海缆系统的分类和组成详解

海底光缆系统按水下设备有无供电（或者有无海底光中继器）可分为有中继海底光缆系统和无中继海底光缆系统。海底光中继器可分为光放大器型和业务再生型，在目前技术条件下，采用业务再生型中继器的有中继SDH海底光缆系统不会再出现。

有中继的海底光缆系统，适合于沿海大城市之间的跨洋国际通信。所谓有中继系统，是指系统中含有一个或多个在线的水下有源中继（放大）器，系统中的有中继海底光缆必须配置馈电导体向中继器供电。与陆地系统相比，其系统设计除了中继段子系统设计外还包括相应的供电子系统的设计。在国际上，有中继海缆系统的技术和商业运行已相当成熟，但在国内，目前还没有一个正式商用的有中继海缆传输系统。有中继海底光缆通信系统机房内的光端机、电端机和网管设备与无中继系统没有太大原则区别。有中继海底光缆系统是一个复杂的系统，其系统除系统监测外主要分为光路和馈电两大部分。光路需要考虑中继段和系统性能，则馈电需要考虑远供电源和供电方式。

无中继通信系统适合于陆地与岛屿间、岛屿与岛屿间或沿海城市间距离较短的通信路由。与中继通信系统相比，无中继通信系统在供电设备和监测方面稍有不同，首先，无中继通信系统无须中继器供电设备；其次，无中继通信系统对海底设备的监测采用的是端到端传输性能测量方式，而中继通信系统是利用中继器中的回环耦合器。对海底设备的回环增益进行测量，除一般海底系统的高性能、可靠传输和最低限度维修等要求外，无中继海底光缆通信系统还有一些独特的要求：首先是数年后的容量扩展要求，这就要求设备结构非常灵活；其次，大多数无中继海底通信系统用于浅海，因此光缆设计须朝强度要求较高的方向发展；最后，无中继通信系统为连接许多登陆点的复杂的局部系统所常用，其系统结构比传统中继通信系统更加复杂，需要更加完善的网络控制系统。以现有的技术，海底光缆无中继传输距离约为500km（带遥泵）左右，若传输距离较大，则需要采取有中继传输。

海底光缆系统是应用于海底特殊环境下的光纤通信系统，组成上比陆地光缆系统更复杂，技术难点更多，建设期也更长。海底光缆系统主要分为岸上端站设备和水下线路设备两大部分。为便于描述，我们从有/无中继系统方面介绍系统组成。

1.无中继系统组成

无中继系统主要由岸上端站设备和水下线路设备构成。岸上端站设备主要包含光传输终端设备、光放大器和海缆监测设备；水下线路设备主要包含海底光缆、海底光缆接头盒和无源海底分支器。系统中使用光放大器来延长无中继传输距离，典型的有光放大器的无中继海缆系统构成如图2-1所示。

图2-1 典型的有光放大器无中继海缆系统构成

系统中使用光放大器来放大信号达到延长无中继传输距离的目的。可在光发射端机之后使用掺铒光纤放大器（Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，EDPA）以提高其发送光功率，可在光接收端机之前使用EDFA以提高信号接收灵敏度，也可将功率放大器和预放大器配合使用。而且，还可使用拉曼光纤放大器（Raman Fiber Amplifier，RFA）和远端长泵放大器（Remote Opticallypumpell Am-plifier，ROPA），进一步延长系统无中继传输距离。系统各组成设备的功能和分类如下：

1）光传输终端设备提供端到端业务汇聚传输功能，可分为SDH设备、OTN设备和WDM设备。

2）光放大器实现信号放大功能，根据增益介质和结构的不同可分为EDFA、RFA和ROPA，EDFA、ROPA根据在系统中的应用位置又可分为功率放大器和预放大器。

3）海缆监测设备提供海底光缆线路安全监测和故障定位功能，可分为采用光方式的监测设备和采用电方式的监测设备。

4）海底光缆为系统提供稳定可靠的信号传输通道，按适用水深分为浅海光缆和深海光缆，按保护形式分为轻型海缆、轻型保护海缆、单层铠装海缆、双层铠装海缆和岩石铠装海缆。轻型海底光缆应用在深海段，其机械强度满足深海表面敷设施工和维护打捞的要求；铠装型海底光缆应用在浅海段、近岸段，其机械强度满足埋设施工和维护打捞的要求。

