宁夏广电FTTH方案简述

蔡永信

（宁夏广播电视网络有限公司石嘴山分公司，石嘴山 753000）

宁夏广电FTTH方案简述

蔡永信

（宁夏广播电视网络有限公司石嘴山分公司，石嘴山 753000）

宁夏广电以高速、高带宽、高稳定性为目标，结合广电业务特点即要求，充分利用现有网络基础建设资源，对城镇和乡村广电网采用光纤到户（FTTH）的方式进行双向网络改造，实现以广电网络承载高速上网、高清/标清视频服务、广播、互动点播等丰富高质量业务。

宁夏广电；EPON；FTTH；网络改造

1 引言

宁夏广电传媒集团有限公司于2010年已全面启动全区互动业务及双向网改项目，建立承载3D和高清节目直播功能的高清互动平台，实现40套标清、10套高清节目的时移、回看功能的稳定运行，并完成互动平台与BOSS、用户认证系统、数据平台、双向接入网的对接，具备正式运营条件。网改需要解决的问题主要是：一是“最后一公里”的旧有网络组成较为复杂；二是入户带宽不足。因此，建立适应宁夏广电业务开展和运维情况，具备可扩展性、互操作性、易管理运维、高性价比的网络具有重要意义，而所选用的方案，正是光纤到户（FTTH）。

2 方案对比

宁夏地区旧有广电网络改造模式，数据部分主要采用EPON+LAN或EPON+EoC方式，EPON是将以太网技术与PON相结合的技术方案，它同时具备了以太网和PON的优点。作为一种成熟的新兴宽带接入技术，具有易于实现，对IP数据承载能力佳，网络建设和运维成本低等诸多特色。

EPON+LAN或EPON+EoC方式一般采用下挂二层交换机方式实现，以光网络单元作为交换机的汇集，用户则是由交换机连接的，另外EPON局端设备OLT一般部署在前端中心机房，由此到小区的用户距离损耗较大，一般靠较少分光的方式确保入户的光功率达到收光门限。随着宽带用户的增加以及其他运营商的提速，8M、10M宽带日趋普遍，广电宽带所面临的困境愈加严峻。

而采用EPON进行FTTH改造，可以最大程度再利用宁夏地区早期所部属的其他组网方式所配置的EPON OLT设备和光纤资源。结合宁夏广电网络现况，是最佳的选择。

表1 几种接入方式对比

3 广电FTTH方案简述

广电网络存在广播电视网络的功能需求，单向并发的电视节目需要保留。因此在其网络建设中必须考虑光纤入户的信号将同时存在多种不同的波长信号。一般采用1310nm波长光作为上行信号载体，1490nm波长光作为下行信号载体，单向电视以及下行点播信号采用1550nm或1310nm（仅双纤方案）波长光。

图1 EPON与10G EPON 传输波长规定图

3.1 单向射频光信号

目前广电内射频光信号的发射波长以及光放输出波长为1310nm或1550nm，其中1310nm信号光发端成本较低，但不支持光放，无法满足超远距离以及较多分光的需求，但仍在宁夏境内存在大量部署；而1550nm信号支持光放，可以在输出端产生极高光功率的信号（EDFA放大约25dBm，EYDFA可以达到40dBm以上），但考虑到过高光强在光纤中产生的受激布里渊效应会严重影响到远距传输，所以一般会在前端进行多级分光，将其降到20dBm左右。

3.2 数据双向光信号

EPON采用点对多点（P2MP）的连接方式组成，OLT端的每PON口会对应最多64个ONU的PON口进行物理连接。从PON光模块的角度考虑，1490nm PON发光模块的成本远高于1310nm PON发光模块。所以采用在OLT端配置前者，而在ONU端配置后者，以实现最高性价比的组网方式。由此确定了上下行的数据光信号的波长。

图2 典型的PON网络组网图

但由于此上行信号的波长（1310nm）与单向光信号相同，所以无法采用“单纤三波”的方式实现。结合宁夏目前的光发机部署状况。选用“双纤三波”方式，将数据双向信号与单向光信号进行物理隔离，是目前业界通用的做法。

