蔡永信

（寧夏廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司石嘴山分公司，石嘴山 753000）

寧夏廣電FTTH方案簡述

蔡永信

（寧夏廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司石嘴山分公司，石嘴山 753000）

寧夏廣電以高速、高帶寬、高穩(wěn)定性為目標，結(jié)合廣電業(yè)務(wù)特點即要求，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)資源，對城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村廣電網(wǎng)采用光纖到戶（FTTH）的方式進行雙向網(wǎng)絡(luò)改造，實現(xiàn)以廣電網(wǎng)絡(luò)承載高速上網(wǎng)、高清/標清視頻服務(wù)、廣播、互動點播等豐富高質(zhì)量業(yè)務(wù)。

寧夏廣電；EPON；FTTH；網(wǎng)絡(luò)改造

1 引言

寧夏廣電傳媒集團有限公司于2010年已全面啟動全區(qū)互動業(yè)務(wù)及雙向網(wǎng)改項目，建立承載3D和高清節(jié)目直播功能的高清互動平臺，實現(xiàn)40套標清、10套高清節(jié)目的時移、回看功能的穩(wěn)定運行，并完成互動平臺與BOSS、用戶認證系統(tǒng)、數(shù)據(jù)平臺、雙向接入網(wǎng)的對接，具備正式運營條件。網(wǎng)改需要解決的問題主要是：一是“最后一公里”的舊有網(wǎng)絡(luò)組成較為復(fù)雜；二是入戶帶寬不足。因此，建立適應(yīng)寧夏廣電業(yè)務(wù)開展和運維情況，具備可擴展性、互操作性、易管理運維、高性價比的網(wǎng)絡(luò)具有重要意義，而所選用的方案，正是光纖到戶（FTTH）。

2 方案對比

寧夏地區(qū)舊有廣電網(wǎng)絡(luò)改造模式，數(shù)據(jù)部分主要采用EPON+LAN或EPON+EoC方式，EPON是將以太網(wǎng)技術(shù)與PON相結(jié)合的技術(shù)方案，它同時具備了以太網(wǎng)和PON的優(yōu)點。作為一種成熟的新興寬帶接入技術(shù)，具有易于實現(xiàn)，對IP數(shù)據(jù)承載能力佳，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運維成本低等諸多特色。

EPON+LAN或EPON+EoC方式一般采用下掛二層交換機方式實現(xiàn)，以光網(wǎng)絡(luò)單元作為交換機的匯集，用戶則是由交換機連接的，另外EPON局端設(shè)備OLT一般部署在前端中心機房，由此到小區(qū)的用戶距離損耗較大，一般靠較少分光的方式確保入戶的光功率達到收光門限。隨著寬帶用戶的增加以及其他運營商的提速，8M、10M寬帶日趨普遍，廣電寬帶所面臨的困境愈加嚴峻。

而采用EPON進行FTTH改造，可以最大程度再利用寧夏地區(qū)早期所部屬的其他組網(wǎng)方式所配置的EPON OLT設(shè)備和光纖資源。結(jié)合寧夏廣電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)況，是最佳的選擇。

表1 幾種接入方式對比

3 廣電FTTH方案簡述

廣電網(wǎng)絡(luò)存在廣播電視網(wǎng)絡(luò)的功能需求，單向并發(fā)的電視節(jié)目需要保留。因此在其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中必須考慮光纖入戶的信號將同時存在多種不同的波長信號。一般采用1310nm波長光作為上行信號載體，1490nm波長光作為下行信號載體，單向電視以及下行點播信號采用1550nm或1310nm（僅雙纖方案）波長光。

圖1 EPON與10G EPON 傳輸波長規(guī)定圖

3.1 單向射頻光信號

目前廣電內(nèi)射頻光信號的發(fā)射波長以及光放輸出波長為1310nm或1550nm，其中1310nm信號光發(fā)端成本較低，但不支持光放，無法滿足超遠距離以及較多分光的需求，但仍在寧夏境內(nèi)存在大量部署；而1550nm信號支持光放，可以在輸出端產(chǎn)生極高光功率的信號（EDFA放大約25dBm，EYDFA可以達到40dBm以上），但考慮到過高光強在光纖中產(chǎn)生的受激布里淵效應(yīng)會嚴重影響到遠距傳輸，所以一般會在前端進行多級分光，將其降到20dBm左右。

