用低水峰光纖優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)

1　引言

　　今日的通信網(wǎng)絡(luò)是由多種互連光和電的部分所組成以支持高速度的視頻、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的傳輸。網(wǎng)絡(luò)的骨干是光纖，它的設(shè)計(jì)和制造是用來(lái)優(yōu)化衰減及色散使該網(wǎng)絡(luò)成為最具有成本效益平衡和最低成本的網(wǎng)絡(luò)。一種新的光纖設(shè)計(jì)在全球通信界被廣泛地接受，那便是低水峰（LWP）光纖。低水峰光纖使整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單模傳輸窗口1260nm--1625nm的衰減最小化。這為運(yùn)營(yíng)商的傳輸工程師開(kāi)啟了額外的選擇以增加光纖的總帶寬及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸距離。對(duì)有線電視的應(yīng)用，這種光纖的選擇能產(chǎn)生額外收入的機(jī)會(huì)，特別是與一些新興技術(shù)如粗波分復(fù)用（CWDM）和其他低成本電子器件一齊使用。它具有為光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）系統(tǒng)、無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)及光纖到戶(hù)和/或路邊開(kāi)啟未來(lái)升級(jí)途徑的潛力。

2　波分復(fù)用

　　因?yàn)樾碌挠芯€電視技術(shù)正在出現(xiàn)，有線電視提供者必須滿(mǎn)足在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)帶寬增加的需求。從頭端（HE）到中樞的帶寬需求已由密集波分復(fù)用（CWDM）解決了。近期，有線電視供應(yīng)者的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已由基本系統(tǒng)頭端到中樞的單信道轉(zhuǎn)到多信道系統(tǒng)。為了達(dá)到提供增加網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，供應(yīng)者必須繼續(xù)推動(dòng)波分復(fù)用更深地進(jìn)入系統(tǒng)中。由于目前密集波分復(fù)用和相關(guān)設(shè)備的大筆前期投入使它成為一個(gè)昂貴的選擇。由密集波分復(fù)用演變而來(lái)的粗波分復(fù)用（CWDM）的興起滿(mǎn)足了這個(gè)需要。CWDM在整個(gè)波長(zhǎng)頻譜里使用較寬的信道間隔（波長(zhǎng)間距大約20nm）。因此，16或更多的信道可以復(fù)用于一個(gè)單根光纖上，進(jìn)而成為改進(jìn)單根光纖帶寬的一個(gè)主要因素。

3　粗波分復(fù)用-經(jīng)濟(jì)價(jià)值

　　CWDM增大的波長(zhǎng)間距能為多種服務(wù)運(yùn)營(yíng)商（MSO）在擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)時(shí)提供一個(gè)成本經(jīng)濟(jì)的方案。成本節(jié)約能由增加波長(zhǎng)間距帶來(lái)的光源、復(fù)用和解復(fù)用器成本降低而實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)廠商通過(guò)提供易于生產(chǎn)而且生產(chǎn)效率高的無(wú)致冷直調(diào)激光器來(lái)提供一個(gè)全面的成本經(jīng)濟(jì)的解決方案。CWDM的設(shè)備因?yàn)闊o(wú)致冷激光器的存在需要較少的能源消耗及較少的空間，從而節(jié)省了在中樞和節(jié)點(diǎn)處建機(jī)房的費(fèi)用。每信道成本降低的節(jié)省成為對(duì)MSO有利的價(jià)值論點(diǎn)。

4　粗波分復(fù)用和低水峰光纖的應(yīng)用

　　典型的MSO網(wǎng)絡(luò)是由標(biāo)準(zhǔn)單模光纖所組成，它并不是為正在成長(zhǎng)中的全頻譜CWDM網(wǎng)絡(luò)而優(yōu)化的。今日的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖是為1310nm傳輸而優(yōu)化，而且也具備在1550nm傳輸?shù)哪芰?。但大多?shù)卻由于在1383nm附近的“水峰”區(qū)的衰減而失去了頻譜的線性。直到現(xiàn)在此區(qū)仍然不適用于任何波長(zhǎng)的傳輸，主要是由于它的衰減比1310nm為大。因此一般的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖最多能提供12個(gè)CWDM的信道。在最好的情況下，即使用在16信道系統(tǒng)，一般的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖將會(huì)受制于衰減，進(jìn)而受制于距離。

　　通過(guò)消除水峰內(nèi)和附近較高的衰減，低水峰光纖在此區(qū)域的傳輸提供了潛力。此光纖有一個(gè)平滑的衰減曲線，使得在整個(gè)單模工作窗口（1260到1625nm）可以傳輸。一個(gè)16信道的CWDM/LWP光纖鏈路很可能由于在1290nm-1310nm之間很高的衰減使信道受制于衰減。因此，可以以保守地假設(shè)使用低水峰光纖在該處鏈路的衰減大約為0.35dB/km。

