光纤与通信 FTTx：光纤应用新天地

2019-11-04 22:50:25

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供稿：网友

　　上世纪90年代因为布满期待与”为了科技而科技”而造就的全盛时期毫无疑问的结束了，今天，光通讯产业重新调整步伐，将焦点投入在满足网络终端用户的需要－希望能找到产生利润的方式，并让服务供给商面临的低迷景气得以复苏。无论如何，持续不断的创新仍然是企业经营的生命源泉、产业的增长之道，在通讯产业的领域里，当形势愈来愈艰巨时，创新的任务也就愈来愈具挑战性。
　　
　　美国联邦通讯委员会（FCC）2003年稍早对于松绑网络元件平台（Unbundled Network Element-Platform；UNE-P）的决定，减缓了目前本地交换运营商（ILECs）因为需要建设光纤到户（FTTH）和其它混合回路所遭致的财务压力，此一让企业营收与市场占有率陷入极度竞争状况的法规，应该会加速在许多接入端、以及企业网络上对于带宽瓶颈所需要的解决方案的提前出现。虽然今天的接入网络是一种各种架构都有的混合形式－老旧的网络与下一代SONET环路、混合光纤╱同轴电缆、无源光纤网络－都普遍需要将光纤更广泛与更深入的运用于网络中并且更接近用户。
　　
　　光纤光缆产品制造商响应此种趋势也已经做出适当响应，他们开发出新型的光纤来容纳持续增加的带宽容量，并且改进光纤的曲径来提供更好更有弹性的光纤路由路径与元件的微小化改进，这些新型光纤已经充份运用于新一代光纤光缆之中，而其它相关的交互相连的产品，也满足了企业应用方面以及光纤到户方面的高密度需求以及安装上成本降低的迫切需求。
　　
　　单模光纤的再生计划
　　接入网络在以更高传输带宽承载流量时必须扩充，以容纳语音、数据和视频的整合信息，光纤光缆制造商藉由开放新的使用空间来答应在相同数目的光纤下拥有更多的信息容量来改进标准单模光纤的低损耗功能。
　　
　　这种做法解决了持续增加的带宽容量以及暴长的数据传输议题，满足了企业用户成长中的种种需求。以标准单模光纤（ITU,G652.C）低损耗水峰光纤（low-loss water peak fiber）的衰减表现、以及不受限制的传输，让在1280-1625 nm全部使用波长的运作范围内的信号都得以妥善保护，这种光纤在E-band时1383-nm的尖峰范围内的低光纤衰减比1310 nm氢诱发的衰减值(<0.01 dB/km)更少或至少相等。
　　
　　低损耗水峰光纤也提供那些致力于WDM系统或CWDM系统，想要在单一光纤上传送更多通道或增加更多传输空间、或处理未来更多应用所需的额外波长的接入网络设计者以更多的选择。
　　
　　除此之外，制造商也改善了光纤在包覆材质直径极限上的几何规格，使得它拥有更低的连接损耗，并改善其在接合上的表现，尤其是当使用V型沟槽校准焊接时的性能表现。如今，低损耗水峰光纤已经取代了许多制造商光纤光缆生产线上传统的单模光纤（Singlemode Fiber；SMF）的生产而成为新一代标准。
　　
　　另外，SMF单模光纤2003年稍早初次推出时也强调其功能可以减少曲径的能力，因此非凡适合用于FTTH光纤到户、FTTD光纤到桌、一般接入、企业网络应用等方面的设计，传统SMF单模光纤提供最小30 nm或以上的曲径（bend radius），就其本身而言，虽然把它用在下链到终端用户以及住宅回路时比较缺乏弹性的，但改善后的曲径表现则可以提供更紧密的路由路径与更高的光纤布置密度，让元件的设计与微小化也能够应用在中心局端、客户端设备、背板解决方案；以及需要稳定接入的企业和住宅区线路回路上。
　　
　　光纤光缆制造商已经推出许多有效改进曲径率的光纤线缆来满足不同应用所需要的选择方案，对一般接入以及FTTH光纤到户应用来说，像是比一般产业标准SMF曲径率的一半还小的光纤就可以提供最小15 mm（0.6英寸）曲径率。而另一种光纤则可以再将曲径率减少到7.5 mm（0.3英寸），亦即减少标准曲径率75％，透过更简单的安装、光纤路由、小型机柜的储存装置、电源插座、终端设备、交换机或接线盒，以没有信号衰减损失的性能来解决更复杂的建筑布线问题。
　　
　　由于较小量的传输接入盒（2.75×4.75英寸）可以考虑用在住宅服务的回路、以及耦合连接器上，而对企业网络与FTTH光纤到户的线路应用上，这些新一代光纤－整合到纤芯、跳线盒与微细线路中－可以让墙壁、整合机柜、网络接口装置，以及使用FTTH光纤到户应用的光纤插座得以更轻易的使用与安装（见图一）。
　　　光纤与通信 FTTx：光纤应用新天地（图一）

　　图一：可减少曲径的Pure access-Ultra能让墙壁上建设的光纤光缆路可更具弹性的加以布线。
　　
　　一般标准SMF单模光纤的衰减值大约出现于60-mm-轴心处，而新一代减少曲径的光纤则即使包覆为15-mm或更大直径时也不会产生额外的衰减现象，基本上，迈向元件微小化和弹性光纤路由的目的最后终究会达成，尤其减少曲径的光纤光缆也比以往传统SMF单模光纤在安装后拥有更佳的调整弹性，即使是在光纤曲径只有30 mm或更小时还是一样（见图二）。
　　　光纤与通信 FTTx：光纤应用新天地（图二）

