開魯有線電視城區(qū)網(wǎng)絡(luò)改造方案

吳崇山

內(nèi)蒙古廣播電視網(wǎng)絡(luò)集團有限公司通遼分公司 內(nèi)蒙古 通遼市 028000

1 G/EPON技術(shù)簡介

G/EPON 技術(shù)是基于ITU—TG—984.×標準的最新一代無源光綜合接入技術(shù)，具有寬帶寬、高效率、大覆蓋范圍、用戶接口豐富，同時不存在回傳噪聲積累等優(yōu)點。

G/EPON 主要技術(shù)特性：（1）下行速率：2.5Gbps 用戶端帶寬動態(tài)可調(diào)；（2）支持QOS 保證和全業(yè)務(wù)接入能力；（3）上行速率：1.24Gbps。

1.1 G/EPON網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)

G/EPON 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由光線路終端（OLT）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）和光分配網(wǎng)（ODN）組成。OLT 設(shè)置在中心機房或分前端，向上提供雙向的高速接口，向下提供一點對多點的PON 接口；ONU 放在用戶端，終結(jié)光纖鏈路并提供用戶視頻業(yè)務(wù)和其它各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入；ODN 是由無源光分路器組成的光纖分配網(wǎng)，使一個PON 接口的光纖傳輸帶寬由多個ONU 分享，并集中上行數(shù)據(jù)。另外，由于不同光纖傳輸路徑不同，造成的傳輸時延不同，以及光電轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)環(huán)境溫度變化、器件老化等原因?qū)е聜鬏敃r延變化，都會使系統(tǒng)上行信號產(chǎn)生沖突，為此在PON 網(wǎng)絡(luò)中還必須進行測距和時延補償。如圖1所示。

圖1 標準GPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.2 G/EPON系統(tǒng)的特點

（1）G/EPON 在系統(tǒng)中采用WDM 波分復用技術(shù)或DWDM 密集波分復用技術(shù)。在采用WDM 技術(shù)中，用1550nm 波長傳輸下行廣播電視信號，用1490nm 波長傳輸下行數(shù)據(jù)信號，用1310nm 波長傳輸上行數(shù)據(jù)信號。

（2）G/EPON提供了一個多業(yè)務(wù)平臺，能夠?qū)⑷魏晤愋秃退俾实男畔⒔?jīng)過適配后進行傳輸，包括以太網(wǎng)、VOIP語音、IPTV、VOD、有線電視等。

（3）G/EPON 的光纖拓撲非常靈活，可以是星型或者星樹結(jié)合型，可以根據(jù)實際需要逐步擴容升級。

（4）G/EPON 的覆蓋半徑一般為20km，對20km 范圍內(nèi)光纖網(wǎng)不需設(shè)計和計算。

（5）G/EPON 具有更寬的帶寬、更低的成本和更適應(yīng)寬帶業(yè)務(wù)傳輸?shù)奶攸c，可以更徹底地解決寬帶接入問題和雙向業(yè)務(wù)問題。

1.3 G/EPON系統(tǒng)的工作原理

G/EPON 系統(tǒng)工作過程中采用光波分復用（WDM）技術(shù)，每個不同光波長在傳輸中也是采用不同的調(diào)制方式，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸原理，如圖2所示。

圖2 GPON數(shù)據(jù)傳輸原理圖

（1）1550nm 下行有線電視信號，仍采用模擬光調(diào)制的方式進行廣播式傳輸，與原來的HFC網(wǎng)有線電視信號沒有區(qū)別。

（2）1490nm 下行數(shù)據(jù)信號也采用廣播式傳輸，所不同的是基帶信號直接調(diào)制光波，且每一個數(shù)據(jù)包都帶有特定標志傳輸給指定的ONU，ONU 根據(jù)這個特定標志來判別哪個信息包是給它自己的，并且丟掉那些不是發(fā)給自己的信息包。

（3）1310nm上行數(shù)據(jù)信號，則采用時分復用（TDM）技術(shù)共享帶寬，給每一個ONU 提供一個專用的時隙，各個時隙保持同步，這樣就使各個ONU的數(shù)據(jù)信息匯聚到共用光纖時不會發(fā)生碰撞。

