淺談農村廣電網絡的雙向設計思路

卜建榮

南京市六合區廣播電視臺，南京 211500

淺談農村廣電網絡的雙向設計思路

卜建榮

南京市六合區廣播電視臺，南京 211500

通過對農村單一網絡結構描述，從雙向傳輸技術方案選擇、波長應用選擇、節點設備應用選擇、網絡結構設計四個方面分析如何對農村網絡進行雙向設計，以達到科學合理改造和建設農村雙向網絡、發展多業務的要求

光無源以太網（EPON）；EOC；波長；節點設備；網絡結構

引言

隨三網融合的推進，廣電網絡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務、高質量城區網絡的建設工程。但農村一般仍采用傳統HFC網絡結構單向傳輸，而本地其他運營商已采用xDSL或WiFi等方式，搶先一步覆蓋農村InterNet接入、IPTV等業務市場，面對農村非常廣闊的市場，廣電網絡如何參與競爭并利用其優勢鞏固原有用戶，發展多重業務以打破其他運營商壟斷格局，推進農村廣電網絡雙向改造和建設已成為廣電運營商重要工作。

1 網絡現狀與現存問題

1.1 農村一般為傳統HFC單向傳輸網絡，采用1310nm或1550nm單一波長，以分前端星型結構，向用戶以廣播方式傳送下行模擬、數字有線電視單一業務，無法開展以雙向網絡結構為基礎的InterNet接入、VOD、IPTV、數據專網以及今后要開展的網絡游戲、IP語音、視頻通信等業務。

1.2 農村一般設計為二級光網絡，每光節點覆蓋半徑≤1.5公里，覆蓋100～300戶，光節點以下電纜分配網采用最多不超過3級干線放大＋1級用戶放大設計，因設備指標質量、野外工作環境、接頭工藝、設備調試等原因，用戶末端模擬電視指標電平、C/N、C/CTB、C/CSO，數字電視指標MER、BER、一般勉強能達到要求。

如何改造和建設農村網絡為雙向傳輸以開展多種業務，同時提高用戶模擬、數字電視末端指標，下面即從雙向傳輸技術方案選擇、波長應用選擇、節點設備應用選擇、網絡結構設計四個方面作一分析。

2 雙向傳輸技術方案選擇

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設備仍處于價格的高位，因此，新建雙向網絡少有繼續采用CMTS的方案。

2.2 EPON+LAN方案：

同軸電纜與五類線雙線入戶，因野外設備、五類線傳輸距離、成本等多種因素，此方案非常適應城市密集住戶的小區網絡，但并不適應農村分散型的居住條件。

2.3 EPON+EOC 方案：

用EPON技術將雙向信號傳送到ONU設備節點，經EOC調制，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出數據信號。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，設備節點以下網絡資源（同軸電纜）可再用、擴展靈活等優點，是適應農村網絡的雙向改造最佳技術方案。

3 波長應用選擇

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技術應用中，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、占用光纖少的優點，與EPON技術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換，以二級光纜網方式分配光信號，且因受光功率限制（一般最大14mw）,光節點較少，光節點以下3級干線放大＋1級用戶放大，用戶末端C/N、C/ CTB、C/CSO指標設計已到國家標準臨界值。而1550nm傳輸可直接對一級光纜網1550nm信號經EDFA級聯，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，可極大提高農村網絡電視業務傳輸質量。

3.1.3 EPON技術要求：EPON技術根據IEEE.802.3ah標準規定，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。隨使用光纖技術發展和進步，相信這一問題解決后1550nm傳輸下行電視信號會得到廣泛應用。

3.1.4 多業務接入要求：1550nm傳輸可方便利用現有RF Overlay EPON 技術，插入RF-TV、IP-QAM、IPTV各類業務的信號，靈活實現多業務傳輸。

3.1.5 “光進銅退”要求：隨網絡技術發展要求和光、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應用起來要容易得多。

3.2 波長組合使用選擇：

現有波分復用的單纖三波（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村，很顯然，雙纖三波（電視1550nm，EPON下行1490nm、EPON上行1310nm）很適用于農村網絡業務、技術發展要求。

4 節點設備應用

節點設備包括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點設備需放在一起。因此可考慮使用光接收機、ONU、EOC頭端“三合一”設備，一般為模塊式設計，安裝、維護方便。

4.2 覆蓋規劃要求：

因EOC頭端輸出電平較高(有些設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個方向傳輸的四配分配損耗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 網絡結構設計

基于以上雙向傳輸技術方案和波長的選擇，在采用EPON+EOC技術方案、雙纖三波長、“三合一”節點設備直接覆蓋用戶情況下網絡結構設計示意如圖1。

圖1 結構設計示意圖

5.1 EPON與HFC網共用的ODN部分設計：

EPON系統的基本組成包括光線路終端（O L T）、光分配網（O D N）、光網絡終端（ONU）三大部分，因OLT、ONU一般和光發射機、光接收機分別放在分前端和設備節點，EPON信號與電視下行信號共用的ODN結構設計是農村改造的重點。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網光信號。A/B網同纜傳輸，芯數要求最少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并插入插槽中，分A/B網2種，采用PLC型，分光比一般為1：16或1：32。

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

圖2 光分路點設立示意圖

O L T到O N U 間最長距離應不大于20Km，根據行政村和覆蓋“三合一”設備節點數，分光比1：16、1：32可靈活應用，以保證ONU接收光功率。1550nm接收光功率按不小于－2dBm設計，以保證在“三合一”設備節點光纜長度不均衡性情況下有足夠輸出電平。實際應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”設備節點間光纜，用于傳輸從A/B網光分路器到“三合一”設備間光信號。A/ B網同纜傳輸每節點大于2芯。

5.2 電纜分配網設計：

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

6 應注意的問題

6.1 分前端需完成EDFA擴容與OLT局端建設，以滿足光信號分配需要。

6.2 “三合一”設備節點要完善野外避雷設施，加裝避雷器件以切實保護野外設備。

6.3 重視原有光纖二級干線資源，盡量利用原有光纜。

6.4 舊網改造需保證原傳輸網絡與改造后網絡并存，以利于信號割接。

6.5 按此思考改造和建設農村雙向網絡，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絡整體設計并測算成本。

6.5.2 按照“先近后遠”原則，先實施鎮區街道及周邊地區，根據用戶需求再發展偏遠村。

6.5.3 按照“先富裕后落后”原則，先實施經濟富裕村。

[1]國家廣電總局科技司.有線電視雙向化改造指導意見.2007

[2]江蘇省網.江蘇省有線電視網絡雙向化改造技術方案.2008

[3]陶智勇，蔡進.支持電視業務的EPON網絡規劃與設計[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建設.有線電視技術.2010.360

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.076