蔡永信

（寧夏廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司石嘴山分公司，石嘴山 753000）

寧夏廣電FTTH方案簡(jiǎn)述

蔡永信

（寧夏廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司石嘴山分公司，石嘴山 753000）

寧夏廣電以高速、高帶寬、高穩(wěn)定性為目標(biāo)，結(jié)合廣電業(yè)務(wù)特點(diǎn)即要求，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)資源，對(duì)城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村廣電網(wǎng)采用光纖到戶（FTTH）的方式進(jìn)行雙向網(wǎng)絡(luò)改造，實(shí)現(xiàn)以廣電網(wǎng)絡(luò)承載高速上網(wǎng)、高清/標(biāo)清視頻服務(wù)、廣播、互動(dòng)點(diǎn)播等豐富高質(zhì)量業(yè)務(wù)。

寧夏廣電；EPON；FTTH；網(wǎng)絡(luò)改造

1 引言

寧夏廣電傳媒集團(tuán)有限公司于2010年已全面啟動(dòng)全區(qū)互動(dòng)業(yè)務(wù)及雙向網(wǎng)改項(xiàng)目，建立承載3D和高清節(jié)目直播功能的高清互動(dòng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)40套標(biāo)清、10套高清節(jié)目的時(shí)移、回看功能的穩(wěn)定運(yùn)行，并完成互動(dòng)平臺(tái)與BOSS、用戶認(rèn)證系統(tǒng)、數(shù)據(jù)平臺(tái)、雙向接入網(wǎng)的對(duì)接，具備正式運(yùn)營(yíng)條件。網(wǎng)改需要解決的問(wèn)題主要是：一是“最后一公里”的舊有網(wǎng)絡(luò)組成較為復(fù)雜；二是入戶帶寬不足。因此，建立適應(yīng)寧夏廣電業(yè)務(wù)開(kāi)展和運(yùn)維情況，具備可擴(kuò)展性、互操作性、易管理運(yùn)維、高性價(jià)比的網(wǎng)絡(luò)具有重要意義，而所選用的方案，正是光纖到戶（FTTH）。

2 方案對(duì)比

寧夏地區(qū)舊有廣電網(wǎng)絡(luò)改造模式，數(shù)據(jù)部分主要采用EPON+LAN或EPON+EoC方式，EPON是將以太網(wǎng)技術(shù)與PON相結(jié)合的技術(shù)方案，它同時(shí)具備了以太網(wǎng)和PON的優(yōu)點(diǎn)。作為一種成熟的新興寬帶接入技術(shù)，具有易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)IP數(shù)據(jù)承載能力佳，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維成本低等諸多特色。

EPON+LAN或EPON+EoC方式一般采用下掛二層交換機(jī)方式實(shí)現(xiàn)，以光網(wǎng)絡(luò)單元作為交換機(jī)的匯集，用戶則是由交換機(jī)連接的，另外EPON局端設(shè)備OLT一般部署在前端中心機(jī)房，由此到小區(qū)的用戶距離損耗較大，一般靠較少分光的方式確保入戶的光功率達(dá)到收光門(mén)限。隨著寬帶用戶的增加以及其他運(yùn)營(yíng)商的提速，8M、10M寬帶日趨普遍，廣電寬帶所面臨的困境愈加嚴(yán)峻。

而采用EPON進(jìn)行FTTH改造，可以最大程度再利用寧夏地區(qū)早期所部屬的其他組網(wǎng)方式所配置的EPON OLT設(shè)備和光纖資源。結(jié)合寧夏廣電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)況，是最佳的選擇。

表1 幾種接入方式對(duì)比

3 廣電FTTH方案簡(jiǎn)述

廣電網(wǎng)絡(luò)存在廣播電視網(wǎng)絡(luò)的功能需求，單向并發(fā)的電視節(jié)目需要保留。因此在其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中必須考慮光纖入戶的信號(hào)將同時(shí)存在多種不同的波長(zhǎng)信號(hào)。一般采用1310nm波長(zhǎng)光作為上行信號(hào)載體，1490nm波長(zhǎng)光作為下行信號(hào)載體，單向電視以及下行點(diǎn)播信號(hào)采用1550nm或1310nm（僅雙纖方案）波長(zhǎng)光。

圖1 EPON與10G EPON 傳輸波長(zhǎng)規(guī)定圖

3.1 單向射頻光信號(hào)

