季硕
随着我国加入WTO以及电信运营市场的拆分、重组，接入网的重要性愈加显得突出，无论哪个运营商，只有拥有接入网才能将服务提供给最终用户，才能在市场竞争中立于不败之地。
接入网的光纤化在优化网络结构、提高经济效益、发展电信业务和增强市场竞争力方面起着至关重要的作用。为推动接入网的光纤化进程，逐步实现接入网的宽带化、数字化和综合化，根据各地的经济发展、自然地理条件以及目前的电信网现状，结合国家就接入网建设方面的相关技术政策及体制，在总结光纤网络先期建设经验的基础上，本文对接入网中光缆网络的建设作一探讨。
1 光缆网络的重要性
光纤接入网的建设需要考虑的两个基本要素是接入设备与光缆物理网，其中光缆物理网的规划尤其重要，这是由线路系统的特殊性决定的。
① 线路系统的服务年限较长，一般在20～30年；
② 线路系统扩容非常困难，网络终端设备可通过升级或更新（在提供宽带业务时尤其如此）来适应用户需求，而线路系统一旦敷设完毕则很难进行大规模变动；
③ 线路系统一次性投资很大，在综合建设成本中占有较高的比重。
鉴于以上原因，在接入网的建设中应进行认真细致的规划工作，以建设一个结构合理、灵活安全、能充分适应未来发展需要的光缆物理网络。
一个理想的光缆物理网络必须满足整体结构的长期稳定性和区域部分结构的灵活性这两个特点，以适应新业务和技术的飞速发展。
2 光缆线路网的建设原则
2.1 光缆线路配线法
因不同城市或同一城市内的不同区域对宽带业务的需求量是不同的，所以如何采用灵活方便且适应性强，并便于将来用户光缆网扩容的配线法，是目前用户光缆线路网络设计需要研究解决的一大课题。常用的用户光缆线路的配线方法有以下3种。
2.1.1 星树型递减直接配线法
星树型递减直接配线法与以前的铜线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，主干光缆的芯数从局端起向远端节点（即远端光分纤箱）逐级减少。
因星树型递减直接配线法是向各个远端节点分配用户所需的主干光缆纤芯，根据节点所需的光纤数量及递减情况确定主干光缆的纤芯数，因此光缆纤芯的通融性极差。主干光缆的纤芯数很多，光纤资源不共享，利用率低。如果节点的用户预测稍有偏差，就会造成新节点无纤芯而原有节点纤芯过剩，从而影响新用户的发展。另外，该配线法在可靠性方面也存在问题，当主干光缆线路出现故障时，因无备用或迂回光纤，受影响的用户面较广。
在用户光缆线路网建设初期，因光缆价格高、高速宽带业务需求量小且用户分散等原因，目标局至远端节点可采用星树型递减直接配线法进行小范围内的用户光缆线路网建设。随着光缆价格的逐渐降低和高速宽带用户的逐渐增多，则应该从光纤宽带、低损耗的特性出发，寻求一种更新型的用户光纤配线法。
2.1.2 星树型无递减交接配线法
星树型无递减交接配线法的网络结构与星树型递减直接配线法相类似。两者间的主要区别是：无递减交接配线法增加了光缆交接箱。该配线法中，从局端到光缆交接箱、光缆交接箱到光缆交接箱之间的主干光缆纤芯无递减，配线光缆从光缆交接箱中引出。星树型无递减交接配线法的最突出优点是主干光缆纤芯的通融性极高，能够满足不断增长的新用户的需求，且不同光缆交接箱中的节点可使用主干光缆中的同一对光纤，这就充分利用了光纤宽带、低耗的特性，使主干光缆的纤芯使用率增高。另外，也降低了用户光缆线路网的综合建设成本。这种配线法的最大缺点也是可靠性差。
2.1.3 环型无递减交接配线法
环型无递减交接配线法是指主干光缆闭合成环，在环路上主干光缆纤芯无递减，配线光缆也从光缆交接箱中引出。环型无递减交接配线法与星树型无递减交接配线法有相同的优点，但更为重要的是，因主干光缆闭合成环，使得整个用户光缆线路网的可靠性大大提高。特别是设备采用环路保护技术组网后，当主干光缆上的某一点出现故障时，通信业务能在极短的时间内自愈恢复，使用户受影响的程度减至最低，甚至感觉不到光缆线路发生了故障。缺点是成本相对较高，安全性随着环上节点的增加而降低。
