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光缆城域网设计技术及其应用

时间:2008-10-31 来源: 作者: 点击:
当前,电信运营商对于城域网最关心的是多业务,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络覆盖变为盈利,才能谈得上网络的可演进性与可塑性。因此,不断完善城域网已成为当前传送网络建设的重点领域,各大电信运营商都将建
  

当前,电信运营商对于城域网最关心的是多业务,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络覆盖变为盈利,才能谈得上网络的可演进性与可塑性。因此,不断完善城域网已成为当前传送网络建设的重点领域,各大电信运营商都将建筑城域光网络作为自己的重要目标。

城域网的建设思路

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络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运营商(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承载数据业务的新传输网,而是在城域范围对以前建设的传输网进行优化和改造。

目前城域光网络的建设也可以分为核心(骨干)层、汇聚层、接入层,各电信运营商宜采用整体规划、分步实施的原则,根据城市规模及业务发展的具体情况,采取适当的网络结构和传输技术,在满足3~5年发展需要的基础上,适当超前发展城域光网络。其中,要特别注意以下3点。

1.选择合适的光传送技术

城域光网络主要着眼于网络的透明性、可扩充性和动态配置。当前城域光网络在功能上已出现2种发展态势:

1)由大容量传输设备构筑核心骨干点的光传送网络;

2)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。

2.网络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,这就促使电信运营商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。目前城域光网络的拓扑主要是环网,如SDH的ADM环及基于DWDM的光环网。未来的城域光网络应该是基于网状网的拓扑结构,其核心节点即光交叉连接(OXC)或波长路由交换(WRS)设备。

3.城域光网络的运营和管理

当前制约城域网快速发展的关键因素是运营,因此,新建的城域光网络要充分考虑对于不同带宽业务的运营和管理。目前光网络带宽利用率很低,无法动态调配带宽。城域光网络的运营就是要充分利用现有的网络资源,构建一个带宽服务网,提供即时的、端到端的、可变的带宽服务。

城域网的光缆线路网的结构及设计思路

如何建设城域光纤光缆网?第一应根据城域网的网络结构;第二是根据城域网的建设思路,网络的拓朴应具有灵活性和升级能力。根据近几年城域网建设的实践,笔者提出几点城域网的光缆线路网的设计思路。

1.核心层光缆线路

核心层光缆线路主要是连接城域网的核心节点,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。

核心节点通常数量不会很多,但其地位、作用重要。它不仅对传输带宽需求大,而且业务种类较多,同时对网络生存性要求较高。

通常既是大的电话交换局(所)又是综合业务设备安装机楼,一般坐落在交通方便或者是某区域的经济政治中心,同时,连接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,连接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。

考虑核心层光缆线路网结构时,既要根据城域网核心节点的业务现状,又要考虑到有利于业务的发展和网络结构的演变。如为减少初期建设成本,目前的核心层光缆线路可考虑以环网结构、虚拟格形网配纤法(即每个节点之间都有直达的光纤)为主,其典型的光缆网结构及纤芯(以148芯为例)。今后根据实际情况,不断补充完善,逐渐实现物理路由上的网格形的光缆网。

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,就有可能造成网状网的多条边同时中断。因此,在条件许可的情况下,应逐步建设一个物理路由上的网状光缆网。

主干光缆的纤芯数一般应满足不少于5年的用户需求,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。

2.汇聚层光缆线路

城域网的汇聚层节点通常数量较多,都是重要业务点,它主要是连接交换机的端局、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,要求实现业务的有效汇聚和调度,减轻核心层的带宽压力,解决带宽资源应用的合理性。因此,汇聚层光缆线路网络结构建议采用环形网结构为主,链形网为辅。

光缆环网结构最大的好处是光缆线路的可靠性大大提高,如B、C段发生线路故障,光纤中断,它可从B经A、E、D连接到C恢复通信。但前提是有冗余的光纤,缺点是成本较高。

汇聚层光缆的芯数主要取决于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,有的运营者要求不超过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2个目标局(所),每个开口点占用4芯考虑。

3.接入层光缆线路

接入层光缆线路是从汇集点连接到无数个终端节点(如移动的基站、交换机的远端模块局、数据业务节点、大客户以及重要的客户等)的光纤线路,需要面对各种应用用户或系统,覆盖区域一般不会太大,通常主要采用星/树形结构,对于需要连接部分专线用户、重要用户、对可靠性要求高的用户,可采用环形结构。归纳起来有3种配纤方法。

1)树形递减直接配纤法

树形递减直接配纤法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。

树形递减直接配纤法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。

树形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,就可能造成某些节点纤芯不足,另外一些节点纤芯过剩。此外,树形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,将影响它下游的一片用户。

此法每一段光缆的纤芯数等于其下游各交接箱的纤芯数的总和。

2)树形无递减直接配纤法

树形无递减直接配线法与树形递减直接配线法的结构大体相似。从局端到光缆交接箱、从光缆交接箱到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。

树形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、从光缆交接箱到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。但它的主干是线形,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。

此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,适用于高速或宽带业务需求范围较广,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,可随时满足沿线突发性的客户或需求。此法环网光缆的纤芯数等于环上所有交接箱的纤芯数的总和。

城域网的光纤光缆选用

城域网传输距离短,覆盖范围50~150km,在经济发达地区的超大城市采用10Gbit/s或基于10Gbit/s的WDM技术,一般不需要色散补偿。即使距离很长,也不需要大规模的色散补偿。采用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,在城域网层面上建议全部采用G.652单模光纤。

光缆的结构选择应根据纤芯多少、应用层面和敷设方式等决定。对于纤芯数量大而且为满足突然冒出来的用户需求随时有可能掏纤引出的光缆,建议采用骨架式的光纤带光缆。为了便于分纤,光纤带的芯数采用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。在传送网中接入网最为复杂,不仅面对着各种业务需求的无数用户,并有着各种各样的接入技术,目前主要还是以铜线电缆为主。但是随着光纤到户(FTTH)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,还要不断地跟踪、探讨,因此,本文未对接入网的光缆线路进行讨论。

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