駱國浩
(作者單位:德昌縣廣播電視無線發(fā)射中心)
有線電視網(wǎng)絡(luò)以傳輸數(shù)字電視節(jié)目為主要目的,極大地豐富了廣大群眾的精神文化生活,是黨和政府輿論宣傳的主陣地。近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,特別是“三網(wǎng)融合”,電信企業(yè)在視頻業(yè)務(wù)方面的突破,加快了有線電視網(wǎng)絡(luò)自身的發(fā)展,使其雙向化、智慧化成為重要課題。
由于各種原因,四川省涼山彝族自治州德昌縣有線電視網(wǎng)絡(luò)仍是單向混合光纖同軸電纜(Hybrid Fiber Coax, HFC)網(wǎng)。隨著互聯(lián)網(wǎng)、IP(Internet Protocol,網(wǎng)際協(xié)議)化進程的加快,單向HFC網(wǎng)凸顯出無法開展互聯(lián)網(wǎng)、IP化業(yè)務(wù)的缺陷。原有數(shù)字機頂盒無回看、點播功能,網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)提供能力嚴重不足,制約了德昌縣有線電視網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,群眾的文化、信息化需求得不到滿足。因此,盡快實施德昌縣有線電視網(wǎng)雙向化升級改造成為當務(wù)之急。
接入網(wǎng)由用戶業(yè)務(wù)接口與業(yè)務(wù)節(jié)點接口之間一系列設(shè)備及傳輸線路組成。其功能主要是傳輸和分發(fā)大量視頻業(yè)務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),實現(xiàn)用戶端與核心網(wǎng)節(jié)點之間的通信、交互。作為有線電視網(wǎng),從局端、光線路終端(Optical Line Terminal, OLT)起直到用戶端都可視為接入網(wǎng)。接入網(wǎng)作為承載網(wǎng)的末端,可分為有線和無線兩種。有線接入方式主要有銅纜系統(tǒng)、HFC網(wǎng)系統(tǒng)、無源光纖網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network, PON)系統(tǒng)等。無線接入方式主要有固定和移動兩種。
業(yè)務(wù)種類的增多和IP化趨勢對接入網(wǎng)的要求也逐漸提高。要實現(xiàn)有線電視網(wǎng)雙向化,有線電視網(wǎng)應(yīng)一改以前DVB單一平臺的模式,逐步向以IP為基礎(chǔ)的寬帶接入網(wǎng)發(fā)展。這樣互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、有線電視視頻業(yè)務(wù)等共同承載在寬帶接入網(wǎng)上,寬帶接入網(wǎng)設(shè)備由路由器、寬帶接入服務(wù)器等組成,使有線電視網(wǎng)逐步從HFC網(wǎng)接入方式向“PON+FTTH”(FTTH即光纖到戶,是寬帶光接入網(wǎng)的一種)方式演進。
評價一種接入技術(shù)效率的參考指標是帶寬的速率和信號傳輸最大距離的乘積。幾種寬帶接入技術(shù)的對比如表1所示。通過對比可知,“PON+FTTH”是接入技術(shù)效率最高的方案。
表1 寬帶接入技術(shù)一覽表
接入網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備為OLT,OLT與IP城域網(wǎng)的連接有三種方式:
通過GE(Gigabit Ethernet,千兆以太網(wǎng)接口)口直接連接。
通過匯聚層交換機連接。
通過傳輸網(wǎng)S D H(SynchronousDigitalHierarchy,同步數(shù)字體系)/MSTP(Multi-ServiceTransferPlatform,多業(yè)務(wù)傳送平臺)、P T N(PacketTransportNetwork,分組傳送網(wǎng)絡(luò))、OTN(OpticalTransportNetwork,光傳送網(wǎng))連接。
