本书是“海缆工程技术丛书”的一个分册，系统地介绍了海底光缆通信系统的组成及关键技术、工程设计和建设、设备安装及验收、系统维护管理等方面的知识。读者通过阅读本书能够了解海底光缆通信系统工程建设的一般要求。本书可作为海缆工程各技术领域的工具书和教材，供海缆通信专业工程设计、施工、维护和管理的人员使用，也可供从事海缆工程专业的科研教学人员参考。
海底光缆通信系统是国际通信、洲际通信的重要基础设施, 具有超远距离传输、大容量、高可靠性等特点, 是实现全球互联的重要通信手段。1988 年, 世界上第一条跨洋海底光缆建成, 经过20 多年的发展, 已在全球语音和数据通信骨干网中占据了主导地位。目前, 海底光缆已跨越全球除南极洲之外的六大洲,总长度超过100 万km, 构成了一张不间断的巨型网络, 提供国际通信90%以上的业务量, 在世界经济发展、文化交流和社会进步的进程中正发挥着重要的作用。
本书是“海缆工程技术丛书” 的一个分册, 系统地介绍了海底光缆通信系统的组成及关键技术、工程设计和建设、设备安装及验收、系统维护管理等方面的基本知识。读者通过阅读本书能够了解海底光缆通信系统工程建设的一般要求。本书可作为海缆工程各技术领域的工具书和教材, 供海缆通信专业的工程设计、施工、维护和管理人员使用, 也可供从事海缆工程专业的科研教学人员参考。
本书共分七章。第1 章简要介绍海底光缆通信系统的地位、作用、发展历程和相关标准规范情况, 读者通过阅读第1 章能够对海底光缆通信系统有一个概括的了解。第2 章介绍了海底光缆通信系统的分类与组成, 首先介绍了系统的类型、拓扑结构、传输体制和保护倒换, 然后详细介绍了组成系统的相关设备, 包括光传输终端设备、光放大器、远供电源设备、网络管理设备、海缆线路监测设备等岸上端站设备, 以及海底光缆、海底光缆接头盒、水下分支单元、海底中继器、海底光均衡器等水下线路设备, 可使读者对海底光缆通信的工作原理、系统构成和设备组成有一个基本的认识。第3 章重点阐述海底光缆通信系统的关键技术, 主要介绍影响海底光缆通信系统的关键因素, 以及解决这些影响的前向纠错、色散补偿、光调制、偏振复用/ 相干检测、数字信号处理等技术, 还介绍了超高速传输技术的研究与试验情况, 这些都是海底光缆通信系统的核心关键技术, 是读者深入学习了解海底光缆通信的基础。第4 章重点对海底光缆通信系统的设计方法进行了论述, 包括技术方案确定、海底光缆选型、设备选型等, 以及网管、海缆监测、远供电源等辅助系统的设计, 对系统可靠性设计、维护余量设Ⅵ 计也做了介绍, 可使读者对海底光缆通信系统的设计思路和设计方法有一个基本的了解。第5 章介绍了海底光缆通信系统的工程建设, 主要是工作环境、设备安装、线路工程、系统测试、工程验收等方面的基本要求和作业方法, 涵盖了工程建设的各个方面, 有助于读者掌握海底光缆通信系统工程施工方面的基本知识。
第6 章是海底光缆通信系统维护管理技术, 简要介绍了光传输终端设备、海缆线路设备、海底光缆线路的维护技术和基本方法, 可使读者对海底光缆通信系统的维护技术有一个基本的了解。第7 章介绍了海底光缆系统在其他领域的应用, 主要有海底光缆科学观测站、区域科学观测站、近海油气通信系统三个方向的应用, 还介绍了海底光缆在光纤传感器系统、光纤水听器阵列、水下综合信息网方面的应用前景, 有助于扩展对海底光缆系统应用发展的认识。
本书作者来自中国电子科技集团公司第三十四研究所和中国人民解放军海军工程大学, 他们都是长期从事光通信科研、工程和教学的技术骨干。
由于本书的编写时间紧迫, 编写人员的水平有限, 难免有不妥或错误之处, 还望读者批评指正。在本书的编写过程中得到了原荣研究员的热心指导和大力帮助, 在此一并致谢。
编 者
丛书序
前言
第1 章 海底光缆通信系统介绍 1
1. 1 概述 1
1. 2 海底光缆通信系统简介 2
1. 3 海底光缆通信系统的发展历程 5
1. 3. 1 世界海底通信的发展历程 5
1. 3. 2 国内海底光缆通信系统的发展历程 8
1. 3. 3 海底光缆通信系统发展 14
1. 3. 4 推动海底光缆通信发展的主要因素 17
1. 3. 5 海底光缆通信的重要性 18
1. 3. 6 海底光缆通信系统的运维特点及面临的问题 18
1. 3. 7 海底光缆通信系统发展展望 20
1. 4 海底光缆通信系统标准简介 22
1. 4. 1 标准化的必要性、作用 22
1. 4. 2 标准化组织介绍 23
1. 4. 3 ITU-T 的海底光缆通信标准介绍 25
1. 4. 4 国内的主要标准介绍 31
1. 4. 5 小结 36
参考文献 38
第2 章 海底光缆系统分类与组成 39
2. 1 海缆通信系统组成及工作原理 39
