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室外光纜的設計依據
松套管、帶狀光纜和微型松套管光纜都是外部設備光纖布線的選項
Derek Whitehurst，康寧
自20世紀70年代中期光纜發展以來，制造、材料和網絡系統方面的不斷創新推動了包括松套管、帶狀光纜和微型松套管光纜在內的室外光纜的設計和性能。
20世紀70年代開啟光纖革命的光纜是松套管結構，它通過將所有部件封閉在相當堅固的保護套管或保護管內，使光纖與安裝應變隔開。這種設計至今仍廣泛應用于全球惡劣的室外環境中。
20世紀90年代出現了帶狀光纜設計。這種光纜允許更多的光纖數，并且通過采用多路熔接節省了時間和成本，以加快網絡恢復和提高項目營業額。
21世紀初，微型松套管光纜首先在歐洲得到開發，作為在擁擠管道環境中安裝光網絡的一種創新方法。這些小型絞合松散管光纜，其每個橫截面的光纖數增加，能夠以比剝開-更換解決方案更低的成本和更少的破壞來安裝。
在外部設備環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，客戶細分已經針對其網絡或環境中的一種主要光纜類型進行了標準化。然而，隨著網絡越來越復雜和帶寬需求不斷增加，在同一網絡中采用多個光纜系列變得越來越普遍。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、可擴展性和部署速度等特性如何幫助確定每個光纜系列適合網絡不同部分的位置。
要做到這一點，首先應該了解你的具體應用和所需的能力，以便在光纖布線組合方面做出明智的選擇。根據你的具體任務，某些光纜的性能屬性將比其它光纜更具吸引力。例如，網絡所有者可能關注部署速度或恢復速度，而網絡設計人員則可能關注系統性能。另一方面，安裝人員可能會關注安全和光纜，以及硬件的易用性。
最低損耗或最低延遲
假設最終用戶的主要關注點是峰值光學性能，這是一種安全的選擇。客戶對于其光通信業務的要求是低信號延遲和低衰減，滿足這些光性能要求始終是最優先考慮的問題。
防止信號損失的一種很好的選項是松套管設計。由于光纖沒有明顯的應變，并且通常對軸向力非常寬容，所以松散的緩沖管光纜通常表現出最低的光學衰減損耗。
較低的損耗性能也可以通過升級到專為較長距離應用而設計的低損耗光纖來實現。一般來說，如果你的系統長度超過100公里，那么低損耗光纖就可以節省整個系統的成本。
微型光纜和微型管道與標準松套管光纜的比較
最右邊是在1.25英寸管道中的標準松套管光纜。其余是各種結構的微型光纜和微型管道。
信號延遲，定義為信號進入一個系統直到其出現在該系統中的時間，可以在光通信空間中以毫秒為單位進行量化。在大多數典型系統中，延遲不是問題，必須滿足網絡性能要求的最小閾值。但是在某些網絡中，如果你試圖以比競爭對手更快的速度傳輸數據，則延遲更少就可以提供競爭優勢。一個很好的示例就是高頻股票交易。比其它市場更早進行交易(這通常意味著在幾毫秒內擊敗你的競爭對手)可能會產生數百萬美元的利潤。
與松套管設計相比，帶狀光纜由于其繼承設計在延遲方面具有優勢。在松套管光纜設計中，光纖余長可使光纖減少甚至消除張力對光纜的影響，因為光纖浮在緩沖管中。在典型的松套管設計中，光纖余長通常占光纜總長度的2%～8%。典型帶狀光纜中的光纖余長為零到百分之零點幾。
通過比較采用帶狀光纜或松套管光纜的一個網絡中的550公里段長，我們來看一個示例。對于松套管光纜，5%的光纖余長會導致2.826毫秒的傳輸時間。而對于帶狀光纜，傳輸時間則是2.697毫秒。由此可以提供0.129毫秒的延遲優勢。如果你正在運行一個高速網絡，即使很少的時間可能都非常重要。
可擴展性/未來部署
隨著服務提供商競相滿足帶寬密集型服務的需求，基于光纖的寬帶和相關網絡建設的增長正在全球范圍內爆發式增長。隨著運營商開始在接入網絡中支持4G/5G和光纖到戶，以及隨著云服務提供商鏈接數據中心，對含有數以千計光纖的極高光纖密度光纜的需求變得越來越普遍。
基于所需光纖數采用的最佳光纜系列的通用指南是，如果你的網絡通常低于144根光纖，那么松套管可能是最好的選項。如果你的網絡需要288根以上的光纖，帶狀光纜可能是值得考慮的一個選項，因為接續能節省時間(每個網絡不同，所以除了光纖數外，還需要考慮其它決定參數，這一點很重要)。另一方面，微型松套管光纜可以作為一個橋選項，你可以從較少的光纖數(12根～288根光纖)開始，然后，一個設計合理的系統可以使你在未來以最低的安裝成本進行擴展(關于這一點，更多的內容見下面)。
