城域网建设与光缆施工技术...

1.  城域网建设       城域网是数据骨干网和长途电话网在城域范围内的延伸和覆盖，它承担着集团用户、商用大楼、智能小区等业务接入和通路出租等纷繁复杂的任务，需要通过各类网关实现话音、数据、图像、多媒体、IP接入和各种增值业务及智能业务，并与各运营商的长途网和骨干网实现互通。城域网不仅是传统长途网与接入网的连接桥梁，更是传统电信网与新兴数据网络的交汇点及今后三网融合的基础。       近年来，以10G SDH和DWDM技术为代表的光纤传输技术有了重大突破，骨干网带宽从Gb/s向Tb/s发展；在企业和居民用户端的网络速率，则随着G比特以太网技术进入商业应用而向Gb/s发展。这两个趋势使城域传送网产生了巨大的带宽压力和多种新的功能需求，主要包括：高带宽、大量的用户节点及众多的类型、灵活的带宽分配、多业务支持和协议无关性、保护和自愈以及便捷的网络管理等。       从目前市场需求的统计来看，城域网所承载的业务将从原来以语音为主转变为以数据为主。业务内容从Web浏览、网上聊天、电子邮件等非实时业务向多媒体图像、语音和在线游戏等实时性业务转变。在新的宽带IP城域网中，数据业务将成为主导业务，但并不是说完全取代传统的语音业务。到目前为止，基于时分复用的语音业务仍是电信运营商的主要的稳定收入来源，市场上仍存在大量传统专线接入和交换需求。所以在建设城域网时不能一味地寻求技术的先进性，必须考虑到目前现状及未来的可扩展性，建设一个能服务于多种业务的城域网平台，在这种背景下MSTP(多业务传送平台)就应运而生。更进一步来讲，目前SDH已成为公认的未来信息高速公路的主要物理传送平台。这样，骨干网和城域网的SDH会对下一代的传输交换系统选择产生影响。现在，在光传输市场出现了各种基于SDH的过渡产品解决方案，它们的共性就是建立统一的多业务平台来迎合来自企业集团用户日益增长的快速宽带多业务要求。MSTP不但可以完成TDM业务的传送，而且还可接入ATM和ETN/IP业务，实现二层桥接和交换功能，完成数据业务的接入和传送，是实现综合光网络业务运营的技术保障。通过这种方式建设的宽带专线网可提供64k～155M的专线业务，包括以太网、ATM业务，也可提供波长出租业务，满足本地运营商和集团用户的互联需求。       目前广域网带宽已经达到数百Gb/s，而宽带接入网的建设也已经步入快速发展的轨道。IP-DSLAM和5类线以太网接入使用户接入速率达到数百Kb/s到数Mb/s。采用SDH的传统城域网成为发展宽带业务的瓶颈。 2. 光纤传输系统       实现全数字化的综合业务网(ISDN)这一未来通信网的总目标中,数字光纤通信技术将发挥重要作用,数字光纤通信系统具有信号便于进行数字处理,传输中抗干扰、抗杂波能力强、无噪声积累，因此它是长距离干线的主要方式。数字光纤通信的基本原理是将数字通信中的数据传输信号首先经过电—光转换成光脉冲数字信号，然后通过光缆传输到数字通信的对方，最后再经过光—电转换、放大、均衡与定时再生成数据传输信号。这一转换传输过程如图1所示：光纤网的拓扑结构，基本上可以分为三种：星形、总线形和环形，而从网络的分层模型来看，可以把网络从上到下分成若干层，这也可与等级结构相结合来理解，每一层又可划分为若干子网，这就相当于同一等级的各个交换中心及其传输系统构成的网与网还可以划分为若干小的子网，以使整个数字网能有效的为通信服务。       我国规定一级干线光纤通信网的假设参考数字段HRDS（ Hypothesis Reference Digital Section）长度为420km，假设参考数字链路HRDL（Hypothesis Reference Digital Link ）长度为5000km，实际上有些数字段或数字链路的长度远超过上述长度。