光纤接入技术的应用

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摘要　本文在对光缆的建设需求和现状进行分析的基础上，描述了光纤接入技术在光纤接入网中的地位和作用，分析新形势下光缆交接点的设置建议，以及配线光缆接入方式的分类、特点，配线光缆接入区的界定范围和原则，提出在工程建设中光纤接入的应用模式，探讨接入网光缆建设模式在接入网建设中的具体应用。
1、光纤接入网的现状
经过近几年的研究和实践，首先实现光缆到路边（FTTC）、光纤到楼（FTTB）已是电信运营商在接入光缆建设中形成的共识。接入光缆的组织方式主要采用的是“环形接入主干光缆+星形配线光缆”，光缆交接设备主要使用的是光缆交接箱。
随着光纤的普及和推广，近年光缆接入需求进一步增长：
（1）大客户光纤接入数量和比例都大大增加；
（2）“光进铜退”建设策略的实施，导致业务接入点数量增加；
（3）许多重要客户要求对配线段光缆进行保护；
（4）FTTH的建设需求增多
光纤接入需求的增长，导致光缆的建设规模和覆盖范围大大增加。现有建设模式和网络组织已经不能很好地满足光缆大规模建设的需要，特别在大城市一些光纤接入用户密集区域的问题更加突出，主要存在以下问题：
（1）接入主干光缆环的建设周期长，不能满足快速部署的要求；
（2）光缆交接箱的空间有限，不利于扩容；
（3）光交接箱配纤方式不规范，箱内光缆固定点等资源消耗快；
（4）大量客户要求对配线光缆进行保护，而现有环形光缆结构为了实现第二路由增加了接入主干光缆使用的复杂性。
2、光纤接入技术在光纤接入网中的地位和作用
采用光纤接入技术的接入网称为光纤接入网。它不但在电信网中，而且在未来的通信信息网中具有极其重要的地位，对今后的发展起着关键作用。首先它是电信网和通信信息网中最大的部分，它的建设费用占电信网总费用的二分之一以上；其次，光纤接入网直接面对广大的用户和各种应用系统，它的服务质量和内容直接影响网络的发展，事实上，大部分业务只需由接入网而不必通过核心网就可完成；第三，它是完成语音、数据、活动视像等综合业务的最主要部分和必经之路。因此，它是当前信息通信中高新技术竞争最剧烈和发展最快的部分。
3、光缆交接点设置及位置
对于不同的光纤接入用户发展环境，需要采用不同的光缆交接点形势。在目前的环境下，不管是固定运营商还是移动运营商都需要对光缆交接点的实现方式进行相应调整。
（1）电信运营商应把更多的接入局点纳入到接入主干光缆规划，作为光缆交接点。
目前接入主干光缆基本都是采用光缆交接箱作为光缆交接点，但是光缆交接箱箱体有一定限制，特别是对于大城市一些光纤接入客户密集的地区，目前较常用的288箱体不能满足需要，但增加光交接箱又比较困难或者在经济上不合算。在这种情况下，在主干光缆的建设过程中，应该重视接入点的加入，充分利用接入局点的空间建设合适的光配线架，使其行使光交接箱的功能，这样可以方便扩容和光纤调配。如图2所示，图2（a）是传统接入主干光缆建设方式，采用光交接箱作为光交接点；而图2（b）则较多地引入接入网点的室内光配线架作为光交接点，形成以光缆交接箱和室内光配线架相结合的模式，在光纤接入需求密集的区域，还可以进一步发展成以室内光配线架为主的模式。通过考察，目前固网运营商的许多接入局点在地理位置、空间等条件上基本能够符合要求。