　　图二：使用减少曲径率的光纤光缆，接曲光纤光缆的长度可以用类似未披覆双绞线铜缆的方来加以储存。
　　
　　无胶带状光缆的出现
　　最近在带状光缆（ribbon）设计上的革新改善了光缆安装的复杂度、也减低的所需要的工作时间和人力需求，因此在成本支出上有非常显著的节省，像在背板外100%无胶（gel-free）的带状光缆就是一例。
　　
　　无胶光缆因为具有干式设计，所以可以消除光缆溢胶的问题，而藉由将胶质赶出于光缆核心和中心管路中，就可以让光缆安装过程中的清洁与调度的预备步骤得以省略。ILEC本地交换运营商的客户前导试验性计划的216光纤、18带状光缆（ribbon）、无胶光缆所显示出在安装、终端中止、以及熔合的时间，都比传统带状光缆平均要少上50~60%，而这个优势在midspan入口处更加显著，甚至被预期会主导整个接入网络市场。
　　
　　而无胶光缆除了在节省时间与与人力的优点之外，它在整体安装品质上的改善也非常好，施工安装者不需要因为清洁原因而非凡处理带状光缆，所以在一个执行入口运作的实际光纤上，破损和传输错误的发生风险就变得很小（见图三）。
　　　光纤与通信 FTTx：光纤应用新天地（图三）

　　图三：一个100%无胶带状光缆DriTube能够简化光缆的安装、以及减少在接入网络上的整体计划成本。
　　
　　虽然光纤光缆持续改进带状光缆和松套管光缆（loose tube cable）能满足电信服务供给商和多重系统运营商的需求，但还是有许多争议认为使用带状光缆在满足高带宽、高光纤密度接入网络的需求上的表现会比较好，非凡是数据流量庞大的企业网络上的表现会更佳。
　　
　　目前，带状光缆已经可以容纳八百六十四条以上的光纤，而在一英寸或更小的标准直径时，864光纤可以获得比一个标准1.25英寸快80%的速率，提供网络扩充能力上最大的容量。而目前带状光缆的光纤密度是一标准288光纤松套管光缆的三倍。
　　
　　光纤最后一定会遍布于整个接入网络上，当这一天来临时，连接点的数量会戏剧性的急遽增加，而使用于小范围的便携式的光纤连接系统则会让施工架设人员可以尽可能的靠近光纤连接点来架设，而且从某一地点更换到另一地点也非常轻易。这些便携式连接系统的大小与重量大约只有传统装置的三分之一，而一般SMF单模光纤的连接损耗都小于0.1 dB。
　　
　　光纤光缆制造商也同时致力于发展与改进高可靠度连接器制造上的工艺技术，并拥有一贯的品质与拥有能力。而预先端接（PRe-terminated）可以协助人力需求的降低，以及其它场地相关的支出费用，并提供更具价格性能治理的另一种解决方案和快速的用户启用。
　　
　　当光纤一路走到住宅区网络的最后三百码处，制造商目前正在发展不同的FTTH光纤到户系统，在这些系统中新的进展包括了可以将独特光纤需求最佳化的投落光缆（drop cable），这项产品的开发成功能让最后住宅区网络建设的成本上大幅下降。
　　
　　新一代针对各种应用所设计的光缆把不必要的强化元件与过度建设用于保护的架构通通排除掉，目前制造商也已经开发出更小直径、更便宜、与改善光纤使用简易度的投落光缆，而不论是掩埋或投落光缆（buried and drop cables）都可以在制造时就加以整合，以便创造出随插即用的系统，来大幅减少未来在现场实地安装时所需要的预备工作与安装时间。
　　
　　而从ILECs本地交换运营商实地从事FTTH光纤到户的建设经验显示，这些新一代线缆的创新设计的确能有效减少安装时间与人力需求成本。
　　
　　气吹式光纤光缆进入局域网络
　　气吹式光纤（Air-Blown Fiber；ABF）在安装上面所带来的优点，让光纤光缆制造商采取更积极的态度，来看待这项技术未来可能在光纤城域网络或其它接入网络部分更广泛的应用。今天北美已经有许多大型企业将这种光纤应用在他们的企业网络中，像是ESPN、Pentagon、Nissan、McCarran国际机场与国家卫生院等，事实上，这项技术也同时替服务供给商创造了一些营业收入。
　　
　　ABF气吹式光纤技术让光纤信道更有效率的运作，在这个实际应用的光纤网络中，光纤束可以轻易、迅速的根据需求加以填充以满足持续进行的点对点安装工作（见图四），另外，既然没有需要再安装新光纤（dark fiber），企业现在可以以每分钟最快一百五十尺的速度来铺设光纤光缆，以扩充或升级原本不足使用的网络。
　　光纤与通信 FTTx：光纤应用新天地（图四）

　　图四：企业在其局域网络上采用气吹式光纤系统让这项技术在接入网络的应用上有机会得以持续地向前发展。
　　
　　而若是使用传统光纤光缆的安装方法，至少需要四个有经验的工程师拉上三千尺的光纤光缆，加上大约要八小时（一个工作天）的辛劳工作才能全部搞定。相比之下，只要两个工程师就可以以每分钟最少一百尺的速度加以安装，所以三千尺的光纤大概只要三十分

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