而二级光纤网的假设参考数字段长度为280km，而对于面积较大的省区可以按420km来考虑。       光纤数字传输系统中的中继距离的长度，应根据光发送机、光接收机的性能以及光纤衰减、色散等技术指标来进行估算。中继段内光链路如图2所示：因此中继距离的段长度可按下式来计算： L=Ps-PR-Me-∑Ac/Af+As+Mc 式中：L—中继段长度（km） Ps—S点入光纤光功率（dBm） PR—R点出光纤光功率（dBm） Me—设备富余系数（dB） ∑Ac—S和R点间其它连接的衰减（dB） Af—光缆光纤衰减常数（dB/km）  As—光缆固定接头平均熔接衰减(dB/km) Mc—光缆富余系数（dB/km） 3. 光纤的选型考虑       使用新一代低色散斜率的G.655光纤。在城域网接入层上，通路非常密集，主要针对基于2.5Gbit/s及其以下速率的系统，G.652光纤承载的系统在技术上有较好的优势，所以G.652光纤是一种选择；在汇聚层（大、中城市），对于基于10Gbit/s及更高速率的系统，G.652和G.655光纤均能支持；对于城域网中的骨干层，可选用G.655光纤中的新型光纤，如无水峰光纤G652C、大有效面积光纤、低色散斜率光纤等，而新一代的无水峰光纤因扩大了可用光谱，显示出很独特的优势，必然会得到广泛的应用。       在已有网络中选择光纤时，有很多因素需要考虑，其中关键的两个是衰减和色散。这两个因素决定了光纤的选择，最终也影响了网络建设的费用。城域网的主流光纤是标准单模光纤(SMF)，其在1310nm区有最小的色散，在1550nm区具有最小的衰减。SMF在O、S、C、L波段具有可用性，但是在1383nm区的衰减峰即水峰使其在E波段运用不理想。为了打开光传输的E波段，一种增强单模光纤(E-SMF)出现了，其在没有影响光纤的色散特性的前提下显著地降低了1383nm区水峰的衰减。因此E-SMF在1260nm到1625nm区，所有的波段都具有可用性。更宽的波长区使E-SMF在DWDM应用中更合适。        随着将来波长透明光网络在城域网环中的应用，系统将工作在超过信号再生中继距离的范围。由于SMF和E-SMF的色散系数较高，10Gb/s系统的色散距离限制在70km左右，较长的环网将需要色散补偿模块(DCM)，这种色散补偿模块实际上是由负色散系数的光纤组成，用来减轻光纤正色散值的积累，当这种模块用于超长距离时，他们会导致系统价格的上升和具有较大的衰减。一个DCM模块的价格与其所补偿的光纤价格几乎相同，而其导致的衰减将需要在环中增加额外的放大器。这样色散的限制使SMF适用于70km以下。        非零色散位移光纤(NZ-DSF)对于超过70km的应用是一个较好的选择，NZ-DSF其零色散点位置相对于SMF来说在较长的波长点。NZ-DSF在1550nm区其衰减和色散是适合于高性能的传输的。NZ-DSF最初是为长距离优化设计的，新一代的NZ-DSF将在城域网中具有理想的工作性能。       城域的NZ-DSF提供了从1440nm到1625nm，包括C、S、L波段的DWDM可用性，由于城域NZ-DSF的色散系数小于SMF的一半，所以其可能提供两倍于SMF的色散受限距离。在未来的系统中NZ-DSF光纤的工作距离将可以达到200km而不需要额外的色散补偿，当然也不需要色散补偿光纤(DCF)和光放大器。        