通過升級到更高的傳輸速度或增加更多的光纖，有多種方法可以擴展未來的網絡。通常，利用未使用的光纖是最具成本效益的方法，也是過度配置的要點。根據設備的技術升級時間表，從一開始可能就不希望過度配置光纖。但是，應該有靈活性，以便根據需要來分組和采用可用光纖，以及在未來增加額外的光纖，不需要對整個基礎設施進行大量的返工。通常情況下，康寧建議根據未來需求的不確定性，在光纖設計中過度配置25%到100%不等。這種方法在松套管或帶狀光纜中沒有實際的區別——只需在初始施工時增加更多的光纖。
采用微型松套管光微型管道系統，還有另一種方法。一個示例是安裝一個7路微型管道系統，而不是安裝一根標準光纜。在第一個微型管道中，你可以安裝12芯～288芯的微型松套管光纜。但是，未來你可能會再安裝6根多達288芯的光纜，從而使你的光纖總數達到2016根光纖。微型松套管光纜提供的“按需付費”模式為推遲網絡成本提供了一種極佳的成本效益選項，并允許你利用未來光纖的新進展。上圖示出各種結構的微型松套管光纜和微型光纜與最右側1¼英寸管道中的一根標準松套管光纜的對比。
安裝速度/部署速度
選擇光纜時要考慮的另一個因素是對部署速度的影響。通過更好的光纜接入和接續方法所節省的時間可以真正增加整個網絡部署的實質性影響。
一些較新的松套管光纜護套設計，不采用任何工具就能剝離，可以將每根光纜的光纜接入時間縮短70%。如果將節省的這些成本乘以每個接入點的光纜數量，你可能每天都能贏得數個小時的生產率。
此外，隨著光纖數的增加，每個接續點的接續時間有可能成為一個巨大的差異化因素。帶狀光纜的一個特點是，精確組織光纖，以便進行多路接續或連接，使接續帶狀光纜的過程比接續松套管光纜快，因為一次可以接續12根光纖，而不是一次只接續一根光纖。這一優勢轉化為較短的安裝時間、較少的安裝勞動力成本以及明顯縮短的緊急恢復時間。
作為一個示例，讓我們來看看一根大芯數光纜的接續。一般的經驗法則是單次接續大約需要4分鐘，而12纖多路熔接每次接續大約需要8分鐘。對于帶狀光纜，接續一根1728芯的光纜(144次多路接續)需要大約19個小時的穩定接續。但是，以這一水平接續一根松套管光纜大約需要115個小時。如果在網絡中增加這樣的接續數，就相當于時間和成本的巨大增加。雖然對大多數網絡來說這些光纜的光纖數似乎是不合理的，但正如我們已經注意到的，對這種尺寸的光纖數的需求非常真實，而且還在不斷增長。
恢復速度
無論外部設備光纜的安裝程度如何，都有可能出錯。直埋光纜可能會被推土設備截斷，架空光纜可能會因倒下的樹木而受損。一旦出現計劃外的網絡停機，你的首要任務就是恢復光纜服務，并盡可能快地恢復服務，以盡量減少對客戶的影響。
我們已經注意到帶狀光纜在緊急恢復中的好處。在接續時間上采用相同的標準，接續一根144芯的松套管光纜大約需要10個小時，而接續一根144芯的帶狀光纜只需要1.6個小時。規劃緊急恢復時的另一個考慮是，采用松套管光纜可以比采用帶狀光纜更準確地識別和接續最關鍵的光纖。
一個聰明的網絡規劃人員確保其擁有更多的光纖，不僅可以為未來的可擴展性掃清障礙，還可以幫助應對緊急情況。所有光纜都應該有備用光纖，尤其是光纖相對于安裝或恢復成本而言極其便宜。擁有備用光纖可以輕松更換光纖以恢復操作。
可用性限制
最后值得一提的是光纜可用性和針對不同應用的合適的光纖。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。針對高性能應用的光纖設計可能并不適用于所有光纜設計，因為它們在某些結構中可能表現不佳。當你根據對你的應用最重要的網絡標準來研究你的選項時，明智的做法是充分了解不同光纜制造商提供的內容，以便可以在開始研究時與做出決定后排除一些選項。
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絡提供各種選項，策略性使用可提供低衰減、可擴展性并提高部署速度。隨著光纖更加深入網絡和帶寬需求不斷增加，研究你所有的光纜選項將有助于創建一個未來可用且具有彈性的網絡。
