GPON在有線電視接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用與設(shè)計

趙娟

【摘要】隨著GPON技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用越來越廣泛，促進了三網(wǎng)融合的發(fā)展。本文基于GPON接入網(wǎng)技術(shù)并結(jié)合接入網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀與演進路標，明確了GPON在有線電視接入網(wǎng)工程建設(shè)中的相關(guān)設(shè)計標準，并對GPON設(shè)計接入網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)設(shè)計要求及方案設(shè)計進行分析。?

【關(guān)鍵詞】GPON技術(shù);GPON技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò);設(shè)計要求

引言：為適應(yīng)超高帶寬數(shù)據(jù)接入、超高清4K/8K視頻業(yè)務(wù)分發(fā)以及智慧城市、智慧社區(qū)、智慧家庭等綜合信息全業(yè)務(wù)運營發(fā)展的需要，建設(shè)具備大容量、高可靠性、多業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量等級支持能力的光纖接入網(wǎng)，使之成為解決從主干網(wǎng)絡(luò)到用戶桌面最后一公里瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。GPON技術(shù)不僅能簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運維成本，減低終端部署成本，而且能提高業(yè)務(wù)部署靈活性，提供更強大的業(yè)務(wù)支撐能力。同時，滿足未來“大視頻、大帶寬、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、綜合信息服務(wù)”業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。

1. GPON簡介

GPON是基于ITU-TG.984.x標準的最新一代寬帶無源光綜合接入標準，具有高帶寬，高效率，大覆蓋范圍，用戶接口豐富等眾多優(yōu)點，被運營商視為實現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)寬帶化，綜合化改造的理想技術(shù)。無源光網(wǎng)絡(luò)是一種采用點到多點（P2MP）結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng)，其典型拓撲結(jié)構(gòu)為樹型或星型，由網(wǎng)絡(luò)端的OLT、光分配網(wǎng)（ODN）、用戶端的ONU和網(wǎng)管系統(tǒng)組成的。

GPON提供了前所未有的高帶寬，GPON下行最大速率為2.5Gbps，上行為1.25Gbps，分光比最大為1：64。不僅提供QOS的全業(yè)務(wù)保障，同時承載ATM信元和（或）GEM幀，有很好的提供服務(wù)等級、支持QOS保證和全業(yè)務(wù)接入的能力，還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護機制和完整的OAM功能。

2. 基于GPON技術(shù)的接入網(wǎng)絡(luò)

2.1 基于GPON“單纖雙波”網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

采用單芯蝶形光纜入戶，將視頻信號進行IP化處理后與數(shù)據(jù)信號一同使用GPON數(shù)據(jù)通道進行傳送。上行通道使用1310nm光波長，下行通道使用1490nm光波長。系統(tǒng)中光分配網(wǎng)（ODN）采用兩級分光，全程分光比控制在1：32以內(nèi)。用戶室內(nèi)配置（入戶型HGU、入戶型HGU+WiFi二合一）終端。

2.2 基于GPON+DVB“兩纖三波”網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

采用兩芯蝶形光纜入戶，使用三種波長的光信號承載業(yè)務(wù)。其中一芯使用1550nm光波長作為下行DVB視頻業(yè)務(wù)傳送通道，以廣播方式承載電視直播信號;另外一芯使用1310nm和1490nm光波長分別作為上、下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送通道，以PON方式承載數(shù)據(jù)信號。在DVB傳送通道中采用三級分光，全程分光比控制在1：128-1：512以內(nèi);在PON傳送通道采用兩級分光，全程分光比控制在1：64以內(nèi)。用戶室內(nèi)配置（入戶型小光機+入戶型HGU+Wifi）一體式或分體式的二合一或三合一終端。

2.3 基于GPON技術(shù)網(wǎng)絡(luò)演進

（1）初期的GPON+DVB“兩纖三波”的覆蓋區(qū)域，應(yīng)按分期分步驟的原則平滑向GPON“單纖雙波”的技術(shù)方式演進，具體步驟如圖1：

（2）在基于GPON+DVB“兩纖三波”網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，拆除所有DVB廣播通道中使用的光分路器、跳纖等設(shè)備材料，將原光纖資源全部用于GPON”單纖雙波”的升級。

