海底光缆数字传输系统工程设计规范.docx

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海底光缆数字传输系统工程设计规范

目次

前言

海底光缆数字传输系统从1990年建设中日国际海底光缆传输系统开始引入我国，经历了十多年的建设和发展，从最初560Mbit/sPDH系统到目前先进的10Gbit/sWDM系统。

随着海底光缆系统技术上的不断发展变化，通过多个工程建设，海底光缆数字传输系统设计、建设的经验和资料都得到有效积累。

1996年编制的«海底光缆数字传输系统工程设计规范»YD5018-96,主要适用于单波长、海底电中继器的海底光缆系统的工程设计。

上世纪90年代末,海底光缆系统已全部采用大容量SDH系统和WDM系统。

所以，根据技术发展的需要和信息产业部信部规函[2004]508号文«关于安排通信工程建设标准修订和制定计划的通知»的精神，重新修订原规范。

根据我国新建的多条国际和国内海底光缆工程的经验，参照国外有关海底光缆数字传输系统的资料以及陆上光缆传输系统工程设计要求，并总结了原YD5018-96发布实施以来海缆系统设计的实践经验，制定本规范。

本规范对原规范进行了修改、补充、增删和细化。

经反复讨论修改，后经有关部门会审定稿。

本标准由信息产业部综合规划司负责解释、修订、监督执行。

本标准负责起草单位:

京移通信设计院有限公司

本标准主要起草人:

王卫昀高军诗。

1总则

1.0.1《海底光缆数字传输系统工程设计规范》（以下简称“本规范”）适用于新建海底光缆数字传输系统（以下简称“海缆系统”）的工程设计。

改建、扩建以及其它涉及海底光缆数字传输系统内容的工程设计亦可参照本规范结合具体工程情况执行。

1.0.2工程设计必须贯彻执行国家基本建设方针政策和技术经济政策。

1.0.3工程设计必须保证通信质量，安全可靠，技术先进，经济合理，切合实际。

设计中应进行多方案比较，努力提高经济效益，尽量降低工程造价。

1.0.4工程设计中采用的产品应符合国家现行标准及规定，未经系统鉴定合格和认证的产品不得在工程中使用。

1.0.5本规范未涉及部分应符合现行通信行业标准YD5102-2003《长途通信干线光缆传输系统线路工程设计规范》、YD/T5095-2000《同步数字系列（SDH）长途光缆传输工程设计规范》和YD/T5092-2000《长途光缆波分复用（WDM）传输系统工程设计暂行规定》中相关条款的规定。

