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農(nóng)村廣電網(wǎng)FTTH技術(shù)方案

李 波
（作者單位：安徽省懷寧縣廣播電視中心）

1　FTTH現(xiàn)狀及發(fā)展

近年來，隨著國(guó)家加大對(duì)電信基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，我國(guó)電信業(yè)有了較大的發(fā)展，尤其是FTTH/O在近年實(shí)現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)。2014年，光纖接入FTTH/O端口占互聯(lián)網(wǎng)接入端口總數(shù)的34%。面對(duì)電信業(yè)強(qiáng)有力的沖擊，廣電網(wǎng)絡(luò)要在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，除了在市場(chǎng)營(yíng)銷精耕細(xì)作外，還必須保證在網(wǎng)絡(luò)傳輸上不落后。只有加快光進(jìn)銅退進(jìn)程，實(shí)施光纖到戶，才能使廣電在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面具備平等競(jìng)爭(zhēng)的地位。

2　廣電有線業(yè)務(wù)需求分析

廣電提供的視頻業(yè)務(wù)從標(biāo)清、高清逐步向超高清發(fā)展，同時(shí)，將提供高清和超高清的互動(dòng)視頻。按照廣電總局公布的計(jì)劃，到2015年年底之前，需要提供200套標(biāo)清、100套高清、10套3D、20套廣播，現(xiàn)有862 MHz帶寬面臨枯竭。隨著節(jié)目?jī)?nèi)容高清化以及提供的業(yè)務(wù)多樣化發(fā)展趨勢(shì)，為用戶提供更大帶寬是保證用戶體驗(yàn)的必須手段。增加用戶帶寬最重要的手段就是光纖逐步靠近用戶。隨著對(duì)高速數(shù)據(jù)、高清電視和3D高清電視的需求不斷增長(zhǎng)，光進(jìn)銅退、FTTH將會(huì)逐漸成為廣電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)，尤其是新建網(wǎng)絡(luò)以及用戶非常分散的農(nóng)村有線電視網(wǎng)絡(luò)，更適合將FTTH作為網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)的技術(shù)方案。

3　農(nóng)村FTTH網(wǎng)絡(luò)的新建

3.1 農(nóng)村新建網(wǎng)絡(luò)背景分析

用戶需求凸顯。隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化新農(nóng)村建設(shè)及人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的精神、信息、文化需求發(fā)展，除了手機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)成為了解世界的“窗口”，農(nóng)村老百姓對(duì)寬帶互聯(lián)網(wǎng)的迫切需要日益凸顯。由于投資大回報(bào)小，電信、移動(dòng)等通信運(yùn)營(yíng)商當(dāng)前都沒有把農(nóng)村市場(chǎng)作為重點(diǎn)客戶開發(fā)和建設(shè)，廣電當(dāng)前也由于重點(diǎn)著力在城區(qū)網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)，同時(shí)，其他運(yùn)營(yíng)商同樣對(duì)農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)“望而止步”，農(nóng)村用戶多采用“天鍋”單純實(shí)現(xiàn)對(duì)電視節(jié)目的收看，而寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在較偏僻的部分農(nóng)村形成一定市場(chǎng)空白。

光纜成本大幅降低，F(xiàn)TTH使農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)從“無線”到“有線”，從“單向”到“雙向”成為現(xiàn)實(shí)必要和可能。目前廣泛用于有線電視網(wǎng)絡(luò)光纜材料單位成本已遠(yuǎn)低于用于HFC網(wǎng)主干電纜；而在用戶極為分散的農(nóng)村，采用HFC組網(wǎng)方案所導(dǎo)致高昂網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本及由此帶來農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)供電、防雷、難于維護(hù)等一系列問題被FTTH組網(wǎng)方案中野外全無源、不取電、不考慮防雷接地及維護(hù)量小等優(yōu)勢(shì)所取代，故FTTH技術(shù)從成本上和技術(shù)上使業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)下的農(nóng)村有線電視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已成為可能。

“客情關(guān)系好”、維護(hù)及時(shí)、資費(fèi)更優(yōu)惠和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)小為有線電視雙向業(yè)務(wù)在農(nóng)村發(fā)展帶來良好契機(jī)。由于有線電視網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣，部分農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)HFC網(wǎng)絡(luò)接入和用戶覆蓋，當(dāng)?shù)鼐S護(hù)人員和用戶保持著良好的“客情”關(guān)系，同時(shí)由于業(yè)務(wù)存在，維護(hù)也更為及時(shí)，而對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商，由于早期只有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（電信甚至沒有），其維護(hù)人員也少，部分地區(qū)由于投資回報(bào)問題甚至沒有進(jìn)入，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)小于城市，故廣電可充分利用這些優(yōu)勢(shì)，采用更為優(yōu)勢(shì)的資費(fèi)策略來吸引和發(fā)展用戶。

