光纤通信实训报告

光纤通信技术实训报告实训项目：光纤传输系统设计班级：姓 名：学号：指导老师：实训时间：2014.06.30-2014.07.04一、设计背景和需求分析：南方电力在广东省电力网实施智能化管理试验过程中，在全省电力网分区域采用分类用户有功电量实时数据采集,对用电需求的时间分布和区域分布进行分析；对供配电站及重要供配电设施全面实施远程图像监控；通过计算机网络实现自动或/和半自动电力调度、供电设施安全管理、用户用电统计报表、收费联网等智能化电网功能，并将逐步过渡实现全省、跨省跨区域联网和全电网联网，全面实现国家电网的智能化。为此，需要规划和建设专用通信网区域网，现委托同学们设计一个拓扑结构为有一个分支的链状光纤传输系统。要求：选择熟悉的5~7个城市为节点，各城市分布距离分别为≤10km、30~50km、70~80km、100~120km、≥150km等各最少一处，无人站最少一处，组织一个链状光纤传输系统。选用SDH数字通信系统；通信网总容量不小于600Mbit/s。选配合适的SDH传输网网元，进行计算对比和选配各个中继段光缆的光纤类型，选配各个节点的激光器光源（种类、输出功率电平、光源驱动方法等），选配节点设备的接收机灵敏度指标和动态范围，编写设计方案，画出SDH传输系统网络图。二、设计规模及方案选定：1.设计规模：根据设计背景及需求分析，我将设计一条起点是从化市，经过广州市的白云区和天河区、惠州市、惠东县、汕尾市，终点是陆丰市的路线，此次设计将采用理想化的路线设计，点与点之间的距离是两点之间的最小距离，距离采用相关软件测距：注：地图上所显示的距离是采用百度地图测距所得。2.设计方案：光纤传输系统传输方式采用同步数字体系（SDH）。该光缆传输系统为该线路的7个站点提供光传输通道。本线路共设7个节点，共使用七个ADM(分插复用器)，统一使用华为METRO3000（OPTIX2500+）设备，系统速率为SDH的STM－16（速率为2.5Gbit/s）。整个光传输系统应该提供语音通信、数据传输、图象监控、互联网等业务的综合接入，通过光缆实现大容量的传输，并具有交叉连接系统的灵活系统结构和综合的网络管理系统。它应该提供如下通路的传输。根据需求应该设置以下信道通路：简单的数据传输语音信息传输图像监控通路数字视频传输通道10M/100M以太网数据接口在设计规模中介绍到本系统一共是有七个站点，分别是：从化市、广州市的白云区和天河区、惠州市、惠东县、汕尾市、陆丰市；设计中站点之间的距离是实际距离的一个近似值，可方便计算，其站点之间的距离如下图：陆丰市汕尾市惠州市天河区惠东县白云区从化市陆丰市汕尾市惠州市天河区惠东县白云区从化市 55km 109km 71km 10km 34km 34km 确定站点和站点距离之后，可以知道该系统光缆的传输距离L=313km。该光纤系统节点分布图：从化市从化市ADM L-16.2 55km惠州市ADMREG1天河区ADM白云区ADM 10km 惠州市ADMREG1天河区ADM白云区ADM S-16.1 L-16.2 L-16.2 34km L-16.1惠东县惠东县ADM 36km L-16.1 34km 35kmREG2陆丰市ADM汕尾市ADMREG2陆丰市ADM汕尾市ADM L-16.1 L-16.1三、系统构成、系统功能描述、系统主要技术指标要求：1.系统构成：数字光纤通信系统一般由光发射机、光中继器、光纤和光接收器组成，还有衰减器，主要是用于发出的功率过载或低于灵敏度时，可以加以调节，使得光接收机可以正常接收。光中继器光接收机光发射机光中继器光接收机光发射机2.系统功能描述：本设计中，根据干线光缆传输系统组网要求，在每个站点各配置1套华为OPTIX2500+（METRO3000）2.5Gbit/sSDH设备。华为OPTIX2500+可以完成从直至2.5Gbit/s（STM-16）的高等级信号中直接分插各种等级的PDH信号或比特率较低的SDH信号，并提供各接口间的灵活交叉调配能力。其交叉连接单元完成系统的高阶和低阶交叉连接功能，实现各接口单元间的VC-4/VC-3/VC-12级别的交换。OPTIX2500+的交叉容量为128*128VC-4。OPTIX2500+（METRO3000）光传输设备具有2.5G、622M、155M光接口，155M、34M、45M、2M电接口，ATM、10/100M宽带接口，可方便的与现有网上的设备及将来可能出现的应用相连。