用低水峰光纖優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)

1　引言

　　今日的通信網(wǎng)絡(luò)是由多種互連光和電的部分所組成以支持高速度的視頻、語音和數(shù)據(jù)的傳輸。網(wǎng)絡(luò)的骨干是光纖，它的設(shè)計和制造是用來優(yōu)化衰減及色散使該網(wǎng)絡(luò)成為最具有成本效益平衡和最低成本的網(wǎng)絡(luò)。一種新的光纖設(shè)計在全球通信界被廣泛地接受，那便是低水峰（LWP）光纖。低水峰光纖使整個標準單模傳輸窗口1260nm--1625nm的衰減最小化。這為運營商的傳輸工程師開啟了額外的選擇以增加光纖的總帶寬及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸距離。對有線電視的應(yīng)用，這種光纖的選擇能產(chǎn)生額外收入的機會，特別是與一些新興技術(shù)如粗波分復(fù)用（CWDM）和其他低成本電子器件一齊使用。它具有為光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）系統(tǒng)、無源光網(wǎng)絡(luò)及光纖到戶和/或路邊開啟未來升級途徑的潛力。

2　波分復(fù)用

　　因為新的有線電視技術(shù)正在出現(xiàn)，有線電視提供者必須滿足在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)帶寬增加的需求。從頭端（HE）到中樞的帶寬需求已由密集波分復(fù)用（CWDM）解決了。近期，有線電視供應(yīng)者的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已由基本系統(tǒng)頭端到中樞的單信道轉(zhuǎn)到多信道系統(tǒng)。為了達到提供增加網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，供應(yīng)者必須繼續(xù)推動波分復(fù)用更深地進入系統(tǒng)中。由于目前密集波分復(fù)用和相關(guān)設(shè)備的大筆前期投入使它成為一個昂貴的選擇。由密集波分復(fù)用演變而來的粗波分復(fù)用（CWDM）的興起滿足了這個需要。CWDM在整個波長頻譜里使用較寬的信道間隔（波長間距大約20nm）。因此，16或更多的信道可以復(fù)用于一個單根光纖上，進而成為改進單根光纖帶寬的一個主要因素。

3　粗波分復(fù)用-經(jīng)濟價值

　　CWDM增大的波長間距能為多種服務(wù)運營商（MSO）在擴展網(wǎng)絡(luò)時提供一個成本經(jīng)濟的方案。成本節(jié)約能由增加波長間距帶來的光源、復(fù)用和解復(fù)用器成本降低而實現(xiàn)。系統(tǒng)廠商通過提供易于生產(chǎn)而且生產(chǎn)效率高的無致冷直調(diào)激光器來提供一個全面的成本經(jīng)濟的解決方案。CWDM的設(shè)備因為無致冷激光器的存在需要較少的能源消耗及較少的空間，從而節(jié)省了在中樞和節(jié)點處建機房的費用。每信道成本降低的節(jié)省成為對MSO有利的價值論點。

4　粗波分復(fù)用和低水峰光纖的應(yīng)用

　　典型的MSO網(wǎng)絡(luò)是由標準單模光纖所組成，它并不是為正在成長中的全頻譜CWDM網(wǎng)絡(luò)而優(yōu)化的。今日的標準單模光纖是為1310nm傳輸而優(yōu)化，而且也具備在1550nm傳輸?shù)哪芰?。但大多?shù)卻由于在1383nm附近的“水峰”區(qū)的衰減而失去了頻譜的線性。直到現(xiàn)在此區(qū)仍然不適用于任何波長的傳輸，主要是由于它的衰減比1310nm為大。因此一般的標準單模光纖最多能提供12個CWDM的信道。在最好的情況下，即使用在16信道系統(tǒng)，一般的標準單模光纖將會受制于衰減，進而受制于距離。

　　通過消除水峰內(nèi)和附近較高的衰減，低水峰光纖在此區(qū)域的傳輸提供了潛力。此光纖有一個平滑的衰減曲線，使得在整個單模工作窗口（1260到1625nm）可以傳輸。一個16信道的CWDM/LWP光纖鏈路很可能由于在1290nm-1310nm之間很高的衰減使信道受制于衰減。因此，可以以保守地假設(shè)使用低水峰光纖在該處鏈路的衰減大約為0.35dB/km。

