层，也有的是加皱纹钢管层，以增加光缆的抗侧压力等机械强度。在水线敷设条件下的

31、光缆，选用钢丝铠装层光缆，以更好地保证机械强度。电力部门选用的光缆可选用复合光缆，它是把光纤置于缆中间，外面是满足强电输送条件的金属构件，即架空复合地线光缆（OPGW），亦可采用全介质自承式光缆（ADSS）。在强电场区域或雷击特别严重的地段可选用无金属光缆，即全介质自承式光缆（ADSS）。它能有效地防止电磁感应。在计算机房及数据通信或用户光通信网中可选用带状光缆或室内光缆。室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。不论采用哪种敷设方式和选用哪种结构的光缆，凡在野外敷设条件下的光缆都必须使光纤防水、防潮，所以光缆中应该填充防水油膏或具有其他防潮层，以阻挡水分或潮气进入光缆，保证光缆常年使用，传输性能不致劣化。2.光纤类型选用光纤是传输网络的基础，在光纤系统设计中，必须要考虑未来1520年受命期仍能满足传输容量和速率的发展需要。从我国国情与未来发展需要看，我国东部发达地区的新干线建设多采用以10Gbi