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室外光纜的設(shè)計(jì)依據(jù)
松套管、帶狀光纜和微型松套管光纜都是外部設(shè)備光纖布線的選項(xiàng)
Derek Whitehurst，康寧
自20世紀(jì)70年代中期光纜發(fā)展以來(lái)，制造、材料和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方面的不斷創(chuàng)新推動(dòng)了包括松套管、帶狀光纜和微型松套管光纜在內(nèi)的室外光纜的設(shè)計(jì)和性能。
20世紀(jì)70年代開啟光纖革命的光纜是松套管結(jié)構(gòu)，它通過(guò)將所有部件封閉在相當(dāng)堅(jiān)固的保護(hù)套管或保護(hù)管內(nèi)，使光纖與安裝應(yīng)變隔開。這種設(shè)計(jì)至今仍廣泛應(yīng)用于全球惡劣的室外環(huán)境中。
20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了帶狀光纜設(shè)計(jì)。這種光纜允許更多的光纖數(shù)，并且通過(guò)采用多路熔接節(jié)省了時(shí)間和成本，以加快網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)和提高項(xiàng)目營(yíng)業(yè)額。
21世紀(jì)初，微型松套管光纜首先在歐洲得到開發(fā)，作為在擁擠管道環(huán)境中安裝光網(wǎng)絡(luò)的一種創(chuàng)新方法。這些小型絞合松散管光纜，其每個(gè)橫截面的光纖數(shù)增加，能夠以比剝開-更換解決方案更低的成本和更少的破壞來(lái)安裝。
在外部設(shè)備環(huán)境中使用的主要光纜系列有松套管、微型光纜和帶狀光纜。
通常，客戶細(xì)分已經(jīng)針對(duì)其網(wǎng)絡(luò)或環(huán)境中的一種主要光纜類型進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。然而，隨著網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越復(fù)雜和帶寬需求不斷增加，在同一網(wǎng)絡(luò)中采用多個(gè)光纜系列變得越來(lái)越普遍。在本文中，我們將研究松套管、帶狀光纜和微型松套管光纜以及低衰減、可擴(kuò)展性和部署速度等特性如何幫助確定每個(gè)光纜系列適合網(wǎng)絡(luò)不同部分的位置。
要做到這一點(diǎn)，首先應(yīng)該了解你的具體應(yīng)用和所需的能力，以便在光纖布線組合方面做出明智的選擇。根據(jù)你的具體任務(wù)，某些光纜的性能屬性將比其它光纜更具吸引力。例如，網(wǎng)絡(luò)所有者可能關(guān)注部署速度或恢復(fù)速度，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員則可能關(guān)注系統(tǒng)性能。另一方面，安裝人員可能會(huì)關(guān)注安全和光纜，以及硬件的易用性。
最低損耗或最低延遲
假設(shè)最終用戶的主要關(guān)注點(diǎn)是峰值光學(xué)性能，這是一種安全的選擇�？蛻魧�(duì)于其光通信業(yè)務(wù)的要求是低信號(hào)延遲和低衰減，滿足這些光性能要求始終是最優(yōu)先考慮的問(wèn)題。
防止信號(hào)損失的一種很好的選項(xiàng)是松套管設(shè)計(jì)。由于光纖沒有明顯的應(yīng)變，并且通常對(duì)軸向力非常寬容，所以松散的緩沖管光纜通常表現(xiàn)出最低的光學(xué)衰減損耗。
較低的損耗性能也可以通過(guò)升級(jí)到專為較長(zhǎng)距離應(yīng)用而設(shè)計(jì)的低損耗光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，如果你的系統(tǒng)長(zhǎng)度超過(guò)100公里，那么低損耗光纖就可以節(jié)省整個(gè)系統(tǒng)的成本。
微型光纜和微型管道與標(biāo)準(zhǔn)松套管光纜的比較
最右邊是在1.25英寸管道中的標(biāo)準(zhǔn)松套管光纜。其余是各種結(jié)構(gòu)的微型光纜和微型管道。
信號(hào)延遲，定義為信號(hào)進(jìn)入一個(gè)系統(tǒng)直到其出現(xiàn)在該系統(tǒng)中的時(shí)間，可以在光通信空間中以毫秒為單位進(jìn)行量化。在大多數(shù)典型系統(tǒng)中，延遲不是問(wèn)題，必須滿足網(wǎng)絡(luò)性能要求的最小閾值。但是在某些網(wǎng)絡(luò)中，如果你試圖以比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更快的速度傳輸數(shù)據(jù)，則延遲更少就可以提供競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。一個(gè)很好的示例就是高頻股票交易。比其它市場(chǎng)更早進(jìn)行交易(這通常意味著在幾毫秒內(nèi)擊敗你的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手)可能會(huì)產(chǎn)生數(shù)百萬(wàn)美元的利潤(rùn)。