图1　接入点光纤配线架代替光交接箱

图2　环形无递减法

（2）其它运营商应该重视光缆交接箱的部署和使用
运营商的光缆接入网基本是以满足接入需要为主的光缆接入网，在光纤的调度上，大部分城市都采用直接配纤的方式，很少使用光缆交接箱。对于近年发展的大客户接入基本都是以基站为光缆引出点，基站机房中的光配线架相当于光缆交接点。按道理，在城区基站密度较大，可以很方便地实现客户接入，但是许多基站机房的位置和装机条件比较差，进出局管道、光缆引入引出都受到越来越多的限制，特别在大城市，这些问题更加突出。因此，运营商不能单纯依靠基站机房来应对越来越多的光纤接入用户。
从未来多业务的发展来看，运营商应该在城市加强接入光缆网规划，明确接入光缆网的层次划分，最重要的是在层次结构之间相应地引入光缆交接箱，减少直接配纤方式的使用，以增加光缆纤芯调度的灵活性。另外对于战略位置比较重要的基站，要重视机房建设，提高基站机房的安装条件，完善进出机房管道建设，最终战略站点和光缆交接箱相配合，共同作为接入光缆网的光交接点。
4、配线光缆接入方式的分类和特点
光缆配线方式有3种形式，环形无递减配线法、星形无递减配线法、星形递减配线法。
4.1　环形无递减配线法
（1）呈环状连接路由的无递减配线法。（2）适用于高速、宽带业务需求范围较广，并且增长迅速的市区及商业区。（3）在采用这一配线法时，传输设备应构成环形，是纤芯在环路上进行无递减配线，可以在任意点选择纤芯，纤芯通融性高，可随时满足要求。　（4）在一定地区呈环形连接，所以这一特定地区内的光WAN（Wild Area Network）很容易提供大楼间光配线网路和实现网路分支，是一种高可靠性配线法。
4.2　星形无递减配线法
（1）基本上是星形配线，但采用无纤芯递减形式的配线方法。（2）适用于受建筑设备限制，为确保有限的管道路由，采用环形无递减配线法较为困难的地区。（3）从端局到远端用户的配线不进行纤芯递减，所以与环形无递减配线法一样，纤芯的通融性很高，也是一种能立即满足需求的配线方法。（4）光缆出现故障时，需要由其它光缆或其他路由进行补救，所以是一种可靠性稍低的配线法。
4.3　星形递减配线法
（1）考虑需求地点与光缆连接等方面的经济性，采用纤芯递减的星形递减配线法。（2）适用于需求分散在较大范围内，并且变动又小，用户较为稳定的地区。（3）将分散的用户所需要的纤芯逐一集中起来进行配线，很难满足应急的需求，纤芯通融性极差。（4）预测不准确而频繁地追加工程，造成投资浪费。（5）光缆发生故障时，与星形无递减配线法同样，是一种可靠性较低的配线法。光纤配线方式分类图如下图2，3，4所示。

图3　星形无递减法

图4　星形递减法

5、接入光缆的建设模式
5.1　树形接入主干与环形接入主干光缆
以前接入主干多采用环形结构，主要由于光缆比较稀疏，希望对接入主干光缆部分进行保护。但是随着接入光缆建设规模的扩大，接入光缆将变得像铜缆一样普及，在这种形势下。接入主干光缆采用树形结构，一方面能够解决建设进度和分期建设的问题，可以不必在一期工程中就按照环形结构施工，从而大大提高部署进度，满足用户快速发展的需求；另一方面采用树形接入主干结构也能够很好地实现接入主干线路的保护，同时可以更好地实现配线光缆保护（如图5所示）。

图5　在树形接入主干光缆模式下的大客户双路由

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随着出局接入主干条数越来越多、覆盖范围越来越广，采用图2所示的结构实现双路由保护也越来越容易。另外，采用“树形结构+公共纤芯”的配纤方式，在应对多种业务需求时，能够使纤芯利用率达到最大，而使光缆交接箱的占用比降到最低。
因此，针对光纤接入客户数的迅速增长、安全性要求提高等特点，应对接入主干光缆重新进行统一规划，根据街道、用户布局、用户特性等因素选择更合理的接入主干光缆结构和配纤方式。
5.2　突出光缆分纤盒在网络结构中的位置，增加光缆分纤盒的使用
在配线光缆的建设过程中，应该考虑光缆层次化问题，突出光缆分纤盒在网络结构中的位置，增加光缆分纤盒的使用和管理。光缆分纤盒的使用能够大大减少同一路由上有多条配线光缆的现象，可以大大提高配线光缆和主干光缆的纤芯利用率，可以节省对光交接箱中光缆固定点等资源的占用，保证在用户密集地区能够引出足够多的配线光缆。另外，光缆分纤盒的使用还可以大大节省网络建设和维护费用。
5.3　加大汇聚手段的使用，减少主干光缆纤芯的消耗
在大城市光纤接入用户密集的区域，接入主干光线和光缆交接箱空间的消耗很厉害，扩容压力较大。为了减少主干光缆的消耗，合理选择有源或者无源方式进行汇聚是非常有效的手段，在网络的规划建设和使用过程中应该重点考虑。
在采用接入点配线架作为光缆交接点的应用场合，由于拥有良好的装机条件，可以灵活地选择有源和无源方式进行汇聚，形成以接入点为汇聚节点的接入配线层网络，网络可以根据需求灵活地选择环形、链形、树形等结构。有源方式主要可以采用SDH传输设备对2 Mbit/s电路、10/100 Mbit/s以电路进行汇聚，也可以采用以太网对本区域内的数据业务进行汇聚。无源方式目前主要以EPON为主。
在采用光缆交接箱作为光缆交接点的应用场合，由于缺少设备放置空间，可以选择EPON/GPON等无源接入方式进行汇聚。
6、配线光缆接入区的界定范围
接入网光缆的配线仍然延续了传统电缆的配线方式，通过光配线架（ODF）使大容量的主干光缆灵活地进入用户节点，实现FTTC、FTTF和FTTB。一般地，主干光缆拓扑结构均为环状，主干环网光缆的建筑方式一般采用管道敷设，通过道路管网与光交接点相连，其走向既要经过用户集中分布区域，又要避免两条光缆重复路由，这样不但可达到对预期用户点覆盖的目的，还可充分利用地下管孔资源。
配线光缆路由为光交接点与各用户光节点之间的路由，可根据光节点周围的用户群的分布情况和地理环境来确定，要求其线路具有隐蔽性、安全性和可行性。其建筑方式应优选管道式，亦可根据实际情况灵活确定。配线光缆覆盖区域应控制在以光交接点为中心的设定范围内（2 km～4 km范围内）。
另外，光交接点的选择必须为光缆主干路由途经的用户单元集中区域。应根据目前可行、进出线路较为便捷、用户分布相对集中、与原有光缆及其设备距离相对短、路由安全等诸多因素综合考虑。首选为高层楼群的独立电话交换间内，其面积应结合终端设备占用面积一并考虑，以备各类光电设备的安装及维护。
为使光缆充分满足光通信业务发展的需要，设置光纤配线区。光纤配线区是以沿途光缆路由并覆盖其周围用户建筑物的集中区域为一个光纤配线区。光纤配线区的划分要考虑以下各项原则。
（1）从不同的物理路由方面比较，根据有效覆盖所属区域内的用户建筑物的路由确定配线区。
（2）考虑容许光损耗，以距离局址最短的路由确定配线区。
（3）用户业务密度高的地区应选择环形路由确定配线区。
各配线法的适用范围及光缆容量限度图如图6、图7所示。