目前廣電內(nèi)射頻光信號(hào)的發(fā)射波長(zhǎng)以及光放輸出波長(zhǎng)為1310nm或1550nm，其中1310nm信號(hào)光發(fā)端成本較低，但不支持光放，無(wú)法滿足超遠(yuǎn)距離以及較多分光的需求，但仍在寧夏境內(nèi)存在大量部署；而1550nm信號(hào)支持光放，可以在輸出端產(chǎn)生極高光功率的信號(hào)（EDFA放大約25dBm，EYDFA可以達(dá)到40dBm以上），但考慮到過(guò)高光強(qiáng)在光纖中產(chǎn)生的受激布里淵效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響到遠(yuǎn)距傳輸，所以一般會(huì)在前端進(jìn)行多級(jí)分光，將其降到20dBm左右。

3.2 數(shù)據(jù)雙向光信號(hào)

EPON采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（P2MP）的連接方式組成，OLT端的每PON口會(huì)對(duì)應(yīng)最多64個(gè)ONU的PON口進(jìn)行物理連接。從PON光模塊的角度考慮，1490nm PON發(fā)光模塊的成本遠(yuǎn)高于1310nm PON發(fā)光模塊。所以采用在OLT端配置前者，而在ONU端配置后者，以實(shí)現(xiàn)最高性價(jià)比的組網(wǎng)方式。由此確定了上下行的數(shù)據(jù)光信號(hào)的波長(zhǎng)。

圖2 典型的PON網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)圖

但由于此上行信號(hào)的波長(zhǎng)（1310nm）與單向光信號(hào)相同，所以無(wú)法采用“單纖三波”的方式實(shí)現(xiàn)。結(jié)合寧夏目前的光發(fā)機(jī)部署狀況。選用“雙纖三波”方式，將數(shù)據(jù)雙向信號(hào)與單向光信號(hào)進(jìn)行物理隔離，是目前業(yè)界通用的做法。

3.3 雙纖三波組網(wǎng)方案

施工方面通用的光纖線纜采用4芯入戶，其中兩芯分別作為數(shù)據(jù)雙向信號(hào)與單向射頻信號(hào)的傳輸介質(zhì)，另兩芯備用。即一芯用作光網(wǎng)絡(luò)單元，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)雙向業(yè)務(wù)，包括點(diǎn)播數(shù)據(jù)回傳、電話、寬帶上網(wǎng)等；另一芯作為光機(jī)信號(hào)的輸入介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)用戶的單向數(shù)字電視及利用CDN和IPQAM技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播下行傳輸。優(yōu)點(diǎn)是：

⊙ 不同于“單纖三波”方式，此方式無(wú)需在OLT前端部署波分復(fù)用器以及在終端ONU增添解復(fù)用裝置，極大降低部署成本，更易于廣電業(yè)務(wù)的部署和開(kāi)展。

⊙ 即使未來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)椤皢卫w三波”方式組網(wǎng)，目前國(guó)內(nèi)也采用4芯光纖接入方式準(zhǔn)備額外的備用線纜，兩種方式在組網(wǎng)纖芯資源利用方面并沒(méi)有區(qū)別。

⊙ 最大程度沿用實(shí)網(wǎng)已有的1310光機(jī)資源，并可

以選擇靈活配置終端組成，實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。

3.4 方案示例

以單小區(qū)改造工程為例，采用雙纖三波的FTTH方式，實(shí)現(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)的小區(qū)全覆蓋。終端靈活部署，根據(jù)用戶需求進(jìn)行業(yè)務(wù)開(kāi)通，既可實(shí)現(xiàn)單業(yè)務(wù)（電視）的接入，也可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)電視雙業(yè)務(wù)同時(shí)部署開(kāi)通。建設(shè)方案遵循可擴(kuò)展性、互操作性、易管理運(yùn)維、高性價(jià)比的原則。表現(xiàn)如下：

⊙ 可擴(kuò)展性：本方案基于模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)不同需求靈活配置。

⊙ 互操作性：本方案所選的產(chǎn)品可以和其他廠家的產(chǎn)品通過(guò)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)互連。

⊙ 高性價(jià)比：方案中所采供的產(chǎn)品都是業(yè)界成熟和先進(jìn)的產(chǎn)品，同時(shí)具備極高性價(jià)比，產(chǎn)品規(guī)格刻靈活選擇，節(jié)省投資。

⊙ 方便的管理運(yùn)維：提供同意的系統(tǒng)維護(hù)和管理工具，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.4.1 單向光信號(hào)鏈路

1310nm光發(fā)機(jī)價(jià)格較為低廉，最大發(fā)射功率為13dBm（20mW），采用電中繼，光接收機(jī)的平均收光功率為-2dBm，即允許無(wú)中繼光鏈路損耗為15dB。損耗系數(shù)為0.35時(shí)，可支持40km的無(wú)中繼傳輸；

圖3 1310nm模擬光信號(hào)的無(wú)中繼與有中繼傳輸圖

1550nm光發(fā)機(jī)的光發(fā)功率為9～9.5dBm（8～9mW），支持光中繼和光放大，一般會(huì)在前端接入EDFA或EYDFA放大器輸出，最大輸出光功率為24dBm（EDFA），甚至40dBm（EYDFA）以上，可支持無(wú)中繼傳輸距離為65km。

