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 文章内容 日期  2015 年7月1  
主题 广播电视网光纤到户(FTTH)建设方案及案例介绍
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广播电视网光纤到户(FTTH)建设方案及案例介绍
四川九州电子科技股份有限公司技术支持部主任  张中

    2013年8月,国务院印发了《“宽带中国”战略及实施方案》,宽带网络首次成为国家战略性公共基础设施,4月《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》正式实施,规范中明确提出新建住宅区和住宅建筑的通信设施应采用光到户的方式建设,如何推进光纤到户的建设,加强光纤到户的设计和规划、关键核心技术研发、制定标准是目前网络建设的重要任务。


    广播电视网是宽带网络的主要方式,经过多年的建设和发展,我国有线电视网络作为国家重要的信息化基础设施,已成为世界上用户规模最大的有线电视网络。目前有线电视用户达2.1亿户,数字电视用户超过1.4亿户,部分网络公司在有线电视网络中率先实现了宽带数据接入、视频点播等双向功能业务,但有线电视网络建设并不满足业务的要求,其建设正在从单向单一形态向双向多元形态、从资源垄断向资源共享、从自成体系向开放体系转变。


    当前广电行业各种新业务对承载网提出更新更高的要求,广电行业如没有合适的FTTH方案,将难以承载最新的业务,由于光纤到户国标的正式实施可能使广电无法在新建小区实施同轴电缆建网入户。


    需求与现实从不同角度极力促使全国各地有线电视网络双向化改造建设发展,可喜的是与此同时,无源光网等网络技术的飞速发展以及大量应用,用户终端宽带接入技术的迅速更新,给广电FTTH网络建设提供了条件,并将使广电网络的设计、施工、改造、使用、验收发生革命性变化。


一、 广电光纤到户(FTTH)技术方案设计
    “光进铜退”是有线电视网络发展趋势,近年来有线电视网络双向改造已使光点进一步向用户端推进,光纤到户(FTTH)技术方案是“光进铜退”的最终形式,光纤到户(FTTH)技术

    方案主要特点是高可靠、高带宽、高承载力、易管理,使有线电视网络具备承载高清和超高清晰度电视、交互电视及视频点播、宽带数据接入、语音服务等多种业务的能力。
根据《“宽带中国”战略及实施方案》到2015年实现宽带接入用户2.5亿户,城市家庭接入速度平均达到20M以上,广电光纤到户(FTTH)技术方案规划的入户带宽应当是20M~100M。


    有线电视网络城域接入网的发展已完全成熟和基本定型,广电行业光纤到户(FTTH)是全新的网络结构形式,现有的有线电视网络接入网的设备与资源能利用的不多,但广电城域骨干网及接入网的光缆资源、管道资源、各式交接箱均可利用。


    由于PON技术的网络拓扑与广电网络的拓扑结构相类似,无源光网络技术成为一种在广电网上应用的主流技术,本文中接入网光传输改造技术采用无源光网络(PON)。


1. FTTH网络结构基本形式


    FTTH(Fiber To The Home)是指光纤直接到家庭,将光网络单元(光接收机与ONU)安装在住家用户或企业用户处。
广电接入网的接入模式分为FTTC、FTTB和FTTH三种,FTTH是光接收机与ONU 直接安装在用户家中,实现真正全透明的光传输,是广电网络目前正在推广和本文讨论的网络结构形式。

    FTTH是一种点到多点(P2MP)结构的无源光网络,由设置在前端机房的光线路局端设备、无源光分配网和设置在用户家中的光线路终端设备组成,见图1。


    相对于其他几种网络结构形式,FTTH的网络结构最为简单,FTTH是在提供更大的宽带基础上,增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性,放宽了对环境条件和供电等要求,简化了维护和安装。


2. 广电FTTH网络中电视信号的传输


    广电FTTH网络的建设与电信FTTH网的建设不一样的是,广电必须充分考虑DVB数字电视信号的传输,这一方面是现有业务需要延续,保证用户群不会流失,更重要的是可以充分发挥广电的行业优势,实现高品质的高清信号传输,也为以后超高清电视的传输打下基础,最终实现广电网在保护和发挥自身资源优势的前提下向未来的网络形式渐次演进。


    所以广电FTTH网络的建设目标是建立CATV和EPON的重叠网,在物理上实现两种网络技术的融合互联,发挥综合实力,两层网络在业务可以融合发展,开展如DVB+OTT等业务,当然也可以按需求独立发展两种业务。

 CATV光信号与EPON数据光信号的叠加传输有两种方式,分别是“单纤三波”和“双纤三波”:


    单纤三波,在一根纤芯中传输三个波长,CATV光信号必须工作在1550nm波长,EPON光信号采用1310nm上行与1490nm波长进行下行传输。


    双纤三波,即CATV光信号与EPON数据光信号分别在不同的纤芯中传输,因为EPON的光网络结构与传统HFC的光网络结构类似,因此可以做到同路由,也即“同缆不同芯”。此时CATV光信号的波长可以是1310nm或是1550nm。


