卜建榮

南京市六合區(qū)廣播電視臺，南京 211500

淺談農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)的雙向設(shè)計思路

卜建榮

南京市六合區(qū)廣播電視臺，南京 211500

通過對農(nóng)村單一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)描述，從雙向傳輸技術(shù)方案選擇、波長應(yīng)用選擇、節(jié)點設(shè)備應(yīng)用選擇、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計四個方面分析如何對農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)進行雙向設(shè)計，以達到科學(xué)合理改造和建設(shè)農(nóng)村雙向網(wǎng)絡(luò)、發(fā)展多業(yè)務(wù)的要求

光無源以太網(wǎng)（EPON）；EOC；波長；節(jié)點設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

引言

隨三網(wǎng)融合的推進，廣電網(wǎng)絡(luò)為了在未來競爭格局中立于不敗之地，紛紛開展打造一張全業(yè)務(wù)、高質(zhì)量城區(qū)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工程。但農(nóng)村一般仍采用傳統(tǒng)HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單向傳輸，而本地其他運營商已采用xDSL或WiFi等方式，搶先一步覆蓋農(nóng)村InterNet接入、IPTV等業(yè)務(wù)市場，面對農(nóng)村非常廣闊的市場，廣電網(wǎng)絡(luò)如何參與競爭并利用其優(yōu)勢鞏固原有用戶，發(fā)展多重業(yè)務(wù)以打破其他運營商壟斷格局，推進農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)雙向改造和建設(shè)已成為廣電運營商重要工作。

1 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀與現(xiàn)存問題

1.1 農(nóng)村一般為傳統(tǒng)HFC單向傳輸網(wǎng)絡(luò)，采用1310nm或1550nm單一波長，以分前端星型結(jié)構(gòu)，向用戶以廣播方式傳送下行模擬、數(shù)字有線電視單一業(yè)務(wù)，無法開展以雙向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的InterNet接入、VOD、IPTV、數(shù)據(jù)專網(wǎng)以及今后要開展的網(wǎng)絡(luò)游戲、IP語音、視頻通信等業(yè)務(wù)。

1.2 農(nóng)村一般設(shè)計為二級光網(wǎng)絡(luò)，每光節(jié)點覆蓋半徑≤1.5公里，覆蓋100～300戶，光節(jié)點以下電纜分配網(wǎng)采用最多不超過3級干線放大＋1級用戶放大設(shè)計，因設(shè)備指標質(zhì)量、野外工作環(huán)境、接頭工藝、設(shè)備調(diào)試等原因，用戶末端模擬電視指標電平、C/N、C/CTB、C/CSO，數(shù)字電視指標MER、BER、一般勉強能達到要求。

如何改造和建設(shè)農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)為雙向傳輸以開展多種業(yè)務(wù)，同時提高用戶模擬、數(shù)字電視末端指標，下面即從雙向傳輸技術(shù)方案選擇、波長應(yīng)用選擇、節(jié)點設(shè)備應(yīng)用選擇、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計四個方面作一分析。

2 雙向傳輸技術(shù)方案選擇

2.1 CMTS方案：

盡管DOCSIS3.0版增加信道綁定等功能，提高其帶寬，較2.0版有較大改善，但回傳匯聚噪聲、光纖資源占用等問題仍然存在，另從成本上考慮，CMTS設(shè)備仍處于價格的高位，因此，新建雙向網(wǎng)絡(luò)少有繼續(xù)采用CMTS的方案。

2.2 EPON+LAN方案：

同軸電纜與五類線雙線入戶，因野外設(shè)備、五類線傳輸距離、成本等多種因素，此方案非常適應(yīng)城市密集住戶的小區(qū)網(wǎng)絡(luò)，但并不適應(yīng)農(nóng)村分散型的居住條件。

2.3 EPON+EOC 方案：

用EPON技術(shù)將雙向信號傳送到ONU設(shè)備節(jié)點，經(jīng)EOC調(diào)制，與下行廣播電視射頻信號混合后一道通過同軸電纜傳輸，在用戶末端分離并解調(diào)出數(shù)據(jù)信號。EPON+EOC方案具有高用戶端接入速率（理論上，上、下行可達100Mbps），低光纖占用，設(shè)備節(jié)點以下網(wǎng)絡(luò)資源（同軸電纜）可再用、擴展靈活等優(yōu)點，是適應(yīng)農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)的雙向改造最佳技術(shù)方案。

