FTTH網(wǎng)絡(luò)增加了交換局的光纖密度
FTTH網(wǎng)絡(luò)增加了交換局的光纖密度
首先,為什么會(huì)有從純粹的光傳輸?shù)酵耆墓饫w接入這樣一個(gè)戲劇性的轉(zhuǎn)變呢?這是因?yàn)榉?wù)提供商必須能提供互聯(lián)網(wǎng)接入、數(shù)字電視和電話服務(wù)(通常稱(chēng)為“三重業(yè)務(wù)”)以吸引和留住寬帶用戶?;旌暇W(wǎng)絡(luò)通常被傳輸距離或單個(gè)節(jié)點(diǎn)上的用戶數(shù)量所限制。最快的DSL網(wǎng)絡(luò)只能在半英里內(nèi)提供從復(fù)用設(shè)備到客戶端的三重業(yè)務(wù),而混合網(wǎng)絡(luò)的帶寬則受到單個(gè)節(jié)點(diǎn)的用戶數(shù)量和電氣噪聲的限制,因?yàn)殡姎庠肼晻?huì)損傷信號(hào)的波形。
FTTH是唯一一個(gè)可以在服務(wù)區(qū)域內(nèi)透明地、大規(guī)模地、可靠地提供Gb/s速率的全光接入平臺(tái)。這個(gè)才是過(guò)渡到完全光纖接入的根本原因。那么,應(yīng)該如何設(shè)計(jì)光纖接入網(wǎng)呢?
集中式的結(jié)構(gòu)
建立可升級(jí)的FTTH網(wǎng)絡(luò)的最好方法就是要保證它的物理層能夠支持多種接入結(jié)構(gòu),集中式的結(jié)構(gòu)對(duì)這方面的支持就非常好。這種單光纖接入到用戶家里的方法被廣泛地采用,因?yàn)樗男б娓卟⒛軌蛑С侄喾N結(jié)構(gòu)。PON在當(dāng)前已經(jīng)很常見(jiàn)了,交換式的以太網(wǎng)或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)在某些特定情況下也是適用的,這些情況是指已有以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的地方。圖1顯示了一個(gè)FTTH網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),它包含三個(gè)不同的光纜部分:藍(lán)線是饋線段,紅線是配線段,綠線是入戶線段。
一種典型的光接入網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):饋線(藍(lán)色),配線(紅色),入戶線(綠色)。
在一個(gè)以集中式結(jié)構(gòu)建設(shè)的FTTH網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi),都會(huì)有一根光纖(圖1中紅色線)通到光纖服務(wù)終端準(zhǔn)備為每個(gè)家庭或企業(yè)提供服務(wù)。當(dāng)家庭或企業(yè)需要接入網(wǎng)絡(luò)時(shí),入戶光纖(圖1中綠色線)就能馬上連接到光纖服務(wù)終端以完成光纖接入服務(wù)。那么配線光纖(紅色線)的上行末端從哪里開(kāi)始呢?