與松套管設(shè)計(jì)相比，帶狀光纜由于其繼承設(shè)計(jì)在延遲方面具有優(yōu)勢(shì)。在松套管光纜設(shè)計(jì)中，光纖余長(zhǎng)可使光纖減少甚至消除張力對(duì)光纜的影響，因?yàn)楣饫w浮在緩沖管中。在典型的松套管設(shè)計(jì)中，光纖余長(zhǎng)通常占光纜總長(zhǎng)度的2%～8%。典型帶狀光纜中的光纖余長(zhǎng)為零到百分之零點(diǎn)幾。
通過(guò)比較采用帶狀光纜或松套管光纜的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的550公里段長(zhǎng)，我們來(lái)看一個(gè)示例。對(duì)于松套管光纜，5%的光纖余長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致2.826毫秒的傳輸時(shí)間。而對(duì)于帶狀光纜，傳輸時(shí)間則是2.697毫秒。由此可以提供0.129毫秒的延遲優(yōu)勢(shì)。如果你正在運(yùn)行一個(gè)高速網(wǎng)絡(luò)，即使很少的時(shí)間可能都非常重要。
可擴(kuò)展性/未來(lái)部署
隨著服務(wù)提供商競(jìng)相滿足帶寬密集型服務(wù)的需求，基于光纖的寬帶和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的增長(zhǎng)正在全球范圍內(nèi)爆發(fā)式增長(zhǎng)。隨著運(yùn)營(yíng)商開始在接入網(wǎng)絡(luò)中支持4G/5G和光纖到戶，以及隨著云服務(wù)提供商鏈接數(shù)據(jù)中心，對(duì)含有數(shù)以千計(jì)光纖的極高光纖密度光纜的需求變得越來(lái)越普遍。
基于所需光纖數(shù)采用的最佳光纜系列的通用指南是，如果你的網(wǎng)絡(luò)通常低于144根光纖，那么松套管可能是最好的選項(xiàng)。如果你的網(wǎng)絡(luò)需要288根以上的光纖，帶狀光纜可能是值得考慮的一個(gè)選項(xiàng)，因?yàn)榻永m(xù)能節(jié)省時(shí)間(每個(gè)網(wǎng)絡(luò)不同，所以除了光纖數(shù)外，還需要考慮其它決定參數(shù)，這一點(diǎn)很重要)。另一方面，微型松套管光纜可以作為一個(gè)橋選項(xiàng)，你可以從較少的光纖數(shù)(12根～288根光纖)開始，然后，一個(gè)設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)可以使你在未來(lái)以最低的安裝成本進(jìn)行擴(kuò)展(關(guān)于這一點(diǎn)，更多的內(nèi)容見下面)。
通過(guò)升級(jí)到更高的傳輸速度或增加更多的光纖，有多種方法可以擴(kuò)展未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)。通常，利用未使用的光纖是最具成本效益的方法，也是過(guò)度配置的要點(diǎn)。根據(jù)設(shè)備的技術(shù)升級(jí)時(shí)間表，從一開始可能就不希望過(guò)度配置光纖。但是，應(yīng)該有靈活性，以便根據(jù)需要來(lái)分組和采用可用光纖，以及在未來(lái)增加額外的光纖，不需要對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大量的返工。通常情況下，康寧建議根據(jù)未來(lái)需求的不確定性，在光纖設(shè)計(jì)中過(guò)度配置25%到100%不等。這種方法在松套管或帶狀光纜中沒有實(shí)際的區(qū)別——只需在初始施工時(shí)增加更多的光纖。
采用微型松套管光微型管道系統(tǒng)，還有另一種方法。一個(gè)示例是安裝一個(gè)7路微型管道系統(tǒng)，而不是安裝一根標(biāo)準(zhǔn)光纜。在第一個(gè)微型管道中，你可以安裝12芯～288芯的微型松套管光纜。但是，未來(lái)你可能會(huì)再安裝6根多達(dá)288芯的光纜，從而使你的光纖總數(shù)達(dá)到2016根光纖。微型松套管光纜提供的“按需付費(fèi)”模式為推遲網(wǎng)絡(luò)成本提供了一種極佳的成本效益選項(xiàng)，并允許你利用未來(lái)光纖的新進(jìn)展。上圖示出各種結(jié)構(gòu)的微型松套管光纜和微型光纜與最右側(cè)1¼英寸管道中的一根標(biāo)準(zhǔn)松套管光纜的對(duì)比。
