城域網(wǎng)光纜線(xiàn)路設計及其技術(shù)應用

    當前，電信運營(yíng)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(gè)最不確定的因素。城域網(wǎng)只有具備極強的多業(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)已成為當前傳送網(wǎng)絡(luò )建設的重點(diǎn)領(lǐng)域，各大電信運營(yíng)商都將建筑城域光網(wǎng)絡(luò )作為自己的重要目標。

    城域網(wǎng)的建設思路

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

    由于城域網(wǎng)已經(jīng)不是一個(gè)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(yíng)商（如中國電信和中國網(wǎng)通）。城域網(wǎng)的建設絕對不是重新建設一張專(zhuān)門(mén)承載數據業(yè)務(wù)的新傳輸網(wǎng)，而是在城域范圍對以前建設的傳輸網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化和改造。

    目前城域光網(wǎng)絡(luò )的建設也可以分為核心（骨干）層、匯聚層、接入層，各電信運營(yíng)商宜采用整體規劃、分步實(shí)施的原則，根據城市規模及業(yè)務(wù)發(fā)展的具體情況，采取適當的網(wǎng)絡(luò )結構和傳輸技術(shù)，在滿(mǎn)足3～5年發(fā)展需要的基礎上，適當超前發(fā)展城域光網(wǎng)絡(luò )。其中，要特別注意以下3點(diǎn)。

    1.選擇合適的光傳送技術(shù)

    城域光網(wǎng)絡(luò )主要著(zhù)眼于網(wǎng)絡(luò )的透明性、可擴充性和動(dòng)態(tài)配置。當前城域光網(wǎng)絡(luò )在功能上已出現2種發(fā)展態(tài)勢：

    1）由大容量傳輸設備構筑核心骨干點(diǎn)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(shí)具備向上一層面的業(yè)務(wù)傳送能力。

    2.網(wǎng)絡(luò )拓撲的靈活性和升級能力

    由于受用戶(hù)需求和地理分布動(dòng)態(tài)變化的影響，城域的數據業(yè)務(wù)具有多變性，這就促使電信運營(yíng)商努力尋求能根據業(yè)務(wù)需求和用戶(hù)群，來(lái)調度和擴展業(yè)務(wù)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(huì )帶來(lái)許多問(wèn)題。目前城域光網(wǎng)絡(luò )的拓撲主要是環(huán)網(wǎng)，如SDH的ADM環(huán)及基于DWDM的光環(huán)網(wǎng)。未來(lái)的城域光網(wǎng)絡(luò )應該是基于網(wǎng)狀網(wǎng)的拓撲結構，其核心節點(diǎn)即光交叉連接（OXC）或波長(cháng)路由交換（WRS）設備。

    3.城域光網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)和管理

    當前制約城域網(wǎng)快速發(fā)展的關(guān)鍵因素是運營(yíng)，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(yíng)和管理。目前光網(wǎng)絡(luò )帶寬利用率很低，無(wú)法動(dòng)態(tài)調配帶寬。城域光網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)就是要充分利用現有的網(wǎng)絡(luò )資源，構建一個(gè)帶寬服務(wù)網(wǎng)，提供即時(shí)的、端到端的、可變的帶寬服務(wù)。

    城域網(wǎng)的光纜線(xiàn)路網(wǎng)的結構及設計思路

    如何建設城域光纖光纜網(wǎng)？第一應根據城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )結構；第二是根據城域網(wǎng)的建設思路，網(wǎng)絡(luò )的拓樸應具有靈活性和升級能力。根據近幾年城域網(wǎng)建設的實(shí)踐，筆者提出幾點(diǎn)城域網(wǎng)的光纜線(xiàn)路網(wǎng)的設計思路。

    1.核心層光纜線(xiàn)路

    核心層光纜線(xiàn)路主要是連接城域網(wǎng)的核心節點(diǎn)，如電話(huà)交換局、匯接局、目標局、移動(dòng)交換局、核心/出口路由器等。

    核心節點(diǎn)通常數量不會(huì )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(lèi)較多，同時(shí)對網(wǎng)絡(luò )生存性要求較高。

    通常既是大的電話(huà)交換局（所）又是綜合業(yè)務(wù)設備安裝機樓，一般坐落在交通方便或者是某區域的經(jīng)濟政治中心，同時(shí)，連接核心節點(diǎn)的光纜線(xiàn)路的路由上會(huì )有配線(xiàn)光纜和許多大客戶(hù)需要考慮。因此，連接核心節點(diǎn)的光纜一般是主干光纜，通常光纜的纖芯數會(huì )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(xiàn)路網(wǎng)結構時(shí)，既要根據城域網(wǎng)核心節點(diǎn)的業(yè)務(wù)現狀，又要考慮到有利于業(yè)務(wù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò )結構的演變。如為減少初期建設成本，目前的核心層光纜線(xiàn)路可考慮以環(huán)網(wǎng)結構、虛擬格形網(wǎng)配纖法（即每個(gè)節點(diǎn)之間都有直達的光纖）為主，其典型的光纜網(wǎng)結構及纖芯（以148芯為例）。今后根據實(shí)際情況，不斷補充完善，逐漸實(shí)現物理路由上的網(wǎng)格形的光纜網(wǎng)。

    虛擬格形網(wǎng)配纖法的光纜環(huán)網(wǎng)結構具有快速向格狀網(wǎng)演變的靈活性，非常適合快速組建類(lèi)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(shí)中斷。因此，在條件許可的情況下，應逐步建設一個(gè)物理路由上的網(wǎng)狀光纜網(wǎng)。

