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فارسی 光纤网络拓扑与架构
两个收发模块加一根光纤构成一条链路；网络就是把成百上千条这样的链路组合起来。链路的排列方式（点对点、环形、树形、网状、星形）决定一条路由需要多少根光纤、光缆被切断时会发生什么、两端各用什么光模块，以及线路如何归档。本页依次介绍数据中心、园区、接入网和传输网中使用的拓扑、标准规定的结构化布线层级、FTTx 架构、光纤芯数规划和保护方案，并说明每种拓扑对应的光模块。
基本拓扑
| 拓扑 | 结构 | 每链路光纤数 | 保护 | 典型光模块 | 应用场景 |
|---|---|---|---|---|---|
| 点对点，双纤 | A ↔ B 之间两根光纤 | 2 | 无（或另加一对物理隔离的备用光纤） | SR/LR/ER、DAC/AOC | 各类场景 |
| 点对点，单纤双向（BiDi） | 一根光纤，两个波长 | 1 | 无 | BiDi 波长对（1310/1490、1270/1330） | 光纤资源紧张的路由、FTTx |
| 点对点 WDM | 通过复用器/解复用器在一对光纤上承载 N 个信道 | N 个业务用 2 根 | 视系统而定 | CWDM/DWDM 模块（CWDM，DWDM） | 城域网、园区互联 |
| 星形 / 中心辐射 | 每个站点连到一个中心节点 | 每条支线 2 根 | 双归属到两个中心节点 | 按距离选 LR/ER | 园区、企业广域网 |
| 环形 | 节点成环，双向传输 | 2（单环）或 4（双环） | 天然具备：另一条路径 | LR/ER，带 OADM 的 DWDM | 城域网、运营商接入网、公用事业 |
| 树形（PON） | 一根 OLT 光纤以 1:32–1:128 分光到多个 ONU | 1 根馈线，每用户 1 根 | 可选 Type B/C 保护 | PON 光模块等级（PON 工作原理） | FTTH |
| 网状 | 多对多 | 多根 | 重新路由 | ROADM/相干 | 核心传输网 |
| 叶脊（折叠 Clos） | 每个叶节点连到每个脊节点 | 每条链路 2 根 | 设计上即为多路径 | SR4/DR4/AOC（角色与拓扑） | 数据中心 |
| 总线 / 线形分插 | 节点沿一条路由分布 | 2 | 无 | OADM | 管道线路、铁路 |
结构化布线层级（TIA-568 / ISO 11801）
| 元素 | 作用 | 光纤选择 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 入口设施 | 运营商光缆的入口；室外 → 室内的过渡点 | 与运营商光缆一致 | 室外光缆在室内延伸 ≤ 15 m，除非满足相应等级（NEC 770） |
| 设备间 / 主配线架（MC） | 核心交换机、ODF | OS2 | 所有主干光缆在此终接 |
| 主干布线（垂直 / 园区） | MC ↔ 中间配线架（IC）↔ 水平配线架（HC） | OS2（楼内短距用 OM4） | 园区单模 ≤ 2 000 m；每个配线间典型 12–48 芯 |
| 电信间（TR/HC） | 楼层配线 | — | 接入交换机 |
| 水平布线 | TR → 工作区信息插座，≤ 90 m | 以铜缆为主；集中式布线中用光纤（≤ 300 m OM3/OM4） | 光纤到桌面较少见，但确实存在 |
| 数据中心（TIA-942） | MDA → IDA → HDA → EDA（ZDA 可选） | 带 MPO 的 OM4/OS2 主干缆 | 见下文 ToR、EoR、MoR 模式 |
数据中心布线模式
| 模式 | 布线方式 | 光模块 |
|---|---|---|
| 柜顶交换（ToR） | 同机柜内服务器通过 DAC 连到交换机；交换机通过结构化光纤上联到脊交换机 | DAC ≤ 3 m；SR4/DR4/AOC 上联 |
| 列头 / 列中交换（EoR/MoR） | 服务器跨机列布线到位于列端/列中的交换机 | AOC 或 SR 光模块，10–30 m；光纤用量更多，交换机数量更少 |
| 结构化 MPO 主干 + 配线盒 | MDA 与 HDA/EDA 之间的 12/24 芯主干缆，配线盒内做 LC 分支 | 任意双工光模块；极性方式 A/B/C（拆分与 MPO 布线） |
| 直连点对点 MPO | 主干缆直接连接 QSFP 端口（SR4/DR4） | 并行光模块；连接器更少 |
| 导轨优化布线（AI） | 每块 GPU 网卡连到不同的叶交换机 | 以 AOC/DR4 为主（AI 集群布线） |
FTTx 架构