2.2 光缆配线法的选择
由于接入节点的业务类别、范围大小、节点位置远近以及经济能力等诸多因素，使得光纤接入网的网络结构要根据实际情况来确定。基本原则是：首先建设主干光缆网，确定主干网络的网络结构，然后根据具体区域的实际情况发展配线网。只要有业务需求，有可发展的用户，就可建设配线网络，使其就近接入主干网。在选择用户光缆配线法时应考虑主干光缆的长期稳定性、配线光缆的灵活性，以及整体网络的可靠性和经济性。
环型无递减交接配线法无论在通融性还是可靠性方面都是较好的，在经济条件允许时应优先选择。这种网络结构主要针对大中城市业务量发展较快、种类繁多、用户密集，可组成含多个局（所）的环型结构。
在用户分散和需求稳定的区域，可考虑采用星树型递减直接配线法。
在城市郊区或小城镇，由于用户密度较低，业务种类简单，在接入网建设的初期，用户业务需求暂时不太明朗，很难作出准确的业务预测，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，因此可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、光纤到小区的方式进行建设，条件允许的情况下也可利用自愈环的方式提高网路的安全性。这种网络结构的特点是基本不划分主干和配线光缆，而是根据明确的用户需求决定光缆的路由和芯数。因此初期宜采用星型或总线型结构，待以后业务和用户发展起来时再逐步建立环型混合网。
在以上几种结构的光缆网中，光缆路由的选择以及芯数的取定都要以城市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，但由于光缆的服务年限较长，而业务预测受到种种因素的限制，对其预测的准确性和可操作性影响较大（尤其是对中远期），因此在进行用户光缆线路网设计过程中，应根据当地实际情况灵活地运用用户光缆线路配线法，这样才能够达到预期目的。
2.3 光缆交接区的划分
由于光缆与电缆之间存在本质上的区别，因此用户电缆线路网中交接区最佳容量的计算方法不适用于用户光缆线路网。但交接区划分的原则是一样的，即光缆交接区应依附城市规划，以城市的河流、湖泊、公园、绿化带、主要街道及其他妨碍光缆线路穿行的大型障碍物为界，并结合城市中现有通信管道的实际情况进行划分。
光缆交接区一旦划定，应相对长期稳定，不宜频繁地调整，避免重复投资、重复建设。这是因为，光缆交接区实际上就是一个以光缆交接箱为中心的小区域线路网络中心。光缆交接区的稳定，有利于用户光缆线路网的规划和管理，同时也减少了调整线路的工程量。换句话说，“稳定”带来了巨大的经济效益和使用效益。
电缆在短时间内不可能完全被淘汰，所以在现在和将来的一段时期内，用户电缆和用户光缆将长期共存，两个网为重叠网。在划分光缆交接区时，应根据现有电缆交接箱的分布情况，尽量做到一个光缆交接箱分管几个电缆交接箱用户。
2.4 光缆交接箱的设置
光缆交接箱应尽量设置在安全、隐蔽、施工维护方便、易于进出线、不易受外界损伤及自然灾害影响，同时又符合城市规划和不妨碍城市交通、不影响市容观瞻的地方。另外，从无递减配线法的特点可以看出，光缆交接箱的设置地点越靠近主干光缆路由，则引入光缆交接箱的主干光缆受损伤的机会就越少。除此之外，光缆交接箱内的光纤接头对防尘、防潮的要求也比较高，所以光缆交接箱也应尽量设置在有良好防尘、防潮的地方。在高压走廊，高温、腐蚀严重、易燃易爆的工厂和仓库附近，易受淹没的低洼地等场所不宜设置光缆交接箱。
