光纖與通信 FTTx：光纖應用新天地

2019-11-04 22:50:25

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供稿：網友

　　上世紀90年代因為布滿期待與”為了科技而科技”而造就的全盛時期毫無疑問的結束了，今天，光通訊產業重新調整步伐，將焦點投入在滿足網絡終端用戶的需要－希望能找到產生利潤的方式，并讓服務供給商面臨的低迷景氣得以復蘇。無論如何，持續不斷的創新仍然是企業經營的生命源泉、產業的增長之道，在通訊產業的領域里，當形勢愈來愈艱巨時，創新的任務也就愈來愈具挑戰性。
　　
　　美國聯邦通訊委員會（FCC）2003年稍早對于松綁網絡元件平臺（Unbundled Network Element-Platform；UNE-P）的決定，減緩了目前本地交換運營商（ILECs）因為需要建設光纖到戶（FTTH）和其它混合回路所遭致的財務壓力，此一讓企業營收與市場占有率陷入極度競爭狀況的法規，應該會加速在許多接入端、以及企業網絡上對于帶寬瓶頸所需要的解決方案的提前出現。雖然今天的接入網絡是一種各種架構都有的混合形式－老舊的網絡與下一代SONET環路、混合光纖╱同軸電纜、無源光纖網絡－都普遍需要將光纖更廣泛與更深入的運用于網絡中并且更接近用戶。
　　
　　光纖光纜產品制造商響應此種趨勢也已經做出適當響應，他們開發出新型的光纖來容納持續增加的帶寬容量，并且改進光纖的曲徑來提供更好更有彈性的光纖路由路徑與元件的微小化改進，這些新型光纖已經充份運用于新一代光纖光纜之中，而其它相關的交互相連的產品，也滿足了企業應用方面以及光纖到戶方面的高密度需求以及安裝上成本降低的迫切需求。
　　
　　單模光纖的再生計劃
　　接入網絡在以更高傳輸帶寬承載流量時必須擴充，以容納語音、數據和視頻的整合信息，光纖光纜制造商藉由開放新的使用空間來答應在相同數目的光纖下擁有更多的信息容量來改進標準單模光纖的低損耗功能。
　　
　　這種做法解決了持續增加的帶寬容量以及暴長的數據傳輸議題，滿足了企業用戶成長中的種種需求。以標準單模光纖（ITU,G652.C）低損耗水峰光纖（low-loss water peak fiber）的衰減表現、以及不受限制的傳輸，讓在1280-1625 nm全部使用波長的運作范圍內的信號都得以妥善保護，這種光纖在E-band時1383-nm的尖峰范圍內的低光纖衰減比1310 nm氫誘發的衰減值(<0.01 dB/km)更少或至少相等。
　　
　　低損耗水峰光纖也提供那些致力于WDM系統或CWDM系統，想要在單一光纖上傳送更多通道或增加更多傳輸空間、或處理未來更多應用所需的額外波長的接入網絡設計者以更多的選擇。
　　
　　除此之外，制造商也改善了光纖在包覆材質直徑極限上的幾何規格，使得它擁有更低的連接損耗，并改善其在接合上的表現，尤其是當使用V型溝槽校準焊接時的性能表現。如今，低損耗水峰光纖已經取代了許多制造商光纖光纜生產線上傳統的單模光纖（Singlemode Fiber；SMF）的生產而成為新一代標準。
　　
　　另外，SMF單模光纖2003年稍早初次推出時也強調其功能可以減少曲徑的能力，因此非凡適合用于FTTH光纖到戶、FTTD光纖到桌、一般接入、企業網絡應用等方面的設計，傳統SMF單模光纖提供最小30 nm或以上的曲徑（bend radius），就其本身而言，雖然把它用在下鏈到終端用戶以及住宅回路時比較缺乏彈性的，但改善后的曲徑表現則可以提供更緊密的路由路徑與更高的光纖布置密度，讓元件的設計與微小化也能夠應用在中心局端、客戶端設備、背板解決方案；以及需要穩定接入的企業和住宅區線路回路上。
　　
　　光纖光纜制造商已經推出許多有效改進曲徑率的光纖線纜來滿足不同應用所需要的選擇方案，對一般接入以及FTTH光纖到戶應用來說，像是比一般產業標準SMF曲徑率的一半還小的光纖就可以提供最小15 mm（0.6英寸）曲徑率。而另一種光纖則可以再將曲徑率減少到7.5 mm（0.3英寸），亦即減少標準曲徑率75％，透過更簡單的安裝、光纖路由、小型機柜的儲存裝置、電源插座、終端設備、交換機或接線盒，以沒有信號衰減損失的性能來解決更復雜的建筑布線問題。
　　
　　由于較小量的傳輸接入盒（2.75×4.75英寸）可以考慮用在住宅服務的回路、以及耦合連接器上，而對企業網絡與FTTH光纖到戶的線路應用上，這些新一代光纖－整合到纖芯、跳線盒與微細線路中－可以讓墻壁、整合機柜、網絡接口裝置，以及使用FTTH光纖到戶應用的光纖插座得以更輕易的使用與安裝（見圖一）。
　　　光纖與通信 FTTx：光纖應用新天地（圖一）

　　圖一：可減少曲徑的Pure access-Ultra能讓墻壁上建設的光纖光纜路可更具彈性的加以布線。
　　
　　一般標準SMF單模光纖的衰減值大約出現于60-mm-軸心處，而新一代減少曲徑的光纖則即使包覆為15-mm或更大直徑時也不會產生額外的衰減現象，基本上，邁向元件微小化和彈性光纖路由的目的最后終究會達成，尤其減少曲徑的光纖光纜也比以往傳統SMF單模光纖在安裝后擁有更佳的調整彈性，即使是在光纖曲徑只有30 mm或更小時還是一樣（見圖二）。
　　　光纖與通信 FTTx：光纖應用新天地（圖二）