1.0.6海底光缆数字传输系统工程设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准和规范。

当本规范与国家有关标准及规范有矛盾时，应以国家标准和规范为准。

1.0.7在特殊情况下执行本规范有困难时，应充分论述理由并提出报告呈有关主管部门审批。

2术语

2.0.1海底光缆登陆点

系指海底光缆与陆上光缆接头点的位置，一般设海滩人井。

2.0.2登陆滩地

登陆艇登陆时冲滩（或昨滩）的位置。

2.0.3海缆登陆站

海缆系统的传输终端站。

海缆系统终端传输设备、监控设备及远供设备等均设置于海缆登陆站内。

2.0.4海堤

海岸边用于阻挡海水的堤坝。

2.0.5潮滩

海堤与低潮位之间的区域。

2.0.6岸滩

系指海岸和潮滩的总称。

2.0.7海潮流

系指海水的潮流和海流。

潮流是因天体引力引起的潮汐产生的，海流是由季节风、海水密度和地球自转等因素产生的。

2.0.8锚地

系指海上指定的船只可以抛锚的特殊区域。

2.0.9深海

海洋专业中系指海水深度大于2000m且开阔的海区。

本规范中特指海水深度大于200m的海区。

2.0.10浅海

海洋专业中系指海水深度小于2000m的海区。

本规范中特指海水深度不大于200m的海区。

2.0.11电源远供系统

指利用海底光缆内的导体与海水组成的回路，向海底设备提供电源的供电系统。

2.0.12海底光放大器

线路光放大器利用远供电源工作，放大通信信号，并接收和发送监控信号。

3传输标准及系统制式

3.0.1海缆系统可分为单工作波长的SDH系统和多工作波长WDM系统。

海缆系统的光通路信号类型及速率应符合表3.0.1的规定。

表3.0.1光通道信号类型及速率

信号类型

信号速率（kbit/s）

STM-16

2488320

STM-64

9953280

3.0.2海缆系统的线路传输速率应根据传输容量、光纤的芯数以及中继距离等要求，通过技术经济比较而确定。

3.0.3海缆系统的容量应符合工程的网路组织要求。

海底光缆传输终端设备的容量可按近期业务量需要确定，海底光缆中光纤的芯数以及海底光放大器的配置应按远期业务量的需要，经技术经济方案比较后确定，并应结合拟采用的系统工作速率统一进行考虑。

3.0.4海底光缆中所使用的光纤根据技术要求和实际需要可选用标准单模光纤、色散位移单模光纤或1550nm波长损耗最小的单模光纤。

3.0.5海缆系统的标称工作波长宜为C波段或C+L波段。

4系统设计

4.0.1系统的组成

海缆系统由终端传输设备（LTE）、远供电源设备（PFE）、网管/系统监控设备、海底放大设备以及海底光缆、海底接头盒、海底分支单元（BU）等组成。

终端传输设备中包括构成WDM系统的合波器、分波器、光放大器（功率放大器、前置放大器）、波长转换器等。

4.0.2海缆系统的线路光通道系统设计必须同时满足系统所允许的光纤损耗、色散及Q值等因素。

4.0.3海缆系统的总体设计应主要考虑以下几个方面：

a）系统的寿命初始（BOL）和寿命终了（EOL）性能和可用性要求；

b）Q值和光通道信噪比（OSNR）；

c）系统误码性能（包括BER、ESR、SESR、BBER等）；

d）系统抖动性能；

e）前向纠错（FEC）配置；

f）色散补偿方式

g）系统可靠性；

h）网管系统配置

i）施工和维护余量；

j）远供系统配置。

4.0.4海缆系统的余量考虑

海缆系统的岸端及海水深度小于1000m的区域应考虑一定的海底光缆修理余量，海水深度大于1000m的区域可以不考虑海底光缆修理余量。

4.0.5海底光放大设备的设置应满足远期系统传输容量的要求。

5系统传输指标

5.0.1WDM海缆系统的误码和抖动性能必须符合现行通信行业标准YDN120-1999《光波分复用系统总体技术要求（暂行规定）》和YD/T1274-2003《光波分复用系统（WDM）技术要求—160×10Gb/s、80×10Gb/s部分》中的相关条款和规定。

5.0.2SDH海缆系统的误码和抖动性能必须符合现行通信行业标准YD/T5095-2000《同步数字系列（SDH）长途光缆传输工程设计规范》中的相关条款和规定。

5.0.3海缆系统可靠性指标按10000Km考虑如下：

a）整个海缆系统的使用寿命为二十五年。

b）在系统的使用寿命期内由于光缆及元器件本身发生的故障而需要用维护船只修理的次数不能超过三次。

6海底光缆线路路由的选择原则

6.0.1海底光缆线路路由的选择，应以工程设计任务书为依据，在所确定的海缆登陆站之间选择一条确保通信质量，满足干线传输要求，安全可靠，经济合理和便于维护及施工的海底光缆路由。