综上所述，光缆交接箱最好设置在靠近主干光缆路由、进出线方便的地方，并考虑长远的维护便利。
光缆交接箱的箱体容量应考虑远期需求，即采用大容量、模块化结构，其配线单元可按满足近期业务进行配置，箱体容量选择需考虑中远期灵活方便地上下光纤，这样将来业务发展时可采用增加模块的方式扩容。
2.5 用户光纤及光缆的选择策略
接入网传输距离近，带宽要求不很高，但成本要求很严格，因此在接入网中使用1310nm波长性能最佳的单模光纤，即G.652光纤。考虑到光纤本身的传输损耗很低，光节点间距离一般也较短，所以应尽量避免追求过低的衰减参数，光纤衰减参数越低，光纤的造价就越高。光纤损耗过小时，光设备可能要加装衰减器，额外增加工程造价，并使系统的可靠性下降。
对于48芯以上的光缆采用带状光缆。带状光缆是一种高密度的光缆结构，这主要是多芯数具有较好的性能价格比，抗微弯性能好，机械保护性能也好，而且带状光缆的直径小，光纤密度高，便于实现一次多芯连接，每带光纤可以是4～16芯，建议采用每带12芯的光纤带。总之，带状光缆在用户接入网建设中具有很大的优势，特别适合纤芯数量较多的场合。
应尽量统一在少数几种光缆类型和光缆纤芯数，使相应的纤芯连接器等器件品种一致，方便日后线路施工、维护和管理。
2.6 主干光缆芯数的取值
主干光缆纤芯数量是由光纤接入网结构、接入节点的数量以及接入网设备等诸多因素来决定的。主干光缆纤芯数量的取定应充分满足近期组网所需芯数，本着适度超前的原则，考虑期限应为5～10年，至少应为48芯。
建议主干光缆的容量以满足5～10个的光交接点的接入为宜，光缆的容量尽可能选择大对数带状光缆，一般以96、144、192等芯数为主。对于用户密度较低、用户需求较为单一的地区，也可选择48芯的光缆；对主干光缆长度较长、用户密度较大、光交接点数量较多的段落，亦可选择更大芯数的光缆，如216、288芯等。
从经济性考虑，在确定光缆芯数时，主干光缆芯数须考虑远期的宽带业务。考虑到用户对宽带业务需求和技术发展的不确定性，以及投资的经济性，并充分利用光交接技术的优点，主干光缆建设可分期实施。
从管孔的利用考虑，在用户光缆线路网发展初期，主干光缆的芯数既不能太多，也不能太少，太多则浪费主干光纤，浪费投资，太少则主干光缆中可通融使用的光纤数量少，不利于业务的变更和发展，同时也浪费了城市宝贵的地下管孔资源。另外应该注意管孔的管径，现城市铺设的管道大部分是内径90mm的水泥管道和内径100mm的塑料管道。按目前光缆的制造水平，100～250芯光缆外径一般在16～21mm之间，在管孔中穿放3孔28／32mm塑料子管，100～250芯光缆具有较高的管孔利用率；若主干光缆的芯数小于100芯，则管孔的利用率较低。
2.7 主干光缆纤芯带的使用
若将主干光缆的纤芯在各光交接箱终端并配线，则可方便灵活地组网，但过多的光纤跳接可能引起线路指标劣化以及增大投资。为保证纤芯的灵活调度和保护投资，在工程实施中可将主干光缆纤芯带规划为共享纤芯带、独享纤芯带和直通纤芯带3种类型。
2.7.1 共享纤芯带
在主干光缆上安排1或2带纤芯（12芯／带），在每个光交接箱都进行熔接配线，作为公共纤芯，可与配线光缆网经光纤连接器连接灵活组网。一般来说，此纤芯带纤芯在整个光缆纤芯带中最为重要，最为宝贵，一般供多个节点组成环网用。以SDH业务为例：按2芯作为5＋1的线路保护备用，则１带纤芯最少可组成5个SDH网络，按一般每环（或链路）10个节点、每节点平均容量为1000线计算，则此光纤带12芯至少可纳入5万线用户。对于初期建设，在此纤芯带上开通的业务以窄带业务为主。此纤芯带纤芯主要用于环形、链型网络拓扑结构，纤芯的利用率最高。
2.7.2 独享纤芯带