3.3 双纤三波组网方案

施工方面通用的光纤线缆采用4芯入户，其中两芯分别作为数据双向信号与单向射频信号的传输介质，另两芯备用。即一芯用作光网络单元，实现各种数据双向业务，包括点播数据回传、电话、宽带上网等；另一芯作为光机信号的输入介质，实现用户的单向数字电视及利用CDN和IPQAM技术在HFC网络上实现视频点播下行传输。优点是：

⊙ 不同于“单纤三波”方式，此方式无需在OLT前端部署波分复用器以及在终端ONU增添解复用装置，极大降低部署成本，更易于广电业务的部署和开展。

⊙ 即使未来转变为“单纤三波”方式组网，目前国内也采用4芯光纤接入方式准备额外的备用线缆，两种方式在组网纤芯资源利用方面并没有区别。

⊙ 最大程度沿用实网已有的1310光机资源，并可

以选择灵活配置终端组成，实现平滑升级。

3.4 方案示例

以单小区改造工程为例，采用双纤三波的FTTH方式，实现电视网络和数据的小区全覆盖。终端灵活部署，根据用户需求进行业务开通，既可实现单业务（电视）的接入，也可实现数据电视双业务同时部署开通。建设方案遵循可扩展性、互操作性、易管理运维、高性价比的原则。表现如下：

⊙ 可扩展性：本方案基于模块化设计，可根据不同需求灵活配置。

⊙ 互操作性：本方案所选的产品可以和其他厂家的产品通过开放标准实现互连。

⊙ 高性价比：方案中所采供的产品都是业界成熟和先进的产品，同时具备极高性价比，产品规格刻灵活选择，节省投资。

⊙ 方便的管理运维：提供同意的系统维护和管理工具，以保证系统的正常运行。

3.4.1 单向光信号链路

1310nm光发机价格较为低廉，最大发射功率为13dBm（20mW），采用电中继，光接收机的平均收光功率为-2dBm，即允许无中继光链路损耗为15dB。损耗系数为0.35时，可支持40km的无中继传输；

图3 1310nm模拟光信号的无中继与有中继传输图

1550nm光发机的光发功率为9～9.5dBm（8～9mW），支持光中继和光放大，一般会在前端接入EDFA或EYDFA放大器输出，最大输出光功率为24dBm（EDFA），甚至40dBm（EYDFA）以上，可支持无中继传输距离为65km。

图4 1550nm模拟光信号的无中继与有中继传输图

3.4.2 双向光链路

目前EPON主流采用的PON模块为PX20+模块，该光发模块的平均光发射功率为7～2.5dBm，光收灵敏度为-27dBm。则连接二者的光分网络线路所允许的最大损耗值为：

取线路维护余量为3dB，则要求EPON系统的ODN损耗控制在26dB内。若对EPON口采用1∶64分光（EPON标准下最大分光比，主要受光模块限制），建议端到端传输距离不超过20km。

3.4.3 小区方案说明

设置分前端机房于小区内（控制到户平均距离10km以内较好），双向及单向光信号通过远距传输线路到达此处，进入ODN起始位置。分前端机房部署EPON OLT设备和1550光放大器。一个PON接口用于一栋楼用户接入，1550光放大器经过光分路器后链接到各分路器。

在每栋楼设置一个楼栋光交箱，每个单元设置一个楼道光交箱。从分前端机房到楼道光交箱的光网络为小区骨干光网络，楼栋光交箱和楼道光交箱内部署光分器，小区骨干光网均采用4芯光纤（1芯数据+1芯电视信号，2芯备用）。