（3）若“樓道—室內(nèi)”的光纖接入率超過50%，在“分纖箱”將1：4光分路器變更為2個1：2光分路器，增加“接入機房——分纖箱”占用接入網(wǎng)干線光纜纖芯1芯。實現(xiàn)PON通道為1：32總體分光，達到GPON“單纖雙波”的技術(shù)要求。

（4）若“樓道—室內(nèi)”的光纖接入率低于50%，且在未來較長時間內(nèi)，不會再有增量用戶，可考慮將“樓道”處1：16光分路器更換為1：8光分路器。實現(xiàn)PON通道為1：32總體分光，達到GPON“單纖雙波”的技術(shù)要求。

3. 設(shè)計要求

3.1 GPON“單纖雙波”網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要求

（1）典型的接入網(wǎng)機房網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑應(yīng)控制在10公里以內(nèi)，覆蓋目標區(qū)域超過10公里，可根據(jù)實際場景減少分光比，建議目標覆蓋區(qū)域不要超過15公里。

（2）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，按照不高于50%的用戶業(yè)務(wù)滲透率設(shè)計覆蓋端口數(shù)，待用戶業(yè)務(wù)滲透率增加后，再通過增加相應(yīng)端口資源實現(xiàn)100%全覆蓋。

（3）對于業(yè)務(wù)發(fā)展空間較大，帶寬需求較高的區(qū)域和別墅區(qū)、寫字樓、高級公寓等對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求較明確的場景，可采用100%全覆蓋的方式進行設(shè)計、施工。

（4）光分配網(wǎng)（ODN）采用兩級分光結(jié)構(gòu)進行設(shè)計、施工，在選擇ODN網(wǎng)絡(luò)兩級分光點分光配比時，可根據(jù)覆蓋場景需求選擇1：2+1：16或1：4+1：8兩種組合。

3.2 GPON+DVB“兩纖三波”網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要求

（1）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，DVB廣播傳輸通道、GPON數(shù)據(jù)傳輸通道均按照不高于50%的用戶業(yè)務(wù)滲透率設(shè)計覆蓋端口數(shù)，待用戶業(yè)務(wù)滲透率增加后，再通過增加相應(yīng)端口資源實現(xiàn)100%全覆蓋。

（2）傳輸廣播電視信號的DVB通道宜選擇三級分光結(jié)構(gòu)，總分光比建議不大于1：512，分光結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)能滿足分光比在1：128、1：256或1：512之間變化;傳輸數(shù)據(jù)信號的PON通道宜選擇兩級及以內(nèi)分光結(jié)構(gòu)，總分光比為1：64。

（3）兩級光分配網(wǎng)（ODN）架構(gòu)下，接入機房連接第一級分光點的接入網(wǎng)干線光纜容量不少于8芯。建議根據(jù)覆蓋第二級網(wǎng)絡(luò)箱體的數(shù)量，以4芯或4芯整數(shù)倍設(shè)計接入網(wǎng)干線光纜容量。

（4）第一級分光點箱體內(nèi)接入網(wǎng)干線光纜和連接第二級箱體的進出接入網(wǎng)配線光纜總數(shù)量不超過9根，初期設(shè)計時進出光纜數(shù)量控制在7根以內(nèi)為宜。單個第一級分光點箱體根據(jù)用戶分布情況，覆蓋第二級分光點箱體的數(shù)量范圍應(yīng)控制在16個以內(nèi)。

（5）第二級分光點箱體內(nèi)進纜不少于4芯，光分路器根據(jù)覆蓋用戶情況選擇1：8或1：16分光比的等分PLC光分路器。

3.3 接入網(wǎng)干線光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要求

（1）接入網(wǎng)干線光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時，接入網(wǎng)干線光纜須為后期用戶發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)擴容進行資源預(yù)留，建議接入網(wǎng)干線光纜纖芯容量按全覆蓋規(guī)劃配置，同時應(yīng)考慮對區(qū)域內(nèi)的政府、企事業(yè)單位、村委會、學(xué)校、醫(yī)院、大型集團用戶及商業(yè)鋪面群等區(qū)域，預(yù)留纖芯資源以滿足后期的無線、專線、農(nóng)村信息化業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。

