六合廣電EPON與HFC網(wǎng)共用的ODN設(shè)計方法

【中圖分類號】TN913.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0037-03

1、引言

幾年以來，隨著全國有線電視網(wǎng)絡(luò)雙向化的推進(jìn)，六合廣電網(wǎng)絡(luò)也采用了對原HFC網(wǎng)絡(luò)和新建網(wǎng)絡(luò)按FTTB結(jié)構(gòu)改造和建設(shè)，并利用EPON技術(shù)，將下行電視業(yè)務(wù)與雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的光信號直接設(shè)計到了樓棟，轉(zhuǎn)換為電信號后再通過電纜以各類方式從樓棟傳輸?shù)接脩簟?/p>

EPON（以太無源光纖網(wǎng)絡(luò)）是一種采用點到多點結(jié)構(gòu)的光接入網(wǎng)絡(luò)，目前是FTTH/FTTB/FTTC（Fiber To The Home/Building/Curb，光纖到戶/樓/路邊）的普遍解決方案。EPON系統(tǒng)基本組成包括光線路終端（OLT）、光分配網(wǎng)（ODN）、光網(wǎng)絡(luò)終端（ONU）三部分。而在光分配網(wǎng)（ODN）中主要有光纜、無源光分路器（POS）、接續(xù)盒，結(jié)構(gòu)支撐件光交接箱/綜合配線柜、樓棟設(shè)備箱等組成，拓樸結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文將對六合廣電在建設(shè)FTTB結(jié)構(gòu)并利用EPON技術(shù)覆蓋城區(qū)的網(wǎng)絡(luò)中，其EPON與HFC網(wǎng)共用的ODN設(shè)計方法作一介紹。

2、ODN的設(shè)計

六合廣電網(wǎng)絡(luò)根據(jù)EPON技術(shù)特點（不述）及設(shè)計思路與目標(biāo)，確定ODN設(shè)計由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計、片區(qū)規(guī)劃設(shè)計、光纖設(shè)計、光分路設(shè)計、結(jié)構(gòu)支撐設(shè)計五部分組成。

2.1 設(shè)計思路與目標(biāo)

（1）前瞻性要求：FTTB只是將A網(wǎng)（有線電視下行）與B網(wǎng)（基于EPON技術(shù)的雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）的光信號直接設(shè)計到了樓棟，轉(zhuǎn)換為電信號后再通過電纜以各類方式（EoCkLAN）從樓棟傳輸?shù)接脩簦鳨PON技術(shù)具有一點到多點的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本身能夠支持光信號直接入戶（FTTH）。從HFC原FTTC結(jié)構(gòu)到FTTB是考慮網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、用戶需求、市場培育等因素，不宜一步到FTTH，但FTTB只是FTTx的過程，最終都要向FTTH演進(jìn)。各類設(shè)計要考慮未來FTTH建設(shè)和網(wǎng)改預(yù)留相應(yīng)適當(dāng)空間。

（2）技術(shù)適應(yīng)性要求：在目前雙向網(wǎng)絡(luò)已有技術(shù)方案構(gòu)成中有單纖三波、雙纖雙波，雙纖三波、EPON、RF Overlay EPON、xWDM、RF PON（RFoG）、CMTS、GPON以及IEEE正在制定的10GEPON，下行電視廣播有1310nm、1550nm傳輸方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有FTTC、FTTB、FTTH。ODN設(shè)計要能夠適應(yīng)和兼容各類技術(shù)及其發(fā)展所組合成的網(wǎng)絡(luò)。

（3）業(yè)務(wù)擴(kuò)展性要求：三網(wǎng)融合格局，要求廣電同其他運營商（電信、移動、聯(lián)通）具有相同甚至更高的業(yè)務(wù)運營能力，廣電網(wǎng)絡(luò)今后也要開展一直未深入涉及業(yè)務(wù)領(lǐng)域，各類設(shè)計要具備支持HDTV、IPTV、VOD（MPEG-2、H.264格式存儲）、高速InterNel接入、VoIP、視頻通信等業(yè)務(wù)的開展能力。

