本文阐述了高效的连接器技术如何在接入网络的不同节点上发挥作用，在满足光平衡限制的前提下，提供可访问性、灵活性和合规性。随着增强光平衡的有源器件的最新发展，运营商可以更轻松地采用连接器策略，从而确保网络在带宽、距离或广播方面具有可扩展性，并最大限度地降低运营成本 (OpEx)。.
欧洲电信运营商面临着不断提升带宽的压力。带宽每年增长50%，过去五年住宅宽带普及率也增长了近20%。宽带服务是经济发展的催化剂，它能显著降低企业的电信成本，刺激经济增长，尤其是在农村或经济欠发达地区，并促进公共和私营企业的发展。.
光纤到户 (FTTH/B) 网络是未来宽带网络的基础。与传统的铜缆系统相比，其传输容量几乎无限且不受限制。FTTH/B 网络覆盖的家庭数量呈指数级增长，2009 年上半年已超过 550 万户（比前六个月增长 15%）。今年上半年新增 120 个 FTTH/B 项目，使项目总数达到 233 个。.
尽管进展稳步，但欧洲的200万用户与北美的600万或亚太地区的3000万相比仍然少得可怜。鉴于此，欧盟委员会已启动多项举措以刺激光纤到户/光纤到楼（FTTH/B）市场的发展，包括建议对下一代网络接入进行监管以及建立欧洲信息社会框架。与此同时，各国政府正在构建开放接入网络拓扑结构，并确保提供必要的资源以实现普遍接入。.
网络拓扑、标准和服务策略：
FTTH/B 已投入数百万欧元，因此部署和渗透策略的设计必须能够帮助运营商节省时间和成本——无论是在建设阶段，还是在后续的激活和运营阶段。目前部署的 FTTH/B 网络中最常用的两种拓扑结构是点对多点 (P2MP) 和点对点 (P2P)，后者通常用于以太网传输。点对多点网络在现场使用光分路器。
目前，GPON点对多点拓扑结构在欧洲占据主导地位，它是BPON标准的演进版本。GPON支持高速传输，提供更高的安全性，并允许完全自由地选择二层协议（例如，ATM、GEM、以太网）。.
PON拓扑结构的优势在于，单个OLT（光线路终端，即中心局设备）可以通过位于中心局和用户之间的光分路器连接多个ONT（光网络终端，即用户设备）。目前，中心局常用的分路比为1:2和1:4，而外部线路常用的分路比为1:8或1:16。由于OLT（部署在中心局）价格昂贵且功耗高，采用中间分路器的PON架构通过大幅减少对有源设备的需求，从而显著降低成本。.
连接需求：
大多数运营商最初部署点对点（P2P）拓扑结构，旨在为用户提供最大带宽。然而，这种策略成本高昂，因为它需要从中心机房到用户端铺设完整的光纤电缆，而且成本不仅包括光纤本身，还包括所有相关的布线。这种拓扑结构仅在高密度环境中才有效。一般来说，部署环境可以分为四类：
- 高密度城区；
- 低密度城区；
- 农村地区；
- 混合拓扑结构的工业区。
对于低密度环境，PON架构是理想之选，因为它能带来更经济的部署成本。其基本原理是利用光分路器将信号进行光分，从而允许多个用户通过中心局的单根光纤获得服务。这种模式存在一些局限性：
- 用户带宽较低（取决于分路程度）。-
使用光分路器意味着更大的信号衰减，因此必须更加重视网络设计，包括如何以及在何处使用连接器和/或熔接点。-
如果在设计之初没有规划便捷的重新配置方案，网络扩展可能会非常昂贵。
拓扑结构的选择一直是并将继续是争论的焦点。运营商可以部署点对点拓扑结构，并同时在其上叠加PON拓扑结构。无论物理电缆路径如何，这些拓扑结构在逻辑上都是通过以下方式实现的：
- 熔接点——使用熔接机将两根光纤永久连接起来。
- 连接器 – 在工厂制造，为裸光纤末端添加标准端接，提供机械保护和易于操作。
连接器化技术最初是为中心机房安装而开发的，后来被引入到室外设备应用中，尤其是在近年来的光纤到户（FTTH）应用中。因此，连接器化技术可用于FTTH网络中的三个关键节点：
- 中心机房——包含有源设备（交换机、DSLAM等）以及主电缆配线架的建筑物。-
室外设备——机柜、终端盒和熔接盒等。-
用户——无论是住宅用户还是商业用户。
在FTTH/B部署中，光纤熔接或连接器化的程度很大程度上取决于各运营商的具体需求。部署类型（新建社区或现有网络）、人口环境（高密度或低密度区域）、监管环境以及项目的资本支出和运营支出限制及平衡，都是影响这一决策的主要因素。本质上，这涉及到在网络的不同节点是否以及在多大程度上采用熔接或连接器化的光分路器方案。.
