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室外光缆的设计依据

　　松套管、带状光缆和微型松套管光缆都是外部设备光纤布线的选项

　　Derek Whitehurst，康宁

　　自20世纪70年代中期光缆发展以来，制造、材料和网络系统方面的不断创新推动了包括松套管、带状光缆和微型松套管光缆在内的室外光缆的设计和性能。

　　20世纪70年代开启光纤革命的光缆是松套管结构，它通过将所有部件封闭在相当坚固的保护套管或保护管内，使光纤与安装应变隔开。这种设计至今仍广泛应用于全球恶劣的室外环境中。

　　20世纪90年代出现了带状光缆设计。这种光缆允许更多的光纤数，并且通过采用多路熔接节省了时间和成本，以加快网络恢复和提高项目营业额。

　　21世纪初，微型松套管光缆首先在欧洲得到开发，作为在拥挤管道环境中安装光网络的一种创新方法。这些小型绞合松散管光缆，其每个横截面的光纤数增加，能够以比剥开-更换解决方案更低的成本和更少的破坏来安装。

　　在外部设备环境中使用的主要光缆系列有松套管、微型光缆和带状光缆。

　　通常，客户细分已经针对其网络或环境中的一种主要光缆类型进行了标准化。然而，随着网络越来越复杂和带宽需求不断增加，在同一网络中采用多个光缆系列变得越来越普遍。在本文中，我们将研究松套管、带状光缆和微型松套管光缆以及低衰减、可扩展性和部署速度等特性如何帮助确定每个光缆系列适合网络不同部分的位置。

　　要做到这一点，首先应该了解你的具体应用和所需的能力，以便在光纤布线组合方面做出明智的选择。根据你的具体任务，某些光缆的性能属性将比其它光缆更具吸引力。例如，网络所有者可能关注部署速度或恢复速度，而网络设计人员则可能关注系统性能。另一方面，安装人员可能会关注安全和光缆，以及硬件的易用性。

　　最低损耗或最低延迟

　　假设最终用户的主要关注点是峰值光学性能，这是一种安全的选择。客户对于其光通信业务的要求是低信号延迟和低衰减，满足这些光性能要求始终是最优先考虑的问题。

　　防止信号损失的一种很好的选项是松套管设计。由于光纤没有明显的应变，并且通常对轴向力非常宽容，所以松散的缓冲管光缆通常表现出最低的光学衰减损耗。

　　较低的损耗性能也可以通过升级到专为较长距离应用而设计的低损耗光纤来实现。一般来说，如果你的系统长度超过100公里，那么低损耗光纤就可以节省整个系统的成本。

　　微型光缆和微型管道与标准松套管光缆的比较

　　最右边是在1.25英寸管道中的标准松套管光缆。其余是各种结构的微型光缆和微型管道。

　　信号延迟，定义为信号进入一个系统直到其出现在该系统中的时间，可以在光通信空间中以毫秒为单位进行量化。在大多数典型系统中，延迟不是问题，必须满足网络性能要求的最小阈值。但是在某些网络中，如果你试图以比竞争对手更快的速度传输数据，则延迟更少就可以提供竞争优势。一个很好的示例就是高频股票交易。比其它市场更早进行交易(这通常意味着在几毫秒内击败你的竞争对手)可能会产生数百万美元的利润。

　　与松套管设计相比，带状光缆由于其继承设计在延迟方面具有优势。在松套管光缆设计中，光纤余长可使光纤减少甚至消除张力对光缆的影响，因为光纤浮在缓冲管中。在典型的松套管设计中，光纤余长通常占光缆总长度的2%～8%。典型带状光缆中的光纤余长为零到百分之零点几。

　　通过比较采用带状光缆或松套管光缆的一个网络中的550公里段长，我们来看一个示例。对于松套管光缆，5%的光纤余长会导致2.826毫秒的传输时间。而对于带状光缆，传输时间则是2.697毫秒。由此可以提供0.129毫秒的延迟优势。如果你正在运行一个高速网络，即使很少的时间可能都非常重要。

　　可扩展性/未来部署

　　随着服务提供商竞相满足带宽密集型服务的需求，基于光纤的宽带和相关网络建设的增长正在全球范围内爆发式增长。随着运营商开始在接入网络中支持4G/5G和光纤到户，以及随着云服务提供商链接数据中心，对含有数以千计光纤的极高光纤密度光缆的需求变得越来越普遍。

　　基于所需光纤数采用的最佳光缆系列的通用指南是，如果你的网络通常低于144根光纤，那么松套管可能是最好的选项。如果你的网络需要288根以上的光纤，带状光缆可能是值得考虑的一个选项，因为接续能节省时间(每个网络不同，所以除了光纤数外，还需要考虑其它决定参数，这一点很重要)。另一方面，微型松套管光缆可以作为一个桥选项，你可以从较少的光纤数(12根～288根光纤)开始，然后，一个设计合理的系统可以使你在未来以最低的安装成本进行扩展(关于这一点，更多的内容见下面)。