每個(gè)用戶的光纖既可以起始于鄰近的LCP分路器箱,也可以直接起始于交換局。無(wú)論哪個(gè)起始點(diǎn)都能很好地支持未來(lái)帶寬需求的增長(zhǎng),即每戶家庭100Mbit/s的流量?;谶@一點(diǎn),在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)部署支持所有家庭用戶的光纖網(wǎng)絡(luò)的總成本應(yīng)予以認(rèn)真考慮。
總的成本不僅包括光纜的成本,最重要的是光纜鋪設(shè)的成本。無(wú)論是架空還是地埋,使用帶狀光纜是最有利于提高效率和降低安裝成本的。下面的FTTH部署實(shí)例就是在一個(gè)相當(dāng)密集的區(qū)域內(nèi)高效、低成本、高可靠地支持?jǐn)?shù)千個(gè)家庭用戶。它利用了帶狀光纜、高密度的交換局光纖硬件以及LCP分路器箱。
照片1. 交換局里高密度的機(jī)架可以有效地支持大量的光纖,同時(shí)也提供了易于操作的手動(dòng)故障切換恢復(fù)功能。
一個(gè)具體實(shí)施的例子
圖2描繪了一個(gè)城市的FTTH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),其中每個(gè)區(qū)域大約承載3450個(gè)用戶。在交換局中,一個(gè)高密度的機(jī)架可以支持高達(dá)1728個(gè)光纖端口。一般來(lái)說(shuō),F(xiàn)TTH網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者喜歡選用SC/APC連接器,因?yàn)樗幕夭〒p耗可以達(dá)到65dB。
一個(gè)以環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)的FTTH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可以為大量用戶提供高可靠的服務(wù)。
采用SONET/SDH承載以太網(wǎng)有幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。首先,可以讓運(yùn)營(yíng)商利用他們已有的TDM構(gòu)架來(lái)提供以太網(wǎng)。第二,在這個(gè)場(chǎng)景中以太網(wǎng)作為T(mén)DM網(wǎng)絡(luò)提供、維護(hù)和管理的另一條電路,和其他TDM業(yè)務(wù)是類(lèi)似的。
另一方面,采用SONET/SDH承載以太網(wǎng)也有些劣勢(shì)。首先,業(yè)務(wù)的開(kāi)銷(xiāo)因?yàn)槎鄬訁f(xié)議的配置、驗(yàn)證、管理等而增加。第二,可以提供的帶寬是有限的,通常在1~8個(gè)T1/E1以?xún)?nèi)(如提供T1,則速率在5~12Mbps)。第三,由于不能采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用,以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和TDM業(yè)務(wù)一樣昂貴。
圖2中藍(lán)色的饋線環(huán)網(wǎng)可以由一根包含864根ITU G.652.D單模光纖的無(wú)膠帶狀光纜組成。這個(gè)環(huán)網(wǎng)可以環(huán)繞全城并提供手動(dòng)故障切換機(jī)制。在這個(gè)例子中,一個(gè)機(jī)架可以支持高達(dá)864個(gè)業(yè)務(wù)端口以及另外864個(gè)備用端口(每個(gè)區(qū)域216線)。如果這個(gè)環(huán)被切斷了,那么受影響的區(qū)域的跳線可以手動(dòng)迅速穿過(guò)機(jī)架中間連接到另一邊的備用端口。如果沒(méi)有手動(dòng)故障切換機(jī)制,那么這個(gè)城市的環(huán)網(wǎng)服務(wù)就會(huì)中斷——直到被切斷的線路重新接上,而這樣的現(xiàn)場(chǎng)維修既費(fèi)錢(qián)又費(fèi)時(shí)。
值得一提的是,使用帶狀光纜可以大大減少建設(shè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)在交換局終接光纖的時(shí)間。通過(guò)每次同時(shí)熔接12對(duì)光纖,完成交換局內(nèi)1728根光纖的熔接僅僅需要3人·天的工作量,而每次熔接1對(duì)光纖則需要14.5人·天。(假設(shè)每次同時(shí)熔接12對(duì)光纖需要10分鐘,每次熔接1對(duì)光纖需時(shí)4分鐘)。
