1.3.3 ITU-T海底光缆通信系统及其有关标准简介

ITU-T海底光缆通信系统的标准开发工作由ITU-T第15研究组负责，现在已有G.971海底光缆系统一般特征、G.972海底光缆系统相关术语定义、G.973无中继器海底光缆系统特性、G.974电再生中继器的海底光缆系统特性、G.975海底光缆系统前向纠错、G.975.1高比特率DWDM海底光缆系统前向纠错、G.976海底光缆系统测试、G.977光放大中继海底光缆系统特性、G.978海底光缆特性、G.979海底光缆系统监视系统特性等建议，另外还有G.65x光纤标准和G.66x光纤放大器标准。

图1-12所示为ITU-T组织有关海底光缆通信系统的建议。

现分别对ITU-T有关建议简要介绍如下。

1. ITU-T Series G. Supplement 41海底光缆系统设计指南

ITU-T Series G. Supplement 41（06/2010）是关于光—电—光再生（3R）光中继、无中继和光放大中继系统的设计考虑。它包括以下一些内容：海底光缆系统光发射机/接收机、光缆及接头、中继器参数、网络拓扑结构、系统设计考虑、前向纠错、系统可靠性考虑、系统升级和物理层兼容性考虑。

发送机主要参数有：系统工作波长范围、频谱特性、单纵模和多纵模激光器最大频谱宽度、啁啾、边模抑制比、最大功率谱密度、信道最大和最小平均输出功率、WDM信号中心频率、信道间隔、中心频率最大漂移、最小消光比、眼图特性、偏振性能、光源信噪比等。

接收机主要参数有灵敏度、负载、信道最大/最小平均输入功率、光通道代价、信道输入功率范围、接收机输入端最小OSNR要求。

海底光缆系统中继器有3R再生中继器、EDFA光放大中继器和拉曼光放大中继器。

3R再生中继器在系统配置时要重点考虑中继器的最小平均输入/输出功率。同时光接口处的信号功率和抖动特性也要与系统设计一致。

EDFA中继器着重考虑以下参数：小信号增益、噪声指数、信号输入/输出功率、中继器最小平均输入/输出功率、抖动/相移特性、WDM系统增益平坦性、偏振效应等。

拉曼放大中继器增益高、串扰小、噪声指数低、频谱范围宽，目前ITU-T还没有对其参数进行具体规定，还需要进一步研究。

G. Supplement 41对中继器的机械/电气参数也进行了规范。

海底光缆通信系统拓扑结构有点对点结构、星形/分支星形结构、干线分支结构、花边形结构、环形/分支环形结构（见第6.3节）。

海底光缆系统的设计考虑主要是指光功率预算（见第5.3节和第5.4节）和色散管理（见第2.5节）两方面。光功率预算要考虑光噪声积累、色散和非线性效应等带来的传输损伤，并进行OSNR和Q参数预算。系统不同，色散管理方法也不同，以便限制脉冲展宽和其他传输效应。对于单波长系统，大多数链路段上一般使用具有接近零但不为零的负色散光纤，在少数色散补偿段上使用具有很高正色散值的光纤。对于多波长系统，大多数链路段上使用低负色散值[约-2 ps/（nm·km）]的光纤（有时使用两种光纤：段首使用大有效面积光纤，段尾使用低色散斜率光纤），同时在色散补偿段使用具有较高正色散值的光纤。

2. G.971海底光缆系统一般特性

G.971（07/2010）规范了海底光缆系统的一般特征和构成，以及海底光缆系统各标准间的关系。机械特性要求能够在海床和深达8 000 m深海进行安装，能够抵抗海底的水压、温度、磨损、腐蚀和水下生物的侵害，抵抗拖网和海锚的破坏，满足系统修复的要求。材料特性要求光纤在预定的可靠性和设计寿命期间内，能承受固有损耗和老化的影响，特别是弯曲、拉伸、氢、腐蚀和辐射的影响。传输特性至少要达到ITU-T建议G.821的要求。

G.971附录A是各种海底光缆系统制造、施工和维护技术实现方面的通用要求，附录I是各国海缆船和海底设备的有关资料。

3. G.972海底光缆系统术语定义

G.972（09/2011）规范了海底光缆系统术语定义，主要包括海底光缆系统配置、终端设备、海底光中继器和分支单元、海底光缆、制造安装及维护等方面的术语定义。

4. G.973无中继海底光缆系统特性

G.973（07/2010）规范了无中继系统信号光接口、电/光接口性能特性，如表4-1和表4-2所示。该建议也规范了背对背信道最小Q参数、告警和自动切换条件、海底光缆色散管理方法（见第2.5节）。

