摘要 从海缆的规划内容和办法、海缆体系远端供电体系的规划要求和海缆体系APS保护倒换办法等方面，详细介绍了海缆数字传输体系工程规划的要害。
0、前语
跟着我国经济的开展和加入世界贸易组织（WTO），我国经济与世界一体化进程不断加快，国内区域间和世界间大容量、宽带化、高速率的通讯要求日益火急。作为社会的根底设备、国民经济开展的先导性工业、现代社会信息流转主渠道的通讯工业迅猛开展，各类跨海峡、跨大洋海底光缆（下称海缆）工程项目日益增多。本文将介绍海缆数字传输体系工程规划的要害，供广阔通讯工程规划人员学习。
1、海缆体系规划内容及办法
海缆体系的规划首要需归纳考虑容量需求和海缆路由长度等方面要素，确认海缆的建造类型，便是有中继型仍是无中继型海缆，二者在规划思路上有较大不同。
一般来说国内跨海峡区域间的海缆因为间隔较短（站间隔一般在400 km以下），往往选用更经济的无中继型海缆办法，而世界间跨洋海缆因为间隔很长，往往选用中继型海缆办法。海缆的建造类型确认之后，依据现有海缆技能水平和事务量需求预测，对海缆路由进行勘察、海缆芯数做出挑选，确认出经济、合理的海缆建造计划。
1.1 海缆路由规划
海缆登陆点和海缆路由的规划好坏直接决议了海缆的安全、牢靠性，因而路由规划是海缆规划的要点之一，其间路由计划是要害。
海缆路由查询是海缆体系工程规划和工程建造的根底，需先彼岸滩地势、地貌、地物的现场进行观察，造访海洋、航道、地质、水文、航运、渔业、海产饲养、建造规划、军事及通讯等部分，搜集与海缆工程有关的各方面材料，进行比较剖析，开始确认出海缆登陆点和路由计划；然后选用先进的技能手段和设备进行海缆路由勘察，以便挑选安全、牢靠的海缆登陆点和路由，确认出经济合理的敷设海缆技能计划，确保海缆通讯的安全安稳；最终依据勘察确认出路由，并选用相应的光缆和施工办法进行施工布放。
1.1.1 海缆路由查询流程
海缆路由查询流程如图1所示。
图1 海缆路由查询流程
1.1.2 海缆路由查询首要项目及办法
对预选的海缆登陆点和路由的地势、地貌、底质、水深、潮流、妨碍物及人类开发活动等状况进行勘察。
按所查询的不同海水深度区分海缆路由所需查询的项目，详细如表1所示。
1）布设测线和测站（大陆架和近岸查询）
丈量海缆路由宽度，按满意水深、旁侧声纳和浅地层剖面勘探等多波束全掩盖丈量布设测线及测站。依据水深布设数量不等的测线，测线平行于路由中心线，并在笔直方向上布设满意的横向测线，以校验测深和导航精度。
2）导航定位（一切查询内容）
丈量选用GPS|0″>DGPS（深海区域精度应小于20 m。大陆架区域精度应小于10 m）进行实时差分定位，导航选用图画导航软件体系，一切导航体系同核算机体系联机。路由勘察应选用墨卡脱投影办法，WGS-84座标系，以海图基准面（CD）为高程基准。一切定位数据均选用核算机自动记载并存储、打印。
3）水深丈量（深海、大陆架和近岸查询）
近岸段测深：选用双频测深仪丈量和多波束回声勘探体系或相位丈量体系或同相位干与声纳丈量体系，一起在作业区邻近设站进行同步检测，经过声速改正、水位改正测得实践水深。
远海段测深：选用多波速勘探体系进行全掩盖丈量，丈量中应布设恰当数量的声速剖面站（丈量时空上均匀散布，并能操控声速的区域改动），经过声速剖面仪进行改正，一切测深数据选用数字磁带记载，确保丈量精度。
4）海底地貌及妨碍物勘察（大陆架和近岸查询）
近岸段丈量：运用双频侧扫声纳体系等仪器与水深、浅地层剖面同步进行全掩盖丈量，一起进行模仿和数字记载，制作地貌图。
远海段丈量：运用侧扫声纳／浅地层剖面仪组合体系和多波束回声勘探体系或相位丈量体系或同相位干与声纳丈量体系，同步进行全掩盖丈量，丈量时拖曳声纳体系拖曳方位或水下机器人（ROV）操控在水深约2/3处，模仿和数字一起记载，并能制作出海底地貌图。
5）海底底质（浅地层剖面）丈量（大陆架和近岸查询）
近岸段丈量：运用浅地层剖面仪和数据搜集体系等，与水深、侧扫声纳等进行同步勘探，搜集数据。进行模仿记载，进行开始剖析。
