縣級有線電視FTTH網絡設計建設與系統運維研究

鹽城市大豐區大中街道文廣服務中心 梅葉華

本文針對光纖入戶的固網寬帶發展趨勢，結合終端設備運行出現的系統問題，在了解縣級有線電視FTTH網絡建設現狀的基礎上，提出了基于FTTH模式的有線電視系統設計與終端建設方案，并在業務模式和智能發展的基礎上，探討如何對接多種運行模式的系統運維策略，經實踐證明，該方案能夠有效降低系統運行成本，提高工作效率。

近年來，光纖入戶（FTTH）已經在各地的互聯網基礎建設中全面展開，其中大部分的縣級地區也在積極推進中廣有線電視FTTH網絡的科學設計與工程建設以及與之相適應的系統運維等業務，新建FTTH覆蓋用戶數大幅增加，相關各類業務也快速增長。但是現階段縣級FTTH有線電視終端設計缺乏標準化建設規范，設計方案也不具備針對性，基于此，為了便于FTTH工程應用過程的數據資源完整性、系統運行流暢性等高效對接有線電視網絡建設，需要針對項目建設實踐和系統運維流程進行深入的分析研究，結合技術設備進行方案優化以降低電視終端運行負擔和提高工作效率。

1 系統設計思路

以智慧城市、智慧鄉村建設為核心目標，通過不斷新建縣級信息化數據交流平臺，實現強交互與快反饋、可視化與智能化的業務模式，需要針對中國有線電視網絡建設進行優化。充分考慮對接未來無人化監管與項目建設成本等因素，高效利用現有地骨干網數字資源，針對數以萬計的用戶進行FTTH網絡設計與建設，從而實現有線電視整轉網及千兆雙向數據網覆蓋，并通過方案中的網絡資源的科學調配和數字信息的分發，提高整個網絡機制的穩定性與可靠性，使得整體終端系統能夠保持較高的運行效率和持續的穩定狀態，進一步提高廣大用戶對于功能設計和使用效果的滿足度。

縣級有線電視FTTH信號輸送網絡通常是建立在基于CATV廣播與數據雙向共傳的信號網絡，即包括了PON和CATV系統，兩者均通過獨立光纖網絡進行傳輸，分別輸入至對應的光傳輸通道中。PON對應的是單纖/雙向的光接入系統，分別由、以及組成。CATV對應的是單纖/單向的光接入系統，主要是由光放大器、ODN和入戶光接收機組成。基于以上系統的組成結構，縣級有線電視FTTH系統的設計原理圖如圖1所示。

圖1 縣級有線電視FTTH系統設計原理圖

2 系統建設方案

2.1 選擇主控芯片

影響系統芯片選擇的主要因素是芯片的技術性能和開發成本，例如抗擾強度、芯片功耗和可擴展接口等，結合芯片封裝性能，SIP品類能夠較好的符合標準，因此，這里選擇IF206來設計組成有線電視終端設計的主芯片，該芯片功能強大，可擴展性強，體積小（采取目前總控芯片端65nm的超高微晶工藝）。作為行業標準中集成度最高的芯片，能夠高效實現用戶設計端的PCB技術封裝工藝，即通過IF206擴展的電視終端能夠在50～60mm2的面積上實現終端設計的功能開發和相關性能，在降低產品設計的開發成本的同時，保證了基本功能的實現和擴展功能的對接。

2.2 完成終端建設

終端建設的實施方案主要包括電纜網、光纜網、管道網以及寬帶網等設計。

（1）最大比合并模式

對于基于光纖入戶的有線電視終端而言，實現最大比合并（MRC）接收是基本功能的一個重要組成部分，主要是為了克服信號傳輸的快衰落影響，通常采用分集技術。根據需求分析，本文選取ADMTV102芯片作為輔助功能擴展，對接主控芯片的設計思路。ADMTV102是一款集成度較好且功能開發簡單的多路數字信號接收解調芯片，能夠根據客戶端需求進行個性化功能的訂制，而且能夠較好地滿足現階段部分電視終端升級的網絡結構變化，即實現了地面、空間（多波段）與衛星S-TI MI技術相結合的應用。在邏輯電路設計上，信號由芯片介入后，由ADMTV102芯片作為對接基帶信號的處理端，結合主控的射頻端口、音頻視頻編碼技術、數據信號處理與存儲介質等，支持多天線接收、多信號端處理。在系統方案設計過程中，待處理信號必須設置為標準TS音/視頻編碼送到芯片CPU中進行進一步的處理和還原；特殊條件下，還可以利用并行接口對接到主控芯片中，調用數據資源進行數據信號處理。可以預見的是，經過處理后的輸出信號已經是解調壓縮的音視頻數據流，可以通過相應的解壓技術（如常見的H.264等），最終傳輸到圖像處理模塊進行最終的顯示與播放功能。