按每个光交接箱独立地至少终端1带光纤考虑。此纤芯带纤芯的用途为：
①电信大用户租用纤芯；
②局方为满足用户需求，而增设点到点（局端到远端节点）的光网络单元（ONU）节点；
③最主要用于IP城域网业务，如FTTx＋DSLAM或FTTx＋LAN（其接入层节点和上层网络节点所组成的网络均是星型结构，比较浪费纤芯）。
对于可采用链型或环型方式组网（如采用SDH技术的ONU节点）的节点不宜设置过多，因为这样降低了纤芯利用率，并使局端设备的光口数增多。从而增大投资，在此纤芯带上设置ONU的目的是局方来不及做网络调整，而将新增业务节点单独组网，为用户开通独立的SDH光通道，当这样的节点增加到一定数量时，局方可做网络调整，将新增节点重新组网以达到网络优化的目的。此纤芯带纤芯主要是用于星型网络拓扑结构。
2.7.3 直通纤芯
主干光缆预留1～3带光纤不在任何光交接箱内终端，设置直通纤芯带作为以上两种纤芯带的预留，另外还可用于主干光缆线路监测使用。在业务发展过程中可将此纤芯带调整成共享纤芯带或独享纤芯带。设置这种纤芯带的原因是业务和用户预测比较困难，考虑到现有的纤芯利用率不高，并且现有纤芯安排可能不适应将来的业务发展，那么目前采用不作为的方式，以达到将来光缆纤芯动态调节的目的。
2.8 光缆交接点进纤数量
光缆交接点的进纤数量（支路纤芯数量）以24～48芯为宜，每个光交接点一般覆盖4个以上的光节点。光节点以6～12芯为基本单元。高密度区以12芯为单位确定配线光缆芯数，配线光缆纤芯的使用原则为：2芯作为话音及窄带通信业务，2芯留作今后宽带业务使用，4芯作为以上窄带和宽带成环用，2芯供CATV使用，2芯作为备用。郊区部分根据各村镇的地理位置，引入的光缆芯数不应少于6芯。对于配线光缆，光缆制式选用一般普通光缆，6芯或12芯光缆应一次布放，即主干光缆可分期分批建设，配线光缆建设一次到位。
光交接点间建议采用12～24芯光纤作为连接光纤。
2.9 光节点的设置
采用光节点的概念，建立不同业务类别、用户数和服务范围的小区节点模型，可使接入网按小区节点的模式配置网络设备，便于今后分类进行业务升级和业务集中管理。
按照业务类别分为以下几种：
① 商业区：电话和数据；
② 普通住宅区：电话、数据、CATV；
③ 豪华住宅区：电话、数据、CATV和交互式视频；
④ 企事业区：电话和数据；
⑤ 科教区：电话、数据、CATV和交互式视频；
⑥ 边远城郊、农村地区电话、数据、CATV；
⑦ 混合区：电话、数据、CATV。
根据用户分布和业务种类的不同，小区节点的服务范围也有很大不同。一个光交接箱的覆盖半径是500～800m，即在此半径范围内，可设置4～8个光节点，因此小区节点服务范围相应为200m左右。在郊区或特殊情况下，此范围可适当增大。
光节点位置的选择要符合主干分支少、覆盖面广、具有较佳路由走向的原则。考虑到室外型设备在室外不易找到适当的安装位置（主要是市政建设部门对城市街道规划有一定的要求和规范），以及设备的密封防尘、设备机柜内的冷凝等问题，为减少故障率和降低维护成本，光节点应尽量考虑设在室内。
用户光缆网为适应环型组网的要求和用户通信系统的安全，光纤进出小区或大楼的方式可采用双向进出或Ｔ型进出。
2.10 用户光缆的敷设方式
用户光缆路由的选择应符合通信网发展规划的要求和城市建设主管部门的规定，同时综合考虑光缆线路的可靠性、安全性、稳定性、经济性和日常维护的方便性等各种因素。主干光缆因其纤芯多，一旦发生障碍，受影响的用户多、范围广，所以宜采用管道敷设方式。另外，在采用环型配线法时主干光缆应分为两个不同方向的路由，有条件时最好采用不同方向出局。配线光缆因其重要性比主干光缆低一个等级，所以可采用管道或架空敷设方式。城市中因受地下其他管线影响，尽量不采用直埋敷设方式。若主干光缆和配线光缆同路由，则建议两者还是分缆为好。这是因为，合缆固然能节省一些管孔，降低一些工程造价，但从长远来看，会造成维护不方便，甚至引起纤芯使用上的混乱。