前期市場(chǎng)調(diào)研和摸底是農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)的依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)改造必須以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)為需求，網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)之前，一定要針對(duì)擬建設(shè)區(qū)域做前期市場(chǎng)調(diào)查和分析，做相應(yīng)業(yè)務(wù)模型投資回報(bào)評(píng)估，以此確定改造區(qū)域、組網(wǎng)方案、建設(shè)模型、市場(chǎng)策略等事宜。

3.2 組網(wǎng)方案

農(nóng)村用戶分散，總數(shù)較少，覆蓋范圍廣，1個(gè)行政組為30～60戶，一個(gè)行政村為400～500戶。本方案按照以下兩種情況對(duì)農(nóng)村FTTH組網(wǎng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。

3.2.1 分散型村莊

入戶光分纖箱收容范圍降低到2～4戶，廣播電視總分光比為1∶256，數(shù)據(jù)總分光比為1∶64。1550 nm系統(tǒng)的一級(jí)光分路器（1∶4）安裝在鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）機(jī)房，二級(jí)光分路器（1∶16）安裝在組級(jí)光交接箱內(nèi)，三級(jí)光分路器（1∶4）安裝在電桿或墻壁的入戶型分纖箱內(nèi)；EPON系統(tǒng)的一級(jí)光分路器（1∶16）安裝在組級(jí)光交接箱內(nèi)，二級(jí)光分路器（1∶4）安裝在電桿或墻壁的入戶分纖箱內(nèi)。每個(gè)入戶分纖箱的配線光纜按4芯配置（2芯業(yè)務(wù)用、2芯備用）。在用戶密度不均勻的區(qū)域，也可從入戶分纖箱放室外光纜到用戶側(cè)桿位設(shè)備適配器型分纖盒，以提高PON端口利用率，減少設(shè)備投資。

3.2.2 中等分布類型村莊

一般每個(gè)入戶光分纖箱的收容范圍在5～8戶，廣播電視總分光比為1∶256，數(shù)據(jù)總分光比為1∶64。1550 nm系統(tǒng)的一級(jí)光分路器（1∶4）安裝在鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）機(jī)房，二級(jí)光分路器（1∶8）安裝在組級(jí)光交接箱內(nèi)，三級(jí)光分路器（1∶8）安裝在電桿或墻壁的入戶型分纖箱內(nèi)；EPON 系統(tǒng)的一級(jí)光分路器（1∶8）安裝在組級(jí)光交接箱內(nèi)，二級(jí)光分路器（1∶8）安裝在電桿或墻壁的入戶分纖箱內(nèi)。每個(gè)入戶分纖箱的配線光纜按4芯配置（2芯業(yè)務(wù)用、2芯備用）

3.3 建網(wǎng)方案

本次建網(wǎng)方案按1個(gè)行政村8個(gè)行政組（每組60戶）共計(jì)480戶進(jìn)行設(shè)計(jì)舉例。OLT、EDA FA位置本方案中，以鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）為設(shè)計(jì)單位，考慮設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及后期維護(hù)，OLT和EDFA均統(tǒng)一放置在鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）級(jí)機(jī)房，暫不下移。光交接箱容量FTTH系統(tǒng)按8個(gè)/16個(gè)入戶分纖箱計(jì)算，村級(jí)光交接箱采用96芯/144芯（實(shí)施時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整）設(shè)計(jì)，組級(jí)光交接箱采用48芯/72芯設(shè)計(jì)，多余空間作預(yù)留，入戶型分纖箱在密集型村莊時(shí)按16芯設(shè)計(jì)，中等型村莊時(shí)按8芯設(shè)計(jì)，分散型村莊時(shí)按4芯設(shè)計(jì)。由于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)分散并因各地實(shí)際情況有所不同，應(yīng)用階段數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整分路器與設(shè)備配置，達(dá)到以最低設(shè)備投入實(shí)現(xiàn)薄覆蓋，后期視業(yè)務(wù)發(fā)展情況增加設(shè)備和分路器實(shí)現(xiàn)半覆蓋和全覆蓋。

3.4 光通道衰減計(jì)算

鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）機(jī)房中的用戶覆蓋光放大器（即末級(jí)光放大器）輸出光功率22dB，用戶覆蓋光放大器至用戶終端之間的光路損耗控制在32 dB以內(nèi)。分光損耗控制在26dBm以內(nèi)，光纜損耗控制在1.5dBm以內(nèi)（按最長(zhǎng)5 km計(jì)算），活動(dòng)連接器損耗2dBm，系統(tǒng)預(yù)留1 dB。用戶光接收機(jī)最低輸入光功率設(shè)計(jì)要求控制在-13dBm以內(nèi)。OLT下行工作（1490 nm）光功率為2～7dBm，ONU上行工作（1310 nm）光功率范圍為0～4dBm。ONU接收光功率控制在-24～-19dBm，OLT接收光功率控制在-26～-22dBm。本方案中數(shù)據(jù)雙向信號(hào)的總計(jì)光衰減為13.3+7+2+1.5+1=24.8dBm，滿足小于26 dB的設(shè)計(jì)要求，有線電視廣播平臺(tái)的衰減為7+13.3+7+1.5+2+1=30.8 dB，滿足小于35 dB設(shè)計(jì)要求。

