關(guān)于有線電視網(wǎng)絡(luò)中FTTH技術(shù)的分析

田敬堯

（安徽廣電信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司，合肥 230088）

1 FTTH技術(shù)概述

目前，F(xiàn)TTH（光纖到戶）對于家庭接入網(wǎng)絡(luò)的組建主要是依靠于EPON（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，通過互動電視（IPTV）、互聯(lián)業(yè)務(wù)以及語音業(yè)務(wù)的有效接入，以此達到了“三網(wǎng)融合”的效果。

ODN（光分配網(wǎng)，基于PON設(shè)備的FTTH光纜網(wǎng)絡(luò)）的組成主要為一系列的光無源器件（如光纖光纜、光分路器、光交接箱與光分線盒等），并且對于活動連接器應(yīng)盡可能的減少使用，其使OLT（光線路終端）與ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）之間實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)連接，從而使ONU可以有效接收OLT發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。ONU安裝用戶家中，其對用戶的連接方式較多，并且一個ONU可以連接多個用戶。

1.1 OLT設(shè)備

在EPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，OLT作為一種局端設(shè)備，可以提供TDM與IP等多種業(yè)務(wù)，其功能具體為：①將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)利用廣播的方式發(fā)送至ONU；②發(fā)起、控制、統(tǒng)計以及記錄測距過程及其信息；③對ONU發(fā)送數(shù)據(jù)的起始時間與發(fā)送窗口大小實施控制，即為ONU分配帶寬。

1.2 ONU設(shè)備

ONU可分為有、無源光網(wǎng)絡(luò)單元兩種形式，而監(jiān)控設(shè)備、光發(fā)機與光接機為光節(jié)點的主要組成，其功能為：①對OLT發(fā)送的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)進行選擇性接收；②對于OLT發(fā)出的命令（測距與功率控制），作出響應(yīng)和相應(yīng)調(diào)整；③緩存用戶的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，同時將其在OLT分配的發(fā)送窗口中發(fā)送至上行方向。

在“三網(wǎng)融合”中對于EPON有源光網(wǎng)絡(luò)單元的運用，其通過無線接入、三層路由模式、高質(zhì)量VOIP（網(wǎng)絡(luò)電話）音頻以及有線電視全頻段RF（射頻）輸出等功能的有效集成，在極大程度上促進了三網(wǎng)融合終端設(shè)備的有效接入。

2 FTTH組網(wǎng)方式

在有線電視中，F(xiàn)TTH技術(shù)的應(yīng)用不僅在網(wǎng)絡(luò)帶寬方面表現(xiàn)更大，而且使通信網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)格式、協(xié)議、波長以及速率的透明性得到了大幅提升，同時還對安裝、維護以及供電要求實現(xiàn)了簡化。目前，通過分光器將OLT直接接入ONU為FTTH技術(shù)所采用的主要模式，其組網(wǎng)方式以家庭業(yè)務(wù)接入為依據(jù)可分為以下3種：

⑴模式一：以O(shè)NU為家庭網(wǎng)關(guān)單元。例如F460設(shè)備上聯(lián)OLT，下聯(lián)通過4個10/100Base_T自適應(yīng)以太網(wǎng)接口連接計算機或電視機實現(xiàn)上網(wǎng)或IPTV業(yè)務(wù)接入；2個RJ-11電話接口連接電話機。

⑵模式二：以O(shè)NU為單住戶單元。例如F401設(shè)備上聯(lián)OLT，下聯(lián)通過1個10/100/1000Base_T自適應(yīng)以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)上行家庭網(wǎng)關(guān)（H618C）連接，再連接電話機、計算機、電視機，實現(xiàn)“三網(wǎng)融合”業(yè)務(wù)的家庭接入。

⑶模式三：采用簡化型家庭網(wǎng)關(guān)。例如F420設(shè)備上、下分別聯(lián)接OLT與家庭接入終端的同時設(shè)置外置AP（無線訪問接入點）。

在實際應(yīng)用中，以上3種組網(wǎng)模式的選擇應(yīng)結(jié)合用戶自身需求與家庭網(wǎng)絡(luò)布線情況綜合確定。對于家庭網(wǎng)關(guān)型而言，在業(yè)務(wù)接入方面其所支持的路由功能為其與單住戶型的主要區(qū)別。

3 FTTH網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3.1 FTTH網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)

對于FTTH網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，其過程對于所在地區(qū)廣電網(wǎng)絡(luò)的運營業(yè)務(wù)應(yīng)予以充分考慮，同時基于不同業(yè)務(wù)的承載，以具體的技術(shù)原理差異為依據(jù)制定不同的方案來設(shè)計FTTH網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。目前，對于廣電網(wǎng)絡(luò)而言，其所承載的業(yè)務(wù)主要包括增值業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)兩種形式，其中前者主要涉及回傳及寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)，后者則為DVB調(diào)制電視業(yè)務(wù)與互動業(yè)務(wù)。

3.2 FTTH網(wǎng)絡(luò)的傳輸架構(gòu)

3.2.1 有線電視及互動電視業(yè)務(wù)

對于電視節(jié)目的調(diào)制，本文論述的FTTH前端有線電視節(jié)目采用的為DVB方式，互動電視則為IPQAM方式。由于這兩種信號擁有相同的終端接收指標，帶寬要求較高且數(shù)據(jù)傳輸量大，因此在設(shè)計FTTH網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架過程中，可運用一纖芯、一波段的方式統(tǒng)一傳輸這兩種業(yè)務(wù)。