6.0.2海底光缆线路路由的选择应充分考虑其他相关部门现有和规划中的各种建设项目的影响。

6.0.3选定的海底光缆登陆点及登陆滩地应满足以下条件：

a）至海缆登陆站距离较近的岸滩地点；

b）避免有岩石，选择登陆潮滩较短以及有盘留余缆区域的地点；

c）全年间风浪比较平稳，海潮流比较小的岸滩地区；

d）沿岸流砂少，地震、海啸及洪水灾害等不易波及的地段；

e）登陆滩地附近没有其它设施或海底障碍（如电力电缆、水管、油管及其它海缆等）；

f）便于今后海缆登陆作业和建成后维护的地点；

g）将来不会在沿岸进行治水、护岸和修建港湾的地点。

6.0.4海底光缆线路路由应避开有下列特征的地形：

a）河道的入口处；

b）海底为岩石地带；

c）横越海谷；

d）火山地带附近；

e）陡峭的斜面；

f）陡崖下面。

6.0.5所选择的海底光缆线路路由若与其它海缆路由平行时，两条平行海缆之间的距离应不小于二海里（3.704km），与其它设施的距离应符合国家的有关规定。

6.0.6海底光缆线路路由应尽量减少与其它海缆或管线的交越。

6.0.7海底光缆线路路由应避开捕捞作业区和其它特殊作业区。

6.0.8海底光缆线路路由应避开各类锚地。

6.0.9海底光缆登陆点至海缆登陆站之间的陆上光缆部分的路由选择与确定可参照现行通信行业标准《长途通信干线电缆线路工程设计规范》YD2002-92，现行通信行业标准YD5102-2003《长途通信干线光缆传输系统线路工程设计规范》中的相关要求。

7海底光缆的敷设和工程设计要求

7.0.1海底光缆的长度、种类和规格应根据工程设计任务书的要求及设计的系统传输容量要求，并根据海洋调查所确定的海缆路由上的海底地质、地形、水深、海底光缆的敷埋设余量及特殊保护要求等来确定。

7.0.2海底光缆的护层结构根据敷埋设地段及海底环境的不同分为深海型海底光缆及铠装型海底光缆。

具体使用选择应符合下列规定：

a）深海区域使用深海型海底光缆。

b）浅海区域及登陆部分使用铠装型海底光缆。

c）在需要特别保护的地段可采用加粗钢丝铠装线、或使用双层铠装型及特殊保护型的海底光缆。

d）海缆登陆点至海缆登陆站之间可以使用海底光缆，也可以使用陆上光缆，但在需要对海底光放大器进行供电的情况下使用陆上光缆需要考虑解决其远供电流的传送问题。

7.0.3海底光缆登陆点至海缆登陆站之间的光缆敷设安装要求可参照现行通信行业标准《长途通信干线电缆线路工程设计规范》YD2002-92，现行通信行业标准YD5102-2003《长途通信干线光缆传输系统线路工程设计规范》中的相关规定。

7.0.4海底光缆登陆点处必须设置明显的海缆登陆标志。

7.0.5海底光缆穿越海堤处要采用钢管保护并在两端进行封堵。

7.0.6海底光缆登陆后应在海滩人井进行终端并与至海缆登陆站的陆上部分光缆进行连接。

7.0.7登陆部分的海底光缆应进行埋设处理，埋设深度根据工程的实际情况和要求确定，但一般不得小于2m。

7.0.8海底光缆的海中布放分为直接敷设和埋设两种，工程中应根据海缆路由的实际情况和海底光缆的保护要求确定。

7.0.9海底光缆的埋设应按照工程的具体要求、海缆需要保护的程度和海底的地质情况等统一考虑，一般要求在我国大陆架100米水深之内海底光缆的埋设深度应不小于3m。

8海缆登陆站的选择

8.0.1海缆登陆站一般应单独设置在海缆登陆点附近，对于单独设置海缆登陆站有困难或现有的长途通信枢纽或综合通信楼离海缆登陆点较近时，也可以将海缆登陆站设置在现有的长途通信枢纽或综合通信楼内。

8.0.2新建单独设置的海缆登陆站应满足以下条件：

a）地质稳定，环境条件适合建站的地方；

b）交通方便便于维护管理；

c）可提供稳定可靠的交流电源；

d）附近无大型厂矿及变电站和高压线杆塔的接地装置等。

8.0.3新建单独设置的海缆登陆站应包括设备机房、电源室、油机室、电源配电室和辅助生产用房等。

8.0.4机房面积按远期设备的配置和工程实际需要考虑

8.0.5机房的其它环境条件应符合现行通信行业标准《电信专用房屋设计规范》YD5003-94的相关要求。

9设备的安装及配置

9.0.1海缆系统终端传输设备的机架宜采用宽架结构，机架高度可根据工程的具体情况决定。

9.0.2远供电源设备的安装位置应靠近并单独使用列柜中的电源分配熔丝。

9.0.3海底光缆系统的网管监控设备应安装在设备维护监测区内。

9.0.4本规范中未包括的设备安装及配置的其它要求应符合现行通信行业标准YD/T5095-2000《同步数字系列（SDH）长途光缆传输工程设计规范》和YD/T5092-2000《长途光缆波分复用（WDM）传输系统工程设计暂行规定》中有关条款的规定。

