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从FTTH到FTTD 公建项目光纤到桌面初探

2012-10-10

光纤是当今信息传输的重要传输介质之一,在城市的地下管网中,在智能建筑和数据中心的信息传输主干系统中,都会看到大量的光纤光缆。同样在办公建筑中,“光纤到桌面”也已经是早已普遍的技术。
  尽管说光纤到桌面早已普及,但随着时代的发展、新产品的不断涌现、标准的不断深化,光纤到桌面的应用方式也在不断的变化。本文将就自用办公建筑中光纤到桌面的常规应用方案提出自己的观点。
1 FTTD的基本拓扑结构
  光纤到桌面(FTTD)所指的是使用光纤光缆从机房(楼层配线架FD、大楼主配线架BD)敷设到工作区,使用光纤光缆作为配线子系统的传输介质。其基本拓扑结构如图1所示。

其中:
  FD:楼层配线架
  TO:工作区信息点
             图1 FTTD的基本拓扑结构
  依据图1可以看出,对于一个位于工作区的光纤信息信息点而言,1根2芯的光纤光缆形成了FTTD的主体,在它的两端,左边是光纤配线架,右边是光纤信息插座(光纤面板)。在左边,由于光纤网络交换机的常规端口与光纤配线架的端口基本一致,所以在系统中只需要一个光纤配线架,使用光纤跳线连接到光纤网络交换机的端口上;在右边,光缆通过墙面(或地面、桌面)的光纤插座(光纤面板),使用光纤跳线连接到台式电脑的光纤网卡上。这就完成了一个最基本的FTTD传输。
  由于光纤产品本身的特点,要想形成图1所示的光纤传输信道,就需要在光缆的两端添加光纤连接件,添加的方法可以采用磨接(将光纤连接件紧紧的套在光纤纤芯上,然后将露出光纤连接件端面的光纤纤芯磨圆滑)、熔接(使用一端具有光纤连接件的光纤,将它的另一端使用光纤熔接机与光缆中的纤芯融合成一体)和冷接(使用一端具有光纤连接件的光纤,将它的另一端插入专用的光纤接续子的一端,将光缆中的纤芯插入光纤接续子的另一端,迫使两端纤芯对接且中心对准,使光可以从光纤纤芯的对接面传输),然后使用光纤耦合器作为桥梁,将光纤跳线和光缆上的的光纤连接件对接。然而,由于光纤耦合器自身难以固定,就需要使用光纤配线架和光纤面板作为它的支撑架。
  由于光纤面板背后的86型底盒空间有限,所以光纤面板中一般不使用光纤尾纤(86型底盒内做光纤熔接的效果不理想),而是采用每分钟可以完成1芯的快速光纤连接件。
  由此,形成了一个简单的FTTD配置清单:

当然,其中的光缆、光纤尾纤都应该根据所采用的光纤种类,选择其一:多模光纤(分有OM1、OM2、OM3、OM4)、单模光纤(OS1、OS2单模零水峰、G.657小弯曲半径光纤)
  当根据表1将所有的FTTD信息点所需要的布线材料统计完毕并注明产品的型号/规格后后,FTTD设计工作基本告一个段落。
2 实际应用中的3个问题
  图1所示的拓扑结构在实际应用中会出现3个应用问题:
  1)没有办公室用的光纤电话产品
  在现代社会的办公环境中,每个人往往同时拥有电话和电脑,电脑可以使用光纤网卡,而使用光纤传输的电话至今没有面世。原因不是不能形成,而是光纤电话的价位无法与数十元一部的RJ11接口电话(可以使用双绞线)相竞争,同时电话经常会在办公桌、办公室内移动,对于石英玻璃构成的光纤而言,非常容易折断,导致光纤跳线的寿命不长,经常需要更换。
  面对这样的情况,最为理想、最常采用的方式是每个使用FTTD的办公桌,同时敷设1根水平双绞线,如图2所示。这根水平双绞线主要用于传输电话信息,在万一FTTD出现问题时,它也可以传输数据,实现双介质冗余备份。

其中:
  FD:楼层配线架
  TO:工作区信息点
  大对数双绞线通往大楼主配线架
            图2 最常见的FTTD拓扑结构
  由此,形成了一个最常见的FTTD配置清单:

同样,其中的光缆、光纤尾纤都应该根据所采用的光纤种类,选择其一:多模光纤(分有OM1、OM2、OM3、OM4)、单模光纤(OS1、OS2单模零水峰、G.657小弯曲半径光纤)。其中的双绞线应该根据设计的等级,选择超6类或6类产品(也可以选择其他产品等级,如超7类、超5类、非屏蔽、屏蔽等等)
  当根据表2将所有的FTTD信息点所需要的布线材料统计完毕并注明产品的型号/规格后后,这份配置清单基本上可以投入实际使用。
  2) 光纤网卡并不流行
  在目前的网络产品市场中,光纤网卡价格比较贵。同时,还可以看到:面向笔记本电脑的光纤网卡基本上找不到(原因在于笔记本电脑经常需要插拔跳线,容易造成光纤跳线损坏)。而替代方案是采用光电转换器+RJ45型双绞线网卡作为数据传输的接口,这时它的售价相对与光纤网卡而言会便宜不少。这一方案对应的拓扑结构参见图3。

其中:
  FD:楼层配线架
  TO:工作区信息点
  大对数双绞线通往大楼主配线架
          图3 使用光电转换器的FTTD拓扑结构
  由此,形成了一个最常见的FTTD配置清单:

不能忘记的是,其中的光缆、光纤尾纤都应该根据所采用的光纤种类,选择其一:多模光纤(分有OM1、OM2、OM3、OM4)、单模光纤(OS1、OS2单模零水峰、G.657小弯曲半径光纤)。而水平双绞线应该根据设计的等级,选择超6类或6类产品(也可以选择其他产品等级,如超7类、超5类、非屏蔽、屏蔽等等)
  当根据表3将所有的FTTD信息点所需要的布线材料统计完毕并注明产品的型号/规格后后,这份配置清单基本上可以投入实际使用。
在实际设计中,需要注意的是光电转换器需外加220V电源。维护时则应注意:万一电源插头(特别是光电转换器上的电源插头)因某种原因被拔下,则数据传输立即中断!
  3)光纤纤芯容易折断
  由于综合布线系统的光纤光缆是采用石英玻璃材料制造,天性较脆,容易折断,特别是在施工期间容易折断。FTTD(光纤到桌面)实际是在配线子系统中使用光纤光缆作为传输介质,而配线子系统经常会途径一些今后无法拆卸的安装空间,所以就要求光纤光缆的芯数要有一定的备份。根据国家标准《综合布线系统工程设计规范》(GB 50311-2007)的规定,水平光缆至少应保留2芯作为备份,故此,FTTD所采用的光缆宜使用4芯光缆,而不是前述的2芯光缆(如图4所示)。

  其中:
  FD:楼层配线架
  TO:工作区信息点
  大对数双绞线通往大楼主配线架
       图4 使用光电转换器、4芯光缆的FTTD拓扑结构
  对应的配置清单也应改为:

3 FTTD的工程实现注意事项
  FTTD的施工并不复杂,一般来说只要熟悉水平双绞线的施工方法,仔细、轻巧一些就可以了。光纤端接通常会采用熔接,这时最流行的方式是将熔接工序外包给拥有熔接机的专业光纤施工队完成,所以对于一般的综合布线施工方而言,只要将光缆敷设到位、光纤面板端的快速光纤连接件安装完毕,就只需要关注光纤跳线了。
  在大多数的FTTD施工中,需要注意的事项有几个:
  ● 光缆端接和光纤跳线插拔需在洁净室环境中进行
  由于光纤的端面直径非常小,空气中漂浮的一粒灰尘就可能导致光传输中断,所以光路必须暴露时,应在洁净室环境中。这一要求同样适合于综合布线系统的维护和网络设备的光跳线插拔。
  ● 施工时轻拉轻放
  光缆在穿线是宜单独使用桥架,或敷设在水平双绞线的上面,以免因拉动水平双绞线而导致光缆受伤。在光缆中的纤芯被剥出来时,应特别注意轻手轻脚,一旦折断其中一芯都会带来不必要的麻烦。
  ● 光电转换器不能掩藏在文字资料中
  在施工时,应设法将光电转换器安装在墙面、办公桌侧面等等不会被办公人员的文字资料淹没的地方,以免办公人员移动文字资料时无意识地牵动光电转换器,导致电源插头脱离或电源线、跳线受伤。
  光电转换器宜选择统一的安装位置,以便维护时容易找到它。
4 光纤网络设备可能安放的地点
  从理论上来说,FTTD所配套的光纤网络设备应该安放在楼层配线架FD旁,但由于光纤网络设备的价格远高于RJ45型电口网络设备,如果FD上的FTTD端口不多,则会造成网络设备中大量端口闲置。这时,可以将光纤网络设备集中安放在大楼主配线架旁,增加干线子系统中光缆的芯数,即每个楼层配线架所需干线子系统数据光缆的纤芯数量中除包含正常的楼层配线架所需主干芯数外,将每个FTTD的纤芯(2芯)也计算在内。例如:假定楼层配线架所需主干纤芯为24芯,而该楼层配线架所辖的FTTD数量为20个,则主干光缆的芯数至少应为64芯,根据国家标准中光缆的优选系列,可以选择96芯或72芯光缆。
5 几种可能出现的FTTD应用方式
  随着新技术的不断出现,FTTD的拓扑结构也在随之发生变化。这些变化无法一一列举,在本文中将对3种经常讨论的变化进行分析:
  ● 电子配线架
  当楼层配线架FD中采用电子配线架时,需要考虑所用电子配线架是否采用的是标准的双配线架结构(比较理想的电子配线架为9针,它的两端都需要使用电子配线架,即双配线架结构)。如果是,则需要调整拓扑图和配置清单(参见图5)。