| 架构 | 光纤到达 | 最后一段 | 有源设备 | 光模块 |
|---|---|---|---|---|
| FTTH（PON） | 用户家中 | 从分光器出来的 1 根光纤 | OLT + ONU | GPON/XGS-PON 等级；分光比 1:32–1:64 |
| FTTH（点对点以太网，AON） | 用户家中 | 每户一根专用光纤 | 以太网交换机 + CPE | 1G/10G BiDi 单纤 |
| FTTB | 楼宇 | 楼内为铜缆（以太网/VDSL/G.fast） | 楼内交换机/DSLAM | 1G/10G LR 上联 |
| FTTC / FTTN | 机柜 / 节点 | 铜缆上的 VDSL | 街边 DSLAM | 1G/10G LR、CWDM |
| FTTA | 天线 | 光纤到 RRU | RRU/AAU | 10/25G 前传光模块（前传） |
| FTTx（WDM-PON / TWDM） | 用户家中 | 1 根光纤，每用户/组一个波长 | NG-PON2 | 可调谐 ONU 光模块 |
PON 的分光架构：集中式（在机柜设一个 1:64 分光器，灵活，只有一个熔接点）与 级联/分布式（沿线先 1:4 再 1:16，馈线光纤更少，接头盒更多，额外增加约 0.5 dB）两种（ODN 等级）。
光纤芯数规划
| 规则 | 理由 |
|---|---|
| 每个双纤业务 2 根，每个 BiDi/PON 用户 1 根 | 基准配置 |
| 主干路由预留 50–100 % 备用芯 | 土建成本远高于光纤成本；日后再敷设成本更高 |
| 任何室外光缆不少于 12 芯；楼宇之间 24–48 芯；城域主干 96–288 芯；通往数据中心的管道 864 芯以上 | 受熔接和光纤带芯数粒度的限制 |
| 管道空间受限时用 WDM 代替增加光纤 | 一对光纤可承载 8–96 个业务 |
| 保护路径使用独立的光纤（或光缆） | 同一光缆中的第二对光纤扛不住一次挖断事故 |
| 为监测（RFTS）和未来的 PON 分光器预留光纤 | — |
| 出租暗光纤还是波长/以太网业务 | 暗光纤：自选光模块，自行维护线路；托管波长业务：由运营商规定光模块规则 |
保护与路由分离
| 方案 | 方式 | 切换时间 | 光纤成本 |
|---|---|---|---|
| 无保护 | 单路径 | — | 1× |
| 1+1 | 业务同时发送到两条分离路径，由接收端选择 | < 50 ms | 2× |
| 1:1 / 1:N | 故障时启用备用路径 | 50 ms 至数秒 | 2× 或共享 |
| 环形（ERPS G.8032、MPLS-TP、OTN、SNCP） | 从环的另一方向绕行 | < 50 ms | 环上光纤 |
| 网状恢复 | 控制平面寻找新路径 | 数秒 | 共享备用容量 |
| PON Type B / C | 冗余 OLT 端口 / 主干 / 完全双重配置 | 数秒 | +1 根馈线光纤 |
| 双归属（LAG/MLAG/ECMP 连到两个节点） | L2/L3 多路径 | 亚秒级 | 2× 接入链路（转发基础） |
路由分离意味着物理上完全独立的路径：不同管道、不同建筑入口、街道不同侧。同一条沟里的两根光缆共享同一台挖掘机的风险。
时延
| 介质 | 时延 | 说明 |
|---|---|---|
| 标准光纤 | ≈ 4.9 µs/km（n ≈ 1.47） | 100 km 单程 ≈ 0.5 ms |
| 空芯光纤 | ≈ 3.3 µs/km | 高频交易、高性能计算（光纤类型） |
| 铜缆 / 微波 / 自由空间 | ≈ 3.3 µs/km | 直线路径上微波比光纤更快 |
| 每跳附加 | 交换机 1–10 µs，路由器 10–100 µs，400G+ 光模块中的 FEC/DSP 为 100–300 ns，相干 DSP 为 µs 级 | 来自设备，而非光纤本身 |
拓扑文档
每个光纤网络都需要：路由图（GIS）、光缆和光纤编号、每个接头盒的熔接图、ODF 端口图、配线记录、每根光纤的测试结果，以及变更日志，并保持持续更新（维护与修复， 安装与路由）。
在 CodingBox 中
拓扑决定光模块清单：单纤支线用 BiDi 波长对，树形用 PON 等级，共享光纤对用 CWDM/DWDM 信道，MPO 主干用并行 SR4/DR4。模块发往现场之前，CodingBox 会按这份清单逐项核对波长、信道、PMD、功率等级（Check transceiver，Code database）。
让拓扑保持可追溯：编号方案、标签、熔接记录表、GIS 与档案，见 文档与标注；这些拓扑节点上的设备（转发器、ROADM、OLT、保护倒换设备、媒体转换器），见 传输与接入设备。