（4）物理統(tǒng)一性要求：FTTB結(jié)合EPON技術(shù)增加網(wǎng)絡(luò)物理構(gòu)件（多種尺寸箱體及結(jié)構(gòu)件，有源設(shè)備及無源器件、光纜及配件）的復(fù)雜性和多樣性，為便于統(tǒng)一管理和維護(hù)，各類設(shè)計要考慮在同一類型結(jié)構(gòu)和技術(shù)條件下，物理構(gòu)件的一致性。

（5）建設(shè)節(jié)約性要求：重視原有HFC網(wǎng)投資，在改造網(wǎng)絡(luò)中，充分利用原每光節(jié)點4芯光纜和各類電纜，依據(jù)市場發(fā)展和用戶需求，逐步增加和調(diào)整。設(shè)計時要以可擴(kuò)展性為前提，新建網(wǎng)絡(luò)要一步到位，針對改造網(wǎng)絡(luò)以適應(yīng)當(dāng)前需要即可。充分考慮“光進(jìn)銅退”發(fā)展形式要求下，光纖價格下降與國內(nèi)銅期上揚造成電纜價格上升，設(shè)計時要多考慮使用光纖，以降低當(dāng)前和后續(xù)成本。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計

ODN由光纜、光分路器（POS）組成，結(jié)構(gòu)支撐由光纜交接箱/綜合配線柜、樓棟設(shè)備箱、光纜終端盒組成。（如圖2）

從局端布放接入光纜到光纜交接箱/綜合配線柜，進(jìn)行A/B網(wǎng)光信號轉(zhuǎn)接，通過光分路器（POS）分配光信號，再每點4芯布放到樓棟設(shè)備箱以光纜終端盒轉(zhuǎn)接A/B網(wǎng)光信號。按FTTB，每個樓棟設(shè)備箱覆蓋用戶在50戶以內(nèi)，雙向數(shù)據(jù)傳輸用EPON技術(shù)。

采用雙纖雙波/三波方案：考慮到雙纖雙波（1310nm下行，1490nm/1310nm數(shù)據(jù)）比單纖三波（1550nm下行/1490nm/1310nm數(shù)據(jù)）多用光纖，對其有物理兼容性，轉(zhuǎn)為單纖三波長時多出光纖可用于B網(wǎng)、其他業(yè)務(wù)、預(yù)留。雙纖雙波長也可靈活轉(zhuǎn)移為雙纖三波長（1550nm下行，1490nm/1310nm數(shù)據(jù)）以便于使用RF OverlayEPON技術(shù)。

2.3 片區(qū)規(guī)劃設(shè)計

2.3.1 片區(qū)規(guī)劃原則

（1）因中心機(jī)房較為居中，將城區(qū)網(wǎng)絡(luò)以原HFC網(wǎng)按主干道為軸心的光纜走向，分為東門、南門、西門、北門共4個區(qū)域，以有利于運維分片管理、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和充分利用原有光纖資源。

（2）在每個區(qū)域內(nèi)，緊密結(jié)合市政規(guī)劃，按已建設(shè)小區(qū)（樓棟）、規(guī)劃待建小區(qū)、別墅區(qū)、平房區(qū)的戶數(shù)為依據(jù)分片設(shè)立多個光纖分配點。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際狀況，每片區(qū)覆蓋1500戶或750戶左右。

（3）已建設(shè)小區(qū)（樓棟）、平房區(qū)應(yīng)明確3年內(nèi)無拆遷計劃，計劃拆遷樓棟和平房區(qū)仍保持現(xiàn)狀，不作FTTB改造。

2.3.2 片區(qū)規(guī)劃依據(jù)

（1）依據(jù)EPON分光比：

位于OLT和ONU問的ODN（光分配網(wǎng)）中的光分路器（POS），按1EEE802，3-2005的要求，分光比最低能達(dá)到1：16或1：32，最大傳輸距離為10-20Km，即1個PON口可帶32或16個ONU，工程應(yīng)用中取帶30或15個ONU，另2或1個用于維護(hù)替換和預(yù)留發(fā)展。則最多可覆蓋戶數(shù)為30*50=1500戶。

