城域网的光缆线路设计

城域网的光缆线路设计【城域网的光缆线路设计】自2000年“城域网”的概念在中国首次亮相之后，对城域网理念不断进行反覆的探讨与完善，国内就不断掀起城域网建设高潮。2003年以来，城域网成为电信业界关注的焦点。特别是从近期电信市场发展趋势来看，以网际网路为代表的新技术正深刻地改变着传统的电信网路概念及网路结构体系。各大电信业务经营者纷纷提出了各自的城域网建设计画，其目的是为了实现网路最佳化，即在长途骨干网与用户接入网之间消除“断层”现象。由于城域网将分布在不同地点的用户业务进行最大程度的整合、梳理、汇聚，再送往骨干层，从而使网路层次变得非常清晰，效率也得到极大提升。特别是基于对数据业务飞速发展趋势的考虑，目前各大电信业务经营者都把发展宽频用户视作新的业务/经济成长点，因此，针对宽频用户的竞争，各大电信业务经营者纷纷设法组建各自的城域网和宽频接入。这一节将根据城域网的定位、作用以及城域网的结构，针对城域光纤光缆网的结构、组网原则和光纤选用等问题进行讨论。
基本介绍中文名：城域网的光缆线路设计
外文名：Optical cable line design of Metro Network
城域网的定位和作用随着几年来对城域网理念的反覆探讨与不断完善，对城域网定位和作用基本上有了比较一致的认识。但是不同的电信业务经营者，或者站在不同的角度去理解城域网，其最终的网路结构是有所不同。从数据业务领域的角度定位城域网、它是希望演进成为IP城域网。从传统的传输领域进行延伸，给城域网的定位是一种主要面向企事业用户的、最大可覆盖城市及其效区範围的、可提供丰富业务并支持多种通信协定的本地公用网路。有的把城域网定位为是本地传送网的一个子网，是本地传送网覆盖中心城市的部分，两者属于同一层面。有的把城域网定位为等同于本地传送网。儘管各个电信业务经营者部署的城域网各不相同，但是城域网具有业务需求密集、业务量大、覆盖面广等特点的公用多业务网的特性这一点是大家所共识。因此，城域网是水平方向延伸及垂直方向拓展的立体式面向多业务环境的承载网。它的业务範围包括数据、语音和图像等全业务。它要支持各种客户层信号，快速地提供客户层信号所需的频宽，它有一定的业务质量QoS保障要求，它是发展宽频IP网路的基础；城域网覆盖範围一般为50～150km，由于城域网具有业务需求密集、业务量大、覆盖面大等特点，要求城域网的建设成本应比较低（影响成本的关键是节点而非线路）。当前，电信业务经营者们对于城域网所关心的重点问题就是多业务，因为业务是一个最不确定的因素，城域网只有具备极强的多业务能力，才能源源不断地将网路覆盖变为盈利，才能谈得上网路的可演进性与可塑性。因此，不断完善城域网路就成为当前传送网路建设的重点，各大电信业务经营者都将建设城域光网路作为自己的重要目标。城域网的网路结构从业务方面来讲，城域传送网路与骨干传输网有很大的不同。在城域传送网路中的业务种类多，各种协定和各种速率的业务都集中在城域。城域传送网路是宽频接入和长途传输之间的桥樑，业务在进入骨干传输层之前，必须完成对各种业务的汇聚和疏导，才能有效地管理各种业务和提高对网路资源的利用率。城域传送网主要负责为同一城域内（可能是一个长途区号或更大区域）的交换机、路由器和基站控制器等业务节点提供传输电路。城域网从横向看，可以分为城域传送网和城域业务网，按照以往的思路，传送网只具备对业务信号的透明传送功能，并不提供数据业务的处理能力，更不具备智慧型性。业务层的数据设备则主要依靠光纤直连方式组网，对业务的处理传送设备爱莫能助，因此数据设备的压力非常巨大。众多的电信业务经营者都已经注意到，在城域网的建设中，数据业务虽然是未来的主导业务，但到目前为止，TDM业务仍然是电信业务经营者主要而且稳定的收入来源。本着“立足现在，放眼未来”的网路规划建设思路，运营者在建设城域网时已经不是一味地寻求技术先进性，而更注重市场需求与未来可扩展性的统一。因此在城域接入和汇聚层通常採用多业务处理平台（MSTP）来分担业务层的压力，一方面减少了设备投资，另一方面也进一步最佳化网路结构，提高网路效率。城域网从纵向来说，通用网路结构，可以分为核心（骨干）层、汇聚层和接入层3层。