总之，光纤接入网的网络建设主要考虑用户及业务的分布预测、主干光缆路由的选择、光节点位置的设置，即先规划接入网的光缆线路网络，具体的接入设备在接入网实施过程中，根据接入网技术和业务的发展情况适时地进行实施，突出“统一规划，分布实施”的建网思路，这样才能获得较好的经济效益。
3 光缆网的维护管理
随着光纤化程度向用户端推进，光缆网络规模急剧扩大，传统的靠图纸资料管理或人工记忆的方式，已难以适应接入网光缆网络资料量大、变化快、环节多的特点，造成网络建设、维护过程中重复劳动多、效率低、资源浪费。
为适应庞大光缆线路网络的运营维护，以保证业务网稳定安全，有必要加大光缆线路网维护管理的力度。
3.1 光缆网络要素的命名
虽然提出建设光纤接入网的时间较短，却得到了大规模的推广，可是光缆网相关的技术规范并不多。为适应光缆线路网的运营维护以及方便光缆线路网络资源的计算机管理，本文尝试对光缆线路网络的要素进行命名。
3.1.1 光交接箱、光分纤箱的命名
光交接箱命名方法：光交接箱的命名以所在目标局的服务范围统一编号。应反映目标局名、该局范围内光交接箱的编号、容量等信息。
光分纤箱命名方法：光分纤箱的命名以所在光交接箱的服务范围统一编号。包括：目标局名、光交接箱名称、分纤箱的编号、分纤箱容量。
3.1.2 主干用户光缆、配线光缆的命名方法
主干用户光缆的命名方法：起始和终止的目标局名、光缆网络结构（总线型／环型／星型等）、主干光缆编号、芯数。
配线光缆的命名：从光交接箱至光分纤箱的光缆称为配线光缆，配线光缆的命名以光交接箱编号为主。包括：目标局名、光交接箱编号、配线光缆编号、配线光缆芯数。
其他光缆的命名，如不同目标局或不同主干光缆之间的联络光缆，命名时以所属光交接箱、光分纤箱为主，名称包括：起始和终止的目标局名、相关光交接箱及光分纤箱编号、流水编号、光缆芯数。
3.1.3 光线路终端（OLT）和ONU的编号
OLT编号按目标局进行划分。包括：目标局名、OLT流水编号。
ONU编号按所属的OLT进行编号。包括：目标局名、所属OLT编号、ONU流水编号。
3.2 光缆网络的管理内容
目前已有国内厂商开发出光缆网络管理系统的软件，并在发达省市得到了应用。这里只简单介绍光缆网络的管理内容。
（1）光缆信息的描述，如光缆名称、序号、长度、类型、敷设方式、光缆芯数、法兰盘型号、标称衰减、光纤分配架（ODF）／光缆交接箱／光缆分纤箱位置、建设时间、使用年限等。
（2）承载光缆的管道、杆路、人井的资源、建设时间、使用情况等。
（3）光缆实际地理路由和接头情况。
（4）每条具体纤芯的信息包括使用情况、设备类型、设备号、用户类型、光纤衰减、光缆两端的ODF／光缆交接箱／光缆分纤箱位置等。
（5）光传输设备的光纤传输路由。
（6）可根据相关的参数，查询出光缆出现故障的具体位置。
（7） ODF／光缆交接箱／光缆分纤箱等线路设备的型号、容量、配置、使用等。
（8） 目标局、端局和分纤点的管理。
（9） 光纤网络资源统计，包括中继网光缆、接入网光缆的统计。总的纤芯数量、纤芯公里数、皮长公里数，在用的纤芯数量、纤芯公里数和皮长公里数，在用百分比等统计报告。
3.3 光缆线路监测系统
随着光纤接入网的建设发展，用户光缆的使用量将会不断增加，初期一般使用数十芯至上百芯的光缆，随着FTTX的不断推广，可能会使用数百甚至数千芯的光缆。如此规模的光缆网如果仍采用传统的人工维护方式，不仅维护工作量大，而且难于及早发现故障，及时加以解决，进而影响服务质量。因此，建立一套自动化程度较高的、智能化的光缆监测维护系统对于减少维护费用、提高业务的可靠性是十分必要的。目前已有光缆监测系统用于骨干网，相信随着技术的发展、器件成本的下降和全光网络的推进，此系统也将用于光纤接入网。