3.2 數(shù)據(jù)雙向光信號

EPON采用點對多點（P2MP）的連接方式組成，OLT端的每PON口會對應(yīng)最多64個ONU的PON口進行物理連接。從PON光模塊的角度考慮，1490nm PON發(fā)光模塊的成本遠高于1310nm PON發(fā)光模塊。所以采用在OLT端配置前者，而在ONU端配置后者，以實現(xiàn)最高性價比的組網(wǎng)方式。由此確定了上下行的數(shù)據(jù)光信號的波長。

圖2 典型的PON網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)圖

但由于此上行信號的波長（1310nm）與單向光信號相同，所以無法采用“單纖三波”的方式實現(xiàn)。結(jié)合寧夏目前的光發(fā)機部署狀況。選用“雙纖三波”方式，將數(shù)據(jù)雙向信號與單向光信號進行物理隔離，是目前業(yè)界通用的做法。

3.3 雙纖三波組網(wǎng)方案

施工方面通用的光纖線纜采用4芯入戶，其中兩芯分別作為數(shù)據(jù)雙向信號與單向射頻信號的傳輸介質(zhì)，另兩芯備用。即一芯用作光網(wǎng)絡(luò)單元，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)雙向業(yè)務(wù)，包括點播數(shù)據(jù)回傳、電話、寬帶上網(wǎng)等；另一芯作為光機信號的輸入介質(zhì)，實現(xiàn)用戶的單向數(shù)字電視及利用CDN和IPQAM技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)視頻點播下行傳輸。優(yōu)點是：

⊙ 不同于“單纖三波”方式，此方式無需在OLT前端部署波分復(fù)用器以及在終端ONU增添解復(fù)用裝置，極大降低部署成本，更易于廣電業(yè)務(wù)的部署和開展。

⊙ 即使未來轉(zhuǎn)變?yōu)椤皢卫w三波”方式組網(wǎng)，目前國內(nèi)也采用4芯光纖接入方式準備額外的備用線纜，兩種方式在組網(wǎng)纖芯資源利用方面并沒有區(qū)別。

⊙ 最大程度沿用實網(wǎng)已有的1310光機資源，并可

以選擇靈活配置終端組成，實現(xiàn)平滑升級。

3.4 方案示例

以單小區(qū)改造工程為例，采用雙纖三波的FTTH方式，實現(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)的小區(qū)全覆蓋。終端靈活部署，根據(jù)用戶需求進行業(yè)務(wù)開通，既可實現(xiàn)單業(yè)務(wù)（電視）的接入，也可實現(xiàn)數(shù)據(jù)電視雙業(yè)務(wù)同時部署開通。建設(shè)方案遵循可擴展性、互操作性、易管理運維、高性價比的原則。表現(xiàn)如下：

⊙ 可擴展性：本方案基于模塊化設(shè)計，可根據(jù)不同需求靈活配置。

⊙ 互操作性：本方案所選的產(chǎn)品可以和其他廠家的產(chǎn)品通過開放標準實現(xiàn)互連。

⊙ 高性價比：方案中所采供的產(chǎn)品都是業(yè)界成熟和先進的產(chǎn)品，同時具備極高性價比，產(chǎn)品規(guī)格刻靈活選擇，節(jié)省投資。

⊙ 方便的管理運維：提供同意的系統(tǒng)維護和管理工具，以保證系統(tǒng)的正常運行。

3.4.1 單向光信號鏈路

1310nm光發(fā)機價格較為低廉，最大發(fā)射功率為13dBm（20mW），采用電中繼，光接收機的平均收光功率為-2dBm，即允許無中繼光鏈路損耗為15dB。損耗系數(shù)為0.35時，可支持40km的無中繼傳輸；

圖3 1310nm模擬光信號的無中繼與有中繼傳輸圖

1550nm光發(fā)機的光發(fā)功率為9～9.5dBm（8～9mW），支持光中繼和光放大，一般會在前端接入EDFA或EYDFA放大器輸出，最大輸出光功率為24dBm（EDFA），甚至40dBm（EYDFA）以上，可支持無中繼傳輸距離為65km。