圖4 1550nm模擬光信號(hào)的無(wú)中繼與有中繼傳輸圖

3.4.2 雙向光鏈路

目前EPON主流采用的PON模塊為PX20+模塊，該光發(fā)模塊的平均光發(fā)射功率為7～2.5dBm，光收靈敏度為-27dBm。則連接二者的光分網(wǎng)絡(luò)線路所允許的最大損耗值為：

取線路維護(hù)余量為3dB，則要求EPON系統(tǒng)的ODN損耗控制在26dB內(nèi)。若對(duì)EPON口采用1∶64分光（EPON標(biāo)準(zhǔn)下最大分光比，主要受光模塊限制），建議端到端傳輸距離不超過(guò)20km。

3.4.3 小區(qū)方案說(shuō)明

設(shè)置分前端機(jī)房于小區(qū)內(nèi)（控制到戶平均距離10km以內(nèi)較好），雙向及單向光信號(hào)通過(guò)遠(yuǎn)距傳輸線路到達(dá)此處，進(jìn)入ODN起始位置。分前端機(jī)房部署EPON OLT設(shè)備和1550光放大器。一個(gè)PON接口用于一棟樓用戶接入，1550光放大器經(jīng)過(guò)光分路器后鏈接到各分路器。

在每棟樓設(shè)置一個(gè)樓棟光交箱，每個(gè)單元設(shè)置一個(gè)樓道光交箱。從分前端機(jī)房到樓道光交箱的光網(wǎng)絡(luò)為小區(qū)骨干光網(wǎng)絡(luò)，樓棟光交箱和樓道光交箱內(nèi)部署光分器，小區(qū)骨干光網(wǎng)均采用4芯光纖（1芯數(shù)據(jù)+1芯電視信號(hào)，2芯備用）。

樓道光交箱到用戶家庭為接入尾纖，采用皮線光纖接入，每家使用2根光纖鏈接到樓道光交箱。

3.4.3.1 雙向信號(hào)損耗估算

數(shù)據(jù)信號(hào)損耗估算：到戶-7～-27dBm

10km光模塊發(fā)射功率2dBm，2分路衰減4dB，通過(guò)樓棟的32分路器衰減16dB，入戶光功率-18dB，需要PON模塊收光低于此。

2)利用武漢市543路公交車(chē)GPS數(shù)據(jù)、IC卡數(shù)據(jù)以及543線路的各站點(diǎn)信息試算得到2個(gè)公交乘客下車(chē)站點(diǎn)識(shí)別模型的識(shí)別率分別是：基于出行鏈識(shí)別為70%左右，基于乘客出行連續(xù)性識(shí)別為50%左右，所以選取前者為下車(chē)站點(diǎn)識(shí)別模型. 該模型不僅可以識(shí)別出行連續(xù)的刷卡記錄還可以識(shí)別出行不連續(xù)(出行鏈斷裂)的刷卡記錄. 針對(duì)出行鏈斷裂的刷卡記錄，通過(guò)將這類(lèi)乘客細(xì)分為2類(lèi)，采用不同的概率計(jì)算方法得到下車(chē)站點(diǎn)概率繼而確定下車(chē)站點(diǎn).

CATV信號(hào)損耗估算：

設(shè)計(jì)要求：入戶-4dBm。

3dB放大到22dB，16光分路器衰減13dB，二級(jí)放大到22dB。4波分復(fù)用衰減8dB，通過(guò)樓棟32光分路衰減16dB。衰減系數(shù)0.25dB。

3.4.3.2 1550光放大器功率需求

TV數(shù)字信號(hào)，輸入功率-9dB左右，設(shè)計(jì)在-4dB。每64光分路附加1.6dB光損耗。每個(gè)PON接口需要13dBm光功率輸入，每8個(gè)PON接口需要1臺(tái)22dBm的1550光放大器。

3.4.3.3 用戶終端選擇

普通上網(wǎng)用戶（無(wú)需TV接入），提供普通上網(wǎng)ONU。

寬帶+TV用戶，這類(lèi)用戶需要提供ONU+光收型二合一設(shè)備或獨(dú)立的ONU和光接收機(jī)兩種設(shè)備。

普通TV用戶，提供家用光接收機(jī)即可。

3.4.3.4 VLAN和IP地址規(guī)劃

遵循可管可控可維護(hù)的原則，需要對(duì)用戶的VLAN和IP地址設(shè)定規(guī)范，規(guī)范包括VLAN、IP地址、限速、接口配置、安全配置等。