（2）在GPON+DVB“兩纖三波”系統(tǒng)中摻鉺光放大器（EDFA）輸入光功率≥3dBm;入纖光功率要求≤17dBm（可根據(jù)SBS調(diào)整入纖光功率），規(guī)劃時應(yīng)預(yù)留光功率。

（3）在GPON+DVB“兩纖三波”系統(tǒng)中1550nm系統(tǒng)在未使用色散補償模塊（DCM）的情況下，摻鉺光放大器（EDFA）級聯(lián)數(shù)應(yīng)控制在4級（含）以內(nèi)。

3.4 接入網(wǎng)入戶光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要求

（1）從第二級分光箱至每個用戶室內(nèi)的接入網(wǎng)入戶光纜均按兩芯蝶形光纜進行設(shè)計;室內(nèi)應(yīng)用場景推薦使用非金屬加強芯蝶形光纜，室外應(yīng)用場景推薦使用自承式金屬加強芯蝶形光纜。

（2）接入網(wǎng)入戶光纜可選用單端預(yù)成端的分段類（30m～120m）的蝶形光纜進行施工，也可按分光箱和用戶室內(nèi)兩端蝶形光纜熱熔接的方式進行設(shè)計。

（3）蝶形光纜護套顏色可根據(jù)用戶室內(nèi)裝修環(huán)境，有白色、黑色兩種選擇。

（4）設(shè)計中施工難度較大區(qū)域的接入網(wǎng)配線光纜和接入網(wǎng)入戶光纜，建議合并為大芯數(shù)光纜進行施工布放;對部分長度過長的同路由入戶光纜，可在中途適當位置加接續(xù)箱進行熔接分纖。

4. 有線電視的接入網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計

在有線網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，用戶端到骨干傳送端之間的信號傳遞存在著很大的信息流量需求，使得有線電視的接入網(wǎng)絡(luò)變得比較復(fù)雜，當有線電視的信號向骨干網(wǎng)進行傳輸時，容易造成網(wǎng)絡(luò)的阻塞，而GPON技術(shù)能夠有效地解決有線電視接入網(wǎng)絡(luò)存在的這些問題。具體的接入網(wǎng)絡(luò)主要由局端的OLT、用戶端的ONU和光分配網(wǎng)絡(luò)等三部分構(gòu)成。OLT是網(wǎng)絡(luò)信號接入接口，為有線電視網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)端與核心網(wǎng)之間信息聯(lián)系，通過線路的ODN和ONU進行信號傳輸和連接，能夠給網(wǎng)絡(luò)分配帶寬、控制OUN的信號傳輸、對信號接入網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控、運行和維護GPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。OLT設(shè)備用戶容量集成度較高，應(yīng)集中安裝在前端機房或接入機房（點）內(nèi)，建議按中型設(shè)備的容量規(guī)劃設(shè)計（整機最大PON端口數(shù)128≥中型≥64）。根據(jù)系統(tǒng)運行信號的傳輸?shù)囊?，系統(tǒng)信號的支持的分配比為：1：16/32/64，GPON可采用波分復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)信號的雙向傳輸。

5. 小結(jié)

GPON技術(shù)作為PON技術(shù)的主流之一，目前的應(yīng)用還是十分廣泛的。該技術(shù)的運用打破了點對點的模式特點，是一種經(jīng)濟、面向未來多業(yè)務(wù)的接入技術(shù)。不僅能有效解決有線電視接入網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中出現(xiàn)的各種問題，有效克服信號傳輸中大流量的瓶頸，還能夠支持多協(xié)議的服務(wù)，提供協(xié)議層的安全服務(wù)保障機制，提高系統(tǒng)的維護和配置能力。

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