圖4 1550nm模擬光信號的無中繼與有中繼傳輸圖

3.4.2 雙向光鏈路

目前EPON主流采用的PON模塊為PX20+模塊，該光發(fā)模塊的平均光發(fā)射功率為7～2.5dBm，光收靈敏度為-27dBm。則連接二者的光分網(wǎng)絡(luò)線路所允許的最大損耗值為：

取線路維護余量為3dB，則要求EPON系統(tǒng)的ODN損耗控制在26dB內(nèi)。若對EPON口采用1∶64分光（EPON標準下最大分光比，主要受光模塊限制），建議端到端傳輸距離不超過20km。

3.4.3 小區(qū)方案說明

設(shè)置分前端機房于小區(qū)內(nèi)（控制到戶平均距離10km以內(nèi)較好），雙向及單向光信號通過遠距傳輸線路到達此處，進入ODN起始位置。分前端機房部署EPON OLT設(shè)備和1550光放大器。一個PON接口用于一棟樓用戶接入，1550光放大器經(jīng)過光分路器后鏈接到各分路器。

在每棟樓設(shè)置一個樓棟光交箱，每個單元設(shè)置一個樓道光交箱。從分前端機房到樓道光交箱的光網(wǎng)絡(luò)為小區(qū)骨干光網(wǎng)絡(luò)，樓棟光交箱和樓道光交箱內(nèi)部署光分器，小區(qū)骨干光網(wǎng)均采用4芯光纖（1芯數(shù)據(jù)+1芯電視信號，2芯備用）。

樓道光交箱到用戶家庭為接入尾纖，采用皮線光纖接入，每家使用2根光纖鏈接到樓道光交箱。

3.4.3.1 雙向信號損耗估算

數(shù)據(jù)信號損耗估算：到戶-7～-27dBm

10km光模塊發(fā)射功率2dBm，2分路衰減4dB，通過樓棟的32分路器衰減16dB，入戶光功率-18dB，需要PON模塊收光低于此。

2)利用武漢市543路公交車GPS數(shù)據(jù)、IC卡數(shù)據(jù)以及543線路的各站點信息試算得到2個公交乘客下車站點識別模型的識別率分別是：基于出行鏈識別為70%左右，基于乘客出行連續(xù)性識別為50%左右，所以選取前者為下車站點識別模型. 該模型不僅可以識別出行連續(xù)的刷卡記錄還可以識別出行不連續(xù)(出行鏈斷裂)的刷卡記錄. 針對出行鏈斷裂的刷卡記錄，通過將這類乘客細分為2類，采用不同的概率計算方法得到下車站點概率繼而確定下車站點.

CATV信號損耗估算：

設(shè)計要求：入戶-4dBm。

3dB放大到22dB，16光分路器衰減13dB，二級放大到22dB。4波分復(fù)用衰減8dB，通過樓棟32光分路衰減16dB。衰減系數(shù)0.25dB。

3.4.3.2 1550光放大器功率需求

TV數(shù)字信號，輸入功率-9dB左右，設(shè)計在-4dB。每64光分路附加1.6dB光損耗。每個PON接口需要13dBm光功率輸入，每8個PON接口需要1臺22dBm的1550光放大器。

3.4.3.3 用戶終端選擇

普通上網(wǎng)用戶（無需TV接入），提供普通上網(wǎng)ONU。

寬帶+TV用戶，這類用戶需要提供ONU+光收型二合一設(shè)備或獨立的ONU和光接收機兩種設(shè)備。

普通TV用戶，提供家用光接收機即可。

3.4.3.4 VLAN和IP地址規(guī)劃

遵循可管可控可維護的原則，需要對用戶的VLAN和IP地址設(shè)定規(guī)范，規(guī)范包括VLAN、IP地址、限速、接口配置、安全配置等。

3.5 VLAN規(guī)劃方案

包括PPPoE、互動點播，VLAN劃分采用PSPV+PUPV5方式，即每用戶分配4各VLAN，1各獨立的上網(wǎng)VLAN、2各共享的VOD/VoIP VLAN（VoIP預(yù)留）和終端設(shè)備管理的VLAN。其中每個用戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)的VLAN不同。