2 開魯城區(qū)網(wǎng)絡(luò)改造方案

開魯有線電視城區(qū)有地下管線近10 公里，且在城中形成環(huán)路結(jié)構(gòu)，易于形成總線型雙保護城域光纖網(wǎng)。原有網(wǎng)絡(luò)都是上世紀九十年代設(shè)計、安裝的同軸電纜網(wǎng)，不能適應(yīng)當前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求，所以根據(jù)目前技術(shù)發(fā)展情況和自身的發(fā)展規(guī)劃，我們認為應(yīng)采用決定采用G/EPON 技術(shù)進行城域網(wǎng)絡(luò)改造和建設(shè)。

2.1 一期規(guī)劃：完成A平臺建設(shè)

一期主要工程是用一年時間完成干線光纜鋪設(shè)；完成單向HFC 網(wǎng)的光纖到摟頭；完成平房區(qū)光節(jié)點建設(shè)，做到光節(jié)點以下只用一級放大器即可入戶；光纜交接箱布置和光功率分配，如圖3、圖 4 所示。

計算條件：光接收機輸入光功率按-1dBm 計；最大路由損耗為1dB，光分路器分光損耗：1∶16，12dB。1∶8，9dB；光分路器附加損耗：1∶16，1.6dB；1∶8，0.6dB。接頭損耗：0.25×6=1.5dB。

二級光放至光點總損耗為：9.6×2+1+1.5=21.7故需配備21db 光放。

圖3 光纜交接箱布置圖

圖4 A平臺光功率分配圖

圖3中設(shè)A、B、C、D、E、F 六個光纜交接箱，每個交接箱覆蓋半徑為0.5～2km。每個交接箱入16 芯光纜一條，輸出16 芯光纜8 條（可靈活掌握），具有100 對光纖交換能力。其余主干光纖在接續(xù)盒內(nèi)交接。圖（4）中主光發(fā)射機輸出用于推動光放大器（EDFA）一臺，光分配放大器（EDFA）6 臺，每臺光分配放大器使用1：8 平均光分路器1 個，至每個交接箱后分別帶8 個1；8平均光分路器后直接到摟頭。為了便于維護和備份，所有光放大器均采用輸出功率為21dBm 的光纖放大器。

2.1.1 A 平臺建設(shè)中應(yīng)注意的問題

（1）干線光纜芯數(shù)盡可能的多，這樣做不僅是為滿足當前各種業(yè)務(wù)的需求，也是為滿足今后各種不可預(yù)見的業(yè)務(wù)的需要，為今后各種增值業(yè)務(wù)的開展打下基礎(chǔ)。

（2）光纜交接箱出入光纜條數(shù)盡可能的少，盡可能多棟樓使用一條光纜進入光纜交接箱，到小區(qū)或支干線交叉點用光纜接續(xù)盒進行交接。

（3）從前端到光纜交接箱，從光纜交接箱到摟頭的光分配器的光纖必須作到一主一備，以保證今后網(wǎng)絡(luò)升級的需求。

（4）光纜到小區(qū)到樓棟的施工盡可能規(guī)范，對于直埋光纜的埋深必須在1.2～1.5m 之間；如果不能入地而架空，不得低于4.5 米。而且要求橫平豎直，美觀整齊，有支承鋼線。光纜引上引下部分必須有鐵管保護。

（5）光纜終端盒需選用室內(nèi)小型終端盒，光接收機選用外供電型，終端盒與接收機之間用跳纖連接，樓頭箱應(yīng)加鎖保護。

（6）做好光纖熔接記錄，電子存檔和手工存檔雙備份，以保證維護的方便和今后升級資源利用。

2.1.2 A 平臺建設(shè)材料明細

A 平臺建設(shè)材料明細，見表1，表2。

2.2 二期規(guī)劃：B平臺建設(shè)

利用原設(shè)計A 平臺的備用光纖，增加相應(yīng)的光分路器，前端接入OLT 頭端設(shè)備，樓頭接入ONU，實現(xiàn)B 平臺建設(shè)，如圖5所示。