HONET接入设备具备模拟话音、ISDN、音频专线接口、N*64K接口、RS232\422\485子速率接口、V.35接口、2M接口、10/100M接口、ATM接口、ADSL接口等，涵盖了目前市场上所能见到的所有应用，且华为不断增加接入设备的接口模块，使其始终在应用接口上保持一定的超前性，具有极强的扩展和扩容能力。根据传输需求，该光纤传输系统将实现以下功能：数据传输：对用电需求的时间分布和区域分布进行分析；图像监控信息传输：对供配电站及重要供配电设施全面实施远程图像监控；以太网数据传输：通过计算机网络实现自动或/和半自动电力调度、供电设施安全管理、用户用电统计报表、收费联网；语音信息传输：方便工作人员之间的沟通，实现局部区域的无障碍交流；分配比特率较低的SDH信号：比如比STM-16低的STM-1、STM-4等支路。3.系统主要技术指标要求：（1）系统参数：①传输容量：STM-16。②支路种类：2.048Mbit/s、34.368Mbit/s、STM－1光接口、STM－1电接口、STM-4光接口。③设备应具有高阶VC交叉连接功能；2.5G的SDH设备交叉短阵容量大于96×96VC4（METRO3000为128x128VC4），622M的SDH设备交叉矩阵容量大于24×24VC4，交叉连接方式：群路到支路、支路到群路、群路到群路、支路到支路。连接类型为单向、双向、广播式。(2)光接口符合ITU-TG.958、YD5021-9标准STM-16光接口技术规范。①比特率：2488.32Mbit/s；②端口：ITU-TG.707、G.958；③适用光纤：ITU-TG.652或ITU-TG.653。④使用波长：1310nm、1550nm。⑤SDH设备必须具有较强的多光口支持能力，至少可以扩展到支路6光口以上，线路6光口以上。应采用标准型或增强型设备。(3)电接口应满足ITU-T.G703、G.707、G.709、G.823、G.825接口及抖动要求。①比特率：622.080Mbit/s、155.520Mbit/s、34.368Mbit/s、2.048Mbit/s。②码型：CMI、HDB3。③端口：ITU-TG.703、G.707、G.709。④阻抗：75Ω不平衡。四、设备及光缆选型及其主要技术指标： 根据设计的站点之间的距离和《光接口分类表》，设计中的光缆的光纤类型选择单模光纤G.652，它具有1310nm和1550nm的两个传输窗口。根据路线所走的地形（河流，山丘等），其可能出现的施工方式有架设管道、架空铺设和直埋等。所以光缆选择了长飞公司的GYTY53(Y护套纵包钢带铠装PE护套光缆)的GYTY53-38-72Xn型号，选择的光缆共有光纤数72条，6个单元缆芯；根据《STM-16光接口参数表》，在不同距离的站点选择不同的同步传输模块STM-16的不同光接口S-16.1、L-16.1、L-16.2；站点之间的距离Ln-m（n和m表示不同的站点）和光接口的选择：Ln-m<15km时，选择光接口S-16.1：白云区—天河区；15km<Ln-m<40km时，选择光接口L-16.1；惠州市—惠东县、汕尾市—陆丰市；40km<Ln-m<80km时，选择光接口L-16.2；从化市—白云区、惠东县—汕尾市光接口分类表应用局内通信局间通信短距离长距离甚长距离超长距离光源标称波长（nm）131013101310155015501550光纤类型G.651G.652G.652G.652G.652G.652传输距离（km）*<=0.5~15~40~80~120~160STM等级STM-1le-1S-1.1L-1.1L-1.2——STM-4le-4S-4.1L-4.1L-4.2V-4.2—STM-16—S-16.1L-16.1L-16.2V-16.2U-16.2注：*距离只用于分类，而不起规范作用。