远海段丈量：运用侧扫声纳／浅地层剖面仪组合体系，侧扫勘探与多波束丈量等进行同步丈量，一起进行模仿和磁带记载，将浅地层剖面制作出图。
6）海底取样与勘探（大陆架和近岸查询）
在上述丈量的一起，还运用柱状重力活塞取样器隔必定间隔对海底土壤进行样品搜集，取样点设在勘察的中心线上，搜集间隔视查询时所见的条件而改动，但每条测线采样点不少于3点。取样长度为2 m，缺乏2 m时，再选用蚌式取泥器取表层样品，方位用GPS定位。先对样品的顶、底部进行十字板扭力实验，作PH值、H2S、总含硫、总C1以及其他必要剖析。然后进行土质类型、色彩、结构的目测描绘和摄影，视状况进行样品弃存。
选用质子磁力仪，对已有或侧声纳发现的水下缆线、沉船等异物进行勘探、定位和符号，在水深小于3 m的浅海近岸区域必要时还要派潜水员下水探摸。
7）岸滩和登陆点丈量（岸端查询）
在海缆登陆区埋设2根相互通视，相距小于2 km的水泥标志桩，树立丈量基线，运用D-GPS定位体系和智能型全站仪进行标志桩、登陆点邻近的岸滩地势、地物丈量，制作出1:1000地势图，标出标志桩、海陆缆接头入孔和路由方位。别的，丈量中还应用手持钢钎进行地层土质和沉积物厚度查询，做好描绘记载。
8）海洋开发活动查询（一切查询内容）
在上述勘察过程中，需求对海缆路由区邻近呈现的海洋开发活动进行查询（如港口、航线、锚地、渔场、饲养区、旅游区、军事训练区、倾废区、已敷设海缆和管道等内容），并做详细记载。
现在海缆80%以上的毛病都是人类对海洋的开发活动形成的，如捕鱼和拖锚行船等，因而查询海洋开发活动作为勘察首要内容之一，尤其是易遭受船锚和渔网损坏地段的海缆路由查询。经过实验，有的捕鱼固定网带1.2 t锚作业，入土深度能到达2.0 m，关于埋深1.0 m左右的海缆损害极大，故在查询中要侧重搜集海洋活动的性质、内容、特征、作业规则及规模、损坏海缆的前史等材料，并依据归纳剖析，在海缆施工中必要的路由阶段可选用绕避、深埋或有用保护等办法确保海缆的安全。
综上所述，海缆工程勘察内容首要为水深、潮流、地势、地貌、浅地层剖面、妨碍物、路由定位等；特点是各项内容进行同步全掩盖丈量，将丈量旁扫和浅剖面等材料经过核算机有序地收拾摆放，并制作出直方图，对海缆路由状况进行同位显现及阐明，实在、直观、明晰。
1.1.3 海缆登陆点、登陆滩地的路由的挑选
选定的海缆登陆点及登陆滩地应满意以下条件：
a）至海缆登陆站间隔较近的岸滩地址；
b）防止有岩石，挑选登陆潮滩较短（首要便利海缆登陆施工）以及有盘留余缆区域的地址；
c）全年风波比较平稳，海潮流比较小的岸滩区域；
d）沿岸流砂少，地震、海啸及洪水灾祸等不易涉及的地段；
e）登陆滩地邻近避开其他设备或海底妨碍（如电力电缆、水管、油管及其他海缆等）；
f）便于今后海缆登陆作业和建成后保护的地址；
g）将来不会在沿岸进行治水、护岸和建筑港湾的地址。
1.1.4 海缆线路路由挑选
海缆线路路由应避开有下列特征的地势和区域：
a）河道的入口处；
b）岩石地带；
c）防止横越海谷；
d）火山地带邻近；
e）大于30°的峻峭斜面，一般应为15-20°；
f）陡崖下面；
g）2条平行海缆之间的间隔应不小于2 n mile（3.704 km），与其他设备的间隔应契合国家的有关规则；
h）尽量削减与其他海缆或管线的交越；
i）捕捉作业区和其他特别作业区；
j）各类锚地。
1.2 海缆芯数规划
海缆芯数与海缆类型有很大联系，无中继型海缆的芯数能够较大，有中继型海缆的芯数一般不超越8芯，其芯数首要是受以下2方面的约束：
a）远供设备功率：光扩大器
功耗均匀为P，海缆的芯数为2n（现在海缆芯数均为偶数），海缆站间共有K个光扩大器，则此段海缆体系全开通运转时功耗为Pnk，即海缆芯数与功耗是成正比的。这些光扩大器彻底是由在岸端的远供设备（PFE）来供给的，故有中继型海缆的芯数不能太大。
b）修补时刻：有中继型海缆往往是跨洋世界海缆，海缆站间的间隔较大，海缆穿越了大洋深海区域，因而在海缆抢修时更易遭受过多的恶劣气候。在深海区域，当抢修船舶将海缆打捞上来并修正时，或许被波浪的波动将修正中的海缆直接挂断，这种状况在海缆的抢修中并不罕见，因而若海缆芯数过大，则海缆熔接时刻就长，被波浪挂断海缆的几率就大，这也是有中继型海缆的芯数不能太大的原因之一。