　　通过升级到更高的传输速度或增加更多的光纤，有多种方法可以扩展未来的网络。通常，利用未使用的光纤是最具成本效益的方法，也是过度配置的要点。根据设备的技术升级时间表，从一开始可能就不希望过度配置光纤。但是，应该有灵活性，以便根据需要来分组和采用可用光纤，以及在未来增加额外的光纤，不需要对整个基础设施进行大量的返工。通常情况下，康宁建议根据未来需求的不确定性，在光纤设计中过度配置25%到100%不等。这种方法在松套管或带状光缆中没有实际的区别——只需在初始施工时增加更多的光纤。

　　采用微型松套管光微型管道系统，还有另一种方法。一个示例是安装一个7路微型管道系统，而不是安装一根标准光缆。在第一个微型管道中，你可以安装12芯～288芯的微型松套管光缆。但是，未来你可能会再安装6根多达288芯的光缆，从而使你的光纤总数达到2016根光纤。微型松套管光缆提供的“按需付费”模式为推迟网络成本提供了一种极佳的成本效益选项，并允许你利用未来光纤的新进展。上图示出各种结构的微型松套管光缆和微型光缆与最右侧1¼英寸管道中的一根标准松套管光缆的对比。

　　安装速度/部署速度

　　选择光缆时要考虑的另一个因素是对部署速度的影响。通过更好的光缆接入和接续方法所节省的时间可以真正增加整个网络部署的实质性影响。

　　一些较新的松套管光缆护套设计，不采用任何工具就能剥离，可以将每根光缆的光缆接入时间缩短70%。如果将节省的这些成本乘以每个接入点的光缆数量，你可能每天都能赢得数个小时的生产率。

　　此外，随着光纤数的增加，每个接续点的接续时间有可能成为一个巨大的差异化因素。带状光缆的一个特点是，精确组织光纤，以便进行多路接续或连接，使接续带状光缆的过程比接续松套管光缆快，因为一次可以接续12根光纤，而不是一次只接续一根光纤。这一优势转化为较短的安装时间、较少的安装劳动力成本以及明显缩短的紧急恢复时间。

　　作为一个示例，让我们来看看一根大芯数光缆的接续。一般的经验法则是单次接续大约需要4分钟，而12纤多路熔接每次接续大约需要8分钟。对于带状光缆，接续一根1728芯的光缆(144次多路接续)需要大约19个小时的稳定接续。但是，以这一水平接续一根松套管光缆大约需要115个小时。如果在网络中增加这样的接续数，就相当于时间和成本的巨大增加。虽然对大多数网络来说这些光缆的光纤数似乎是不合理的，但正如我们已经注意到的，对这种尺寸的光纤数的需求非常真实，而且还在不断增长。

　　恢复速度

　　无论外部设备光缆的安装程度如何，都有可能出错。直埋光缆可能会被推土设备截断，架空光缆可能会因倒下的树木而受损。一旦出现计划外的网络停机，你的首要任务就是恢复光缆服务，并尽可能快地恢复服务，以尽量减少对客户的影响。

　　我们已经注意到带状光缆在紧急恢复中的好处。在接续时间上采用相同的标准，接续一根144芯的松套管光缆大约需要10个小时，而接续一根144芯的带状光缆只需要1.6个小时。规划紧急恢复时的另一个考虑是，采用松套管光缆可以比采用带状光缆更准确地识别和接续最关键的光纤。

　　一个聪明的网络规划人员确保其拥有更多的光纤，不仅可以为未来的可扩展性扫清障碍，还可以帮助应对紧急情况。所有光缆都应该有备用光纤，尤其是光纤相对于安装或恢复成本而言极其便宜。拥有备用光纤可以轻松更换光纤以恢复操作。

　　可用性限制

　　最后值得一提的是光缆可用性和针对不同应用的合适的光纤。微型松套管光缆专门用于微型管道，所以没有铠装光缆选项。针对高性能应用的光纤设计可能并不适用于所有光缆设计，因为它们在某些结构中可能表现不佳。当你根据对你的应用最重要的网络标准来研究你的选项时，明智的做法是充分了解不同光缆制造商提供的内容，以便可以在开始研究时与做出决定后排除一些选项。

　　松套管、带状光缆和微型松套管光缆的主要光缆系列可为你的网络提供各种选项，策略性使用可提供低衰减、可扩展性并提高部署速度。随着光纤更加深入网络和带宽需求不断增加，研究你所有的光缆选项将有助于创建一个未来可用且具有弹性的网络。

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