2. 1. 1 海缆系统分类及组成 39
2. 1. 2 海底光缆网络拓扑结构 43
2. 1. 3 海底光缆系统传输技术体制 47
2. 1. 4 海底光缆系统保护倒换机制 51
2. 2 海缆通信系统设备 52
2. 2. 1 岸上端站设备 52
2. 2. 2 水下设备 93
Ⅷ
参考文献 105
第3 章 海底光缆通信系统关键技术 106
3. 1 影响海底光缆通信系统性能的主要因素 106
3. 1. 1 光信噪比 106
3. 1. 2 色散 107
3. 1. 3 非线性 108
3. 2 前向纠错技术 108
3. 3 色散补偿与色散管理技术 113
3. 3. 1 单模光纤的色散及对系统的影响 113
3. 3. 2 色散补偿技术 115
3. 3. 3 色散管理技术 121
3. 4 光调制技术 123
3. 4. 1 光调制技术基础 123
3. 4. 2 光调制技术分类 125
3. 4. 3 调制编码方式 126
3. 4. 4 超高速系统其他调制方式 129
3. 5 偏振复用/相干接收技术 131
3. 5. 1 偏振复用/相干接收技术在100Gbit/ s 海底光缆通信系统中的应用 133
3. 5. 2 偏振复用技术 133
3. 5. 3 相干检测技术 134
3. 6 数字信号处理(DSP) 技术 136
3. 6. 1 DSP 在高比特率光纤通信系统中的作用 136
3. 6. 2 DSP 技术的实现 138
3. 6. 3 100Gbit/ s DSP 140
3. 7 超高速传输技术 141
3. 7. 1 100Gbit/ s 系统对OSNR 的要求 141
3. 7. 2 超高速技术实现方式 142
3. 7. 3 基于CO-WDM 技术的超高速传输技术 144
3. 7. 4 基于OFDM 技术的超高速传输技术 146
3. 7. 5 基于奈奎斯特技术的超高速传输技术 148
参考文献 150
第4 章 海底光缆通信系统设计 152
4. 1 系统设计基本原则 152
4. 1. 1 概述 152
4. 1. 2 总体设计要求 153
4. 2 规模容量的确定 154
4. 2. 1 规模容量确定原则 154
4. 2. 2 海底光缆通信系统制式 155
Ⅸ
4. 3 技术方案的确定 156
4. 3. 1 无中继系统技术方案 156
4. 3. 2 有中继系统技术方案 160
4. 4 终端设备的选型 162
4. 4. 1 基本要求 162
4. 4. 2 光传输终端 163
4. 4. 3 光放大器 177
4. 5 海底设备的选型 180
4. 5. 1 海缆接头盒 180
4. 5. 2 海底分支器 182
4. 5. 3 海底光中继器 183
4. 5. 4 海底光均衡器 184
4. 6 海底光缆的选型 184
4. 6. 1 光纤选型 185
4. 6. 2 光缆选型 185
4. 7 海缆监测系统设计 188
4. 8 远供电源系统设计 189
4. 9 网管系统设计 191
4. 10 系统可靠性设计 192
4. 11 系统维护余量设计 194
4. 12 系统工程设计 195
4. 12. 1 海底光缆通信工程内容 195
4. 12. 2 海底光缆通信工程要求 200
4. 12. 3 海底光缆路由桌面预选 201
4. 12. 4 海底光缆路由现场勘察 203
4. 12. 5 海底光缆敷设安装要求 211
4. 12. 6 海底光缆登陆站要求 216
4. 13 维护工具及仪表的配置 217
参考文献 218
第5 章 海底光缆通信系统工程建设技术 220
5. 1 工程建设概述 220
5. 2 通信系统工作环境要求 220
5. 2. 1 机房层高及室内净高要求 220
5. 2. 2 设备供电环境要求 220
5. 2. 3 设备电磁屏蔽要求 221
5. 2. 4 设备防雷与接地要求 221
5. 2. 5 通信系统装机条件要求 221
5. 3 通信系统设备安装 222
Ⅹ
5. 3. 1 设备选型要求 222
5. 3. 2 设备配置要求 223
5. 3. 3 设备布置要求 223
5. 3. 4 设备安装要求 224
5. 3. 5 局内工程布线要求与线缆选择 224
5. 3. 6 电源系统及接地 226
5. 4 通信系统线路工程敷设 227
5. 4. 1 海底光缆线路路由的选择原则 227
5. 4. 2 海底光缆的敷设和工程设计要求 228
5. 4. 3 海缆登陆站的选择 229
5. 4. 4 远供系统工程设计要求 229
5. 4. 5 辅助
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