光缆线路自动监测系统（OAMS——Optical fiber cable line Automatic Monitoring System）是通过分布在光缆线路中的大量数据采集点的光器件，将表示光纤传输性能的大量基础数据（如光功率、光脉冲散射等指标）传递到各级监测中心及监测站，并对其数据进行分析和处理，及时、准确地将光缆系统运行情况反馈给维护人员，使维护人员能及时发现和修复故障。
OAMS将现代网络通信、计算机通信、光学测量技术融合在一起，同时利用地理信息系统等技术为线路信息和线路定位提供可靠的保证，对光缆中纤芯传输衰耗特性的变化及光纤阻断故障等情况，可以实现分布式实时、在线的自动监测，且不影响在用光传输系统的传输性能，实现服务与维护两不误。
OAMS主要由监测中心、区域监测中心、现场监测站组成。监测中心负责对各监测站进行控制，是采集和处理数据的中心，由数据传输网将各检测站组建成网。监测站负责对光缆线路进行远程遥控自动监测，跟踪光纤传输损耗的变化，由告警监测模块、OTDR模块、控制模块、电源模块、光开关、WDM、滤光器、数据传输模块等及相应的软件（含OTDR仿真软件）组成。OAMS采用模块化、分布式多级体系，能有效地预防和减少光缆障碍。
OAMS能够对光缆性能劣化的监视、故障自动准确定位、提高维护效率等起到一定的作用。它不仅能够及时处理已发生的障碍，大大缩短障碍历时，同时能够预先发现障碍事故苗头，及时处理，消除隐患，有效地预防恶性障碍的发生，使维护工作上一个新的台阶。
4 其他需要说明的问题
4.1 光纤线路保护方式
对于任意结构的保护配置主要有两类。
第一类：设备和／或设施备用，如光收发设备或器件的热、冷备用，或采用网络保护措施（如SDH环路保护技术）。
第二类：线路保护方式。线路保护通常指在网络的某部分建立备用光通道。具体实施方法有：
（1） 同缆分纤方式，主用和备用光纤在同一光缆内。这种方式最简单经济，但不能保护光缆切断故障。
（2） 同路由不同缆方式，主用和备用光纤在不同缆内，但置于同一管道或路由上。这种方式可以防止一般性光缆切断故障，但不能防止大型故障（大型机械的施工事故等）。
（3） 异路由方式，主用和备用光纤不仅不同缆，而且管道或路由也不同。这种方式提供了最大程度的保护，但经济代价也最高。
4.2 其他资源的利用
由于目前铜缆的规模较大，铜缆的替换需按用户的发展和光纤接入网建设的进程逐步进行。在替换铜缆的过程中应遵循的原则有：
①优先替换管道紧张路段的铜缆，可减少扩建管道的投资；
②优先替换距端局较远区域的铜缆，解决传输距离远、语音质量差的问题，并且远端替换之后，在主干铜缆中节省下的铜缆应可解决近端用户的接入；
③优先替换原有用户较少、新增用户较多区域的铜缆。
随着接入技术的发展，xDSL技术已经非常成熟。在光纤接入网的发展初期，应充分利用这些铜缆新技术扩展铜线的应用范围，以节省投资。采用蜂窝技术的固定无线接入网具有提供业务快、组网灵活、易维护等优点，适宜零散地区通信和应急通信。
5 结束语
由于光纤接入网在国内也是在近几年才得到应用并大规模推广，对于光缆网缺乏建设经验，以上所提出的观点是想起到抛砖引玉的作用，以供各方探讨。相信随着电信技术的不断发展、工程经验的不断积累，必将寻找到一条符合中国实际情况的接入网建设发展的道路。
摘自《邮电设计技术》
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