核心（骨干）层：实现多个汇聚层网路的连线，为汇聚层网路提供高速信息互动，提供高速IP数据出口。核心接点地位相当于交换网路中的长途局，位于城域网的出口，一般一个城域网设定两个核心接点。汇聚层：负责汇聚分散的接入点，完成一定区域内业务的汇聚和疏导，汇聚接点与核心接点採用双星型连线。汇接节点地位相当于交换网路中的汇接局，主要布放于交换的枢纽局，一般设定4～8个节点。接入层：是介于城域网与宽频接入网之间的交界层，主要实现对宽频的接入功能，保证城域範围的有效覆盖，接入节点地位相当于交换网路中的端局，最终目标是覆盖所有的交换端局。按照需求，根据容量大小，城域传送网的接入层和汇聚层可以採用SDH2.5Gbit/s速率及以下的MSTP；核心（骨干）层可以灵活选用SDH速率为10Gbit/s速率左右的MSTP，经济发达地区可以採用城域WDM或OADM系统。城域传送网的建设思路新一代城域网的主要业务集中在数据业务上，对数据业务的支持在不同的网路层次表现为不同的需求。由于城域网已经不是一个新的概念，特别是对于已经拥有庞大城市传输网的电信业务经营者（例如中国电信和中国网通），城域网的建设绝对不是重新建设一张专门为承载数据业务的新传输网，而是在城域範围对以前建设的传输网进行最佳化和改造。城域光网路的建设也可以分为核心（骨干）层、汇聚层、接入层，各电信业务经营者宜採用整体规划、分布实施的原则，根据城市规模及业务发展的具体情况採取适当的网路结构和传输技术，在满足3～5年发展需要的基础上，适当超前发展城域多业务光传送网路。其中，要特别注意以下3点。选择合适的光传送技术城域光网路主要着眼于网路的透明性、可扩充性和动态配置。当前城域光网路在功能上也出现两种发展态势：由大容量传输设备构筑核心骨干点的光传送网路；具有多业务汇聚、接入能力的传送平台，同时具备向上一层面的业务传送能力。网路拓扑的灵活性和升级能力由于受用户需求和地理分布动态变化的影响，城域的数据业务具有多变性，这就促使电信业务经营者努力寻求能根据业务需求和用户群，来调度和扩展业务甚至拓扑结构的一种解决方案。拓扑的灵活性是必不可少的，因为任何拓扑的局限性都会带来许多问题。城域光网路的拓扑主要是环网，如SDH的ADM环及基于DWDM的光环网。未来的城域光网路应该是基于网状网拓扑结构，其核心节点即光交叉连线（OXC）或波长路由交换（WRS）设备。城域光网路的运营和管理当前制约城域网快速发展的关键因素是运营，因此新建的城域光网路也要充分考虑对于不同频宽业务的运营和管理。光网路频宽利用率很低，无法动态调配频宽。城域光网路的运营就是要对光网路的频宽运营，充分利用现有的网路资源，构建一个频宽服务网，提供即时的、端到端的、可变的频宽服务。城域网的光缆线路网的结构及设计思路建设城域光纤光缆网总体原则是：第一是应根据城域传送网的网路结构；第二是根据城域传送网的建设思路，网路的拓扑应具有灵活性和升级能力。根据近几年城域传送网建设的实践，提出几点城域网的光缆线路网的设计思路。核心层光缆线路核心层光缆线路主要是连线城域网的核心接点，例如电话交换局、汇接局、目标局、移动交换局、核心/出口路由器等。核心接点通常数量不会很多，但其地位、作用重要，它不仅对传输频宽需求大，而且业务种类较多，同时对网路生存性要求较高。通常既是大的电话交换局所又是综合业务设备安装机楼，一般座落在交通方便或者是某区域的经济政治中心，同时，连线核心节点的光缆线路的路由上会有配线光缆和许多大客户需要考虑。因此，连线核心节点的光缆一般是主干光缆，通常光缆的纤芯数会比较多，少则上百芯，多则几百芯，甚至上千芯。核心层光缆线路初期建设可以採用环形结构、虚拟格形网配纤法。这种虚拟格形网配纤法的光缆环网结构，具有快速向格状网演变的灵活性，非常适合快速组建类似ASON试验网的需求。但它只是虚拟格形网，生存性较差，如果光缆中断，有可能造成网状网的多条边同时中断。因此，条件许可的情况下，应逐步建设一个物理路由上的网状光纤光缆线路网。主干光缆的纤芯数一般考虑应满足不少于5年的用户需求。主干光缆的纤芯数可以按整个城市总需求估算总出局纤芯数，然后根据用户分布情况，分摊到每个局的每条出局主干光缆。汇聚层光缆线路城域网的汇聚层接点通常数量较多，都是重要业务点，它主要是连线交换机的端局、基站控制器、汇接路由器、专线用户等。