 其中:
  FD:楼层配线架
  TO:工作区信息点
  大对数双绞线通往大楼主配线架
    图5 使用光电转换器、4芯光缆的智能管理型FTTD拓扑结构
  对应的配置清单也应改为:

 ● EPON
  随着电信公司在智能小区中主推无源光网络(EPON),许多人也在讨论是否可以将EPON引入自用型办公建筑,而且它的优点是可以做到三网合一(电话、计算机网络和有线电视),对施工而言可以简化。
  对于自用型办公建筑而言,它与智能小区不同地方在于信息上传和信息下传的时间比较均衡,而EPON类似于总线型结构,它的下传是采用的是广播方式,上传则采用时隙方式,所以它对于下传比较有利,对于每个终端的上传流量则会明显减少,由此可知它对提升现在的每户2M、4M的信息传输量而言会产生很好的效果,而对于办公环境中每个终端的网卡都已经达到千兆级而言,则采用标准的以太网结构会使每个终端的双向信息传输更为畅通。
  另外,如果办公桌上的电话使用EPON传输,则需要考虑电话机的供电问题。在电信公司通过的电话传输过程中,同时提供了电话机所需的电源,而且万一电信机房(或企业自己的电话用户小交换机)断电,其中的备用电源至少可以保证电话正常使用8小时以上。而EPON是光传输,电话机所需的电源只能采用楼层市电供电或信息机房的UPS供电,其中市电无法保证电话机在断电时的供电问题,大多数UPS的电池在断电时仅能保证15分钟至2小时的供电。对于具有对各地的子公司、各部门具有指挥功能的自用办公楼而言,断电时电脑可以停止工作,而电话则往往不能停止工作。而手机事实上是不能可以保证8小时通话的,而且手机所发出的无线信号并不具有信息保密的特性。

● IP电话
  IP电话是采用计算机网络传输的电话,由于IP电话机往往自带通往电脑的2端口网络交换机,所以有些办公楼使用IP电话方式减少了通往桌面的1根双绞线。使综合布线系统中配线子系统的造价降低一半。
  且不论IP电话机是否有光纤接口,仅考虑IP电话如果与电脑合用一根双绞线(对于FTTD而言,可以引自光电转换器),则万一线路故障或设备故障,都会使该办公桌的办公人员同时失去电话和计算机网络。
  综合布线系统从发明开始,它的构造思路就是用高造价换取星型结构的高可靠性(4对8芯双绞线必然比2芯电话线、总线型网络所需的50Ω同轴电缆要贵,跳线和模块比RJ45水晶头贵,而面板和配线架尚未计算)和能够满足几乎所有智能子系统传输所需的通用性。所以当决定采用IP电话机时,建议到每个工作区的传输信道数量至少为2个。
 6 结束语
  有“光纤到桌面”的提法,那对于另一种重要的传输介质双绞线而言,是否有“铜缆到桌面”或“双绞线到桌面”这样的提法?没有。事实上,“光纤到桌面”的提法本身就包含着另一层意思:使用光纤光缆作为条件恶劣的配线子系统的传输介质,至今而言仍然没有真正普及。
  对于智能建筑和数据中心而言,双绞线或光纤光缆的选择在于传输能力、造价、环境、使用习惯等诸多方面的问题。为什么大多数布线厂商都同时在推铜缆布线系统(双绞线)和光纤布线系统(光缆),而不设置任何倾向性的原因在于:光和铜各有各的优势和适应面,能够充分利用各种材料的优势是高水平设计师的骄傲。