10远供系统设计

10.0.1远供电源设备宜配置在海缆登陆站内。

10.0.2海底光缆系统的远供采用恒流供电方式，供电回路采用一线一地方式，即由大地和海缆中的供电导体组成全系统的恒流供电回路。

10.0.3需要远供的海底光缆系统在两端的海缆登陆站内均应配置远供设备，并同时向海底光放大器供电。

10.0.4远供电源设备的供电电压必须满足以下要求：

a）在正常工作情况下，提供整个海底光缆传输系统所需远供电压，并可允许500V的地电位差。

b）在一端远供设备出现故障的情况下，另一端远供设备可单独对整个海底光缆系统提供所有海底光放大器所需的电流。

c）在接地故障情况下，远供设备可使输出电压降至最低工作电压。

10.0.5远供设备必须设计单独的远供接地装置（即海洋接地），其接地电阻应不大于5Ω。

要求在远供接地发生故障时可转换至局站接地系统。

10.0.6海缆登陆站至海缆登陆点的远供电流传输可采用以下两种方式：

a）直接使用带有供电导体的海底光缆；

b）单独布放电力电缆，在海缆登陆点处通过海缆终端接头盒与海底光缆内的供电导体相连接。

11辅助系统设计

11.0.1网管监控系统

网管监控系统应符合具体工程的技术要求，并满足海底光缆系统日常运行和维护的各项功能要求，同时能适应将来建立统一的网络管理系统的需要。

11.0.2业务联络系统设计要求

根据工程的具体情况和维护要求配置业务联络系统，业务联络电路的数量应不少于二条，即相应的海缆站之间设置一条直通业务联络电路，另一条业务联络电路应能提供给与系统相关的传输终端局站。

11.0.3登陆站内布线要求

a）从海缆登陆点方向进入海缆登陆站内的光缆应终端在进线室内，在进线室内光纤与远供导体分开，光纤通过局内光缆连接至海底光缆终端传输设备，远供导体与局内电力电缆相连接至远供电源设备。

b）无海底光放大器的海缆系统，其光缆可直接引至海缆传输终端设备附近或光分配架上进行终端，但光缆终端后其相应的金属外护套要进行接地保护。

11.0.4本规范未说明的其它辅助系统设计要求应符合现行通信行业标准YD/T5095-2000《同步数字系列（SDH）长途光缆传输工程设计规范》和YD/T5092-2000《长途光缆波分复用（WDM）传输系统工程设计暂行规定》中有关条款的规定。