对许多运营商而言，构建基于光纤熔接的网络非常容易，尤其是在初期阶段。然而，鉴于熔接在网络建设初期和后期运营中都能显著优化资源，从而带来巨大的竞争优势，同时还能确保更高的网络灵活性和可靠性，运营商不得不重新评估这一初始策略。如果不采用熔接，运营商必须将每根光纤从中心机房端到端地铺设到每个用户端。
在监管严格的环境下，这或许不是什么大问题。但在监管相对宽松的环境下，这个问题却十分突出，可能导致网络利用率仅为20%，而理想情况下至少应达到80%。
新型FTTH/B网络正在引领欧洲各大主要国家通信网络监管进入新时代。这些法规规定，熔接连接不得终止于用户端，因为这可能会阻碍用户更换运营商。欧盟委员会的政策也体现了这一连接要求，即“便捷接入”。
光平衡考量：
鉴于光纤在过去十年才开始取代铜缆成为最后一公里传输的主力军，最初广泛采用熔接的趋势转变缓慢也就不足为奇了。运营商认为熔接在前期成本方面更经济（无需购买连接器，尤其是无需购买空间有限的连接器封装组件），同时他们也担心光平衡问题以及网络中可能出现新的故障点。此外，他们当时并不认为需要兼顾灵活性和便捷的网络监控。如今，这种趋势已彻底逆转，运营商正在改变其部署拓扑结构，尽可能多地采用从中心局到用户的连接器，而光平衡是唯一的限制因素。
从实际角度来看，连接器化显然能为光纤网络提供最大的灵活性，是保障其未来发展（包括用户渗透率和带宽需求变化）的最佳方式。然而，连接器化与熔接相比也存在局限性和缺点，例如会导致更高的衰减。.
因此，光平衡，即中心局设备和用户设备之间可能的最大信号衰减，已成为FTTH/B网络设计和建设的关键参数之一。该光平衡的典型值介于20 dB和30 dB之间（通常设计为26 dB）。.
影响光纤网络光平衡的因素
在光纤网络中，有两种损耗会影响光平衡：
- 衰减——降低信号功率，从而影响信号质量。
- 回波损耗——增加噪声，从而影响信号质量。建议回波损耗小于 32 dB（国际电信联盟建议值），其计算方法是将所有反射回光源（激光器）的光损耗之和。
需要考虑以下几点：
激光输出功率：
高功率激光器和改进型接收器的持续发展不断扩大了光平衡范围（例如，C+激光器与B+激光器之间的平衡）。从中长期来看，这将有助于提高网络质量和灵活性，增加在网络中部署无源元件（连接器、光分路器等）的可能性，而不会影响误码率 (BER)。从短期来看，激光输出功率值直接决定了网络的传输距离和分路比。
典型的 OLT-ONT 距离：
光平衡考虑的是 OLT 和 ONT 之间整段线路的总距离。该距离与光纤电缆引入的衰减（称为光谱衰减）呈线性关系（通常在 1310 nm 波长处为 0.4 dB/km，这是设计中最严格的波长限制）。OLT 和 ONT 之间路径上的其他元件也会引入损耗，例如：
连接器
、熔接点
和光分路器。
已知连接器、熔接点和光分路器的数量，以及电缆的光谱衰减和有源设备的特性，即可计算出最大允许距离。例如，对于采用 1:32 光分路器且最大光平衡为 28 dB 的 GPON 网络，最大距离为 20 km。
实际上，FTTH 网络中用户之间的距离通常在 5 km 到 20 km 之间。
连接器损耗：
连接器通常会产生两种主要损耗：
- 插入损耗 – 这直接取决于连接器类型和波长。需要注意的是，FTTH 网络同时使用三种不同的波长（用户到中心局使用 1310 MHz 波长，中心局到用户使用 1490 MHz 波长，中心局到 ONT 使用 1550 MHz 波长传输视频信号）。典型的连接器损耗为 0.3 dB，最坏情况下为 0.5 dB。-