照片1顯示了一個(gè)高密度機(jī)架及其組成部分,包括一個(gè)72端口的模塊槽,可根據(jù)需要逐步增加模塊,每個(gè)可插拔模塊包含12個(gè)光纖端口。
在透明的可插拔模塊中,一個(gè)12芯的帶狀尾纖熔接到饋線端的12芯帶狀光纜一般只需要10分鐘。這種透明塑料結(jié)構(gòu)使得定位一根跳線的末端變得非常迅速。并且,如果服務(wù)的區(qū)域比較小,就可以不用本例子中的LCP分路器箱,將家庭用戶直接連接到中心局機(jī)架上,那么這個(gè)模塊槽就可以容納3個(gè)32端口的分路器模塊。此外,WDM模塊往往需要把外部的視頻信號(hào)疊加到PON信號(hào)上,有必要時(shí),可插拔模塊也可以實(shí)現(xiàn)這一功能。對(duì)于機(jī)架本身,松弛的跳線可以很方便地安置在機(jī)架的中心,因此多余的跳線管理起來(lái)也很容易。
重新回到圖2中FTTH網(wǎng)絡(luò)部署的例子。在4個(gè)交叉點(diǎn)上,每一個(gè)(圖中以“X”表示)都有饋線環(huán)的216條光纖熔接到四個(gè)144端口預(yù)端接跳線板上(照片2)。
照片2. 預(yù)端接跳線板。
在交叉連接箱內(nèi)還有另外三個(gè)144端口預(yù)端接跳線板,864芯配線環(huán)光纜(圖中紅色部分)中的216根配線光纖熔接其上。實(shí)際上,這條光纜即充當(dāng)了饋線也充當(dāng)了配線。前面的216根光纖在LCP分路器箱中連接饋線端,而剩下的57*×144)根光纖充當(dāng)每個(gè)LCP分路器箱內(nèi)發(fā)出的配線。每個(gè)配線環(huán)(圖中紅色部分)最多可以有6個(gè)LCP分路器箱,又因?yàn)槊總€(gè)LCP分路器箱可以承載576個(gè)用戶,那么每個(gè)區(qū)域的配線環(huán)總共就能承載3456個(gè)用戶,所服務(wù)的四個(gè)區(qū)域的總承載量就等于13824個(gè)用戶。服務(wù)這么多用戶只要一個(gè)機(jī)架的864個(gè)端口就可以了。
配線環(huán)也設(shè)有手動(dòng)故障切換機(jī)制以防萬(wàn)一線纜被切斷了。必要的時(shí)候,受影響端口的跳線可以由人工連接到配線環(huán)的另一邊。
區(qū)域中的每個(gè)LCP分路器箱都有18根光纖要回傳到交換局來(lái)支持1×32分路比的PON。考慮遠(yuǎn)一點(diǎn),以后還可以再增加18根光纖用來(lái)支持1×16分路比的PON,以提供更多的用戶帶寬。此外,這36根光纖可以通過(guò)交叉連接箱內(nèi)的跳線和LCP分路器箱內(nèi)富余的饋線端口實(shí)現(xiàn)手動(dòng)故障切換。
至于每個(gè)LCP分路器箱出來(lái)的576根光纖,如果配線環(huán)被切斷了,只有一些分配箱的客戶服務(wù)會(huì)受到暫時(shí)的影響,直到配線環(huán)被重新熔接好服務(wù)才能恢復(fù)。
饋線環(huán)和配線環(huán)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是:整條光纜可以放進(jìn)一根1.25英寸的管道中或者是架空的信號(hào)線纜中。帶狀光纜終端分配系統(tǒng)和接入終端盒可以沿配線環(huán)的任何一側(cè)接入到配線光纜中。然后預(yù)端接的終端上就有了4至12路用戶線,可以接入預(yù)端接的入戶光纜了。
收益
當(dāng)今的光接入網(wǎng)需要交換局的光纖硬件能夠和外部的光纜以及光纖硬件協(xié)調(diào)地集成在一起,既要方便運(yùn)行維護(hù),又要降低安裝成本。
使用集中式的結(jié)構(gòu)以及高密度的機(jī)架就可以提高無(wú)膠帶狀光纜的效益,因?yàn)?2根光纖可以在可插拔模塊里面一起熔接,而不需要額外的機(jī)架內(nèi)部或外部空間。如果沒(méi)有這種節(jié)省空間的設(shè)計(jì),那么一些交換局就會(huì)沒(méi)有足夠的空間容納區(qū)域內(nèi)所有的光纜。
總之,正確的設(shè)計(jì)提高了FTTH網(wǎng)絡(luò)在特殊環(huán)境中的運(yùn)行性能,并且方便了以后帶寬的升級(jí)和傳輸設(shè)備的更換。