城域網(wǎng)光纜線路設(shè)計及其技術(shù)應(yīng)用

    當(dāng)前，電信運營商對于城域網(wǎng)最關(guān)心的是多業(yè)務(wù)，因為業(yè)務(wù)是一個最不確定的因素。城域網(wǎng)只有具備極強(qiáng)的多業(yè)務(wù)能力，才能源源不斷地將網(wǎng)絡(luò)覆蓋變?yōu)橛?，才能談得上網(wǎng)絡(luò)的可演進(jìn)性與可塑性。因此，不斷完善城域網(wǎng)已成為當(dāng)前傳送網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點領(lǐng)域，各大電信運營商都將建筑城域光網(wǎng)絡(luò)作為自己的重要目標(biāo)。

    城域網(wǎng)的建設(shè)思路

    新一代城域網(wǎng)的主要業(yè)務(wù)集中在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持在不同的網(wǎng)絡(luò)層次表現(xiàn)為不同的需求。

    由于城域網(wǎng)已經(jīng)不是一個新的概念，特別是對于已經(jīng)擁有龐大城市傳輸網(wǎng)的電信運營商（如中國電信和中國網(wǎng)通）。城域網(wǎng)的建設(shè)絕對不是重新建設(shè)一張專門承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的新傳輸網(wǎng)，而是在城域范圍對以前建設(shè)的傳輸網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化和改造。

    目前城域光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)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(wù)發(fā)展的具體情況，采取適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳輸技術(shù)，在滿足3～5年發(fā)展需要的基礎(chǔ)上，適當(dāng)超前發(fā)展城域光網(wǎng)絡(luò)。其中，要特別注意以下3點。

    1.選擇合適的光傳送技術(shù)

    城域光網(wǎng)絡(luò)主要著眼于網(wǎng)絡(luò)的透明性、可擴(kuò)充性和動態(tài)配置。當(dāng)前城域光網(wǎng)絡(luò)在功能上已出現(xiàn)2種發(fā)展態(tài)勢：

    1）由大容量傳輸設(shè)備構(gòu)筑核心骨干點的光傳送網(wǎng)絡(luò)；

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

    2.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞撵`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(wù)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(wù)需求和用戶群，來調(diào)度和擴(kuò)展業(yè)務(wù)甚至拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一種解決方案。拓?fù)涞撵`活性是必不可少的，因為任何拓?fù)涞木窒扌远紩碓S多問題。目前城域光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渲饕黔h(huán)網(wǎng)，如SDH的ADM環(huán)及基于DWDM的光環(huán)網(wǎng)。未來的城域光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是基于網(wǎng)狀網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其核心節(jié)點即光交叉連接（OXC）或波長路由交換（WRS）設(shè)備。

    3.城域光網(wǎng)絡(luò)的運營和管理

    當(dāng)前制約城域網(wǎng)快速發(fā)展的關(guān)鍵因素是運營，因此，新建的城域光網(wǎng)絡(luò)要充分考慮對于不同帶寬業(yè)務(wù)的運營和管理。目前光網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率很低，無法動態(tài)調(diào)配帶寬。城域光網(wǎng)絡(luò)的運營就是要充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建一個帶寬服務(wù)網(wǎng)，提供即時的、端到端的、可變的帶寬服務(wù)。

    城域網(wǎng)的光纜線路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計思路

    如何建設(shè)城域光纖光纜網(wǎng)？第一應(yīng)根據(jù)城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；第二是根據(jù)城域網(wǎng)的建設(shè)思路，網(wǎng)絡(luò)的拓樸應(yīng)具有靈活性和升級能力。根據(jù)近幾年城域網(wǎng)建設(shè)的實踐，筆者提出幾點城域網(wǎng)的光纜線路網(wǎng)的設(shè)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(wǎng)的核心節(jié)點，如電話交換局、匯接局、目標(biāo)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(wù)種類較多，同時對網(wǎng)絡(luò)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(wù)設(shè)備安裝機(jī)樓，一般坐落在交通方便或者是某區(qū)域的經(jīng)濟(jì)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(wǎng)結(jié)構(gòu)時，既要根據(jù)城域網(wǎng)核心節(jié)點的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，又要考慮到有利于業(yè)務(wù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演變。如為減少初期建設(shè)成本，目前的核心層光纜線路可考慮以環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、虛擬格形網(wǎng)配纖法（即每個節(jié)點之間都有直達(dá)的光纖）為主，其典型的光纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(wǎng)格形的光纜網(wǎng)。

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

    主干光纜的纖芯數(shù)一般應(yīng)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?jǐn)偟矫總€局的每條出局主干光纜。

    2.匯聚層光纜線路

    城域網(wǎng)的匯聚層節(jié)點通常數(shù)量較多，都是重要業(yè)務(wù)點，它主要是連接交換機(jī)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(wù)種類較多，要求實現(xiàn)業(yè)務(wù)的有效匯聚和調(diào)度，減輕核心層的帶寬壓力，解決帶寬資源應(yīng)用的合理性。因此，匯聚層光纜線路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建議采用環(huán)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)為主，鏈形網(wǎng)為輔。

    光纜環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(jīng)A、E、D連接到C恢復(fù)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(shè)備組網(wǎng)所需的纖芯數(shù)，即組建MSTP業(yè)務(wù)平臺和數(shù)據(jù)接入設(shè)備組網(wǎng)所需的纖芯數(shù)。匯聚層的MSTP設(shè)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(gòu)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(shè)備按每個開口點歸屬2個目標(biāo)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(jī)的遠(yuǎn)端模塊局、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(yīng)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)。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(yuǎn)端節(jié)點（遠(yuǎn)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(nèi)，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(yù)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(jié)構(gòu)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(yù)測困難，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)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(jìn)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(hù)，適用于高速或?qū)拵I(yè)務(wù)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(wǎng)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(wǎng)的光纖光纜選用

    城域網(wǎng)傳輸距離短，覆蓋范圍50～150km，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的超大城市采用10Gbit/s或基于10Gbit/s的WDM技術(shù)，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(yuǎn)遠(yuǎn)低于G.655光纖上的系統(tǒng)。因此，在城域網(wǎng)層面上建議全部采用G.652單模光纖。

    光纜的結(jié)構(gòu)選擇應(yīng)根據(jù)纖芯多少、應(yīng)用層面和敷設(shè)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(wǎng)的骨干層、匯聚層和接入層的光纖光纜線路的設(shè)計談一點粗略的想法，為的是拋磚引玉。在傳送網(wǎng)中接入網(wǎng)最為復(fù)雜，不僅面對著各種業(yè)務(wù)需求的無數(shù)用戶，并有著各種各樣的接入技術(shù)，目前主要還是以銅線電纜為主。但是隨著光纖到戶（FTTH）技術(shù)的成熟和推廣，光纖接入將逐漸延伸到用戶，接入網(wǎng)的光纖光纜線路的結(jié)構(gòu)、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(wǎng)的光纜線路進(jìn)行討論。