STM-16光接口参数表项目单位数值标称比特率数值Kbit/sSTM－162488320应用分类代码L－16.1L－16.1（JE）L－16.2L－16.2（JE）工作波长范围nm1280~13351280~13351500~15801530~1560发送机在S点特性光源类型SLMSLMSLMSLM（MQW）最大（ms）（σ）谱宽nm－－－2.5最大20dB宽谱nm11<1*<0.6最小边模抑制比dB3030最大平均光功率dBm3335最小平均光功率dBm－2－0.5－22最小消光比dB8.2SR点光通道特性衰减范围dB0－2426.510－2428最大色散ps/nmNA2161200~16001800光缆在S点的最小回波损耗（含有任何活接头）dB24242424SR点间最大离散反射系数dB－27－27－27－27接收机在R点特性最差灵敏度dBm－27－27－28－28最小过载点dBm－9－9－99最大光通道代价dB1122接收机在R点最大反射系数dB－27－27－27－27五、设计计算书：1.光中继站的距离设计及计算：中继距离是光纤通信系统设计的一项主要任务。由于色散和损耗是限制光纤通信系统传输距离的最终决定因素，所以再生段（中继距离）的设计包括两个方面的预算设计：a.损耗受限系统，即再生段距离由S点和R点之间（如下图）的光通道损耗决定。b.色散受限系统，即再生段距离由S点和R点之间的光通道总色散所限定。而在计算时，一般采用的是最坏情况设计法。光接口位置和S参考点、R参考点的位置损耗受限设计计算：采用最坏值法设计时，再生段距离Lmax的计算公式：——公式1为了使得系统能够长时间稳定可靠，在系统设计时留下了一定的富余量，包括P0、Mc和Me，但是这些富余量不能太大，否则会使实际接收光功率超出接收机的动态范围Dr，使得系统不能正常工作，因此应保证所有的富裕度之和（P0+McL+Me）不能超过Dr，当两者相等时，对应的中继距离为最小，即——公式2公式中参数代表的意义：PT：发送光功率；PR：光接收灵敏度；Ac：光纤配线盘上的收发端两个附加活动连接器的接续损耗，一般取0.5dB;P0：光通道功率代价；Me：系统设备富裕度（dB）,一般取3dB;As：再生段平均接头损耗；Af：再生段光缆的衰减系数（dB/km）；Lf：单盘光缆的总长；Mc：为光缆富余度（dB/km）；Dr：接收机的动态范围根据环境的选择，沿途可能需要添加中继站的候选站点间的距离为50-60km（约是目标距离的一半+5km），系统设备富余度Me=3dB,光缆富余度Mc=0.05(dB/km），初选是L-16.2系统，并假设工作波长为1550nm，再生段平均光缆衰减系数Af=0.25dB/km，再生段平均接头损耗As=0.1dB，单盘光缆的盘长Lf=2km，活动连接器损耗Ac=0.5dB，接收机的动摇范围Dr=-9-（-28）=19dB，PT=（-2—3）dBm，PR=-28dBm,P0=1dB，根据公式1和公式2，可得：2）色散受限设计计算：——公式3：啁啾系数Dm：允许工作波长范围内的最大光纤色散系数，单位为ps/(nm.km)ƛ:工作波长上限（单位为nm）；ƒb:线路信号比特率，单位为Tbit/s;在本设计中用了SLM-LD单纵模激光器作为系统光源，设激光器啁啾系数=4,；光纤使用的类型是G.652，所以光纤色散系数Dm=20ps/(nm*km)；工作波长是1550nm、比特率为2.5Gbit/s；根据公式3，可得：通过计算可得出损耗受限的最长距离Lmax=60km，色散受限的最长距离Lc=79km；由于Lmax<Lc,所以此系统为色散限制系统。只是满足传输距离小于60km是可以不设中继站，本设计中，站点之间距离超过60的有天河区到惠州市段和惠东县到汕尾市段，因此需要在此两段设计中继站。2.站点发送光功率的设计及计算： 通过光中继站的距离的设计和计算，在本设计中需要添加两个中继站，分别是添加在天河区—惠州市段的55km处，惠东县—汕尾市段的36km处。按照ITU-T建议G.957的规定，允许的光通道损耗PSR为：——公式4根据公式4和各站点的距离的不同，建议发送不同的光功率：如下表距离段站点（距离/km）光接口类型最小过载点/dBm最差灵敏度/dBm光通路损耗/dB建议发送的光功率/dBm<15km白云区—天河区（10）S-16.1-9-27L=10,PRS=4-6*15—40km惠州市—惠东县（34）惠东县—REG2（36）REG2—汕尾市（35）汕尾市—陆丰市（34）L-16.1-9-28L=35,PRS=12.25-240—80km天河区—REG1（55）REG1—惠州市（54）L-16.2-9-28L=55,PRS=20.251注：*如果其功率不在光接口的发送的范围之内，可以使用衰减器调节。六、主要设备材料清单序号设备名称规格单位数量备注1分插复用器