　　如果使用一般標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，1370nm-1390nm之間的高衰減而使得傳輸鏈路受制于衰減。保守估計(jì)此信道將具有0.5-0.6dB/km的光纖衰減值。假設(shè)一個(gè)20dB鏈路的預(yù)算，那低水峰光纖具有57公里的鏈路傳輸距離，而一般標(biāo)準(zhǔn)單模光纖僅具有33公里的鏈路傳輸距離。由于大多數(shù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)的平均距離為20公里到50公里之間，低水峰光纖能成為優(yōu)化CWDM系統(tǒng)的主要因素。與一般標(biāo)準(zhǔn)單模光纖相比，低水峰光纖在E波段（從1360nm到1460nm的延伸波段）的額外傳輸能力使它具有增加50％的波長(zhǎng)頻譜、增加33％的信道傳輸和大約長(zhǎng)70％的傳輸距離。

5　光纖到戶(hù)

　　目前用光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）結(jié)構(gòu)的有線電視多種服務(wù)運(yùn)營(yíng)商（CATV MSO）與其它電信業(yè)務(wù)提供者相比正處于為其客戶(hù)提供光纖到戶(hù)（FTTH）方案的最佳位置。他們經(jīng)由HFC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)更能向用戶(hù)推進(jìn)。樂(lè)觀地講，MSO能將節(jié)點(diǎn)安置更靠近用戶(hù)，最終能安置節(jié)點(diǎn)在住戶(hù)處----這便是一個(gè)FTTH方案，這必須經(jīng)由了們的物理設(shè)備而為此準(zhǔn)備。

　　由于不同的MSO、物理結(jié)構(gòu)及電子器件，HFC網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)通常為100-500住戶(hù)提供服務(wù)。一般而言，他們從用戶(hù)處敷設(shè)最大距離為1000-2500米的光纖。在此通用系統(tǒng)中，MSO有許多選擇方式為用戶(hù)提供FTTH方案。其中一個(gè)特別方案是利用低水峰（LWP）光纖的專(zhuān)用光纖方案。

　　專(zhuān)用光纖方案是一個(gè)有充裕光纖以及無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的方案。它的結(jié)構(gòu)確保用戶(hù)到節(jié)點(diǎn)有專(zhuān)用光纖的存在，這類(lèi)似于用光纖連接從中樞或頭端到節(jié)點(diǎn)的方式。雖然與用光分路器系統(tǒng)相比是一種比較昂貴的方案，但它能提供幾乎無(wú)限的帶寬而非常易于升級(jí)。專(zhuān)用光纖方案，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)里將需要較多的有源光器件，因?yàn)楸举|(zhì)上講其節(jié)點(diǎn)成為中樞而用戶(hù)家里成為節(jié)點(diǎn)之故。每個(gè)地點(diǎn)均需要電子器件以提供傳輸。光在光纖里傳輸?shù)木嚯x將最后決定這些器件的類(lèi)型及成本。

　　一個(gè)新興的叫三重復(fù)用（triplexer）的技術(shù)將能使這個(gè)選擇方式成為可能并保持相當(dāng)?shù)偷某杀尽Ｈ貜?fù)用的理念是每根互戶(hù)光纖處理兩個(gè)下行的信號(hào)及一個(gè)上行信號(hào)以提供視頻、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。三重復(fù)用由為1550nm的模擬視頻帶寬及大約在1.5μm的數(shù)據(jù)及語(yǔ)音帶寬的兩個(gè)接收器所組成。1.3μm的發(fā)射器與中樞/頭端相聯(lián)系。

　　一個(gè)潛在的缺點(diǎn)（尤其對(duì)增加的視頻服務(wù)業(yè)及其相對(duì)的高速率傳輸而言）是模擬信號(hào)的高功率可能造成對(duì)1.5μm的信號(hào)的干擾。一些解決的方案是將這個(gè)信道移向靠近1.3μm的信道亦即典型的1460nm-1490nm區(qū)域。當(dāng)接受于一般傳統(tǒng)單模光纖在1383nm的高衰減區(qū)時(shí)，該信道將受制于衰減，這便產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題。低水峰（LWP）光纖能解決使1.5μm的信道遠(yuǎn)離1.55μm信道，同時(shí)不接受衰減限制的兩項(xiàng)問(wèn)題。因此對(duì)FTTH，低水峰（LWP）光纖及三重復(fù)用的應(yīng)用能有力提供最大傳輸距離以及物理設(shè)備最有效利用的潛力。

6　結(jié)論

　　對(duì)于鏈路距離為30-50公里以及數(shù)據(jù)速率高達(dá)2.5Gb/s的不同MSO應(yīng)用，低水峰（LWP）光纖是最理想的光纖。粗波分復(fù)用（CWDM）及低水峰（LWP）光纖能為光纖同軸電纜混合網(wǎng)系統(tǒng)，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)及光纖到戶(hù)和/或路邊提供未來(lái)升級(jí)的途徑。低水峰（LWP）光纖能提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的靈活性及多樣性，它還能充分利用整個(gè)傳輸窗口。低水峰（LWP）與粗波分復(fù)用（CWDM）的組合應(yīng)用有造成更大的傳輸容量，增加系統(tǒng)的靈活性，達(dá)到最大的傳輸距離以及減低網(wǎng)絡(luò)的成本。