　　圖二：使用減少曲徑率的光纖光纜，接曲光纖光纜的長度可以用類似未披覆雙絞線銅纜的方來加以儲存。
　　
　　無膠帶狀光纜的出現
　　最近在帶狀光纜（ribbon）設計上的革新改善了光纜安裝的復雜度、也減低的所需要的工作時間和人力需求，因此在成本支出上有非常顯著的節省，像在背板外100%無膠（gel-free）的帶狀光纜就是一例。
　　
　　無膠光纜因為具有干式設計，所以可以消除光纜溢膠的問題，而藉由將膠質趕出于光纜核心和中心管路中，就可以讓光纜安裝過程中的清潔與調度的預備步驟得以省略。ILEC本地交換運營商的客戶前導試驗性計劃的216光纖、18帶狀光纜（ribbon）、無膠光纜所顯示出在安裝、終端中止、以及熔合的時間，都比傳統帶狀光纜平均要少上50~60%，而這個優勢在midspan入口處更加顯著，甚至被預期會主導整個接入網絡市場。
　　
　　而無膠光纜除了在節省時間與與人力的優點之外，它在整體安裝品質上的改善也非常好，施工安裝者不需要因為清潔原因而非凡處理帶狀光纜，所以在一個執行入口運作的實際光纖上，破損和傳輸錯誤的發生風險就變得很小（見圖三）。
　　　光纖與通信 FTTx：光纖應用新天地（圖三）

　　圖三：一個100%無膠帶狀光纜DriTube能夠簡化光纜的安裝、以及減少在接入網絡上的整體計劃成本。
　　
　　雖然光纖光纜持續改進帶狀光纜和松套管光纜（loose tube cable）能滿足電信服務供給商和多重系統運營商的需求，但還是有許多爭議認為使用帶狀光纜在滿足高帶寬、高光纖密度接入網絡的需求上的表現會比較好，非凡是數據流量龐大的企業網絡上的表現會更佳。
　　
　　目前，帶狀光纜已經可以容納八百六十四條以上的光纖，而在一英寸或更小的標準直徑時，864光纖可以獲得比一個標準1.25英寸快80%的速率，提供網絡擴充能力上最大的容量。而目前帶狀光纜的光纖密度是一標準288光纖松套管光纜的三倍。
　　
　　光纖最后一定會遍布于整個接入網絡上，當這一天來臨時，連接點的數量會戲劇性的急遽增加，而使用于小范圍的便攜式的光纖連接系統則會讓施工架設人員可以盡可能的靠近光纖連接點來架設，而且從某一地點更換到另一地點也非常輕易。這些便攜式連接系統的大小與重量大約只有傳統裝置的三分之一，而一般SMF單模光纖的連接損耗都小于0.1 dB。
　　
　　光纖光纜制造商也同時致力于發展與改進高可靠度連接器制造上的工藝技術，并擁有一貫的品質與擁有能力。而預先端接（PRe-terminated）可以協助人力需求的降低，以及其它場地相關的支出費用，并提供更具價格性能治理的另一種解決方案和快速的用戶啟用。
　　
　　當光纖一路走到住宅區網絡的最后三百碼處，制造商目前正在發展不同的FTTH光纖到戶系統，在這些系統中新的進展包括了可以將獨特光纖需求最佳化的投落光纜（drop cable），這項產品的開發成功能讓最后住宅區網絡建設的成本上大幅下降。
　　
　　新一代針對各種應用所設計的光纜把不必要的強化元件與過度建設用于保護的架構通通排除掉，目前制造商也已經開發出更小直徑、更便宜、與改善光纖使用簡易度的投落光纜，而不論是掩埋或投落光纜（buried and drop cables）都可以在制造時就加以整合，以便創造出隨插即用的系統，來大幅減少未來在現場實地安裝時所需要的預備工作與安裝時間。
　　
　　而從ILECs本地交換運營商實地從事FTTH光纖到戶的建設經驗顯示，這些新一代線纜的創新設計的確能有效減少安裝時間與人力需求成本。
　　
　　氣吹式光纖光纜進入局域網絡
　　氣吹式光纖（Air-Blown Fiber；ABF）在安裝上面所帶來的優點，讓光纖光纜制造商采取更積極的態度，來看待這項技術未來可能在光纖城域網絡或其它接入網絡部分更廣泛的應用。今天北美已經有許多大型企業將這種光纖應用在他們的企業網絡中，像是ESPN、Pentagon、Nissan、McCarran國際機場與國家衛生院等，事實上，這項技術也同時替服務供給商創造了一些營業收入。
　　
　　ABF氣吹式光纖技術讓光纖信道更有效率的運作，在這個實際應用的光纖網絡中，光纖束可以輕易、迅速的根據需求加以填充以滿足持續進行的點對點安裝工作（見圖四），另外，既然沒有需要再安裝新光纖（dark fiber），企業現在可以以每分鐘最快一百五十尺的速度來鋪設光纖光纜，以擴充或升級原本不足使用的網絡。
　　光纖與通信 FTTx：光纖應用新天地（圖四）

　　圖四：企業在其局域網絡上采用氣吹式光纖系統讓這項技術在接入網絡的應用上有機會得以持續地向前發展。
　　
　　而若是使用傳統光纖光纜的安裝方法，至少需要四個有經驗的工程師拉上三千尺的光纖光纜，加上大約要八小時（一個工作天）的辛勞工作才能全部搞定。相比之下，只要兩個工程師就可以以每分鐘最少一百尺的速度加以安裝，所以三千尺的光纖大概只要三十分

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