在具體規(guī)劃和設(shè)計FTTH網(wǎng)絡(luò)時，基于有線電視與互動電視業(yè)務(wù)需求的分析，數(shù)據(jù)信號的傳輸所用波長一般為1550nm，同時以所在地區(qū)用戶的分布實況為依據(jù)，可采用多級分光與多級放大的方式進行光鏈路傳輸。但是對于1550nm波長而言，由于其所傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)為廣播式，一般情況下終端接收的信號需小于-10dBm，因此在以用戶分布實況為依據(jù)的同時，需對EDFA（摻鉺光纖放大器）放大級數(shù)與放大參數(shù)進行調(diào)整。從理論上講，對于單級EDFA而言，ODN的放大級數(shù)不宜超過三級，傳輸距離為10～20Km，但在實際應(yīng)用中，有線電視信號在一些偏遠地區(qū)（用戶較為零散）放大五級后仍可正常接收。

對于光發(fā)機而言，其在實際應(yīng)用中的調(diào)制方式可以所在地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)需求為依據(jù)具體采用外調(diào)或直調(diào)兩種方式，同時為使有線電視信號的覆蓋滿足實際需求，可以靈活變化EDFA的位置并進行多級放大。對于互動電視而言，由于回傳指令的傳輸主要由EPON網(wǎng)絡(luò)負責，因此在對波長為1550nm的光網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中，必須在結(jié)合EPON網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸要求的基礎(chǔ)上，對1550nm光網(wǎng)絡(luò)傳輸距離所受回傳鏈路終端接收光功率的影響及限制予以充分考慮。

3.2.2 回傳及寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)

由于EPON網(wǎng)絡(luò)采用TDM（時分復用）方式進行上行傳輸，故而在具體實施時必然會涉及到對用戶指令沖突的解決。通過WDM（波分復用）技術(shù)的運用，EPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)了TDM與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)在1根光纖中的同時傳輸，而在雙向數(shù)據(jù)通信中，上、下行數(shù)據(jù)的傳輸所采用的波長分別為1310nm與1490nm。

在現(xiàn)有技術(shù)框架下，對于EPON網(wǎng)絡(luò)中ONU接收的光功率來說，其與網(wǎng)絡(luò)傳輸距離 間關(guān)系密切。一般情況下，若EPON網(wǎng)絡(luò)是光發(fā)功率為+3dBm，當 ≤20Km時，ONU的接收光功率≥-27dBm；而當 ≤10Km時，ONU的接收光功率則≥-24dBm。此外，為確保在高并發(fā)情況下整體鏈路可正常運行，對于回傳及寬帶上網(wǎng)傳輸?shù)墓怄溌范?，通常?yīng)首選兩級（不宜超過三級），并且在用戶分布零散區(qū)（如農(nóng)村與郊區(qū)），EPON傳輸距離不宜超過10Km，而在用戶分布集中區(qū)（如城區(qū)），EPON的傳輸距離則應(yīng)控制在5Km以內(nèi)。

3.3 FTTH網(wǎng)絡(luò)的總體架構(gòu)

由上述分析可知，在網(wǎng)絡(luò)信號傳輸方面，有線電視與互通電視采用相同的傳輸波長（均為1550nm），其中EPON網(wǎng)絡(luò)負責回傳指令的傳輸；而對于回傳及寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)，傳輸上、下行數(shù)據(jù)的光波分別為1310nm和1490nm，在此情況下，針對不同業(yè)務(wù)的傳輸需求，通過與1550nm、1310nm的結(jié)合，在FTTH網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中，傳輸技術(shù)應(yīng)以雙纖三波為主要選擇。

在實際建設(shè)時，基于FTTH的廣電網(wǎng)絡(luò)全部業(yè)務(wù)可經(jīng)IP化數(shù)字前端平臺進行混波處理后傳輸，此時對于廣電網(wǎng)絡(luò)所有業(yè)務(wù)的傳輸需求，采用單纖雙波傳輸技術(shù)便可滿足。需要說明的是，在本文所討論的范疇中，F(xiàn)TTH并包括由傳統(tǒng)HFC改造升級的網(wǎng)絡(luò)，而是只以在傳統(tǒng)廣電網(wǎng)絡(luò)前端平臺的基礎(chǔ)上新建的網(wǎng)絡(luò)為論述對象。

對于FTTH網(wǎng)絡(luò)安全而言：①規(guī)劃過程中若是以整體鏈路及前端機房安全為考慮方向，則應(yīng)在機房建設(shè)時便需做好其內(nèi)設(shè)備硬件安全的保證工作；②在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面，由于EPON遵循的是以太網(wǎng)協(xié)議，因此鏈路安全由協(xié)議中相關(guān)條款來保證；③一般情況下，應(yīng)用層面涉及操作和網(wǎng)管兩種系統(tǒng)，系統(tǒng)安全的保證可采用防火墻技術(shù)與訪問控制來實施；④通過訪問控制與加密技術(shù)的有效結(jié)合，可對數(shù)據(jù)安全起到保護作用；⑤對于關(guān)鍵設(shè)備與關(guān)鍵業(yè)務(wù)，當遇網(wǎng)絡(luò)異常時，可通過熱備份的方式來精確切換主設(shè)備。

4 結(jié)束語

在“三網(wǎng)融合”的背景下，對于有線電視用戶家庭骨干網(wǎng)的接入，F(xiàn)TTH技術(shù)的應(yīng)用為其提供了最佳方案，使網(wǎng)絡(luò)寬帶傳輸“最后一公里”的瓶頸得到了有效解決，并且在FTTH網(wǎng)絡(luò)的高寬帶下，極大程度上提升了網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的速度，讓互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)給用戶提供了更優(yōu)地服務(wù)與體驗。