城域網的光纜線路設計

自2000年“城域網”的概念在中國首次亮相之後，對城域網理念不斷進行反覆的探討與完善，國內就不斷掀起城域網建設高潮。2003年以來，城域網成為電信業界關注的焦點。特別是從近期電信市場發展趨勢來看，以網際網路為代表的新技術正深刻地改變著傳統的電信網路概念及網路結構體系。各大電信業務經營者紛紛提出了各自的城域網建設計畫，其目的是為了實現網路最佳化，即在長途骨幹網與用戶接入網之間消除“斷層”現象。由於城域網將分布在不同地點的用戶業務進行最大程度的整合、梳理、匯聚，再送往骨幹層，從而使網路層次變得非常清晰，效率也得到極大提升。特別是基於對數據業務飛速發展趨勢的考慮，目前各大電信業務經營者都把發展寬頻用戶視作新的業務/經濟成長點，因此，針對寬頻用戶的競爭，各大電信業務經營者紛紛設法組建各自的城域網和寬頻接入。這一節將根據城域網的定位、作用以及城域網的結構，針對城域光纖光纜網的結構、組網原則和光纖選用等問題進行討論。

基本介紹

• 中文名：城域網的光纜線路設計
• 外文名：Optical cable line design of Metro Network

城域網的定位和作用

隨著幾年來對城域網理念的反覆探討與不斷完善，對城域網定位和作用基本上有了比較一致的認識。但是不同的電信業務經營者，或者站在不同的角度去理解城域網，其最終的網路結構是有所不同。從數據業務領域的角度定位城域網、它是希望演進成為IP城域網。從傳統的傳輸領域進行延伸，給城域網的定位是一種主要面向企事業用戶的、最大可覆蓋城市及其效區範圍的、可提供豐富業務並支持多種通信協定的本地公用網路。有的把城域網定位為是本地傳送網的一個子網，是本地傳送網覆蓋中心城市的部分，兩者屬於同一層面。有的把城域網定位為等同於本地傳送網。

儘管各個電信業務經營者部署的城域網各不相同，但是城域網具有業務需求密集、業務量大、覆蓋面廣等特點的公用多業務網的特性這一點是大家所共識。因此，城域網是水平方向延伸及垂直方向拓展的立體式面向多業務環境的承載網。它的業務範圍包括數據、語音和圖像等全業務。它要支持各種客戶層信號，快速地提供客戶層信號所需的頻寬，它有一定的業務質量QoS保障要求，它是發展寬頻IP網路的基礎；城域網覆蓋範圍一般為50～150km，由於城域網具有業務需求密集、業務量大、覆蓋面大等特點，要求城域網的建設成本應比較低（影響成本的關鍵是節點而非線路）。

當前，電信業務經營者們對於城域網所關心的重點問題就是多業務，因為業務是一個最不確定的因素，城域網只有具備極強的多業務能力，才能源源不斷地將網路覆蓋變為盈利，才能談得上網路的可演進性與可塑性。因此，不斷完善城域網路就成為當前傳送網路建設的重點，各大電信業務經營者都將建設城域光網路作為自己的重要目標。

城域網的網路結構

從業務方面來講，城域傳送網路與骨幹傳輸網有很大的不同。在城域傳送網路中的業務種類多，各種協定和各種速率的業務都集中在城域。城域傳送網路是寬頻接入和長途傳輸之間的橋樑，業務在進入骨幹傳輸層之前，必須完成對各種業務的匯聚和疏導，才能有效地管理各種業務和提高對網路資源的利用率。城域傳送網主要負責為同一城域內（可能是一個長途區號或更大區域）的交換機、路由器和基站控制器等業務節點提供傳輸電路。

城域網從橫向看，可以分為城域傳送網和城域業務網，按照以往的思路，傳送網只具備對業務信號的透明傳送功能，並不提供數據業務的處理能力，更不具備智慧型性。業務層的數據設備則主要依靠光纖直連方式組網，對業務的處理傳送設備愛莫能助，因此數據設備的壓力非常巨大。眾多的電信業務經營者都已經注意到，在城域網的建設中，數據業務雖然是未來的主導業務，但到目前為止，TDM業務仍然是電信業務經營者主要而且穩定的收入來源。本著“立足現在，放眼未來”的網路規劃建設思路，運營者在建設城域網時已經不是一味地尋求技術先進性，而更注重市場需求與未來可擴展性的統一。因此在城域接入和匯聚層通常採用多業務處理平台（MSTP）來分擔業務層的壓力，一方面減少了設備投資，另一方面也進一步最佳化網路結構，提高網路效率。

城域網從縱向來說，通用網路結構，可以分為核心（骨幹）層、匯聚層和接入層3層。

核心（骨幹）層：實現多個匯聚層網路的連線，為匯聚層網路提供高速信息互動，提供高速IP數據出口。核心接點地位相當於交換網路中的長途局，位於城域網的出口，一般一個城域網設定兩個核心接點。