12维护工具及仪表的配置

12.0.1海底光缆系统维护工具及仪表的配置按维护区段划分考虑，即分为海上维护区和陆上维护区（包括海缆登陆站设备及陆缆线路段）。

12.0.2维护工具及仪表的配置应能满足系统日常运行维护的需要，仪表的型号和功能应考虑其价格和实用性原则择优选用。

12.0.3工程设计在配置仪表及工具时必须在调查研究后，根据具体情况配置。

附录A本规范用词说明

A.0.1在执行本标准条文时，要求严格程度的用词说明如下，以便在执行中区别对待。

（1）表示很严格，非这样做不可的用词：

正面词采用“必须”；

反面词采用“严禁”。

（2）表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：

正面词采用“应”；

反面词采用“不应”或“不得”。

（3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：

正面词采用“宜”或“可”；

反面词采用“不宜”。

A.0.2条文中指明必须按有关的标准、规范或规定执行的写法为“应按……执行”或“应符合……要求或规定”。

非必须按所指的标准、规范或其他规定执行的写法为“可参照……执行”。

附：

条文说明

中华人民共和国通信行业标准

海底光缆数字传输系统工程设计规范

YD5018-96

（2004年版）

条文说明

目次

1总则

2传输标准及系统制式

3系统设计

4系统传输指标

5海底光缆线路路由的选择原则

6海底光缆的敷设和工程设计要求

7海缆登陆站的选择

8设备的安装及配置

9远供系统设计

10辅助系统设计

11维护工具及仪表的配置

1总则

1.0.1海底光缆数字传输系统目前在世界上已经得到了广泛的应用，其技术发展的速度也相当迅速。

目前基于WDM系统的2.5Gbit/s和10Gbit/s光放大海底光缆数字传输系统已经得到了广泛的应用。

通常所指海底光缆数字传输系统包括有中继和无中继两种类型。

有中继海底光缆数字传输系统指系统包含海底光放大器，且需要海底光缆内的供电导体向海底光放大器进行远供供电；无中继海底光缆数字传输系统为无海底光放大器，不需要考虑海底光缆进行远供供电的端到端跨海光缆传输系统。

目前我国参与建设的所有国际海底光缆传输系统均为有中继型，而国内光缆干线主要为跨海或岛屿之间的无中继型海底光缆传输系统。

本规范所指海缆系统的构成范围见图1.0.1。

海底光缆

终端传输设备

光纤分配架

光缆终端盒

海底光缆

终端传输设备

海底光放大器

海底光缆数字传输系统（有中继型）

光纤分配架

海底光缆

监控设备

终端传输设备

光纤分配架

光配线架

海底光缆

监控设备

终端传输设备

光配线架

海底光缆数字传输系统（无中继型）

光纤分配架

海底光缆

监控设备

远供电源设备

监控设备

远供电源设备

光缆终端盒

图1.0.1海底光缆传输系统的构成范围

需要指出的是，本规范中所指的海底光缆数字传输系统是指有别于一般陆上的光缆传输系统。

图1.0.1中所示的海底光缆终端传输设备在目前技术应用情况下通常包括终端传输（LTE）部分和海底设备部分。

对于应用纯SDH链路系统的海底光缆传输系统，LTE为SDH终端设备，其SDH系统部分应依照YD/T5095-2000《同步数字系列（SDH）长途光缆传输工程设计规范》中相关条款的规定；对于WDM海底光缆传输系统，LTE为WDM终端设备，其海缆系统中的WDM部分应依照YD/T5092-2000《长途光缆波分复用（WDM）传输系统工程设计暂行规定》和YDN120-1999《光波分复用系统总体技术要求（暂行规定）》中相关条款的规定。

此外，在实际工程应用中，根据工程的具体情况，有时可采用一般的陆上光缆传输设备构成短距离无中继的跨海光缆传输系统，对于这类工程，其传输设备的安装工程设计亦应依照相应的工程设计规范。

1.0.5海缆登陆点至海缆登陆站之间的光缆敷设安装以及海缆登陆站传输机房内设备安装等，除特殊要求外，均与陆上光缆传输系统的要求相同，因此，本规范应与有关规范结合使用。

2传输标准及系统制式

2.0.2

a）目前国外海底光缆传输系统主要采用基于WDM平台上的SDH系统，用于跨海光放大海底光缆传输，SDH系统速率主要为10Gbit/s（STM-64）和2.5Gbit/s（STM-16）。

今后将会向40Gbit/s（STM-256）方向发展。

b）由于海底光缆的敷设及施工比较复杂和困难，因而海缆系统不考虑进行线路扩建，所以海底光缆内光纤的芯数应按满足远期传输要求设计。

2.0.4本条中所述光纤亦即ITU-TG.652、G.653、G.654和G.655建议的光纤。

2.0.5如果海缆系统只是作为整个光传输系统构成的一部分，其标称工作波长应与整个光传输系统的标称工作波长相一致。

此外，根据具体工程的实际情况，一些近距离的跨海光缆无中继传输系统也可采用目前陆上光缆系统所使用的传输设备。

3系统设计

3.0.3目前国内陆上光缆传输系统中继段长度的计算一般均为最坏值设计法，即将所有的参数值都按最坏值选取，而不管其具体分布和组合如何。

这种计算方法简便可靠，在排除人为和外界自然因素后，整个系统在寿命终了且所有富余度用完的极端情况下仍能完全保证系统的性能要求。

但采用最坏值设计法所考虑的富余度比实际情况要大，计算结果过于保守，光放大距离较短，系统的总成本偏高，并且当系统中有海底光放大器时，采用最坏值设计法，还需注意考虑接收光功率接近或超过过载点电平的因素。