1.3 海缆规划办法
传输体系的规划办法有最坏值规划法与核算值规划法2种。
现在国内陆上光缆传输体系中继段和陆缆+部分无中继海缆传输体系的核算一般选用最坏值规划法，行将一切的参数值都按最坏值选取，而不论其详细散布和组合怎么。这种核算办法简洁牢靠，在扫除人为和外界天然要素后，整个体系在寿数终了且一切充裕度用完的极点状况下仍能彻底确保体系的功能要求。但选用最坏值规划法所考虑的充裕度比实践状况要大，核算结果过于保存，光扩大间隔较短，体系的总成本偏高，而且当体系中有海底光扩大器时，选用最坏值规划法，还需留意考虑接纳光功率挨近或超越过载点电平的要素。
有中继型海缆传输体系一般选用核算值规划法，即按预先确认要求满意小的体系先期失效概率依据相关的核算散布概率取定的参数进行体系规划。
1.4 海缆体系规划中需考虑的要素
海缆体系的总体规划需考虑的要素与陆地光缆体系类似，首要考虑体系的BOL和EOL功能和可用性要求、Q值和光通OSNR、体系误码功能、体系颤动功能、FEC装备、色散补偿办法、体系牢靠性、网管体系装备、施工和保护余量、供电体系装备。
1.5 海缆体系规划中余量考虑
海缆体系工程规划中考虑的余量包含体系、设备和海缆的老化余量，海缆敷设备工光纤接续以及海缆体系运转保护期间的海缆修补余量等。
海缆敷设备工余量包含海缆在敷设备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行预见的某些要素，如飓风引起的堵截海缆后海缆再接续等状况。
海缆体系规划中要考虑到海缆的修补余量，这是因为在修正海缆毛病时，每修正一个海缆的断点（毛病点），就要介入约为2倍海水深度的海缆及至少2个接头。修补余量的取定依方位的不同分为下列几种状况：
a）岸端部分
（a）陆缆段（即从海缆登陆站到海缆登陆点）可按0.2 dB/4 km考虑，但最小不能小于0.8 dB。此外，还要计入修正一次海滩连接点（即海缆登陆后的终端接头点，此接头点坐落海缆登陆处，海缆在此终端后与至登陆站的光缆相连接）的接头损耗，（2个光纤接续损耗）；
（b）海缆段（即从海滩连接点至接近岸端的第一个光扩大器）可按0.2 dB/10 km考虑，也可按每段3个修补量考虑，这儿指的每个修补量包含所添加的修正海缆以及至少2个修补接续的损耗（即2倍的海水深度×修正用海缆的均匀损耗+2个光缆接头的接续损耗）。
（b）1 000 m以内水深部分每个光扩大段修补余量按岸端部分中海缆段的修补余量考虑。
（c）水深大于1 000 m的部分一般不考虑修补余量，这首要是因为：
（a）深海区域海缆产生人为损害的概率比浅海区域小许多；
（b）因为深海区域对海缆的修补需求介入较长的附加海缆，因而考虑的修补余量就较大，这样就约束了深海区域海缆体系光扩大段的长度；
（c）在深海区域假如需求对海缆进行修正，在必要时需添加光扩大器以处理添加的光损耗问题。
2、海缆类型和敷设办法
海缆的护层结构依据敷设地段及海底环境的不同分为深海型海缆及铠装型海缆，其运用区域如下：
a）深海区域运用深海型（无铠装）海缆；
b）浅海区域及登陆部分运用铠装型海缆，可再细分为轻铠装、单铠装和重铠装海缆，单铠装还可再分为中型单铠装和重型单铠装（铠装钢丝的粗细不同）等，在需求特别保护的地段可选用加粗钢丝铠装型或运用双层铠装型及特别保护型的海缆；
c）其他海缆类型还有防鲨鱼海缆（有鲨鱼出没的深海海域）、防硫化氢（用于硫化氢浓度较高的海域，如上海近岸海域等）等特别类型的海缆；
d）海缆登陆点至海缆登陆站之间能够运用海缆，也能够运用陆上光缆，但在需求对海底光扩大器进行供电的状况下运用陆上光缆需求考虑处理远供电流的传送问题。
海缆的装置分为直接敷设和埋设2种。直接敷设即为海缆直接布放在海底层的外表；海缆的埋设需用专用海缆埋设犁或冲埋设备将海缆埋设在海底层以内，以增强海缆的保护性。海缆登陆施工时其登陆部分海缆先不直接进行埋设，待登陆施工完毕后再完结这一部分海缆的埋设深度作业。