3 波長應(yīng)用選擇

3.1 電視下行信號波長選擇

3.1.1 鏈路損耗及光纖資源要求：EPON技術(shù)應(yīng)用中，OLT和ONU間(下行1490nm、上行1310nm)最大鏈路損耗理論上達30dB（20Km模塊），嚴格條件下也能達23dB（表1）。1310nm傳輸目前最大鏈路損耗只能不到12db(14mw)，而1550nm傳輸設(shè)備EDFA單機增益可達22dB(158mw)以上，。在ONU與光接收機同地放置情況下，理論上11臺1310nm光發(fā)射機與1臺EDFA光功率相當（158mw/14mw=11.3），且鏈路損耗比值(0. 25/0.4=0.625)也決定在相同光功率情況下，其傳輸距離是1550nm的62.5%，同時每臺1310nm光發(fā)射機需占用1根光纖資源。1550nm傳輸有光功率容量大、占用光纖少的優(yōu)點，與EPON技術(shù)有較強的配套使用性。

表1

3.1.2 指標要求：分前端1310nm傳輸，必定要進行一次光電轉(zhuǎn)換，以二級光纜網(wǎng)方式分配光信號，且因受光功率限制（一般最大14mw）,光節(jié)點較少，光節(jié)點以下3級干線放大＋1級用戶放大，用戶末端C/N、C/ CTB、C/CSO指標設(shè)計已到國家標準臨界值。而1550nm傳輸可直接對一級光纜網(wǎng)1550nm信號經(jīng)EDFA級聯(lián)，指標損耗極小，且因較大的光傳輸容量（22dBm=158mw）,擴展為光機直接覆蓋用戶時，用戶末端指標可接近分前端，可極大提高農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)電視業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量。

3.1.3 EPON技術(shù)要求：EPON技術(shù)根據(jù)IEEE.802.3ah標準規(guī)定，在PON口和ONU間使用下行1490nm和上行1310nm波長連接，其避開1550nm波長主要是給下行電視使用，現(xiàn)因二者合波入射光功率差異較大，存在著受激拉曼散射（SRS）這一非線性效應(yīng)。隨使用光纖技術(shù)發(fā)展和進步，相信這一問題解決后1550nm傳輸下行電視信號會得到廣泛應(yīng)用。

3.1.4 多業(yè)務(wù)接入要求：1550nm傳輸可方便利用現(xiàn)有RF Overlay EPON 技術(shù)，插入RF-TV、IP-QAM、IPTV各類業(yè)務(wù)的信號，靈活實現(xiàn)多業(yè)務(wù)傳輸。

3.1.5 “光進銅退”要求：隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展要求和光、電纜價格的降、升，光信號越來越接近用戶，1550nm的低損耗特性和可在光層上多次放大，使其比1310nm應(yīng)用起來要容易得多。

3.2 波長組合使用選擇：

現(xiàn)有波分復(fù)用的單纖三波（電視1550nm、EPON下行1490nm、EPON上行1310nm）,空分的雙纖雙波（電視1310nm，EPON下行1490nm、EPON上行1310nm）和雙纖三波（電視1550nm、EPON下行1490nm、EPON上行1310nm）。單纖三波因相互干擾，目前適用于光纖入戶（FTTH）情況下，以較低的1550nm光功率與EPON的下行1490nm和上行1310nm波長合波與分波，以達到滿足入戶端非線性指標要求即可，雙纖雙波因占用較多光纖及功率容量較小不適用農(nóng)村，很顯然，雙纖三波（電視1550nm，EPON下行1490nm、EPON上行1310nm）很適用于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、技術(shù)發(fā)展要求。

4 節(jié)點設(shè)備應(yīng)用

節(jié)點設(shè)備包括1550n m光接收機、ONU、EOC頭端。

4.1 相互位置要求：

ONU與EOC頭端間是以太網(wǎng)方式連接，五類線傳輸距離及野外施工布線難度等決定二者需放在一起。EOC頭端和光接收機間射頻信號混合、光分配網(wǎng)給光接收機和ONU各1根光纖所考慮的工程施工和光纜成本因素決定這三個節(jié)點設(shè)備需放在一起。因此可考慮使用光接收機、ONU、EOC頭端“三合一”設(shè)備，一般為模塊式設(shè)計，安裝、維護方便。

4.2 覆蓋規(guī)劃要求：

因EOC頭端輸出電平較高(有些設(shè)計了跨接放大器功能)，一般為120dBu v，光接收機可考慮帶光AGC功能及砷化鎵射頻放大模塊，輸出達116dB uv，去除向4個方向傳輸?shù)乃呐浞峙鋼p耗8dB，還能每個方向傳輸（116－8－64）/10（860MHz－9電纜每100米損耗）=0.44Km，大于原用戶放大器傳輸距離。該范圍一般不超過100戶，考慮農(nóng)村低接入率（20%），則每戶可分配帶寬100Mbps/（100*20%）=5Mbps，近其完全能滿足要求。因此完全可用“三合一”設(shè)備代替用戶放大器覆蓋原有用戶，稱為“三合一”直接帶用戶。