尽管具有正负色散系数的NZ-DSF都可以让10Gb/s系统在C波段的工作距离大于200km，但是推荐使用具有正色散系数的光纤，原因是多方面的。首先，正色散系数光纤能提供更远的工作距离,且具有兼容40Gb/s系统的潜力，并且兼容已有的系统和接入应用。另外,10Gb/s和40Gb/s系统需要光纤能被标准的色散模块补偿，而当前标准的DCM是负色散系数的光纤，他们不能补偿负色散系数的NZ-DSF。        虽然，具有较高正色散系数的SMF可用于补偿负色散系数的NZ-DSF，但1km的SMF仅能补偿2km的负色散系数的NZ-DSF因此需要大量的SMF，这必将显著增加网络的衰减使补偿显得不现实。同时由于色散斜率的不一致，这种补偿将会导致系统不同波长区的色散积累差异较大。在将来的40Gb/s系统中色散限制要求更严，所有的光纤色散积累必须得到补偿，考虑到40Gb/s系统具有较高的色散补偿要求，为了与其他系统的兼容，因此建议城域网环境使用具有正色散系数的光纤。 负色散系数NZ-DSF的零色散点在1620nm以上。它在L波段具有较低的色散系数，而在1310nm具有较高的色散系数，其L波段的低色散将增加通道间的非线性串扰，这一特性限制了DWDM系统在这一区域的运用。而1310nm的高色散系数也限制了它的可用性。        因为正色散系数城域NZ-DSF零色散点大致在1400nm。它在1310nm具有相对低的色散系数，其色散系数只相当于负色散NZ-DSF的1/4，典型值为－6ps/nm.km。相比较而言，E-SMF或者SMF在1310nm区具有零色散点，将具有单信道最长的色散受限距离。 4. 光纤网络的施工技术       光纤通信网,分光纤线路和传输设备两大部分,光缆线路与设备方面的施工是以光纤分线架(ODF架)为分界,光连接器外侧为线路部分,光纤线路部分包括不同形式的光缆、光缆连接件以及成端插件（连接器）等构成。 4.1 光缆的敷设       光缆的敷设分为管道光缆敷设、架空光缆敷设、直接光缆敷设、水底光缆敷设几种方式。光缆由于轻、直径细给施工带来了方便，但太细软加上盘长远远超过普通电缆，又给敷设提出了新的技术要求，所以光缆线路的敷设要严格执行规范规程的技术标准去组织施工。光缆敷设方式的设计应根据光缆的技术特性和所使用区域的地理及地质实况来确定，以使所选择的辐射方式具有高的性能价格比。 4.2 光缆的连接       光缆的连接是光缆施工中直接影响线路传输质量和使用寿命的关键技术,就光纤的连接方式,可分为活动连接和固定连接两大类。       4.2.1.光纤的活动连接,又称为活接头。这种连接方式是由光连接器实现的，光连接器是由插头和插座组成，其插头、插座是工厂生产时根据用途制成带不同长度光纤的连接插件，一端为线路另一端是设备的尾纤。光连接器分为多模和单模，目前多模光纤连接器插入损耗包括互换性、重复性要求小于1dB，单模光纤连接器的插入损耗一般为0.5和1dB两个规格，此种连接一般用于光缆线路终端。       4.2.2.固定连接即永久性连接,固定连接都用于光缆线路中，光缆线路中的固定连接工作量是很大的,因此,固定连接对线路质量有着十分重要的意义。光纤的固定连接分为熔接法和机械连接法，光纤固定接头的损耗，由于受被连接光纤本身参数以及外部工艺等因素的影响，因此光纤连接损耗的一致性受到一定的限制。工程中以平均连接损耗来衡量，从实用化来看，0.5dB的连接损耗已经可以满足基本要求了,但随着光纤生产工艺和连接技术的不断成熟,光纤连接损耗已经大大的降低。在光纤连接技术中被广泛采用的是熔接法，此种方法可以作到平均连接损耗小于0.1dB，该方法是借助光纤熔接机的电极尖端放电，电弧产生的高温使被接光纤熔为一体。