光纖網絡拓撲與架構

兩個收發模組加一根光纖構成一條鏈路；網絡就是把成百上千條這樣的鏈路組合起來。鏈路的排列方式（點對點、環形、樹形、網狀、星形）決定一條路由需要多少根光纖、光纜被切斷時會發生甚麼、兩端各用甚麼光模組，以及線路如何歸檔。本頁依次介紹數據中心、園區、接入網和傳輸網中使用的拓撲、標準規定的結構化佈線層級、FTTx 架構、光纖芯數規劃和保護方案，並說明每種拓撲對應的光模組。

光纖網絡拓撲：點對點、受保護環形、PON 樹形、單對光纖上的 WDM

基本拓撲

拓撲	結構	每鏈路光纖數	保護	典型光模組	應用場景
點對點，雙纖	A ↔ B 之間兩根光纖	2	無（或另加一對物理隔離的備用光纖）	SR/LR/ER、DAC/AOC	各類場景
點對點，單纖雙向（BiDi）	一根光纖，兩個波長	1	無	BiDi 波長對（1310/1490、1270/1330）	光纖資源緊張的路由、FTTx
點對點 WDM	通過合波器/分波器在一對光纖上承載 N 個信道	N 個業務用 2 根	視系統而定	CWDM/DWDM 模組（CWDM，DWDM）	城域網、園區互聯
星形 / 中心輻射	每個站點連到一個中心節點	每條支線 2 根	雙歸屬到兩個中心節點	按距離選 LR/ER	園區、企業廣域網
環形	節點成環，雙向傳輸	2（單環）或 4（雙環）	天然具備：另一條路徑	LR/ER，帶 OADM 的 DWDM	城域網、營運商接入網、公用事業
樹形（PON）	一根 OLT 光纖以 1:32–1:128 分光到多個 ONU	1 根饋線，每用戶 1 根	可選 Type B/C 保護	PON 光模組等級（PON 工作原理）	FTTH
網狀	多對多	多根	重新路由	ROADM/相干	核心傳輸網
葉脊（折疊 Clos）	每個葉節點連到每個脊節點	每條鏈路 2 根	設計上即為多路徑	SR4/DR4/AOC（角色與拓撲）	數據中心
總線 / 線形分插	節點沿一條路由分佈	2	無	OADM	管道線路、鐵路

結構化佈線層級（TIA-568 / ISO 11801）

元素	作用	光纖選擇	說明
入口設施	營運商光纜的入口；室外 → 室內的過渡點	與營運商光纜一致	室外光纜在室內延伸 ≤ 15 m，除非滿足相應等級（NEC 770）
設備間 / 主配線架（MC）	核心交換機、ODF	OS2	所有主幹光纜在此終接
主幹佈線（垂直 / 園區）	MC ↔ 中間配線架（IC）↔ 水平配線架（HC）	OS2（樓內短距用 OM4）	園區單模 ≤ 2 000 m；每個配線間典型 12–48 芯
電信間（TR/HC）	樓層配線	—	接入交換機
水平佈線	TR → 工作區資訊插座，≤ 90 m	以銅纜為主；集中式佈線中用光纖（≤ 300 m OM3/OM4）	光纖到桌面較少見，但確實存在
數據中心（TIA-942）	MDA → IDA → HDA → EDA（ZDA 可選）	帶 MPO 的 OM4/OS2 主幹纜	見下文 ToR、EoR、MoR 模式

數據中心佈線模式

模式	佈線方式	光模組
櫃頂交換（ToR）	同機櫃內伺服器通過 DAC 連到交換機；交換機通過結構化光纖上聯到脊交換機	DAC ≤ 3 m；SR4/DR4/AOC 上聯
列頭 / 列中交換（EoR/MoR）	伺服器跨機列佈線到位於列端/列中的交換機	AOC 或 SR 光模組，10–30 m；光纖用量更多，交換機數量更少
結構化 MPO 主幹 + 配線盒	MDA 與 HDA/EDA 之間的 12/24 芯主幹纜，配線盒內做 LC 分支	任意雙工光模組；極性方式 A/B/C（拆分與 MPO 佈線）
直連點對點 MPO	主幹纜直接連接 QSFP 端口（SR4/DR4）	並行光模組；連接器更少
導軌優化佈線（AI）	每塊 GPU 網卡連到不同的葉交換機	以 AOC/DR4 為主（AI 集群佈線）