4　農(nóng)村FTTH網(wǎng)絡(luò)改造

4.1 農(nóng)村改造網(wǎng)絡(luò)背景分析

農(nóng)村有線電視HFC接入網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋的地方，其FTTH網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)背景除具備農(nóng)村新建FTTH網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)外，其特點(diǎn)是：有線HFC接入網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋，在這種情況下，為降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)成本，廣播電視系統(tǒng)平臺(tái)不作任何變動(dòng)，仍沿用原有HFC接入網(wǎng)絡(luò)傳輸有線電視信號(hào)；而采用FTTH組網(wǎng)方案雙纜入戶方案。

4.2 組網(wǎng)方案組網(wǎng)特點(diǎn)

采用農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)FTTH雙纜入戶方案，在盡量利舊不能滿足的前提下，ODN網(wǎng)絡(luò)中光路、箱體、皮線光纜等仍須按照農(nóng)村新建FTTH網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，只是在廣播電視A平臺(tái)的EDFA、光分路器等作預(yù)留，但保證未來可以通過增加設(shè)備的方式升級(jí)到單纖三波和雙纖三波方案。農(nóng)村用戶分散，總數(shù)較少，覆蓋范圍廣，一個(gè)行政組約30~60戶，一個(gè)行政村約400~500戶。本方案按照以下兩種情況對(duì)農(nóng)村FTTH組網(wǎng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。

4.2.1 分散型村莊

入戶光分纖箱收容范圍降低到2～4戶，EPON系統(tǒng)的一級(jí)光分路器（1∶16）安裝在組級(jí)光交接箱內(nèi)，二級(jí)光分路器（1∶4）安裝在電桿或墻壁的入戶分纖箱內(nèi)。每個(gè)入戶分纖箱的配線光纜按4芯配置（1芯業(yè)務(wù)用、3芯備用）。在用戶密度不均勻的區(qū)域，也可從入戶分纖箱放室外光纜到用戶側(cè)桿位設(shè)備適配器型分纖盒，以提高PON端口利用率，減少設(shè)備投資。

4.2.2 中等分布類型村莊

一般每個(gè)入戶光分纖箱的收容范圍在5～8戶，EPON系統(tǒng)的一級(jí)光分路器（1∶8）安裝在組級(jí)光交接箱內(nèi)，二級(jí)光分路器（1∶8）安裝在電桿或墻壁的入戶分纖箱內(nèi)。每個(gè)入戶分纖箱的配線光纜按4芯配置（1芯業(yè)務(wù)用、3芯備用）。

4.3 建網(wǎng)方案

本次建網(wǎng)方案按1個(gè)行政村8個(gè)行政組（每組60戶）共計(jì)480戶進(jìn)行設(shè)計(jì)舉例。OLT、A EDFA位置本方案中，以鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）為設(shè)計(jì)單位，考慮設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及后期維護(hù)，OLT和EDFA均統(tǒng)一放置在鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）級(jí)機(jī)房，暫不下移。

4.4 光交接箱容量

FTTH系統(tǒng)按8個(gè)/16個(gè)入戶分纖箱計(jì)算，村級(jí)光交接箱采用96芯/144芯設(shè)計(jì)，組級(jí)光交接箱采用48芯/72芯設(shè)計(jì)，多余空間作預(yù)留，入戶型分纖箱在密集型村莊時(shí)按16芯設(shè)計(jì)，中等型村莊時(shí)按8芯設(shè)計(jì)，分散型村莊時(shí)按4芯設(shè)計(jì)。由于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)分散并因各地實(shí)際情況有所不同，應(yīng)用階段數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整分路器與設(shè)備配置，達(dá)到以最低設(shè)備投入實(shí)現(xiàn)薄覆蓋，后期視業(yè)務(wù)發(fā)展情況增加設(shè)備和分路器實(shí)現(xiàn)半覆蓋和全覆蓋。

4.5 光通道衰減計(jì)算

鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）機(jī)房中的OLT下行工作（1490 nm）光功率為2～7dBm，ONU上行工作（1310 nm）光功率范圍為0～4dBm。ONU接收光功率控制在-24～-19dBm，OLT接收光功率控制在-26～-22dBm。本方案中數(shù)據(jù)雙向信號(hào)的總計(jì)光衰減為用戶分散型村莊13.3+7+1.5+2+1=24.8dBm，用戶中等分布村莊10.3+10.3+1.5+2+1=24.1dBm，滿足小于26 dB的設(shè)計(jì)要求