FTTH网络需求增加了交换机的光纤密度

　　一直以来，在电信的交换局（CO）或者有线电视的头端设备（HE）中，光纤硬件（FOH）相对来说都不太重要，因为交换局或头端设备的光纤端口数目是比较小的。但是，在光接入网络正在兴起的今天，我们需要将交换局的光纤硬件和外部的光缆以及光纤硬件协调地整合在一起。DSL和光纤/同轴电缆混合网一般能支持24至48根光纤，而在FTTH网络中，即使使用了区域汇聚点（LCP）分路器箱，也往往需要交换局有数百甚至上千的光纤端口。在后面我们将看到支持这个说法一个实例。

　　首先，为什么会有从纯粹的光传输到完全的光纤接入这样一个戏剧性的转变呢？这是因为服务提供商必须能提供互联网接入、数字电视和电话服务（通常称为"三重业务"）以吸引和留住宽带用户。混合网络通常被传输距离或单个节点上的用户数量所限制。最快的DSL网络只能在半英里内提供从复用设备到客户端的三重业务，而混合网络的带宽则受到单个节点的用户数量和电气噪声的限制，因为电气噪声会损伤信号的波形。

　　FTTH是唯一一个可以在服务区域内透明地、大规模地、可靠地提供Gb/s速率的全光接入平台。这个才是过渡到完全光纤接入的根本原因。那么，应该如何设计光纤接入网呢？

　　集中式的结构

　　建立可升级的FTTH网络的最好方法就是要保证它的物理层能够支持多种接入结构，集中式的结构对这方面的支持就非常好。这种单光纤接入到用户家里的方法被广泛地采用，因为它的效益高并能够支持多种结构。PON在当前已经很常见了，交换式的以太网或者点对点网络在某些特定情况下也是适用的，这些情况是指已有以太网基础设施的地方。图1显示了一个FTTH网络的拓扑结构，它包含三个不同的光缆部分：蓝线是馈线段，红线是配线段，绿线是入户线段。

图一 典型的光接入网结构

　　一种典型的光接入网拓扑结构：馈线（蓝色），配线（红色），入户线（绿色）

　　在一个以集中式结构建设的FTTH网络覆盖区域内，都会有一根光纤（图1中红色线）通到光纤服务终端准备为每个家庭或企业提供服务。当家庭或企业需要接入网络时，入户光纤（图1中绿色线）就能马上连接到光纤服务终端以完成光纤接入服务。那么配线光纤（红色线）的上行末端从哪里开始呢？

　　每个用户的光纤既可以起始于邻近的LCP分路器箱，也可以直接起始于交换局。无论哪个起始点都能很好地支持未来带宽需求的增长，即每户家庭100Mbit/s的流量。基于这一点，在目标区域内部署支持所有家庭用户的光纤网络的总成本应予以认真考虑。

　　总的成本不仅包括光缆的成本，最重要的是光缆铺设的成本。无论是架空还是地埋，使用带状光缆是最有利于提高效率和降低安装成本的。下面的FTTH部署实例就是在一个相当密集的区域内高效、低成本、高可靠地支持数千个家庭用户。它利用了带状光缆、高密度的交换局光纤硬件以及LCP分路器箱。

图二 交换局里高密度的机架

　　交换局里高密度的机架可以有效地支持大量的光纤，同时也提供了易于操作的手动故障切换恢复功能。

　　一个具体实施的例子

　　图2描绘了一个城市的FTTH网络结构，其中每个区域大约承载3450个用户。在交换局中，一个高密度的机架可以支持高达1728个光纤端口。一般来说，FTTH网络设计者喜欢选用SC/APC连接器，因为它的回波损耗可以达到65dB。

图三 以环网为基础的FTTH网络结构

　　一个以环网为基础的FTTH网络结构，可以为大量用户提供高可靠的服务。

　　采用SONET/SDH承载以太网有几项优势。首先，可以让运营商利用他们已有的TDM构架来提供以太网。第二，在这个场景中以太网作为TDM网络提供、维护和管理的另一条电路，和其他TDM业务是类似的。

　　另一方面，采用SONET/SDH承载以太网也有些劣势。首先，业务的开销因为多层协议的配置、验证、管理等而增加。第二，可以提供的带宽是有限的，通常在1~8个T1/E1以内（如提供T1，则速率在5~12Mbps）。第三，由于不能采用统计复用，以太网业务和TDM业务一样昂贵。