　　如果使用一般標準單模光纖，1370nm-1390nm之間的高衰減而使得傳輸鏈路受制于衰減。保守估計此信道將具有0.5-0.6dB/km的光纖衰減值。假設(shè)一個20dB鏈路的預(yù)算，那低水峰光纖具有57公里的鏈路傳輸距離，而一般標準單模光纖僅具有33公里的鏈路傳輸距離。由于大多數(shù)點對點系統(tǒng)的平均距離為20公里到50公里之間，低水峰光纖能成為優(yōu)化CWDM系統(tǒng)的主要因素。與一般標準單模光纖相比，低水峰光纖在E波段（從1360nm到1460nm的延伸波段）的額外傳輸能力使它具有增加50％的波長頻譜、增加33％的信道傳輸和大約長70％的傳輸距離。

5　光纖到戶

　　目前用光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）結(jié)構(gòu)的有線電視多種服務(wù)運營商（CATV MSO）與其它電信業(yè)務(wù)提供者相比正處于為其客戶提供光纖到戶（FTTH）方案的最佳位置。他們經(jīng)由HFC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)更能向用戶推進。樂觀地講，MSO能將節(jié)點安置更靠近用戶，最終能安置節(jié)點在住戶處----這便是一個FTTH方案，這必須經(jīng)由了們的物理設(shè)備而為此準備。

　　由于不同的MSO、物理結(jié)構(gòu)及電子器件，HFC網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通常為100-500住戶提供服務(wù)。一般而言，他們從用戶處敷設(shè)最大距離為1000-2500米的光纖。在此通用系統(tǒng)中，MSO有許多選擇方式為用戶提供FTTH方案。其中一個特別方案是利用低水峰（LWP）光纖的專用光纖方案。

　　專用光纖方案是一個有充裕光纖以及無源光網(wǎng)絡(luò)的方案。它的結(jié)構(gòu)確保用戶到節(jié)點有專用光纖的存在，這類似于用光纖連接從中樞或頭端到節(jié)點的方式。雖然與用光分路器系統(tǒng)相比是一種比較昂貴的方案，但它能提供幾乎無限的帶寬而非常易于升級。專用光纖方案，在整個網(wǎng)絡(luò)里將需要較多的有源光器件，因為本質(zhì)上講其節(jié)點成為中樞而用戶家里成為節(jié)點之故。每個地點均需要電子器件以提供傳輸。光在光纖里傳輸?shù)木嚯x將最后決定這些器件的類型及成本。

　　一個新興的叫三重復(fù)用（triplexer）的技術(shù)將能使這個選擇方式成為可能并保持相當?shù)偷某杀?。三重?fù)用的理念是每根互戶光纖處理兩個下行的信號及一個上行信號以提供視頻、語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。三重復(fù)用由為1550nm的模擬視頻帶寬及大約在1.5μm的數(shù)據(jù)及語音帶寬的兩個接收器所組成。1.3μm的發(fā)射器與中樞/頭端相聯(lián)系。

　　一個潛在的缺點（尤其對增加的視頻服務(wù)業(yè)及其相對的高速率傳輸而言）是模擬信號的高功率可能造成對1.5μm的信號的干擾。一些解決的方案是將這個信道移向靠近1.3μm的信道亦即典型的1460nm-1490nm區(qū)域。當接受于一般傳統(tǒng)單模光纖在1383nm的高衰減區(qū)時，該信道將受制于衰減，這便產(chǎn)生了一個新的問題。低水峰（LWP）光纖能解決使1.5μm的信道遠離1.55μm信道，同時不接受衰減限制的兩項問題。因此對FTTH，低水峰（LWP）光纖及三重復(fù)用的應(yīng)用能有力提供最大傳輸距離以及物理設(shè)備最有效利用的潛力。

6　結(jié)論

　　對于鏈路距離為30-50公里以及數(shù)據(jù)速率高達2.5Gb/s的不同MSO應(yīng)用，低水峰（LWP）光纖是最理想的光纖。粗波分復(fù)用（CWDM）及低水峰（LWP）光纖能為光纖同軸電纜混合網(wǎng)系統(tǒng)，無源光網(wǎng)絡(luò)及光纖到戶和/或路邊提供未來升級的途徑。低水峰（LWP）光纖能提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的靈活性及多樣性，它還能充分利用整個傳輸窗口。低水峰（LWP）與粗波分復(fù)用（CWDM）的組合應(yīng)用有造成更大的傳輸容量，增加系統(tǒng)的靈活性，達到最大的傳輸距離以及減低網(wǎng)絡(luò)的成本。