匯聚層：負責匯聚分散的接入點，完成一定區域內業務的匯聚和疏導，匯聚接點與核心接點採用雙星型連線。匯接節點地位相當於交換網路中的匯接局，主要布放於交換的樞紐局，一般設定4～8個節點。

接入層：是介於城域網與寬頻接入網之間的交界層，主要實現對寬頻的接入功能，保證城域範圍的有效覆蓋，接入節點地位相當於交換網路中的端局，最終目標是覆蓋所有的交換端局。

按照需求，根據容量大小，城域傳送網的接入層和匯聚層可以採用SDH2.5Gbit/s速率及以下的MSTP；核心（骨幹）層可以靈活選用SDH速率為10Gbit/s速率左右的MSTP，經濟發達地區可以採用城域WDM或OADM系統。

城域傳送網的建設思路

新一代城域網的主要業務集中在數據業務上，對數據業務的支持在不同的網路層次表現為不同的需求。

由於城域網已經不是一個新的概念，特別是對於已經擁有龐大城市傳輸網的電信業務經營者（例如中國電信和中國網通），城域網的建設絕對不是重新建設一張專門為承載數據業務的新傳輸網，而是在城域範圍對以前建設的傳輸網進行最佳化和改造。城域光網路的建設也可以分為核心（骨幹）層、匯聚層、接入層，各電信業務經營者宜採用整體規劃、分布實施的原則，根據城市規模及業務發展的具體情況採取適當的網路結構和傳輸技術，在滿足3～5年發展需要的基礎上，適當超前發展城域多業務光傳送網路。其中，要特別注意以下3點。

選擇合適的光傳送技術

城域光網路主要著眼於網路的透明性、可擴充性和動態配置。當前城域光網路在功能上也出現兩種發展態勢：由大容量傳輸設備構築核心骨幹點的光傳送網路；具有多業務匯聚、接入能力的傳送平台，同時具備向上一層面的業務傳送能力。

網路拓撲的靈活性和升級能力

由於受用戶需求和地理分布動態變化的影響，城域的數據業務具有多變性，這就促使電信業務經營者努力尋求能根據業務需求和用戶群，來調度和擴展業務甚至拓撲結構的一種解決方案。拓撲的靈活性是必不可少的，因為任何拓撲的局限性都會帶來許多問題。城域光網路的拓撲主要是環網，如SDH的ADM環及基於DWDM的光環網。未來的城域光網路應該是基於網狀網拓撲結構，其核心節點即光交叉連線（OXC）或波長路由交換（WRS）設備。

城域光網路的運營和管理

當前制約城域網快速發展的關鍵因素是運營，因此新建的城域光網路也要充分考慮對於不同頻寬業務的運營和管理。光網路頻寬利用率很低，無法動態調配頻寬。城域光網路的運營就是要對光網路的頻寬運營，充分利用現有的網路資源，構建一個頻寬服務網，提供即時的、端到端的、可變的頻寬服務。

城域網的光纜線路網的結構及設計思路

建設城域光纖光纜網總體原則是：第一是應根據城域傳送網的網路結構；第二是根據城域傳送網的建設思路，網路的拓撲應具有靈活性和升級能力。根據近幾年城域傳送網建設的實踐，提出幾點城域網的光纜線路網的設計思路。

核心層光纜線路

核心層光纜線路主要是連線城域網的核心接點，例如電話交換局、匯接局、目標局、移動交換局、核心/出口路由器等。核心接點通常數量不會很多，但其地位、作用重要，它不僅對傳輸頻寬需求大，而且業務種類較多，同時對網路生存性要求較高。通常既是大的電話交換局所又是綜合業務設備安裝機樓，一般座落在交通方便或者是某區域的經濟政治中心，同時，連線核心節點的光纜線路的路由上會有配線光纜和許多大客戶需要考慮。因此，連線核心節點的光纜一般是主幹光纜，通常光纜的纖芯數會比較多，少則上百芯，多則幾百芯，甚至上千芯。核心層光纜線路初期建設可以採用環形結構、虛擬格形網配纖法。

這種虛擬格形網配纖法的光纜環網結構，具有快速向格狀網演變的靈活性，非常適合快速組建類似ASON試驗網的需求。但它只是虛擬格形網，生存性較差，如果光纜中斷，有可能造成網狀網的多條邊同時中斷。因此，條件許可的情況下，應逐步建設一個物理路由上的網狀光纖光纜線路網。

主幹光纜的纖芯數一般考慮應滿足不少於5年的用戶需求。主幹光纜的纖芯數可以按整個城市總需求估算總出局纖芯數，然後根據用戶分布情況，分攤到每個局的每條出局主幹光纜。

匯聚層光纜線路

城域網的匯聚層接點通常數量較多，都是重要業務點，它主要是連線交換機的端局、基站控制器、匯接路由器、專線用戶等。匯聚容量較大，而且業務種類較多，要求業務的有效匯聚和調度，減輕核心層的頻寬壓力，解決頻寬資源套用的合理性。因此，匯聚層光纜線路網路結構建議採用環形網結構為主，鏈型網為輔。