為實現(xiàn)德昌縣接入網(wǎng)上聯(lián)州級城域核心網(wǎng)中的數(shù)字電視平臺、IP播控平臺,在縣局中心機房規(guī)劃一臺匯聚交換機,如圖1中的匯聚交換機,該交換機向上通過光傳送網(wǎng)OTN與州級IP核心網(wǎng)(數(shù)字電視平臺、IP播控平臺)相連。其中,IP核心網(wǎng)的主設(shè)備為核心路由器(Core Router, CR),和核心路由器在同一機房的寬帶遠程接入服務(wù)器(Broadband Remote Access Server, BRAS)、SR(業(yè)務(wù)路由器)組成業(yè)務(wù)控制節(jié)點。德昌下面各站點的OLT可以根據(jù)情況,或先上聯(lián)德昌縣局匯聚交換機,該匯聚交換機通過OTN與州級“業(yè)務(wù)控制節(jié)點”的BRAS和SR(業(yè)務(wù)路由器)連接;或部分OLT通過OTN與州級“業(yè)務(wù)控制節(jié)點”直連。系統(tǒng)拓撲圖如圖1所示[1]:
圖1 傳輸拓撲圖
圖1 中,以匯聚交換機為界,匯聚交換機及以下為德昌接入網(wǎng)設(shè)備。
PON網(wǎng)絡(luò)的突出優(yōu)點是消除了戶外的有源設(shè)備,維護成本低,產(chǎn)業(yè)鏈成熟,成為寬帶接入網(wǎng)的事實標準。用于寬帶接入的PON系統(tǒng)主要有以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernet Passive Optical Network,EPON)、吉比特千兆無源光纖網(wǎng)絡(luò)(Gigabit-Capable PON, GPON)、10G無源光網(wǎng)絡(luò)(10G PON)。本次選用GPON。GPON系統(tǒng)均使用GEM(GPON Encapsulation Method,GPON封裝方法)封裝方式[2],使得GPON對于業(yè)務(wù)透明,任何業(yè)務(wù)都能使用GEM進行傳輸。“PON+FTTH”接入網(wǎng)主要由OLT、光分配網(wǎng)(Optical Distribution Network, ODN)、光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit, ONU)組成,如圖2所示。ODN主要由光纜、光分路器兩大無源器件組成(其余為實現(xiàn)安裝連接這兩大器件的配套設(shè)備如光纖連接器、接續(xù)盒、光交箱并未畫出)。
圖2 “PON+FTTH”接入網(wǎng)拓撲圖
(1)縣廣電局機房匯聚交換機以下部分作為有線電視接入網(wǎng),采用OLT上聯(lián)匯聚交換機,接入網(wǎng)業(yè)務(wù)全IP化體系。
(2)接入網(wǎng)選用PON+FTTH寬帶接入模式。PON設(shè)備選用GPON/10G PON混插型設(shè)備。
(3)OLT覆蓋規(guī)劃。
OLT覆蓋半徑測算公式[3]如下:
在公式(1)中,Am表示覆蓋半徑,單位 km,定義OLT到最遠用戶的距離為覆蓋半徑。δ表示用戶密度,單位為戶/km2。
影響OLT覆蓋半徑的主要因素是區(qū)域用戶的密度。參照公式(1),總投資最低時,OLT覆蓋半徑及用戶數(shù)如表2所示:
表2 OLT覆蓋測算
OLT設(shè)備一般置于匯聚機房,是否下沉鄉(xiāng)鎮(zhèn)要看情況。OLT上聯(lián)匯聚交換機,一般單路需要兩芯光纖,縣到鄉(xiāng)鎮(zhèn)主干纖芯不富?;蚋采w區(qū)距匯聚機房太遠時才考慮下沉。
(1)參考計算的覆蓋半徑。
(2)以天然河道或道路進行劃分。
(3)以小區(qū)或村社進行劃分。
劃分時注意,對鄉(xiāng)鎮(zhèn)用戶密度較低的區(qū)域,宜采用較低的分光比(總分光比低于1∶64,如1∶32)。
OLT是否下沉要結(jié)合主干纖芯情況和其覆蓋區(qū)距匯聚機房的距離綜合考慮。OLT的選址還要考慮其所處的機房是否具備良好的市電供應(yīng)、機房的制冷保障、安全保障等主要因素。
ODN(光分配網(wǎng))結(jié)構(gòu)較為重要,其建設(shè)直接影響“PON+FTTH”系統(tǒng)的綜合成本、穩(wěn)定性、可維護性,同時ODN建設(shè)周期長、投入大。
ODN的重要性體現(xiàn)在下面三點[4]:
(1)ODN是第三張固網(wǎng),是固定接入網(wǎng)未來50年的發(fā)展基礎(chǔ)。
(2)施工環(huán)境復雜多變,一旦建設(shè)質(zhì)量不達標,其返工和改造成本將十分昂貴。
(3)建設(shè)周期長,投入大,是FTTH投資的重點。