安裝速度/部署速度
選擇光纜時(shí)要考慮的另一個(gè)因素是對(duì)部署速度的影響。通過(guò)更好的光纜接入和接續(xù)方法所節(jié)省的時(shí)間可以真正增加整個(gè)網(wǎng)絡(luò)部署的實(shí)質(zhì)性影響。
一些較新的松套管光纜護(hù)套設(shè)計(jì)，不采用任何工具就能剝離，可以將每根光纜的光纜接入時(shí)間縮短70%。如果將節(jié)省的這些成本乘以每個(gè)接入點(diǎn)的光纜數(shù)量，你可能每天都能贏得數(shù)個(gè)小時(shí)的生產(chǎn)率。
此外，隨著光纖數(shù)的增加，每個(gè)接續(xù)點(diǎn)的接續(xù)時(shí)間有可能成為一個(gè)巨大的差異化因素。帶狀光纜的一個(gè)特點(diǎn)是，精確組織光纖，以便進(jìn)行多路接續(xù)或連接，使接續(xù)帶狀光纜的過(guò)程比接續(xù)松套管光纜快，因?yàn)橐淮慰梢越永m(xù)12根光纖，而不是一次只接續(xù)一根光纖。這一優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為較短的安裝時(shí)間、較少的安裝勞動(dòng)力成本以及明顯縮短的緊急恢復(fù)時(shí)間。
作為一個(gè)示例，讓我們來(lái)看看一根大芯數(shù)光纜的接續(xù)。一般的經(jīng)驗(yàn)法則是單次接續(xù)大約需要4分鐘，而12纖多路熔接每次接續(xù)大約需要8分鐘。對(duì)于帶狀光纜，接續(xù)一根1728芯的光纜(144次多路接續(xù))需要大約19個(gè)小時(shí)的穩(wěn)定接續(xù)。但是，以這一水平接續(xù)一根松套管光纜大約需要115個(gè)小時(shí)。如果在網(wǎng)絡(luò)中增加這樣的接續(xù)數(shù)，就相當(dāng)于時(shí)間和成本的巨大增加。雖然對(duì)大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)這些光纜的光纖數(shù)似乎是不合理的，但正如我們已經(jīng)注意到的，對(duì)這種尺寸的光纖數(shù)的需求非常真實(shí)，而且還在不斷增長(zhǎng)。
恢復(fù)速度
無(wú)論外部設(shè)備光纜的安裝程度如何，都有可能出錯(cuò)。直埋光纜可能會(huì)被推土設(shè)備截?cái)啵芸展饫|可能會(huì)因倒下的樹木而受損。一旦出現(xiàn)計(jì)劃外的網(wǎng)絡(luò)停機(jī)，你的首要任務(wù)就是恢復(fù)光纜服務(wù)，并盡可能快地恢復(fù)服務(wù)，以盡量減少對(duì)客戶的影響。
我們已經(jīng)注意到帶狀光纜在緊急恢復(fù)中的好處。在接續(xù)時(shí)間上采用相同的標(biāo)準(zhǔn)，接續(xù)一根144芯的松套管光纜大約需要10個(gè)小時(shí)，而接續(xù)一根144芯的帶狀光纜只需要1.6個(gè)小時(shí)。規(guī)劃緊急恢復(fù)時(shí)的另一個(gè)考慮是，采用松套管光纜可以比采用帶狀光纜更準(zhǔn)確地識(shí)別和接續(xù)最關(guān)鍵的光纖。
一個(gè)聰明的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃人員確保其擁有更多的光纖，不僅可以為未來(lái)的可擴(kuò)展性掃清障礙，還可以幫助應(yīng)對(duì)緊急情況。所有光纜都應(yīng)該有備用光纖，尤其是光纖相對(duì)于安裝或恢復(fù)成本而言極其便宜。擁有備用光纖可以輕松更換光纖以恢復(fù)操作。
可用性限制
最后值得一提的是光纜可用性和針對(duì)不同應(yīng)用的合適的光纖。微型松套管光纜專門用于微型管道，所以沒有鎧裝光纜選項(xiàng)。針對(duì)高性能應(yīng)用的光纖設(shè)計(jì)可能并不適用于所有光纜設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼈冊(cè)谀承┙Y(jié)構(gòu)中可能表現(xiàn)不佳。當(dāng)你根據(jù)對(duì)你的應(yīng)用最重要的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)研究你的選項(xiàng)時(shí)，明智的做法是充分了解不同光纜制造商提供的內(nèi)容，以便可以在開始研究時(shí)與做出決定后排除一些選項(xiàng)。
松套管、帶狀光纜和微型松套管光纜的主要光纜系列可為你的網(wǎng)絡(luò)提供各種選項(xiàng)，策略性使用可提供低衰減、可擴(kuò)展性并提高部署速度。隨著光纖更加深入網(wǎng)絡(luò)和帶寬需求不斷增加，研究你所有的光纜選項(xiàng)將有助于創(chuàng)建一個(gè)未來(lái)可用且具有彈性的網(wǎng)絡(luò)。
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