图6　各配线法的适用范围

图7　光缆容量限度
7、配线光缆接入方式的选用原则
光缆路由的选择以及纤芯的取定是以网络整体发展建设规划为指导，以业务需求预测和用户分布为基础来进行的。光纤接入网在一定程度上决定了配线方式的选择，受接入节点的业务类别、范围大小、节点位置远近以及区域经济能力等诸多因素的影响，网络的结构会有所不同。所以，光缆配线时应考虑：
（1）接入网建设一般是先建主干层，确定主干层的网络结构，然后根据具体区域的实际情况发展配线层，有业务需求时才建设配线层，并就近接入主干层。
（2）业务预测的准确性对光缆配线规划的可操作性影响较大。
（3）由于光缆的寿命年限较长，而业务预测受到种种因素的限制，因此在进行光缆配线过程中，应根据当地实际情况灵活地运用光纤配线法，以达到预期目的。
（4）选择光缆配线法时还应考虑主干层的长期稳定性、配线层的灵活性，以及整体网络的可靠性和经济性。
（5）配线方式的选择需要考虑中远期需求，保证能够灵活方便地上下光纤，将来业务发展时便于扩充。
8、配线光缆接入的应用模式
光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到楼层（FTTF）和光纤到户（FTTH/FTTO）等应用方式分别对应于不同个性、不同价格、不同特征的用户需求，实施过程中结合“光进铜退”的发展策略，逐步向光纤到户的方向过渡，全光纤的FTTC接入方式在战略上具有十分重要的位置。
（1）在大中城市、珠江三角洲、业务量发展较快、业务种类繁多、用户密集、宽带业务猛增的地区，可组成多个节点的网络，在经济条件允许时应优先选择环型无递减配线法。环型无递减配线法无论在通融性还是可靠性方面都是较好的，能提供大楼间光配线网路和实现网路分支，是一种高可靠性配线法的具体应用。
（2）在用户分布相对不稳定的地区或用户较少、用户相对较为分散、用户发展缓慢的地区，应选择星形无递减配线法即采用复接配线法。星形无递减配线法可以提高配线光缆芯线利用率和节省投资，是一种能立即满足需求的配线方法。
（3）在用户分散和需求相对稳定的地区或对要求保密性较强的网络、用户发展较慢、变动又小、密度均匀的地区，应选择星形递减配线法即采用直接配线法。星形递减配线法。将分散的用户所需要的纤芯逐一集中起来进行配线，宽带业务需求量小且用户分散，尽量避免路由投资，采用光纤直接配线方式具有布线方式简单、经济的优势。
（4）在市郊或城镇或目标局与端局之间，由于用户密度较低，业务种类简单，在接入层建设的初期，用户业务需求暂时不清晰，很难做出准确的业务预测，大规模的光缆网络建设可能会使投资在相当长的时期内不能发挥效益，因此对确有业务需求的用户以及适宜光纤接入的地区采用光纤到大楼、光纤到小区、光纤到路边的方式进行建设，条件允许的情况下也可选择环型无递减配线法。利用自愈环的方式提高网路的安全性、充分利用光缆的路由和光纤的芯数，提高光纤的利用率，因此在接入层建设初期宜采用星形无递减配线法和星形递减配线法两种方式接入，待业务和用户发展起来、条件成熟时再建立环型混合网。
（5）光缆配线的应用区别：光缆配线法基本上有上述3种，但在使用时，要根据该配线地区的需求动向、需求密度、有无建筑设备，综合考虑其维护性、可靠性、经济性之后再行决定，其中，尤其需注意经济性。
9、结语
光纤接入需求的飞速增长不能只依靠大规模建设接入光缆来解决，应该着眼于长远发展，需要在接入光缆网组织方式、建设方式、光缆交接点的配置、汇聚手段的使用等方面有所改变，从而实现以较低的投资建设高效的网络，快速地满足用户需求。

wave1

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