表1 前端設(shè)備明細

表2 干線和終端設(shè)備明細

使用備用光纖進行B 平臺建設(shè)基于以下幾點考慮：

（1）如果采用共纖傳輸，前端接入OLT 設(shè)備后，所有的樓頭光接收機都要改成ONU＋放大器，不利于逐步升級和影響A 平臺正常工作。

（2）接入 OLT 后，A 平臺 1550nm 光窗口將出現(xiàn)3～5dB 的插入損耗，所以終端只能接入ONU（光接收功率為-3～-12dBm），而原有光接收機將全部作廢，造成不必要的浪費。

（3）帶有CATV 功能的ONU，比單一數(shù)據(jù)功能的ONU 造價要高出1500 元左右，同時還需增加放大器才能滿足整棟樓的電平需求（ONU 的射頻輸出只有80dBμv）。

（3）數(shù)據(jù)傳輸只能限制在1490nm 和1310nm兩個光窗口，不利于升級到光纖入戶，而使用雙纖傳輸，升級可采用密集波分復用，使數(shù)據(jù)傳輸速率可達到10Gbps。

圖5 B平臺總體解決方案

3 基于FTTB的G/EPON最后50m接入方案

FTTB 光纖到樓后，雙向改造的關(guān)鍵是最后50m 接入方式，目前流行的幾種技術(shù)和接入方式各有利弊。下面介紹幾種目前常用的幾種接入方案，提供參考。

3.1 FTTB+GPON+電力線接入（PLC）

將ONU 的數(shù)據(jù)接口通過電力線接入設(shè)備接入到樓的電力線系統(tǒng)中，用戶只需在電源插座上加上“電力貓”即可完成寬帶接入。這種方式不需要重新鋪設(shè)入戶線纜，可充分利用電力線資源，且傳輸速度較快，可達10Mbps，是一項比較適合低成本接入的方案之一，缺點是用電高峰期、較強的電磁干擾或天氣情況惡劣、線路串擾等都會嚴重影響其傳輸速度。

3.2 FTTB+GPON+VLAN

終端ONU 提供的數(shù)據(jù)接口通過五類線與各個單元的以太網(wǎng)集線器（交換機）相連，再以五類線入戶，完成寬帶接入。這種方式較適合于新建的住宅小區(qū)或已經(jīng)完成五類線鋪設(shè)的住宅，接入成本低，安全可靠。

3.3 FTTB+G/EPON+ELink

為了解決五類線入戶難的問題，市場上出現(xiàn)了各種EOC（以太網(wǎng)橋）解決方案。EOC 的作用是將有線電視信號和數(shù)據(jù)信號采用頻分復用技術(shù)使兩個信號在同一根同軸電纜上共纜傳輸或進行分離，且上下行傳輸對稱。它解決了五類線入戶難的問題，接入帶寬較高，在分配網(wǎng)中直接使用原來的同軸電纜入戶，抗噪聲能力強。

圖6為采用Elink 最后50 米解決方案原理圖。在實際應(yīng)用中，可以把以太網(wǎng)集線器、EOC 組、CATV 分配器組合在一起，即可以減少頻繁的連線操作，又大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而其中EOC 和用戶終端均為無源器件，可靠性強，唯一用電器件為以太網(wǎng)集線器，耗電量并不大，可以通過集中供電方式由ONU 統(tǒng)一供電。此種方式戶均帶寬可達10Mbps 獨享。

3.4 FTTB+GPON+EOC

此種方案的EOC 原理基本與ELink 中的EOC相同，但需在用戶端增加類似于CM 的EOC 調(diào)制解調(diào)器，接入帶寬共享，接入相對靈活，前期投資較低，其原理如圖7所示。

圖6 采用ELink 最后50 米解決方案

圖7 EOC 解決方案

圖8 FTTH 接入方案

3.5 光纖接入FTTH

這種方式有待于終端產(chǎn)品ONU 價格的降低和功能的多樣性，以及樓頭中繼設(shè)備的研發(fā)。如有的用戶僅需要有線電視信號，那么為用戶提供一臺單一有線電視功能的ONU；如果是寬帶局域網(wǎng)，那么為用戶提供一臺單一數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能的ONU。

為了保證今后的可升級性，光干線和光干線分配到樓頭采用雙纖鋪設(shè)，這樣做的目的是保證下行的有線電視信號能夠透明傳輸，而不受WDM或DWDM 的插入損耗的影響，同時也保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母邘捄碗p向傳輸對稱，為今后百兆光纖入戶打下基礎(chǔ)。