具體規(guī)劃中需要重點考慮以下兩點:一是總的分光比,二是采用幾級分光。PON系統(tǒng)總的分光比將影響所帶用戶的可用帶寬。當戶均接入帶寬大于100 Mbps,EPON與GPON在總分光比1∶64時均不能滿足,只有10G PON能滿足??紤]到降低PON系統(tǒng)的建設(shè)成本和用戶在線比率等原因,初期選用GPON并且總的分光比1∶64還是可以接受的。后期可以逐步優(yōu)化升級為10G PON系統(tǒng)。PON網(wǎng)絡(luò)的ODN結(jié)構(gòu)可以選用的主要有一級分光和二級分光兩種。選用二級分光方式較靈活,適合FTTH建設(shè)初期的ODN“薄”覆蓋建設(shè)模式,可節(jié)省每線ODN造價[5],線路投資小,但設(shè)計復雜。使用GPON時總分光比選用1∶64,1∶64采用兩級1∶8來實現(xiàn),這樣分光器主要為1∶8,使網(wǎng)絡(luò)維護時分光器具有一定的通用性。使用10G PON選用1∶128或1∶64的總分光比,1∶128可由兩組1∶64組成,這樣原來1∶64的ODN結(jié)構(gòu)無須變化。GPON口光模塊選用C++(CLASS C++,GPON光模塊規(guī)格之一)模塊,受PON系統(tǒng)光功率損耗預算限制,農(nóng)村較遠、分散用戶區(qū)域分光比可適當降低。ODN的鏈路光功率損耗預算是較為重要的指標,需確保光鏈路總的損耗小于光功率損耗預算值。比如,C++光模塊對應(yīng)的鏈路光功率損耗預算值為32 dB,從機房OLT的PON口到用戶家里的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)之間總的光損耗要小于32 dB。一般設(shè)計時考慮預留2 dB的余量,光鏈路實際總損耗值要小于30 dB。光鏈路的主要損耗有分光器分光損耗和光纜損耗、工程事件損耗。工程事件指熔接、光纜彎曲等,特別是光纜過度彎曲,導致產(chǎn)生宏彎損耗,非常常見,施工中要注意避免此類事件的產(chǎn)生。分光器分光比一旦確定,其分光損耗占光鏈路總損耗的主要部分且不可改變,只有改變分光比才能改變。光纜長度隨覆蓋區(qū)不同而不同,光纜損耗對光鏈路總損耗影響較小,但光纜施工仍需按照規(guī)范確保其損耗越低越好。一般而言, OLT的最遠覆蓋距離即光纜長度按照5 km考慮是可行的。
規(guī)劃ODN結(jié)構(gòu)時,另一個需考慮的問題是如何提高PON口的利用率和分路器端口的利用率。其他需要考慮的問題,諸如光交箱類型是免跳的還是成端的,纖芯直熔還是成端,光纜中纖芯匯聚等,也需要考慮好。對于干線光交箱纖芯形態(tài),建議免跳盤和成端盤都要有,這樣后續(xù)新業(yè)務(wù)特別是一些專網(wǎng)業(yè)務(wù)起來后,跳接更方便,少一個連接器就少一點損耗。ODN建設(shè)中,光纖成端中光纖連接器頭子類型,因不再傳輸模擬電視節(jié)目,可以考慮SC/UPC(卡接式方型超精度微球面)類型。
ODN的規(guī)劃、設(shè)計、施工較為復雜,是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的重點和難點。ODN一旦建成,再去改變成本往往較高,所以應(yīng)重視ODN的建設(shè)。
業(yè)務(wù)策略方面,網(wǎng)絡(luò)電視(Interactive Personality TV, IPTV)業(yè)務(wù)通過業(yè)務(wù)路由器和其他業(yè)務(wù)在二層匯聚設(shè)備或OLT進行分流。PON系統(tǒng)提供了一種單拷貝廣播(Single Copy Broadcasting, SCB)數(shù)據(jù)傳輸方式,即使多個ONU點播了同一節(jié)目,OLT也只發(fā)一份組播媒體流數(shù)據(jù)拷貝進入SCB邏輯通道光網(wǎng)絡(luò)單元,所有ONU均接收同一份數(shù)據(jù),使得 M 份業(yè)務(wù)帶寬可為 N個用戶提供服務(wù),大大地節(jié)省了系統(tǒng)帶寬。
實際建設(shè)中,不可能一步到位將所有用戶切換到FTTH業(yè)務(wù)。應(yīng)按照市場驅(qū)動的思路,老網(wǎng)在發(fā)展新網(wǎng)過程中過渡2~3年。首先是建設(shè)好“PON+FTTH”網(wǎng)絡(luò);其次,按照“按需接入”、逐年轉(zhuǎn)換的原則發(fā)展新網(wǎng)用戶?,F(xiàn)網(wǎng)用戶有需求的,依據(jù)規(guī)劃作FTTH終端接入施工;現(xiàn)網(wǎng)用戶暫無需求的,逐年對其實施由DVB轉(zhuǎn)換為FTTH。對新網(wǎng)已覆蓋的區(qū)域,加大業(yè)務(wù)推廣力度,提高小區(qū)用戶接入比例,降低新網(wǎng)用戶人均建設(shè)成本,實現(xiàn)投資回報??偟膩碚f,逐步向有需求的用戶區(qū)域有序推進、滾動發(fā)展,最終實現(xiàn)建設(shè)好有線電視接入網(wǎng)的目標。