5）海底光缆接头盒用于光缆之间的接续，可分为海-陆接头盒（连接海底光缆和陆地光缆）、海-海接头盒（连接海底光缆）和光放大器接头盒（连接带增益模块的海底光缆）。

6）无源海底分支器实现3个海底光缆段的互联互通，在海底分配业务到多个登陆站点，从光学设计上可分为分纤分歧功能的海底分支单元和带上下波道功能的海底分支器。

2.有中继系统组成(www.xing528.com)

有中继海底光缆系统主要由岸上端站设备和水下线路设备构成。岸上端站设备主要包含光传输终端设备、光放大器、海缆监测设备、远供电源设备（PFE）、海洋接地装置（SE）、网络管理设备，线路设备主要包含海底光缆、海底光缆接头盒、海底分支器（BU）、海底光均衡器、海底光中继器。与无中继系统相比，有中继系统多了馈电设备（PFE），同时还多了可能有的馈电电缆和海洋电极。系统中使用高压恒直流串联供电方式对线路设备进行远端供电，典型的有中继海底光缆通信系统构成如图2-2所示。

图2-2 典型的有中继海底光缆通信系统构成

有中继海底光缆通信系统各组成设备的功能和分类如下：

1）光传输终端设备负责再生段端到端通信信号的处理、发送和接收，提供端到端业务汇聚传输功能，可分为SDH设备、OTN设备和WDM设备。

2）光放大器实现信号放大功能，根据增益介质和结构的不同可分为EDFA和RFA，EDFA根据在系统中的应用位置又可分为功率放大器和预放大器。

3）海缆监测设备与被监测设备组成海缆监测系统。海缆监测设备提供海底光缆线路安全监测和故障定位功能，自动监测海底光缆和中继器的状态，在光缆和中继器故障的情况下，自动告警并进行故障定位。其可分为采用光方式的监测设备和采用电方式的监测设备。

4）系统中使用远供电源设备进行系统水下线路设备馈电，远供电源设备与海洋接地装置、海底光缆中的铜导体、线路设备的取电模块一起构成远供电源系统，使用远供电源设备进行系统线路设备馈电，通过海底光缆中的铜导线，使用海水和海洋接地装置将大地作为供电回路的一部分，采用串联供电方式提供系统所要求电压的恒定电流。当登陆点与登陆站较远（一般超过15km），且登陆点附近具备电力供应条件时，PFE宜安装在登陆点附近。光缆终端盒与海陆接头盒之间宜采用光、电分缆连接。当海底光缆登陆站距海滩较近（一般不大于2km）时，海陆接头盒可安装在海底光缆登陆站进线室。

5）网络管理设备实现对系统及其分设备的统一网络管理。

6）海底光缆提供稳定可靠的信号传输通道，按适用水深分为浅海光缆和深海光缆，按保护形式分为轻型海缆、轻型保护海缆、单层铠装海缆、双层铠装海缆和岩石铠装海缆。轻型海底光缆应用在深海段，其机械强度满足深海表面敷设施工和维护打捞的要求；铠装型海底光缆应用在浅海段、近岸段，其机械强度满足埋设施工和维护打捞的要求。海底光缆中的铜导线提供远供电源系统的传输导体，给线路设备馈电。海底光缆除与陆地光缆相同的光纤以及更为加强的铠装保护之外，还有一个重要的组成部分就是远供电源导体，导体电阻小于1Ω/km，远供导体将电流输送到海底中继器，海底中继器分流并利用海水作为回流导体，完成电源远供过程。

7）海底光缆接头盒用于光缆之间的接续，可分为海-陆接头盒（连接海底光缆和陆地光缆）、海-海接头盒（连接海底光缆）和光放大器接头盒（连接带增益模块的海底光缆）。

8）海底分支器实现3个海底光缆段的互联互通，在海底分配业务到多个登陆站点。可有若干个供电单元和信号处理单元，能够接收陆地设备发送的控制命令，并对命令做出响应。海底分支器实现海底光缆的分支和电源远供的倒换。从光学设计上可分为分纤分歧功能的海底分支器和带上下波功能的海底分支器，从电学设计上可以分成不可切换型海底分支器和带电切换功能的海底分支器。当无分支登陆站时，系统中不需要配置海底分支器。

9）海底光均衡器可确保在信道间信号功率的均等分配，根据所采用的技术可分为无源均衡器和有源均衡器。对于较长的海底光缆段，海底线路中宜配置海底光均衡器。

10）海底光中继器通过内部取电模块利用远供电源工作，实现对光信号的双向光线路放大，延长系统传输距离。同时可提供海缆监测设备光监测信号光通道。