3.5 VLAN規(guī)劃方案

包括PPPoE、互動(dòng)點(diǎn)播，VLAN劃分采用PSPV+PUPV5方式，即每用戶分配4各VLAN，1各獨(dú)立的上網(wǎng)VLAN、2各共享的VOD/VoIP VLAN（VoIP預(yù)留）和終端設(shè)備管理的VLAN。其中每個(gè)用戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)的VLAN不同。

OLT VLAN的配置：在FTTH模式夏，OLT對(duì)ONU的設(shè)備管理、VOD標(biāo)記外層SVLAN，對(duì)PPPoE撥號(hào)上網(wǎng)業(yè)務(wù)標(biāo)記外層SVLAN，用戶側(cè)的CVLAN在ONU上進(jìn)行設(shè)置。ONU的每個(gè)LAN口所屬的VLAN均為access模式。

ONU VLAN設(shè)置：由于用戶申請(qǐng)的業(yè)務(wù)不同、終端也存在差異，為了保證業(yè)務(wù)開(kāi)通的便利行，ONU的VLAN配置遵守VLAN的規(guī)劃。

3.6 IP地址規(guī)劃

小區(qū)內(nèi)通信設(shè)備主要是二層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，但需要對(duì)所有的OLT設(shè)備配置IP地址和網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)管和遠(yuǎn)程管理。內(nèi)容包括：

⊙ 基礎(chǔ)配置規(guī)劃。

⊙ 用戶接口：端口使能開(kāi)啟，并進(jìn)行端口的描述功能。（互動(dòng)業(yè)務(wù)，寬帶業(yè)務(wù)，VoIP業(yè)務(wù)，預(yù)留）。

⊙ 安全配置。

⊙ 設(shè)備上線后必須修改原始用戶名、口令（長(zhǎng)度字符數(shù)：數(shù)字、字母、符號(hào)）增加訪問(wèn)控制列表，限制特定主機(jī)與設(shè)備進(jìn)行Telnet協(xié)議交互。

⊙ 在OLT和ONU上配置MAC地址過(guò)濾，放置MAC地址的攻擊。

⊙ 匯聚交換機(jī)包含匯聚交換機(jī)以下的所有二層設(shè)備都要做到橫向的隔離（不允許橫向二層互訪，只能通過(guò)網(wǎng)管關(guān)）。

4 結(jié)束語(yǔ)

廣電運(yùn)營(yíng)商的雙向網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。區(qū)別于電信運(yùn)營(yíng)商，廣播電視業(yè)務(wù)施廣電的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，廣電雙向網(wǎng)建設(shè)必須考慮其可持續(xù)發(fā)展。這需要一方面基于同軸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)備的更新演進(jìn)，另一方面在實(shí)施光網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)考慮到未來(lái)的演進(jìn)和平滑升級(jí)。寧夏廣電目前正處于FTTH建設(shè)的基礎(chǔ)建設(shè)階段，結(jié)合自身實(shí)際情況，決定一方面沿用原有EPON網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)OLT設(shè)備，最大程度利用現(xiàn)有資源；另一方面實(shí)施雙纖三波EPON網(wǎng)絡(luò)部署，通過(guò)分布式部署和集中式管理的方式緩解其運(yùn)維壓力，提升網(wǎng)絡(luò)承載能力和靈活性，并實(shí)現(xiàn)未來(lái)FTTH改造的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 國(guó)家廣播電影電視總局科技司．下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）師范區(qū)實(shí)施總體方案[Z]

[2] 寧夏廣電傳媒有限公司會(huì)議報(bào)告．寧夏廣電網(wǎng)

[3] 任伶俐，查瀾．基于EoC的HFC接入網(wǎng)絡(luò)雙向改造技術(shù)及應(yīng)用．信息通信技術(shù)，2010(3)

[4] 王慶．光纖接入網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：人民郵電出版社，2010

[5] 陳新浙，陳麗英．廣電光纖到戶整體設(shè)計(jì)思路[J]．中國(guó)有線電視，2012(07)

Summarize of a FTTH Network Transformation Plan for Ningxia Media Group

Cai Yongxin
(Shizuishan branch of ningxia broadcasting and television network Co., Ltd., Shizuishan, 753000)

In order to achieve the goal of high speed、high bandwidth and high stability, due to the practical requirement of R&T business’s characters, Ningxia Media Group has taken full advantage of the existing network infrastructure and made a two-way network transformation of the urban and rural wide grid with the use of fiber to the household(FTTH). It will carry out high quality services such as high-speed Internet, high definition/standard video services, broadcasting and interactive on-demand which has an greatly positive effect on the local industry’s operation and people's livelihood in the long term.

Ningxia Media Group; EPON; FTTH; Network transformation

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.12.008

TN943.6，TN915.6文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1672-7274（2017）12-0025-04