城域網光纜線路設計及其技術應用

    當前，電信運營商對于城域網最關心的是多業(yè)務，因為業(yè)務是一個最不確定的因素。城域網只有具備極強的多業(yè)務能力，才能源源不斷地將網絡覆蓋變?yōu)橛拍苷劦蒙暇W絡的可演進性與可塑性。因此，不斷完善城域網已成為當前傳送網絡建設的重點領域，各大電信運營商都將建筑城域光網絡作為自己的重要目標。

    城域網的建設思路

    新一代城域網的主要業(yè)務集中在數(shù)據(jù)業(yè)務上，對數(shù)據(jù)業(yè)務的支持在不同的網絡層次表現(xiàn)為不同的需求。

    由于城域網已經不是一個新的概念，特別是對于已經擁有龐大城市傳輸網的電信運營商（如中國電信和中國網通）。城域網的建設絕對不是重新建設一張專門承載數(shù)據(jù)業(yè)務的新傳輸網，而是在城域范圍對以前建設的傳輸網進行優(yōu)化和改造。

    目前城域光網絡的建設也可以分為核心（骨干）層、匯聚層、接入層，各電信運營商宜采用整體規(guī)劃、分步實施的原則，根據(jù)城市規(guī)模及業(yè)務發(fā)展的具體情況，采取適當?shù)木W絡結構和傳輸技術，在滿足3～5年發(fā)展需要的基礎上，適當超前發(fā)展城域光網絡。其中，要特別注意以下3點。

    1.選擇合適的光傳送技術

    城域光網絡主要著眼于網絡的透明性、可擴充性和動態(tài)配置。當前城域光網絡在功能上已出現(xiàn)2種發(fā)展態(tài)勢：

    1）由大容量傳輸設備構筑核心骨干點的光傳送網絡；

    2）具有多業(yè)務匯聚、接入能力的傳送平臺，同時具備向上一層面的業(yè)務傳送能力。

    2.網絡拓撲的靈活性和升級能力

    由于受用戶需求和地理分布動態(tài)變化的影響，城域的數(shù)據(jù)業(yè)務具有多變性，這就促使電信運營商努力尋求能根據(jù)業(yè)務需求和用戶群，來調度和擴展業(yè)務甚至拓撲結構的一種解決方案。拓撲的靈活性是必不可少的，因為任何拓撲的局限性都會帶來許多問題。目前城域光網絡的拓撲主要是環(huán)網，如SDH的ADM環(huán)及基于DWDM的光環(huán)網。未來的城域光網絡應該是基于網狀網的拓撲結構，其核心節(jié)點即光交叉連接（OXC）或波長路由交換（WRS）設備。

    3.城域光網絡的運營和管理

    當前制約城域網快速發(fā)展的關鍵因素是運營，因此，新建的城域光網絡要充分考慮對于不同帶寬業(yè)務的運營和管理。目前光網絡帶寬利用率很低，無法動態(tài)調配帶寬。城域光網絡的運營就是要充分利用現(xiàn)有的網絡資源，構建一個帶寬服務網，提供即時的、端到端的、可變的帶寬服務。

    城域網的光纜線路網的結構及設計思路

    如何建設城域光纖光纜網？第一應根據(jù)城域網的網絡結構；第二是根據(jù)城域網的建設思路，網絡的拓樸應具有靈活性和升級能力。根據(jù)近幾年城域網建設的實踐，筆者提出幾點城域網的光纜線路網的設計思路。

    1.核心層光纜線路

    核心層光纜線路主要是連接城域網的核心節(jié)點，如電話交換局、匯接局、目標局、移動交換局、核心/出口路由器等。

    核心節(jié)點通常數(shù)量不會很多，但其地位、作用重要。它不僅對傳輸帶寬需求大，而且業(yè)務種類較多，同時對網絡生存性要求較高。

    通常既是大的電話交換局（所）又是綜合業(yè)務設備安裝機樓，一般坐落在交通方便或者是某區(qū)域的經濟政治中心，同時，連接核心節(jié)點的光纜線路的路由上會有配線光纜和許多大客戶需要考慮。因此，連接核心節(jié)點的光纜一般是主干光纜，通常光纜的纖芯數(shù)會比較多，少則上百芯，多則幾百芯甚至上千芯。

    考慮核心層光纜線路網結構時，既要根據(jù)城域網核心節(jié)點的業(yè)務現(xiàn)狀，又要考慮到有利于業(yè)務的發(fā)展和網絡結構的演變。如為減少初期建設成本，目前的核心層光纜線路可考慮以環(huán)網結構、虛擬格形網配纖法（即每個節(jié)點之間都有直達的光纖）為主，其典型的光纜網結構及纖芯（以148芯為例）。今后根據(jù)實際情況，不斷補充完善，逐漸實現(xiàn)物理路由上的網格形的光纜網。

    虛擬格形網配纖法的光纜環(huán)網結構具有快速向格狀網演變的靈活性，非常適合快速組建類似ASON試驗網的需求。但它只是虛擬格形網，生存性較差，如果光纜中斷，就有可能造成網狀網的多條邊同時中斷。因此，在條件許可的情況下，應逐步建設一個物理路由上的網狀光纜網。

    主干光纜的纖芯數(shù)一般應滿足不少于5年的用戶需求，可以按整個城市總需求估算總出局纖芯數(shù)，然后根據(jù)用戶分布情況，分攤到每個局的每條出局主干光纜。

    2.匯聚層光纜線路

    城域網的匯聚層節(jié)點通常數(shù)量較多，都是重要業(yè)務點，它主要是連接交換機的端局、基站控制器、匯接路由器、專線用戶等；匯聚容量較大，而且業(yè)務種類較多，要求實現(xiàn)業(yè)務的有效匯聚和調度，減輕核心層的帶寬壓力，解決帶寬資源應用的合理性。因此，匯聚層光纜線路網絡結構建議采用環(huán)形網結構為主，鏈形網為輔。