汇聚容量较大，而且业务种类较多，要求业务的有效汇聚和调度，减轻核心层的频宽压力，解决频宽资源套用的合理性。因此，汇聚层光缆线路网路结构建议採用环形网结构为主，链型网为辅。光缆环网结构最大的好处是光缆线路的可靠性大大提高，例如B、C段发生线路故障，光纤中断，它可从B经A、E、D连线到C恢复通信，但它需要有冗余的光纤为前提，它的缺点是成本较高。汇聚层光缆的芯数主要决定汇聚层有源设备组网所需的纤芯数，即组建MSTP业务平台和数据接入设备组网所需的纤芯数。汇聚层的MSTP设备一般要求不超过6个开口点，有的电信业务经营者要求不超过8个开口点。通常按每5个开口点构成一套汇聚传输系统，每套汇聚传输系统按双向各占用4芯考虑；数据接入设备按每个开口点归属两个目标局/所，每个开口点占用4芯考虑。接入层光缆线路接入层光缆线路比较複杂。它是从汇集点连线到无数个终端节点（例如：移动的基站、交换机的远端模组局、数据业务节点、大客户以及重要的客户等）光纤线路，它要面对各种套用用户或系统。但它的复盖区域一般不会太大，通常主要採用星/树型结构，对于需要连线部分专线用户、重要用户、对可靠性要求高的用户可採用环型结构。归纳起来有3种配纤方法。（1）树型递减直接配纤法树型递减直接配纤法是与原音频电缆直接配线法类似，即接入用户的配线光缆直接从主干光缆中引出，光缆的芯数从局端起向远端节点（远端分纤箱）逐级递减。树型递减直接配纤法适用于需求分散在较大範围内，并且变动又小，用户较为稳定的地区。树型递减直接配纤法的光纤的通融性极差，而且需要主干光缆的纤芯数较多，光纤资源不共享，光纤的利用率较低。如果节点的用户预测稍有偏差，可能造成某些节点纤芯不足，另外一些节点可能纤芯过剩。此外，树型递减直接配纤法的生存性也比较差，万一主干光缆发生故障，将影响它下游的用户。每一段光缆的纤芯数等于其下游各交接箱的纤芯数总和。（2）树型无递减直接配纤法树型无递减直接配线法与树型递减直接配线法的结构大体相似，从局端到光缆交接箱、从一个光缆交接箱到另一个光缆交接箱之间的主干光缆芯数无递减。配线光缆从光缆交接箱引出。树型无递减直接配纤法适用于受某些客观因素限制，如管道资源不足，用户分布预测困难，实现环网无递减配纤法较困难的区域。由于这种配纤法从局端到光缆交接箱、从一个光缆交接箱到另一个光缆交接箱之间的主干光缆芯数无递减，所以它能立即满足沿线需求的变化，纤芯的融通性较高。但它的主干是线型，同样有上游光缆线路故障将直接影响下游的生存性的问题，因此，需要其他光缆路由进行补救，也是一种可靠性稍低的配纤方法。从局端到最末一个交接箱的光缆纤芯数等于或略大于沿线交接箱所需纤芯数的总和。（3）环形无递减交接配纤法环形无递减交接配纤法是光缆闭合成环的无递减交接配纤法。环形无递减交接配纤法对环上任何一点具有双路保护，适用于高速或宽频业务需求範围较广，并且增长迅速的市区及商业区，特别适用对可靠性要求较高的大容户。环形无递减交接配纤法的纤芯通融性较高，它可随时满足沿线突发性的客户需求。环网光缆的纤芯数等于环上所有交接箱纤芯数的总和。城域传送网的光纤光缆选用城域传送网传输距离短，覆盖範围50～150km，在经济发达地区的超大城市採用10Gbit/s或基于10Gbit/sWDM技术，一般也不需要色散补偿，即使距离很长，也不需要大规模的色散补偿。採用G.652光纤的高速率系统成本仍远远低于G.655光纤上的系统。因此，在城域传送网层面上建议全部採用G.652单模光纤。光缆的结构选择由纤芯多少、套用层面和敷设方式等决定。对于纤芯数量大的光缆，为解决光缆线路所经过区域内的突发用户需求，需要採取掏纤引接用户的措施，建议採用骨架式的光纤带光缆。为了便于分纤，光纤带的芯数採用6芯带较为合适。以上仅对城域网的骨干层、汇聚层和接入层的光纤光缆线路的设计谈一点粗略的想法，为的是抛砖引玉，与大家讨论。在传送网中接入网最为複杂，它面对着各种业务需求的无数的用户，并有着各种各样的接入技术，主要还是以铜线电缆为主。但是随着光纤到户的技术的成熟和推广，光纤接入将逐渐延伸到用户，接入网的光纤光缆线路的结构、配纤方式将与传统的铜线缆的配线方式会有很大的不同，还要不断地跟蹤、探讨。因此，这一节未对接入网的光缆线路进行讨论。