     一般情况新建网络建议采用单纤三波长的方式,现有网络改造的情况下可以适当采用双纤三波长的方式,双纤三波长主要优点是可以留用一部份现有设备。


3. 无源光分配网的建设


    无源光分配网ODN(Optical distribution network) 的基本功能是将一个光线路局端和多个光网络终端连接起来,提供光信号的双向传输,主要由主干光缆、光分路器和一些光纤支线组成,包括连接器和终端跳线等。


ODN分光结构
ODN以树形结构为主,分光方式可采用一级分光或二级分光,一般不超过二级,设计主要考虑用户分布情况、光分路器的端口利用率选择合适的分光方式:
一级分光适用于新建商务楼、高层住宅等用户比较集中的地区,此种情况用户集中程度超过20户以上,可以一次分配到位。

高档别墅区和用户极分散地区,在分光以后每户光缆路由均不相同,也可一次分配。


二级分光适用于改造住宅小区,特别是多层住宅、高档的公寓,此种情况多层住宅每单元用户数量大多在8~12户,一级分光器先分配到单元,每单元再设置二级分光器分配到户,对于管道资源比较缺乏的场所,管道资源难以满足一级分光的需求,也可考虑二级分光。


ODN光链路设计
光功率衰减与分路比、活动连接数量、光缆线路长度等有关,设计时必须控制最大衰减值,使其符合有线电视系统设备与PON数据设备的光功率预算要求。
典型光链路设计见图5:

1) 光纤衰减选取:
    1310nm 波长时取0.36dB/km;
1550nm与1490nm 波长时取0.22dB/km
2) 光活动连接器插入衰减选取: 0.5dB/个
3) 光分路器衰减选取:


二、 青海玉树州光纤到户(FTTH)工程案例介绍
    2010年4月青海省玉树藏族自治州发生地震,灾区受到了极大破坏,包括有线电视网在内的基础设置完全损坏,地震后在党和国家政府的关怀下迅速开展了灾后重建,其中的有线电视网由四川九州电子科技股份有限公司承担重建,建设内容包括有线数字电视城域网建设、接入网建设、机房建设等,九州公司成立专门的项目组,按照高标准、严要求的原则进行了规划、设计、施工,实施了包括光纤到户(FTTH)工程的接入网工程,目前已经通过了工程验收并进入商业运行阶段。


    青海玉树的光纤到户(FTTH)工程,采用双纤三波的方式,每个22dB的EDFA放大器下连用户256户(理论值),设计用户输出光功率-7~-10dB,每个EPON口带32个用户(理论值),所有局端设备设置在前端机房,光无源分配网ODN的结构及分光器设置见图6:

光信号从前端输出,以民南小区为例,在小区外设路口交接箱,光缆进小区以前集中在路口交接箱内进行跳接,路口交接箱只负责光缆的接转不安排光分路器,由路口交接箱引28芯光缆至小区交接箱,小区交接箱内设光4分路器,由小区光交接箱敷设4芯光缆至1#~8#楼各单元楼内分纤箱;楼内分纤箱设2个8分路器,完成有线电视光分路及数据信号光分路,每户4芯入户,由单元分纤箱引出4芯皮线光缆至各用户,4芯光缆第一芯接室内光机,第二芯接室内ONU,第三、四芯预留。
楼内分纤箱配线示意见图7。

 

三、 广电光纤到户(FTTH)工程建设展望


    光纤到户(FTTH)工程具有明显优势,光纤通信带宽高、可靠性和可管理性高,不受电磁场干扰,维护容易,光纤连接头的可靠性远比铜线连接头高,光纤到户的明显优势已经被大家公认。


    宽带网络已经成为国家战略性公共基础设施,广播电视网如何促进网络建设,如何实现双向高速宽带数据接入是大家都在探索思考的问题,随着市场竞争更趋激烈,用户要求不断提高,广电已经到了必须考虑如何进行光纤到户(FTTH)工程建设。


    当前的大趋势是光设备光器件价格持续降低,对比之下同轴网设备价格下降不多,目前FTTH工程的建设投入并不是不能接受,以发展的眼光来看,FTTH工程的高投入不是广电高速宽带网工程建设的最大障碍,相反,广电高速宽带网建设的最大障碍是EOC和DOCSIS方式的带宽难以进一步提高的问题。


    我们认为广播电视网实施光纤到户(FTTH)工程建设已经是必然的趋势,也是实现广电网络跨越式发展的首选,目前尚有疑问的仅仅是何时是大规模开展广电光纤到户(FTTH)工程的最佳时机,是立即开展?还是2年后或者是5年后?

    
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