用低水峰光纤优化网络

 
Michael P.Kunigonis,Jr.,康宁公司
　　1　引言

　　今日的通信网络是由多种互连光和电的部分所组成以支持高速度的视频、语音和数据的传输。网络的骨干是光纤，它的设计和制造是用来优化衰减及色散使该网络成为最具有成本效益平衡和最低成本的网络。一种新的光纤设计在全球通信界被广泛地接受，那便是低水峰（LWP）光纤。低水峰光纤使整个标准单模传输窗口1260nm--1625nm的衰减最小化。这为运营商的传输工程师开启了额外的选择以增加光纤的总带宽及网络系统的传输距离。对有线电视的应用，这种光纤的选择能产生额外收入的机会，非凡是与一些新兴技术如粗波分复用（CWDM）和其他低成本电子器件一齐使用。它具有为光纤同轴电缆混合网（HFC）系统、无源光网络及光纤到户和/或路边开启未来升级途径的潜力。

　　2　波分复用

　　因为新的有线电视技术正在出现，有线电视提供者必须满足在网络内带宽增加的需求。从头端（HE）到中枢的带宽需求已由密集波分复用（CWDM）解决了。近期，有线电视供给者的系统结构已由基本系统头端到中枢的单信道转到多信道系统。为了达到提供增加网络带宽的需求，供给者必须继续推动波分复用更深地进入系统中。由于目前密集波分复用和相关设备的大笔前期投入使它成为一个昂贵的选择。由密集波分复用演变而来的粗波分复用（CWDM）的兴起满足了这个需要。CWDM在整个波长频谱里使用较宽的信道间隔（波长间距大约20nm）。因此，16或更多的信道可以复用于一个单根光纤上，进而成为改进单根光纤带宽的一个主要因素。

　　3　粗波分复用-经济价值

　　CWDM增大的波长间距能为多种服务运营商（MSO）在扩展网络时提供一个成本经济的方案。成本节约能由增加波长间距带来的光源、复用和解复用器成本降低而实现。系统厂商通过提供易于生产而且生产效率高的无致冷直调激光器来提供一个全面的成本经济的解决方案。CWDM的设备因为无致冷激光器的存在需要较少的能源消耗及较少的空间，从而节省了在中枢和节点处建机房的费用。每信道成本降低的节省成为对MSO有利的价值论点。

　　4　粗波分复用和低水峰光纤的应用

　　典型的MSO网络是由标准单模光纤所组成，它并不是为正在成长中的全频谱CWDM网络而优化的。今日的标准单模光纤是为1310nm传输而优化，而且也具备在1550nm传输的能力。但大多数却由于在1383nm四周的“水峰”区的衰减而失去了频谱的线性。直到现在此区仍然不适用于任何波长的传输，主要是由于它的衰减比1310nm为大。因此一般的标准单模光纤最多能提供12个CWDM的信道。在最好的情况下，即使用在16信道系统，一般的标准单模光纤将会受制于衰减，进而受制于距离。

　　通过消除水峰内和四周较高的衰减，低水峰光纤在此区域的传输提供了潜力。此光纤有一个平滑的衰减曲线，使得在整个单模工作窗口（1260到1625nm）可以传输。一个16信道的CWDM/LWP光纤链路很可能由于在1290nm-1310nm之间很高的衰减使信道受制于衰减。因此，可以以保守地假设使用低水峰光纤在该处链路的衰减大约为0.35dB/km。

　　假如使用一般标准单模光纤，1370nm-1390nm之间的高衰减而使得传输链路受制于衰减。保守估计此信道将具有0.5-0.6dB/km的光纤衰减值。假设一个20dB链路的预算，那低水峰光纤具有57公里的链路传输距离，而一般标准单模光纤仅具有33公里的链路传输距离。由于大多数点对点系统的平均距离为20公里到50公里之间，低水峰光纤能成为优化CWDM系统的主要因素。与一般标准单模光纤相比，低水峰光纤在E波段（从1360nm到1460nm的延伸波段）的额外传输能力使它具有增加50％的波长频谱、增加33％的信道传输和大约长70％的传输距离。

　　5　光纤到户

　　目前用光纤同轴电缆混合网（HFC）结构的有线电视多种服务运营商（CATV MSO）与其它电信业务提供者相比正处于为其客户提供光纤到户（FTTH）方案的最佳位置。他们经由HFC系统的结构基础更能向用户推进。乐观地讲，MSO能将节点安置更靠近用户，最终能安置节点在住户处----这便是一个FTTH方案，这必须经由了们的物理设备而为此预备。

　　由于不同的MSO、物理结构及电子器件，HFC网络的节点通常为100-500住户提供服务。一般而言，他们从用户处敷设最大距离为1000-2500米的光纤。在此通用系统中，MSO有许多选择方式为用户提供FTTH方案。其中一个非凡方案是利用低水峰（LWP）光纤的专用光纤方案。

　　专用光纤方案是一个有充裕光纤以及无源光网络的方案。它的结构确保用户到节点有专用光纤的存在，这类似于用光纤连接从中枢或头端到节点的方式。虽然与用光分路器系统相比是一种比较昂贵的方案，但它能提供几乎无限的带宽而非常易于升级。专用光纤方案，在整个网络里将需要较多的有源光器件，因为本质上讲其节点成为中枢而用户家里成为节点之故。每个地点均需要电子器件以提供传输。光在光纤里传输的距离将最后决定这些器件的类型及成本。

　　一个新兴的叫三重复用（triplexer）的技术将能使这个选择方式成为可能并保持相当低的成本。三重复用的理念是每根互户光纤处理两个下行的信号及一个上行信号以提供视频、语音和数据业务。三重复用由为1550nm的模拟视频带宽及大约在1.5μm的数据及语音带宽的两个接收器所组成。1.3μm的发射器与中枢/头端相联系。

　　一个潜在的缺点（尤其对增加的视频服务业及其相对的高速率传输而言）是模拟信号的高功率可能造成对1.5μm的信号的干扰。一些解决的方案是将这个信道移向靠近1.3μm的信道亦即典型的1460nm-1490nm区域。当接受于一般传统单模光纤在1383nm的高衰减区时，该信道将受制于衰减，这便产生了一个新的问题。低水峰（LWP）光纤能解决使1.5μm的信道远离1.55μm信道，同时不接受衰减限制的两项问题。因此对FTTH，低水峰（LWP）光纤及三重复用的应用能有力提供最大传输距离以及物理设备最有效利用的潜力。

　　6　结论

　　对于链路距离为30-50公里以及数据速率高达2.5Gb/s的不同MSO应用，低水峰（LWP）光纤是最理想的光纤。粗波分复用（CWDM）及低水峰（LWP）光纤能为光纤同轴电缆混合网系统，无源光网络及光纤到户和/或路边提供未来升级的途径。低水峰（LWP）光纤能提供网络设计的灵活性及多样性，它还能充分利用整个传输窗口。低水峰（LWP）与粗波分复用（CWDM）的组合应用有造成更大的传输容量，增加系统的灵活性，达到最大的传输距离以及减低网络的成本。