G.973附件A是无中继海底光缆系统的技术实现方法，根据传输距离的需要，给出无/有EDFA、功放/前放/远泵EDFA、分布式拉曼放大等6种不同结构的系统配置。

G.973附件B是关于远泵光放大器（ROPA，Remote Optically Pumped Amplifiers）和使用远泵光放大器的无中继海底光缆系统功率预算。

G.973.1（11/2009）是关于无中继系统DWDM应用的纵向兼容性问题（见第6.5节），G.973.2是关于无中继系统DWDM应用的单信道光接口问题。

5. G.974电再生中继海底光缆系统特性

G.974（07/2007）是关于电再生（3R）中继海底光缆系统性能和接口要求的建议，包括系统、传输终端、再生中继器和海缆的性能特性。系统特性有误码率、可用性、抖动等数字线路段特性、光功率预算特性（见第5.3节）和系统可靠性特性（见第5.1.2节）。终端设备和中继器性能有系统接口、抖动、告警和自动切换等性能。

G.974附件A是电再生中继海底光缆系统实现的建议，包括系统构成、线路信号及误码、供电设备（PFE，Power Feeding Equipment）及保护、再生中继器/分支单元特性及监视维护设备。

6. G.975/G.975.1海底光缆系统/高比特率DWDM前向纠错

G.975（10/2000）和G.975.1（02/2004）（含以后的两次修正）是关于海底光缆系统前向纠错的建议（见第2.3节）。

7. G.976海底光缆系统测试方法

G.976（05/2014）规定了对海底光缆系统光纤、光缆、光纤放大器、终端设备、供电设备、线路Q参数测试（见第8.4.1节）和维修测试方法。测试包括质量测试、质量保证测试、安装测试、运行和维护测试。

附件有海底光缆系统Q参数定义、拉曼增益系数分布测试（见第8.3.1节），并给出了OTDR和C-OTDR的性能参数（见第8.1.3节和第8.1.4节）。

8. G.977光放大中继海底光缆系统特性

G.977（01/2015）是关于光纤放大器作为线路中继器的海底光缆系统性能特性和接口要求建议，包括单波长系统、WDM系统和DWDM系统。

该建议规范了以下一些系统性能特性：光功率预算、系统可靠性和扩容性能特性；传输终端设备性能、告警和自动切换特性；中继器、分支单元和光均衡器的机、电/光性能，以及监控设备、故障定位和可靠性特性；海底光缆色散图和色散管理实现方法。

G.977附录A是光纤放大器中继海底光缆系统实现方法，包括系统构成、一般系统和相干检测系统功率预算举例（见第5.3节）、供电设备及其保护。

9. G.978海底光缆特性

G.978（07/2010）是规范海底光缆特性的建议，包括海底光缆和海底光缆使用的光纤传输特性、机械特性、环境特性和电气特性。该建议也包括使用一种光纤或混合使用不同种类光纤构成的光缆段的传输特性。

10. G.979海底光缆系统监视系统特性

G.979（10/2012）是海底光缆系统监视系统特性的建议，包括功能结构、监视设备和用于监视的参数特性（见第9.1.3节）。

11. G.66x海底光缆通信系统使用的光放大器

ITU-T G.66x系列文件规范了海底光缆通信系统使用的光放大器，它们是：

G.661（07/2007）光放大器件及支系统参数定义和测试方法；

G.662（07/2005）光放大器及支系统一般特性；

G.663（04/2011）光放大器和支系统应用；

G.664（10/2012）光传输系统光学安全要求；

G.665（01/2005）拉曼放大器和拉曼放大支系统一般特性。

12. 其他标准

其他一些ITU-T标准还有：

G.691（03/2006）使用光放大器的单信道STM-64和其他SDH系统光接口；

G.692（10/1998）使用光放大器的多信道系统光接口；

G.694.1（06/2002）DWDM应用的频谱安排；

G.911（04/1997）光纤通信系统可靠性和可用性参数和计算方法（见第7章）。

ITU-T G.65x系列文件对海底光缆使用的光纤进行了规范，对此第6.4.3节进行介绍。

另外，国际电气技术委员会（IEC，International Electrotechnical Commission）还制定了一些有关器件参数测量方法、可靠性和安全性要求的标准，它们是：

IEC 61290-3-3（11/2013）用信号功率与总ASE功率比测量噪声指数；

IEC 61290-10-5（05/2014）分布式拉曼放大器增益和噪声指数测量方法（见第2.1.4节）；

IEC 61290-10-5（02/2015）用光功率计测量光放大器功率和增益参数；

IEC TR 62324（2007）单模光纤拉曼增益系数连续波法测量指南（见第8.3.1节）；

IEC TR 61294-4　光放大器—第4部分：光放大（含拉曼放大器）安全使用最大允许的光功率。

IEC 60825-1（2014）激光产品安全1. 设备分类和要求；

IEC 60825-2（2010）激光产品安全2. 光纤通信系统安全（见第7.3节）。