因而对于造价相对较高的海缆系统，通常按统计法进行系统设计。

即按预先确定要求足够小的系统先期失效概率根据相关的统计分布概率取定的参数进行系统设计。

3.0.4海缆系统工程设计中考虑的余量包括系统、设备和海缆的老化余量、海底光缆敷设施工光纤接续以及海缆系统运行维护期间的海底光缆修理余量等。

a）海底光缆敷设施工余量包括海底光缆在敷设施工时所需介入的海上接续或岸端部分的登陆接续以及陆上部分的施工接续等。

此外海上施工接续还应考虑到一些不可预见的某些因素，如台风引起的切断海缆后海缆再接续等情况。

b）海缆系统设计中要考虑到海底光缆的修理余量，这是因为在修复海底光缆故障时，每修复一个海缆的断点（故障点），就要介入约为两倍海水深度的海底光缆及至少两个接头。

修理余量的取定依位置的不同分四种情况，即岸端部分、1000m以内水深部分和水深大于1000m的部分：

-岸端部分

（1）陆缆段（即从海缆登陆站到海缆登陆点）可按每4公里0.2dB考虑，但最小不能小于0.8dB。

此外，还要计入修复一次海滩连接点（即海缆登陆后的终端接头点，此接头点位于海缆登陆处，海底光缆在此终端后与至登陆站的光缆相连接）的接头损耗（两个光纤接续损耗）；

（2）海缆段（即从海滩连接点至靠近岸端的第一个光放大器）可按每10公里0.2dB考虑，也可按每段3个修理量考虑，这里指的每个修理量包括所增加的修复海底光缆以及至少两个修理接续的损耗［即：

两倍的海水深度（Km）×修复用海底光缆的平均损耗（dB/km）+两个光缆接头的接续损耗（dB）］。

-1000m以内水深部分每个光放大段修理余量按岸端部分中海缆段的修理余量考虑。

-水深大于1000m的部分一般不考虑其修理余量，这主要是基于以下的考虑：

（1）深海地区海底光缆发生人为损伤的概率比浅海地区小许多；

（2）由于深海地区对海底光缆的修理需要介入较长的附加海底光缆，因而考虑的修理余量就较大，这样就限制了深海地区海缆系统光放大段的长度；

（3）在深海地区如果需要对海底光缆进行修复，可以在必要时增加光放大器以解决增加的光损耗问题。

4系统传输指标

4.0.3

a）可靠性指标计算中不包括由于外部原因所引起的需要船只修理的次数。

b）可靠性指标中需要船只维修的次数可根据海缆系统的实际长度及海底光放大器的数量作出相应的规定。

c）可靠性指标计算中考虑到了海底光放大器的每个光放大器内配备有冷备用光发送器的情况。

5海底光缆线路路由的选择原则

5.0.3b）中要求浅滩较短主要是考虑到海底光缆登陆施工的要求。

5.0.4海底光缆线路路由避开这些地形结构主要考虑到以下原因：

a）在河川河口的延长线上，一般积有很多新的松软堆积物，如果这个延长是通到深谷的地形，当遇到集中降雨时，洪水可能会引起混浊流，因此要尽量避开。

b）岩石遍布并起伏剧烈的地带，容易使敷设的海缆形成架桥状态，并发生机械性磨擦，这对海缆来说是个隐患。

此外，岩石地质也不利于浅海需要埋设的海缆敷设工作。

c）类似象陆上山谷地形样细长凹地海底，根据其形状，称为海底狭谷、海底山谷或海底广谷，这里统一称为海谷。

横越海谷一般存在于大陆架面上比较浅的海谷和存在于大陆架外缘比较深而且有陡峭谷壁、其谷底倾斜至深海部分的海谷两种情况，其成因都没有定论，比较有力的说法是