    光纜環(huán)網結構最大的好處是光纜線路的可靠性大大提高，如B、C段發(fā)生線路故障，光纖中斷，它可從B經A、E、D連接到C恢復通信。但前提是有冗余的光纖，缺點是成本較高。

    匯聚層光纜的芯數(shù)主要取決于匯聚層有源設備組網所需的纖芯數(shù)，即組建MSTP業(yè)務平臺和數(shù)據(jù)接入設備組網所需的纖芯數(shù)。匯聚層的MSTP設備一般要求不超過6個開口點，有的運營者要求不超過8個開口點。通常按每5個開口點構成一套匯聚傳輸系統(tǒng)，每套匯聚傳輸系統(tǒng)按雙向各占用4芯考慮，數(shù)據(jù)接入設備按每個開口點歸屬2個目標局（所），每個開口點占用4芯考慮。

    3.接入層光纜線路

    接入層光纜線路是從匯集點連接到無數(shù)個終端節(jié)點（如移動的基站、交換機的遠端模塊局、數(shù)據(jù)業(yè)務節(jié)點、大客戶以及重要的客戶等）的光纖線路，需要面對各種應用用戶或系統(tǒng)，覆蓋區(qū)域一般不會太大，通常主要采用星/樹形結構，對于需要連接部分專線用戶、重要用戶、對可靠性要求高的用戶，可采用環(huán)形結構。歸納起來有3種配纖方法。

    1）樹形遞減直接配纖法

    樹形遞減直接配纖法與原音頻電纜直接配線法類似，即接入用戶的配線光纜直接從主干光纜中引出，光纜的芯數(shù)從局端起向遠端節(jié)點（遠端分纖箱）逐級遞減。

    樹形遞減直接配纖法適用于需求分散在較大范圍內，并且變動又小，用戶較為穩(wěn)定的地區(qū)。

    樹形遞減直接配纖法的光纖的通融性極差、而且需要主干光纜的纖芯數(shù)較多，光纖資源不共享，光纖的利用率較低。如果節(jié)點的用戶預測稍有偏差，就可能造成某些節(jié)點纖芯不足，另外一些節(jié)點纖芯過剩。此外，樹形遞減直接配纖法的生存性也比較差，萬一主干光纜發(fā)生故障，將影響它下游的一片用戶。

    此法每一段光纜的纖芯數(shù)等于其下游各交接箱的纖芯數(shù)的總和。

    2）樹形無遞減直接配纖法

    樹形無遞減直接配線法與樹形遞減直接配線法的結構大體相似。從局端到光纜交接箱、從光纜交接箱到光纜交接箱之間的主干光纜芯數(shù)無遞減，配線光纜從光纜交接箱引出。

    樹形無遞減直接配纖法適用于受某些客觀因素限制，如管道資源不足，用戶分布預測困難，實現(xiàn)環(huán)網無遞減配纖法較困難的區(qū)域。

    由于這種配纖法從局端到光纜交接箱、從光纜交接箱到光纜交接箱之間的主干光纜芯數(shù)無遞減，所以它能立即滿足沿線需求的變化，纖芯的融通性較高。但它的主干是線形，同樣有上游光纜線路故障將直接影響下游的生存性的問題，因此，需要其他光纜路由進行補救，也是一種可靠性稍低的配纖方法。

    此法從局端到最末一個交接箱的光纜纖芯數(shù)等于或略大于沿線交接箱所需纖芯數(shù)的總和。

    3）環(huán)形無遞減交接配纖法

    環(huán)形無遞減交接配纖法是光纜閉合成環(huán)的無遞減交接配纖法。

    環(huán)形無遞減交接配纖法對環(huán)上任何一點具有雙路保護，適用于高速或寬帶業(yè)務需求范圍較廣，并且增長迅速的市區(qū)及商業(yè)區(qū)，特別適用對可靠性要求較高的大容戶。

    環(huán)形無遞減交接配纖法的纖芯通融性較高，可隨時滿足沿線突發(fā)性的客戶或需求。此法環(huán)網光纜的纖芯數(shù)等于環(huán)上所有交接箱的纖芯數(shù)的總和。

    城域網的光纖光纜選用

    城域網傳輸距離短，覆蓋范圍50～150km，在經濟發(fā)達地區(qū)的超大城市采用10Gbit/s或基于10Gbit/s的WDM技術，一般不需要色散補償。即使距離很長，也不需要大規(guī)模的色散補償。采用G.652光纖的高速率系統(tǒng)成本仍遠遠低于G.655光纖上的系統(tǒng)。因此，在城域網層面上建議全部采用G.652單模光纖。

    光纜的結構選擇應根據(jù)纖芯多少、應用層面和敷設方式等決定。對于纖芯數(shù)量大而且為滿足突然冒出來的用戶需求隨時有可能掏纖引出的光纜，建議采用骨架式的光纖帶光纜。為了便于分纖，光纖帶的芯數(shù)采用6芯帶較為合適。

    以上僅對城域網的骨干層、匯聚層和接入層的光纖光纜線路的設計談一點粗略的想法，為的是拋磚引玉。在傳送網中接入網最為復雜，不僅面對著各種業(yè)務需求的無數(shù)用戶，并有著各種各樣的接入技術，目前主要還是以銅線電纜為主。但是隨著光纖到戶（FTTH）技術的成熟和推廣，光纖接入將逐漸延伸到用戶，接入網的光纖光纜線路的結構、配纖方式將與傳統(tǒng)的銅線纜的配線方式會有很大的不同，還要不斷地跟蹤、探討，因此，本文未對接入網的光纜線路進行討論。