（2）依據(jù)用戶近期、中長期帶寬需求（表1）：

OLT每個PON口接入速率為1.25Gbps，若按每用戶近期帶寬需求為2Mbps（其中六合廣電近期開展的業(yè)務(wù)VOD下行300K，上行100K，InterNet接入下行1M，上行512K），40%的并發(fā)率測算，則可覆蓋戶數(shù)為1.25Gbps/2*40%=1550戶，取1500戶。中期若用戶帶寬需求增加，可通過增加PON口數(shù)量和光纖，同時減少分光比為1：16，則每戶帶寬可達(dá)4 Mbps。中長期通過將EPON升級為10GEPON，則每戶帶寬可達(dá)20-40Mbps，通過FTTH帶寬可達(dá)1.25Gbps/50戶=25Mbps/戶。

（3）依據(jù)A網(wǎng)分光設(shè)計：

六合廣電A網(wǎng)有1550nm與1310nm兩種傳輸方式。通過1550nm傳輸，1臺EDFA通過2級分光可覆蓋3個1500戶小區(qū)（1個1：3+3個1：32），A/B網(wǎng)同步建設(shè)，每個片區(qū)占用1芯，設(shè)計簡明方便。通過1310nm傳輸，則按1：8分光，采用1310nm光傳輸平臺中4個光發(fā)射模塊（在750戶片區(qū)用2塊即可），每個片區(qū)占用4芯，可覆蓋32個光節(jié)點，30*50戶=1500戶（2個點工程預(yù)留），VOD系統(tǒng)中IP-QAM視頻節(jié)目流數(shù)分配靈活方便。

（4）因為新建和改造工程施工中出現(xiàn)的矛盾困難及用戶分布的特殊性、不確定性，增加以750戶為片區(qū)設(shè)立光纖分配點的模式，只要在PON口下增另1個2分路器即可，用戶帶寬需求增加時將2分路去掉。

2.3 光纜設(shè)計

（1）光纜采用G，652D光纖，有利于今后xWDM應(yīng)用，12芯一束。

（2）網(wǎng)改及網(wǎng)改新建混合片區(qū)接入光纜盡量使用原有光纜以夠用為原則，以減少投資，芯數(shù)不低于8芯，未來FTTH建設(shè)時擴(kuò)容為20或36芯。

（3）新建片區(qū)接入光纜纖芯數(shù)按ONU個數(shù)+A網(wǎng)芯數(shù)之和確定，覆蓋1500戶片區(qū)36芯，750戶片區(qū)20芯，既滿足當(dāng)前需要，也滿足未來FTTH需要。

（4）光纜交接箱/綜合配線柜至每個樓棟設(shè)備箱分配光纜4芯，采用大芯數(shù)引出、接續(xù)分纖方式，減少光纜交接箱出局管孔數(shù)壓力以便留出適當(dāng)預(yù)留空間。

2.4 光分路器設(shè)計

2.4.1 光分路類型的選用

廣播式下行電視信號與EPON雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號的光傳輸都選用平面波導(dǎo)（PLC）、全波長（1260nm-1650nm）、均分型分路器，封裝方式（托盤式、機(jī)框式、盒式）根據(jù)使用場合靈活選擇。原因如下：

（1）各樓棟距離相近，所需光功率相近，均分簡化光功率設(shè)計，不影響使用。

（2）分光路數(shù)簡潔，可做到1：2＼4＼8＼16＼32＼64，有利于網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一設(shè)計，組網(wǎng)靈活。

（3）平面波導(dǎo)（PLC）與熔融拉錐（FBT）在成本比較上，其在整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所占比例很小，可忽略不計。