    主干光纜的纖芯數一般應滿(mǎn)足不少于5年的用戶(hù)需求，可以按整個(gè)城市總需求估算總出局纖芯數，然后根據用戶(hù)分布情況，分攤到每個(gè)局的每條出局主干光纜。

    2.匯聚層光纜線(xiàn)路

    城域網(wǎng)的匯聚層節點(diǎn)通常數量較多，都是重要業(yè)務(wù)點(diǎn)，它主要是連接交換機的端局、基站控制器、匯接路由器、專(zhuān)線(xiàn)用戶(hù)等；匯聚容量較大，而且業(yè)務(wù)種類(lèi)較多，要求實(shí)現業(yè)務(wù)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(xiàn)路網(wǎng)絡(luò )結構建議采用環(huán)形網(wǎng)結構為主，鏈形網(wǎng)為輔。

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

    匯聚層光纜的芯數主要取決于匯聚層有源設備組網(wǎng)所需的纖芯數，即組建MSTP業(yè)務(wù)平臺和數據接入設備組網(wǎng)所需的纖芯數。匯聚層的MSTP設備一般要求不超過(guò)6個(gè)開(kāi)口點(diǎn)，有的運營(yíng)者要求不超過(guò)8個(gè)開(kāi)口點(diǎn)。通常按每5個(gè)開(kāi)口點(diǎn)構成一套匯聚傳輸系統，每套匯聚傳輸系統按雙向各占用4芯考慮，數據接入設備按每個(gè)開(kāi)口點(diǎn)歸屬2個(gè)目標局（所），每個(gè)開(kāi)口點(diǎn)占用4芯考慮。

    3.接入層光纜線(xiàn)路

    接入層光纜線(xiàn)路是從匯集點(diǎn)連接到無(wú)數個(gè)終端節點(diǎn)（如移動(dòng)的基站、交換機的遠端模塊局、數據業(yè)務(wù)節點(diǎn)、大客戶(hù)以及重要的客戶(hù)等）的光纖線(xiàn)路，需要面對各種應用用戶(hù)或系統，覆蓋區域一般不會(huì )太大，通常主要采用星/樹(shù)形結構，對于需要連接部分專(zhuān)線(xiàn)用戶(hù)、重要用戶(hù)、對可靠性要求高的用戶(hù)，可采用環(huán)形結構。歸納起來(lái)有3種配纖方法。

    1）樹(shù)形遞減直接配纖法

    樹(shù)形遞減直接配纖法與原音頻電纜直接配線(xiàn)法類(lèi)似，即接入用戶(hù)的配線(xiàn)光纜直接從主干光纜中引出，光纜的芯數從局端起向遠端節點(diǎn)（遠端分纖箱）逐級遞減。

    樹(shù)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(dòng)又小，用戶(hù)較為穩定的地區。

    樹(shù)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較多，光纖資源不共享，光纖的利用率較低。如果節點(diǎn)的用戶(hù)預測稍有偏差，就可能造成某些節點(diǎn)纖芯不足，另外一些節點(diǎn)纖芯過(guò)剩。此外，樹(shù)形遞減直接配纖法的生存性也比較差，萬(wàn)一主干光纜發(fā)生故障，將影響它下游的一片用戶(hù)。

    此法每一段光纜的纖芯數等于其下游各交接箱的纖芯數的總和。

    2）樹(shù)形無(wú)遞減直接配纖法

    樹(shù)形無(wú)遞減直接配線(xiàn)法與樹(shù)形遞減直接配線(xiàn)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無(wú)遞減，配線(xiàn)光纜從光纜交接箱引出。

    樹(shù)形無(wú)遞減直接配纖法適用于受某些客觀(guān)因素限制，如管道資源不足，用戶(hù)分布預測困難，實(shí)現環(huán)網(wǎng)無(wú)遞減配纖法較困難的區域。

    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無(wú)遞減，所以它能立即滿(mǎn)足沿線(xiàn)需求的變化，纖芯的融通性較高。但它的主干是線(xiàn)形，同樣有上游光纜線(xiàn)路故障將直接影響下游的生存性的問(wèn)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(gè)交接箱的光纜纖芯數等于或略大于沿線(xiàn)交接箱所需纖芯數的總和。

    3）環(huán)形無(wú)遞減交接配纖法

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

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

    環(huán)形無(wú)遞減交接配纖法的纖芯通融性較高，可隨時(shí)滿(mǎn)足沿線(xiàn)突發(fā)性的客戶(hù)或需求。此法環(huán)網(wǎng)光纜的纖芯數等于環(huán)上所有交接箱的纖芯數的總和。

    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)濟發(fā)達地區的超大城市采用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(cháng)，也不需要大規模的色散補償。采用G.652光纖的高速率系統成本仍遠遠低于G.655光纖上的系統。因此，在城域網(wǎng)層面上建議全部采用G.652單模光纖。

    光纜的結構選擇應根據纖芯多少、應用層面和敷設方式等決定。對于纖芯數量大而且為滿(mǎn)足突然冒出來(lái)的用戶(hù)需求隨時(shí)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(xiàn)路的設計談一點(diǎn)粗略的想法，為的是拋磚引玉。在傳送網(wǎng)中接入網(wǎng)最為復雜，不僅面對著(zhù)各種業(yè)務(wù)需求的無(wú)數用戶(hù)，并有著(zhù)各種各樣的接入技術(shù)，目前主要還是以銅線(xiàn)電纜為主。但是隨著(zhù)光纖到戶(hù)（FTTH）技術(shù)的成熟和推廣，光纖接入將逐漸延伸到用戶(hù)，接入網(wǎng)的光纖光纜線(xiàn)路的結構、配纖方式將與傳統的銅線(xiàn)纜的配線(xiàn)方式會(huì )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(xiàn)路進(jìn)行討論。