　　图2中蓝色的馈线环网可以由一根包含864根ITU G.652.D单模光纤的无胶带状光缆组成。这个环网可以环绕全城并提供手动故障切换机制。在这个例子中，一个机架可以支持高达864个业务端口以及另外864个备用端口（每个区域216线）。如果这个环被切断了，那么受影响的区域的跳线可以手动迅速穿过机架中间连接到另一边的备用端口。如果没有手动故障切换机制，那么这个城市的环网服务就会中断——直到被切断的线路重新接上，而这样的现场维修既费钱又费时。

　　值得一提的是，使用带状光缆可以大大减少建设网络时在交换局终接光纤的时间。通过每次同时熔接12对光纤，完成交换局内1728根光纤的熔接仅仅需要3人·天的工作量，而每次熔接1对光纤则需要14.5人·天。（假设每次同时熔接12对光纤需要10分钟，每次熔接1对光纤需时4分钟）。

　　照片1显示了一个高密度机架及其组成部分，包括一个72端口的模块槽，可根据需要逐步增加模块，每个可插拔模块包含12个光纤端口。

　　在透明的可插拔模块中，一个12芯的带状尾纤熔接到馈线端的12芯带状光缆一般只需要10分钟。这种透明塑料结构使得定位一根跳线的末端变得非常迅速。并且，如果服务的区域比较小，就可以不用本例子中的LCP分路器箱，将家庭用户直接连接到中心局机架上，那么这个模块槽就可以容纳3个32端口的分路器模块。此外，WDM模块往往需要把外部的视频信号叠加到PON信号上，有必要时，可插拔模块也可以实现这一功能。对于机架本身，松弛的跳线可以很方便地安置在机架的中心，因此多余的跳线管理起来也很容易。

　　重新回到图2中FTTH网络部署的例子。在4个交叉点上，每一个（图中以"X"表示）都有馈线环的216条光纤熔接到四个144端口预端接跳线板上。

　图四 预端接跳线板

　　在交叉连接箱内还有另外三个144端口预端接跳线板，864芯配线环光缆（图中红色部分）中的216根配线光纤熔接其上。实际上，这条光缆即充当了馈线也充当了配线。前面的216根光纤在LCP分路器箱中连接馈线端，而剩下的576（4×144）根光纤充当每个LCP分路器箱内发出的配线。每个配线环（图中红色部分）最多可以有6个LCP分路器箱，又因为每个LCP分路器箱可以承载576个用户，那么每个区域的配线环总共就能承载3456个用户，所服务的四个区域的总承载量就等于13824个用户。服务这么多用户只要一个机架的864个端口就可以了。

　　配线环也设有手动故障切换机制以防万一线缆被切断了。必要的时候，受影响端口的跳线可以由人工连接到配线环的另一边。

　　区域中的每个LCP分路器箱都有18根光纤要回传到交换局来支持1×32分路比的PON。考虑远一点，以后还可以再增加18根光纤用来支持1×16分路比的PON，以提供更多的用户带宽。此外，这36根光纤可以通过交叉连接箱内的跳线和LCP分路器箱内富余的馈线端口实现手动故障切换。

　　至于每个LCP分路器箱出来的576根光纤，如果配线环被切断了，只有一些分配箱的客户服务会受到暂时的影响，直到配线环被重新熔接好服务才能恢复。

　　馈线环和配线环的一个主要优点是：整条光缆可以放进一根1.25英寸的管道中或者是架空的信号线缆中。带状光缆终端分配系统和接入终端盒可以沿配线环的任何一侧接入到配线光缆中。然后预端接的终端上就有了4至12路用户线，可以接入预端接的入户光缆了。

　　收益

　　当今的光接入网需要交换局的光纤硬件能够和外部的光缆以及光纤硬件协调地集成在一起，既要方便运行维护，又要降低安装成本。

　　使用集中式的结构以及高密度的机架就可以提高无胶带状光缆的效益，因为12根光纤可以在可插拔模块里面一起熔接，而不需要额外的机架内部或外部空间。如果没有这种节省空间的设计，那么一些交换局就会没有足够的空间容纳区域内所有的光缆。

　　总之，正确的设计提高了FTTH网络在特殊环境中的运行性能，并且方便了以后带宽的升级和传输设备的更换。