回波损耗 – 由于连接器通常是光纤-空气-光纤的连接，因此在这些转换过程中会有少量光反射回光源。通过使用 APC 连接器（连接器端面倾斜 8°），可以最大限度地减少每次转换时的回波损耗，甚至可以降至 65 dB 以下。
构建无源光纤网络离不开连接器（设备使用连接器，中心局跳线两端都有连接器等等）。任何网络安装都经过认证和测试，通常使用 OTDR 设备（反射仪），这使得安装人员能够检测到熔接故障、连接脏污、熔接质量差等问题。
光分路器损耗：
与任何无源元件一样，光分路器会引入
以下损耗：- 插入损耗——主要取决于分路器的分路比和质量。例如，1:2 的光分路器通常会损耗 3.5 dB。-
回波（反射）损耗——单个光分路器的反射损耗通常为 50-55 dB，这是一个相当大的数值，对整体反射结果的影响远大于连接器。-
方向性——这是从光分路器输入端分出的功率与同一分路器其他输入端分出的功率之比，它对整体信号的影响方式与前一点讨论的正常反射相同。
熔接损耗：
通常情况下，熔接损耗几乎可以忽略不计，每个熔接点的损耗约为 0.1 dB。然而，机械熔接需要密切监测最终的损耗值，而这些损耗值很大程度上取决于所采用的技术。
欧洲运营商正朝着连接器化方向发展。
出于运营、商业和光平衡方面的考虑，欧洲主要运营商已在其光纤到户（FTTH）部署策略中大规模采用促进连接器化的技术。
例如，一家领先的欧洲运营商开始部署基于融合的拓扑结构，因为它熟悉这项技术，并且不允许在街道上安装机柜（需要采用地下解决方案）。最初，它也担心大量连接器会对其网络的整体光平衡产生影响。
随着网络部署的推进，缺乏灵活性的问题日益凸显。当需要操作光分路器的输入或输出时，如果不切断有源光纤并中断客户服务，就无法进行验证测试。更重要的是，新客户的激活流程也存在问题，导致激活过程非常缓慢且成本高昂。此外，在部署过程中，监管机构强制要求采用开放式解决方案，允许用户共享连接并避免多个垂直线路。
面向增长和灵活性的设计：
相比之下，另一家欧洲电信运营商大规模部署了基于GPON的P2P网络，采用1:64的分路比。该网络主要采用连接器连接。在远程节点（街道分线器）处，中心局的电缆与通往终端用户的分线电缆之间采用全交叉连接，从而可以在几分钟内立即激活P2P服务并将P2P服务用户迁移到PON网络。该运营商总共使用五个连接器连接，每个用户到该中间分线器仅使用一个熔接点。
运营商在建筑物内使用终端盒，终端盒末端装有连接器。根据采用直接连接用户电缆还是通过中性盒交叉连接的方式，需要额外一到两对连接器。
整个网络（直至光网络终端，ONT）最多可能需要 10 对连接器和 4 个熔接点。这会导致高达 3.4 dB 的损耗（最坏情况下最大可达 5.4 dB）。
假设光分路器（一个或两个级联以实现 1:32 的分路比）损耗 18 dB，则总损耗（最坏情况）为 23.4 dB，在 26 dB 的设计限值附近提供了约 2 dB 的保护裕量。
通过引入连接器并最大限度地利用整个光平衡，实现了极高的网络灵活性。这基本上意味着，只需投入最少的运营支出，就能保证网络增长，这意味着要么可以为终端客户提供更多带宽，要么可以覆盖更多客户，或者可以将他们部署在更远的地方。
从中心机房到客户，在整个网络中广泛而智能地使用连接器的架构，能够对网络进行监控和维护，并允许灵活、无创伤的变更和扩展：
- 运营任务减少。-
运营商可以根据服务需求和市场渗透率调整投资。-
预连接解决方案可在几分钟内完成预防性和纠正性维护、新设备的集成等工作，从而显著降低时间和成本。-
在多户住宅楼宇中，预连接解决方案可显著减少设备数量、接头数量和所需技术人员数量，并大幅简化激活流程。
作者：José Luis González - ADC KRONE 技术总监，伊比利亚