（4）采用同一類光分路器，可以統(tǒng)一器材物料采購配備，發(fā)放、安裝、運維簡便，可以統(tǒng)一工程施工規(guī)范中的安裝工藝。

（5）向FTTH演進(jìn)時各分路器可再次使用。

（6）具有全波長特性，適應(yīng)于xWDM技術(shù)應(yīng)用和未來波長擴(kuò)展需要等方面因素。

2.4.2 分光比的選擇

A網(wǎng)以1：8為主，B網(wǎng)以1：2、1：16、1：32為主。

2，4，3 EPON中鏈路總損耗驗算

（1）EPON設(shè)備PON口及ONU口光模塊接口功率參數(shù)如表2所示：

可見，20Km光模塊嚴(yán)格條件下鏈路總損耗：1490nm為2-（-21）=23dB，1310nm為-1-（-24）=23dB。

（2）鏈路總損耗驗算：（均能滿足嚴(yán)格條件下傳輸?shù)墓夤β室螅?/p>

1500戶片區(qū)覆蓋，1：32分路器，按六合城區(qū)最遠(yuǎn)5Km計算（4Kin接入光纜+1Km分配光纜）：

A（鏈路總損耗）=B（光纜損耗）+c（法蘭損耗）+D（分路損耗）+E（系統(tǒng)余量、含分路器附加損耗等）+F（局端2分路損耗）

其中，B=0.4+光纜公里數(shù)（上行1310nm波長計算）

B=0.25*光纜公里數(shù)（下行1490nm波長計算）

C=0.5*活動連接頭個數(shù)，取4個

D=-101g（1/N）（N為分路數(shù)）

E=2dB（光分路附加損耗，并考慮必要余量）

F=3dB（局端2分路損耗）

則A=0.4*5+0.5*4-101g（1/32）+2=21dB（上行1310nm波長計算）

A=0.25*5+0.5*4-101g（1/32）+2=20.25dB（下行1490rim波長計算）

同理：750戶片區(qū)覆蓋：

則A=0.4*5+0.5*4-101g（1/16）+2+3=21dB（上行1310nm波長計算）

A=0.25*5+0.5*4-101g（1/16）+2+3=20.25dB（下行1490nm波長計算）

2.4.4 A網(wǎng)中的鏈路總損耗驗算：（能滿足傳輸?shù)墓夤β室螅?/p>

統(tǒng)一采用具光AGC和砷化鎵放大模塊的光接收機(jī)（860MHz），接收靈敏度-6dBm，1310nm采用14mw（11.5dBm），1550nm采用20dB的EDFA，在局端經(jīng)1：8分路后11dBm輸出。最大鏈路損耗為11-（-6）=17dB。

1500/750戶片區(qū)覆蓋，1：8分路器，按六合城區(qū)最遠(yuǎn)5Km計算（4Kin接入光纜+1Km分配光纜）：

A（鏈路總損耗）B（光纜損耗）+c（法蘭損耗）+D（分路損耗）+E（系統(tǒng)余量、含分路器附加損耗等）

其中，B=0.4*光纜公里數(shù)（上行1310nm波長計算）

B=0.25*光纜公里數(shù)（下行1550rim波長計算）

C=0.5*活動連接頭個數(shù)，取4個

D=-101g（1/N）（N為分路數(shù)）

E=1dB（光分路附加損耗，并考慮必要余量）

則A=0.4*5+0.5*4—101g（1/8）+1=14dB（上行1310nm波長計算）

A=0.25*5+0.5*4-101g（1/8）+1=13.25dB（下行1550nm波長計算）

2.5 結(jié)構(gòu)支撐件設(shè)計

結(jié)構(gòu)支撐件指在FTTB網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，能支持A網(wǎng)及B網(wǎng)（EPON）信號傳輸、轉(zhuǎn)接、分配的各類箱體、盒體。主要由光纜交接箱或綜合配線柜、樓棟設(shè)備箱、終端盒組成。