OLT VLAN的配置：在FTTH模式夏，OLT對ONU的設(shè)備管理、VOD標記外層SVLAN，對PPPoE撥號上網(wǎng)業(yè)務(wù)標記外層SVLAN，用戶側(cè)的CVLAN在ONU上進行設(shè)置。ONU的每個LAN口所屬的VLAN均為access模式。

ONU VLAN設(shè)置：由于用戶申請的業(yè)務(wù)不同、終端也存在差異，為了保證業(yè)務(wù)開通的便利行，ONU的VLAN配置遵守VLAN的規(guī)劃。

3.6 IP地址規(guī)劃

小區(qū)內(nèi)通信設(shè)備主要是二層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，但需要對所有的OLT設(shè)備配置IP地址和網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)管和遠程管理。內(nèi)容包括：

⊙ 基礎(chǔ)配置規(guī)劃。

⊙ 用戶接口：端口使能開啟，并進行端口的描述功能。（互動業(yè)務(wù)，寬帶業(yè)務(wù)，VoIP業(yè)務(wù)，預(yù)留）。

⊙ 安全配置。

⊙ 設(shè)備上線后必須修改原始用戶名、口令（長度字符數(shù)：數(shù)字、字母、符號）增加訪問控制列表，限制特定主機與設(shè)備進行Telnet協(xié)議交互。

⊙ 在OLT和ONU上配置MAC地址過濾，放置MAC地址的攻擊。

⊙ 匯聚交換機包含匯聚交換機以下的所有二層設(shè)備都要做到橫向的隔離（不允許橫向二層互訪，只能通過網(wǎng)管關(guān)）。

4 結(jié)束語

廣電運營商的雙向網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是一項長期而艱巨的任務(wù)。區(qū)別于電信運營商，廣播電視業(yè)務(wù)施廣電的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，廣電雙向網(wǎng)建設(shè)必須考慮其可持續(xù)發(fā)展。這需要一方面基于同軸網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)備的更新演進，另一方面在實施光網(wǎng)絡(luò)部署時考慮到未來的演進和平滑升級。寧夏廣電目前正處于FTTH建設(shè)的基礎(chǔ)建設(shè)階段，結(jié)合自身實際情況，決定一方面沿用原有EPON網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)OLT設(shè)備，最大程度利用現(xiàn)有資源；另一方面實施雙纖三波EPON網(wǎng)絡(luò)部署，通過分布式部署和集中式管理的方式緩解其運維壓力，提升網(wǎng)絡(luò)承載能力和靈活性，并實現(xiàn)未來FTTH改造的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 國家廣播電影電視總局科技司．下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）師范區(qū)實施總體方案[Z]

[2] 寧夏廣電傳媒有限公司會議報告．寧夏廣電網(wǎng)

[3] 任伶俐，查瀾．基于EoC的HFC接入網(wǎng)絡(luò)雙向改造技術(shù)及應(yīng)用．信息通信技術(shù)，2010(3)

[4] 王慶．光纖接入網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計手冊[M]．北京：人民郵電出版社，2010

[5] 陳新浙，陳麗英．廣電光纖到戶整體設(shè)計思路[J]．中國有線電視，2012(07)

Summarize of a FTTH Network Transformation Plan for Ningxia Media Group

Cai Yongxin
(Shizuishan branch of ningxia broadcasting and television network Co., Ltd., Shizuishan, 753000)

In order to achieve the goal of high speed、high bandwidth and high stability, due to the practical requirement of R&T business’s characters, Ningxia Media Group has taken full advantage of the existing network infrastructure and made a two-way network transformation of the urban and rural wide grid with the use of fiber to the household(FTTH). It will carry out high quality services such as high-speed Internet, high definition/standard video services, broadcasting and interactive on-demand which has an greatly positive effect on the local industry’s operation and people's livelihood in the long term.

Ningxia Media Group; EPON; FTTH; Network transformation

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.12.008

TN943.6，TN915.6文獻標示碼：A

1672-7274（2017）12-0025-04