光纜環網結構最大的好處是光纜線路的可靠性大大提高，例如B、C段發生線路故障，光纖中斷，它可從B經A、E、D連線到C恢復通信，但它需要有冗餘的光纖為前提，它的缺點是成本較高。

匯聚層光纜的芯數主要決定匯聚層有源設備組網所需的纖芯數，即組建MSTP業務平台和數據接入設備組網所需的纖芯數。匯聚層的MSTP設備一般要求不超過6個開口點，有的電信業務經營者要求不超過8個開口點。通常按每5個開口點構成一套匯聚傳輸系統，每套匯聚傳輸系統按雙向各占用4芯考慮；數據接入設備按每個開口點歸屬兩個目標局/所，每個開口點占用4芯考慮。

接入層光纜線路

接入層光纜線路比較複雜。它是從匯集點連線到無數個終端節點（例如：移動的基站、交換機的遠端模組局、數據業務節點、大客戶以及重要的客戶等）光纖線路，它要面對各種套用用戶或系統。但它的復蓋區域一般不會太大，通常主要採用星/樹型結構，對於需要連線部分專線用戶、重要用戶、對可靠性要求高的用戶可採用環型結構。歸納起來有3種配纖方法。

（1）樹型遞減直接配纖法

樹型遞減直接配纖法是與原音頻電纜直接配線法類似，即接入用戶的配線光纜直接從主幹光纜中引出，光纜的芯數從局端起向遠端節點（遠端分纖箱）逐級遞減。

樹型遞減直接配纖法適用於需求分散在較大範圍內，並且變動又小，用戶較為穩定的地區。

樹型遞減直接配纖法的光纖的通融性極差，而且需要主幹光纜的纖芯數較多，光纖資源不共享，光纖的利用率較低。如果節點的用戶預測稍有偏差，可能造成某些節點纖芯不足，另外一些節點可能纖芯過剩。此外，樹型遞減直接配纖法的生存性也比較差，萬一主幹光纜發生故障，將影響它下游的用戶。

每一段光纜的纖芯數等於其下游各交接箱的纖芯數總和。

（2）樹型無遞減直接配纖法

樹型無遞減直接配線法與樹型遞減直接配線法的結構大體相似，從局端到光纜交接箱、從一個光纜交接箱到另一個光纜交接箱之間的主幹光纜芯數無遞減。配線光纜從光纜交接箱引出。

樹型無遞減直接配纖法適用於受某些客觀因素限制，如管道資源不足，用戶分布預測困難，實現環網無遞減配纖法較困難的區域。

由於這種配纖法從局端到光纜交接箱、從一個光纜交接箱到另一個光纜交接箱之間的主幹光纜芯數無遞減，所以它能立即滿足沿線需求的變化，纖芯的融通性較高。但它的主幹是線型，同樣有上游光纜線路故障將直接影響下游的生存性的問題，因此，需要其他光纜路由進行補救，也是一種可靠性稍低的配纖方法。

從局端到最末一個交接箱的光纜纖芯數等於或略大於沿線交接箱所需纖芯數的總和。

（3）環形無遞減交接配纖法

環形無遞減交接配纖法是光纜閉合成環的無遞減交接配纖法。

環形無遞減交接配纖法對環上任何一點具有雙路保護，適用於高速或寬頻業務需求範圍較廣，並且增長迅速的市區及商業區，特別適用對可靠性要求較高的大容戶。

環形無遞減交接配纖法的纖芯通融性較高，它可隨時滿足沿線突發性的客戶需求。

環網光纜的纖芯數等於環上所有交接箱纖芯數的總和。

城域傳送網的光纖光纜選用

城域傳送網傳輸距離短，覆蓋範圍50～150km，在經濟發達地區的超大城市採用10Gbit/s或基於10Gbit/sWDM技術，一般也不需要色散補償，即使距離很長，也不需要大規模的色散補償。採用G.652光纖的高速率系統成本仍遠遠低於G.655光纖上的系統。因此，在城域傳送網層面上建議全部採用G.652單模光纖。

光纜的結構選擇由纖芯多少、套用層面和敷設方式等決定。對於纖芯數量大的光纜，為解決光纜線路所經過區域內的突發用戶需求，需要採取掏纖引接用戶的措施，建議採用骨架式的光纖帶光纜。為了便於分纖，光纖帶的芯數採用6芯帶較為合適。

以上僅對城域網的骨幹層、匯聚層和接入層的光纖光纜線路的設計談一點粗略的想法，為的是拋磚引玉，與大家討論。在傳送網中接入網最為複雜，它面對著各種業務需求的無數的用戶，並有著各種各樣的接入技術，主要還是以銅線電纜為主。但是隨著光纖到戶的技術的成熟和推廣，光纖接入將逐漸延伸到用戶，接入網的光纖光纜線路的結構、配纖方式將與傳統的銅線纜的配線方式會有很大的不同，還要不斷地跟蹤、探討。因此，這一節未對接入網的光纜線路進行討論。