5 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于以上雙向傳輸技術(shù)方案和波長的選擇，在采用EPON+EOC技術(shù)方案、雙纖三波長、“三合一”節(jié)點設(shè)備直接覆蓋用戶情況下網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計示意如圖1。

圖1 結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖

5.1 EPON與HFC網(wǎng)共用的ODN部分設(shè)計：

EPON系統(tǒng)的基本組成包括光線路終端（O L T）、光分配網(wǎng)（O D N）、光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）三大部分，因OLT、ONU一般和光發(fā)射機、光接收機分別放在分前端和設(shè)備節(jié)點，EPON信號與電視下行信號共用的ODN結(jié)構(gòu)設(shè)計是農(nóng)村改造的重點。ODN由饋線光纜、光分路點（P O S）、配線光纜組成。

5.1.1 饋線光纜：分前端ODF與每個光分路點（POS）間光纜，用于傳輸從分前端EDFA、OLT到光分路點（POS）的A/B網(wǎng)光信號。A/B網(wǎng)同纜傳輸，芯數(shù)要求最少4芯，其中1芯傳1550nm電視信號，1芯傳EPON信號，其余為預(yù)留。

5.1.2 光分路點（POS）：采用野外光纜交接箱，最大288芯容量（24層*12芯），采用裸纖式分路器置于托盤式內(nèi)并插入插槽中，分A/B網(wǎng)2種，采用PLC型，分光比一般為1：16或1：32。

分路點設(shè)置可依行政村為單位，也可依覆蓋“三合一”設(shè)備節(jié)點數(shù)（不超過32個）為單位設(shè)立光纜交接箱?；蚨呓Y(jié)合，將覆蓋“三合一”設(shè)備節(jié)點數(shù)少的幾個行政村設(shè)立1個光纜交接箱，將覆蓋“三合一”設(shè)備節(jié)點數(shù)多的（大于32個）行政村設(shè)置多個交光纜接箱，如圖示2所示。

圖2 光分路點設(shè)立示意圖

O L T到O N U 間最長距離應(yīng)不大于20Km，根據(jù)行政村和覆蓋“三合一”設(shè)備節(jié)點數(shù)，分光比1：16、1：32可靈活應(yīng)用，以保證ONU接收光功率。1550nm接收光功率按不小于－2dBm設(shè)計，以保證在“三合一”設(shè)備節(jié)點光纜長度不均衡性情況下有足夠輸出電平。實際應(yīng)用中可留一些光端口作為備份和擴展使用，不要一次用完。

5.1.3 配線光纜：光分路點（POS）與“三合一”設(shè)備節(jié)點間光纜，用于傳輸從A/B網(wǎng)光分路器到“三合一”設(shè)備間光信號。A/ B網(wǎng)同纜傳輸每節(jié)點大于2芯。

5.2 電纜分配網(wǎng)設(shè)計：

由“三合一”設(shè)備節(jié)點、電纜分配網(wǎng)、用戶末端組成，等同于原HFC電纜網(wǎng)分配設(shè)計，不用考慮C/N、C/CTB、C/CSO等非線性指標設(shè)計，只要保證用戶末端電平大于64dB uv即可。

6 應(yīng)注意的問題

6.1 分前端需完成EDFA擴容與OLT局端建設(shè)，以滿足光信號分配需要。

6.2 “三合一”設(shè)備節(jié)點要完善野外避雷設(shè)施，加裝避雷器件以切實保護野外設(shè)備。

6.3 重視原有光纖二級干線資源，盡量利用原有光纜。

6.4 舊網(wǎng)改造需保證原傳輸網(wǎng)絡(luò)與改造后網(wǎng)絡(luò)并存，以利于信號割接。

6.5 按此思考改造和建設(shè)農(nóng)村雙向網(wǎng)絡(luò)，成本較高，可采取分步實施方法。

6.5.1 先完成分前端及雙向網(wǎng)絡(luò)整體設(shè)計并測算成本。

6.5.2 按照“先近后遠”原則，先實施鎮(zhèn)區(qū)街道及周邊地區(qū)，根據(jù)用戶需求再發(fā)展偏遠村。

6.5.3 按照“先富裕后落后”原則，先實施經(jīng)濟富裕村。

[1]國家廣電總局科技司.有線電視雙向化改造指導(dǎo)意見.2007

[2]江蘇省網(wǎng).江蘇省有線電視網(wǎng)絡(luò)雙向化改造技術(shù)方案.2008

[3]陶智勇，蔡進.支持電視業(yè)務(wù)的EPON網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計[J].中國有線電視.2010.3

[4]金頡.信息化時代的有線電視接入網(wǎng)建設(shè).有線電視技術(shù).2010.360

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.076