2.5.1 光纜交接箱/綜合配線柜

（1）用于接入局端光纜，并對A/B網(wǎng)光信號進(jìn)行光功率分配后，進(jìn)行配纖到樓棟。光纜交接箱采用GXF5-01型，具有配纖、熔接、貯纖、調(diào)纖、過路直熔、固纜扣件、安裝底坐及適應(yīng)野外工作環(huán)境等功能。綜合配線柜置于小區(qū)機(jī)房內(nèi)，采用G/MJPXl67D型，內(nèi)置改造為光纜配線架（ODF）單元與設(shè)備機(jī)架，一體化設(shè)計，除具有配纖、熔接、貯纖、調(diào)纖、過路直熔、固纜扣件、安裝底坐功能外，還有設(shè)備存放使用功能，以適應(yīng)EPON的OLT、IP-QAM設(shè)備前移等未來需要。

（2）1500戶的片區(qū)約30個樓棟節(jié)點，每樓棟點4芯，接入光纜于改造網(wǎng)絡(luò)8芯，新建網(wǎng)絡(luò)36芯，分配光纜30*4芯=120芯。光分路A網(wǎng)1-4層（按1310nm和1550nm傳輸方式不同）、B網(wǎng)1層共5層*12芯=60芯，總計216芯，采用288芯容量光纜交接箱/綜合配線柜。750戶片區(qū)采用144芯容量即可。

（3）內(nèi)置熔接盤采用12芯束狀尾纖，用于接入光纜和分配光纜的熔接，熔接盤卡具可存放A/B網(wǎng)托盤式光分路器。

2.5.2 樓棟設(shè)備箱

（1）用于覆蓋不超過50戶單元組合，多層樓棟（6層及以下）放置于樓外、高層樓棟放置于樓內(nèi)豎井或明裝。依雙向接入方式不同（LAN或EOC）相應(yīng)放置和掛置A網(wǎng)光接收機(jī)、ONU、交換機(jī)、EOC頭端、4法蘭終端盒及結(jié)構(gòu)組件，內(nèi)置配電單元并從就近單元做好電力引入及安全接地。

（2）多層樓棟（6層）：在樓棟前每4個單元（12戶*4=48戶）設(shè)立光樓棟設(shè)備箱，尺寸1100*760*500（高*寬*深），1.0mm厚不銹鋼板，空間足以放置機(jī)架或盒式1：16或1：32分路器，以利于FTTH時EPON光分路前移，雙纖三波時也可放置EDFA模塊。

（3）高層樓棟（大于6層）：以每48戶為一組，在樓內(nèi)豎井或弱電問設(shè)立樓棟設(shè)備箱，尺寸600*760*200（高*寬*深），1.0mm厚冷軋鋼板，可放置盒式1：16或1：32分路器，以利于FTTH時EPON光分路前移，雙纖三波時也可放置EDFA模塊。

（4）配電單元由總控、設(shè)備分控、5孔交流電板、照明組件構(gòu)成，總負(fù)荷按不超過1KW考慮。

（5）四法蘭終端盒為在常規(guī)基礎(chǔ)上增加固定四個FC/APC法蘭，用于光纖靈活引出和規(guī)范工程。

3、應(yīng)用實例：（如表3、圖3）

城區(qū)規(guī)劃將鳳凰南苑、鳳凰花園、聚龍花園、東方新苑4個小區(qū)設(shè)為一個片，設(shè)立一個野外光纜交接箱進(jìn)行雙向改造，電視信號按1310nm傳輸，共31棟樓，28個光節(jié)點，覆蓋1326戶，接入光纜4Km，分配光纜1Km。

3，總結(jié)

通過確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，六合廣電網(wǎng)絡(luò)以片區(qū)規(guī)劃為基礎(chǔ)，以光纖設(shè)計為靈活擴(kuò)展，以結(jié)構(gòu)支撐件設(shè)計為依托，以光分路設(shè)計為細(xì)節(jié)，將EPON與HFC共用的光分配網(wǎng)（ODN）結(jié)合在一起，能夠很好的完成FTTx網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，適應(yīng)EPON及其他技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用與未來擴(kuò)展。