FTTx 架構

架構	光纖到達	最後一段	有源設備	光模組
FTTH（PON）	用戶家中	從分光器出來的 1 根光纖	OLT + ONU	GPON/XGS-PON 等級；分光比 1:32–1:64
FTTH（點對點以太網，AON）	用戶家中	每戶一根專用光纖	以太網交換機 + CPE	1G/10G BiDi 單纖
FTTB	樓宇	樓內為銅纜（以太網/VDSL/G.fast）	樓內交換機/DSLAM	1G/10G LR 上聯
FTTC / FTTN	機櫃 / 節點	銅纜上的 VDSL	街邊 DSLAM	1G/10G LR、CWDM
FTTA	天線	光纖到 RRU	RRU/AAU	10/25G 前傳光模組（前傳）
FTTx（WDM-PON / TWDM）	用戶家中	1 根光纖，每用戶/組一個波長	NG-PON2	可調諧 ONU 光模組

PON 的分光架構：集中式（在機櫃設一個 1:64 分光器，靈活，只有一個接續點）與 級聯/分佈式（沿線先 1:4 再 1:16，饋線光纖更少，接頭盒更多，額外增加約 0.5 dB）兩種（ODN 等級）。

光纖芯數規劃

規則	理由
每個雙纖業務 2 根，每個 BiDi/PON 用戶 1 根	基準配置
主幹路由預留 50–100 % 備用芯	土建成本遠高於光纖成本；日後再敷設成本更高
任何室外光纜不少於 12 芯；樓宇之間 24–48 芯；城域主幹 96–288 芯；通往數據中心的管道 864 芯以上	受熔接和光纖帶芯數粒度的限制
管道空間受限時用 WDM 代替增加光纖	一對光纖可承載 8–96 個業務
保護路徑使用獨立的光纖（或光纜）	同一光纜中的第二對光纖扛不住一次挖斷事故
為監測（RFTS）和未來的 PON 分光器預留光纖	—
出租暗光纖還是波長/以太網業務	暗光纖：自選光模組，自行維護線路；託管波長業務：由營運商規定光模組規則

保護與路由分離

方案	方式	切換時間	光纖成本
無保護	單路徑	—	1×
1+1	業務同時發送到兩條分離路徑，由接收端選擇	< 50 ms	2×
1:1 / 1:N	故障時啟用備用路徑	50 ms 至數秒	2× 或共享
環形（ERPS G.8032、MPLS-TP、OTN、SNCP）	從環的另一方向繞行	< 50 ms	環上光纖
網狀恢復	控制平面尋找新路徑	數秒	共享備用容量
PON Type B / C	冗餘 OLT 端口 / 主幹 / 完全雙重配置	數秒	+1 根饋線光纖
雙歸屬（LAG/MLAG/ECMP 連到兩個節點）	L2/L3 多路徑	亞秒級	2× 接入鏈路（轉發基礎）

路由分離意味著物理上完全獨立的路徑：不同管道、不同建築入口、街道不同側。同一條溝裏的兩根光纜共享同一台挖掘機的風險。

時延

介質	時延	說明
標準光纖	≈ 4.9 µs/km（n ≈ 1.47）	100 km 單程 ≈ 0.5 ms
空芯光纖	≈ 3.3 µs/km	高頻交易、高性能計算（光纖類型）
銅纜 / 微波 / 自由空間	≈ 3.3 µs/km	直線路徑上微波比光纖更快
每跳附加	交換機 1–10 µs，路由器 10–100 µs，400G+ 光模組中的 FEC/DSP 為 100–300 ns，相干 DSP 為 µs 級	來自設備，而非光纖本身

拓撲文件

每個光纖網絡都需要：路由圖（GIS）、光纜和光纖編號、每個接頭盒的熔接圖、ODF 端口圖、配線記錄、每根光纖的測試結果，以及變更日誌，並保持持續更新（維護與修復，安裝與路由）。

在 CodingBox 中

拓撲決定光模組清單：單纖支線用 BiDi 波長對，樹形用 PON 等級，共享光纖對用 CWDM/DWDM 信道，MPO 主幹用並行 SR4/DR4。模組發往現場之前，CodingBox 會按這份清單逐項核對波長、信道、PMD、功率等級（Check transceiver，Code database）。

讓拓撲保持可追溯：編號方案、標籤、熔接記錄表、GIS 與檔案，見文件與標註；這些拓撲節點上的設備（轉發器、ROADM、OLT、保護倒換設備、媒體轉換器），見傳輸與接入設備。

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