（2）條件接收模式

隨著5G通信技術的廣泛運用，其已經深入到中廣有線的各個行業領域，電視終端信號傳輸同樣需要不斷對接技術擴展的趨勢。隨著基礎建設的加強和信號條件的增強，部分省市逐步開展的條件接收（CA）應用是具有重要意義的。考慮到成本問題，目前僅支持地面信號處理，根據實際，本文選擇的是AD9500BQ芯片來對接全CA接收階段的主控芯片擴展。作為一款單芯的信號處理接收裝置，其具有成本低、效率高的優勢，能夠以最優的設計方案實現設備的小型化甚至手持化等。經過測試發現，該芯片能夠準確對接信號處理端的主控CPU，不論環境條件的優劣、室內室外的差異等，均能夠實現較好的接收性能和工作效率。但是，受限于接口數和功能擴展，該類芯片只適合作為輔助優化設計的處理端使用，能夠高效實現基于數字-模擬的Hybrid系統（南瓜模式）對接主控芯片的數據直連，并經過AD9500BQ芯片的固件控制、判斷和處置，實現全流程數據信息的接收、降噪等，并最終輸出簡潔清晰的數據信號源。該芯片能夠使得電視終端系統設計的局部過程透明化，設計鏈路可以無限復制。

（3）廣播式數據電視業務模式

廣播式手機電視業務管理系統（MBBMS）是利用現有移動通信網絡的管理、計費系統和認證鑒權機制，實現對手機電視用戶的管理，這是由中國移動率先提出并實現的擴展性功能之一。對于中廣有線電視網絡而言，如何對接MBBMS的數據端口，又能夠不依賴移動通信網絡資源獨立運行，這是系統設計的核心關鍵。DS1210S+TRL DS1213C的雙芯設計是基于系統運行的穩定性和執行的靈活度而展開的，通過對接主控芯片的不同數據端口，利用串/并聯交叉的連接方式可實現多平臺多領域的基于P-TV的全數據信號格式接收。根據模組的性能要求和安全性封裝的設計考慮，建立了可在密碼系統中信任的架構方案（RoT），同時雙芯還解決了系統互擾強度大，容易出現信號質量受損的情況。基于數據接口的精準對接，信號輸入端在DS1210S中通過噪聲白化等數據預處理，并經過抗擾算法的優化，對輸出信號進行了質量提升和安全解碼，并最終輸出信號質量高、傳輸效率好的電視信號。TRL DS1213C輸入的是待技術處理的射頻信號，能夠高效輸出壓縮解調后的音視頻信號流和數據資源。

3 系統運維策略

從對系統科學運維的角度出發，實現從NGB到FTTH的無縫對接，可以滿足縣級有線電視網絡資源分配與運行監管的變化。相較NGB網絡而言，從射頻信號轉化為光電信號，對于網絡運維技術人員的要求和工作量會大幅下降，提高了管理效率和運行流程度，不易受到外界環境的干擾，技術人員通過相應的儀器設備可較好完成FTTH網絡的運維管理工作。

（1）智能監管加強系統安全

分配的全光網絡和無源設施能夠降低用電安全風險，避免了斷電情況導致的網絡癱瘓；強抗干擾能力也能夠充分應對有源設備在長期運行中的不穩定隱患。

（2）無人值守降低運維成本

無源模式大量節約用電成本，無人值守策略能夠極大減少人工檢測與日常搶修工作量，無源光電網絡較低的故障率也可有效減少人員冗余和無用設備。

（3）技術延伸應對業務擴展

覆蓋到終端的光電網絡能夠直接對接5G通信的技術應用層面，實現雙千兆的業務范圍，能夠為后續技術發展提供資源儲備，特別是大量深入縣/鄉/村的網絡數據接入點等。