登陆部分的海缆应进行埋设处理，埋设深度依据工程的实践状况和要求确认，但一般不得小于2 m。海缆的海中布放分为直接敷设和埋设2种。工程中应依据海缆路由的实践状况和海缆的保护要求确认，一般在深海区域选用直接敷设办法。海缆在浅海区域一般选用埋设办法，埋设深度应按照工程的详细要求、海缆需求保护的程度和海底的地质状况等归纳考虑，一般要求在我国大陆架100 m水深之内海缆的埋设深度应不小于3 m，100-200 m水深之内海缆的埋设深度应不小于2 m。
3、海缆体系远端PFE的规划要求
需求远供的海缆体系在海缆体系的两头均应装备远供设备，并一起向海底光扩大器供电。海缆体系的远供选用恒流供电办法。供电回路选用一线一地办法，即由大地和海缆中的供电导体组成全体系的恒流供电回路。在接地毛病状况下，远供设备输出电压将会改动，假定海缆站A和站B间间隔为L，站A的远供设备电压为+V，站B的远供设备电压为V，正常作业时，站A和站B两站的中点邻近方位电压为0V，当距站AL/4方位的光缆产生接地毛病时（此点海洋接地），站A的远供电源电压由+V降为+0.5 V。站B的远供电源电压由-V变为-1.5 V，然后坚持海缆远供的恒流。
远供电源设备的供电电压有必要满意以下要求：
a）在正常作业状况下，供给整个海缆传输体系所需远供电压；
b）在一端远供设备呈现毛病的状况下，另一端远供设备可独自对整个海缆体系供给一切海底光扩大器所需的电流；
c）在接地毛病状况下，远供设备可使输出电压降至最低作业电压。
远供设备有必要规划独自的远供接地装置（即海洋接地），其接地电阻应不大于5Ω。要求在远供接地产生毛病时可转化至局（站）接地体系。海缆体系的远供办法见图2。
海缆登陆站至海缆登陆点的远供电流传输可选用以下2种办法：
a）直接运用带有供电导体的海缆；
b）独自布放电力电缆，在海缆登陆点处经过海缆终端接头盒与海缆内的供电导体相连接。
海缆登陆站内有不止一个海缆体系终端的状况下，若一起要求进行远供，可一起运用一个远供接地体系，但工程规划中有必要考虑每个海缆体系毛病或紧迫状况下的接地转化体系。假如工程规划中确认选用不带供电导体的陆地光缆，则必需考虑独自布放远供电流线。现在远供设备规划的输出恒定电流为1.0-1.6 A，远供电流的巨细有时需取决于光扩大设备中的最大体系数量。
4、海缆体系APS保护倒换办法
因为海缆体系的线路长度一般远大于陆地光缆的线路长度，所以海缆若选用与陆缆相同的APS倒换办法（陆缆的保护倒换办法为Wrapping），则很难确保50 ms的保护倒换时刻，对语音事务会形成很大损害。因而海缆选用独有的保护倒换办法Steering。海缆的保护倒换办法与陆缆的保护倒换办法最首要的差异在于毛病产生时保护倒换的节点不同，海缆保护倒换办法是在每个节点进行保护倒换，而陆缆的保护倒换仅在毛病链路的端点节点进行保护倒换，因而海缆的保护倒换办法的倒换时刻要低于陆缆倒换办法的倒换时刻，2种保护倒换办法见图3。
5、海缆体系规划其他方面考虑
海底光扩大设备的设置应满意远期体系传输容量的要求，海缆中光纤芯数的确认应按远期事务量的需求，一起考虑海底光扩大设备的约束及在海缆船舶上进行海缆保护抢修的要求，经技能经济计划比较后确认，并应结合拟选用的体系作业速率一致进行一致考虑。
海缆体系的线路传输速率应依据传输容量、光纤的芯数以及中继间隔等要求，经过技能经济比较而确认，海缆传输终端设备的容量可按近期事务量需求确认。从保护方面来说，有中继型海缆体系的纤芯数量一般来说不超越8芯，无中继型海缆体系的纤芯数量一般较大，往往与陆缆段的纤芯数量相一致。
整个海缆体系的运用寿数为25年，在体系的运用寿数期内因为光缆及%&&&&&%自身产生的毛病而需求用保护船舶修补的次数（不包含因为外部原因所引起的需求船舶修补的次数）不能超越3次，需求船舶修补的次数可依据海缆体系的实践长度及海底光扩大器的数量作出相应的规则。海底光扩大器的每个光扩大器内考虑配备有冷备用光发送器的状况。