楼道光交箱到用户家庭为接入尾纤，采用皮线光纤接入，每家使用2根光纤链接到楼道光交箱。

3.4.3.1 双向信号损耗估算

数据信号损耗估算：到户-7～-27dBm

10km光模块发射功率2dBm，2分路衰减4dB，通过楼栋的32分路器衰减16dB，入户光功率-18dB，需要PON模块收光低于此。

2)利用武汉市543路公交车GPS数据、IC卡数据以及543线路的各站点信息试算得到2个公交乘客下车站点识别模型的识别率分别是：基于出行链识别为70%左右，基于乘客出行连续性识别为50%左右，所以选取前者为下车站点识别模型. 该模型不仅可以识别出行连续的刷卡记录还可以识别出行不连续(出行链断裂)的刷卡记录. 针对出行链断裂的刷卡记录，通过将这类乘客细分为2类，采用不同的概率计算方法得到下车站点概率继而确定下车站点.

CATV信号损耗估算：

设计要求：入户-4dBm。

3dB放大到22dB，16光分路器衰减13dB，二级放大到22dB。4波分复用衰减8dB，通过楼栋32光分路衰减16dB。衰减系数0.25dB。

3.4.3.2 1550光放大器功率需求

TV数字信号，输入功率-9dB左右，设计在-4dB。每64光分路附加1.6dB光损耗。每个PON接口需要13dBm光功率输入，每8个PON接口需要1台22dBm的1550光放大器。

3.4.3.3 用户终端选择

普通上网用户（无需TV接入），提供普通上网ONU。

宽带+TV用户，这类用户需要提供ONU+光收型二合一设备或独立的ONU和光接收机两种设备。

普通TV用户，提供家用光接收机即可。

3.4.3.4 VLAN和IP地址规划

遵循可管可控可维护的原则，需要对用户的VLAN和IP地址设定规范，规范包括VLAN、IP地址、限速、接口配置、安全配置等。

3.5 VLAN规划方案

包括PPPoE、互动点播，VLAN划分采用PSPV+PUPV5方式，即每用户分配4各VLAN，1各独立的上网VLAN、2各共享的VOD/VoIP VLAN（VoIP预留）和终端设备管理的VLAN。其中每个用户上网业务的VLAN不同。

OLT VLAN的配置：在FTTH模式夏，OLT对ONU的设备管理、VOD标记外层SVLAN，对PPPoE拨号上网业务标记外层SVLAN，用户侧的CVLAN在ONU上进行设置。ONU的每个LAN口所属的VLAN均为access模式。

ONU VLAN设置：由于用户申请的业务不同、终端也存在差异，为了保证业务开通的便利行，ONU的VLAN配置遵守VLAN的规划。

3.6 IP地址规划

小区内通信设备主要是二层数据转发，但需要对所有的OLT设备配置IP地址和网关，实现统一网管和远程管理。内容包括：

⊙ 基础配置规划。

⊙ 用户接口：端口使能开启，并进行端口的描述功能。（互动业务，宽带业务，VoIP业务，预留）。

⊙ 安全配置。

⊙ 设备上线后必须修改原始用户名、口令（长度字符数：数字、字母、符号）增加访问控制列表，限制特定主机与设备进行Telnet协议交互。

⊙ 在OLT和ONU上配置MAC地址过滤，放置MAC地址的攻击。

⊙ 汇聚交换机包含汇聚交换机以下的所有二层设备都要做到横向的隔离（不允许横向二层互访，只能通过网管关）。

4 结束语

广电运营商的双向网络建设是一项长期而艰巨的任务。区别于电信运营商，广播电视业务施广电的基础业务，广电双向网建设必须考虑其可持续发展。这需要一方面基于同轴网络进行设备的更新演进，另一方面在实施光网络部署时考虑到未来的演进和平滑升级。宁夏广电目前正处于FTTH建设的基础建设阶段，结合自身实际情况，决定一方面沿用原有EPON网络和相关OLT设备，最大程度利用现有资源；另一方面实施双纤三波EPON网络部署，通过分布式部署和集中式管理的方式缓解其运维压力，提升网络承载能力和灵活性，并实现未来FTTH改造的可持续发展。

[1] 国家广播电影电视总局科技司．下一代广播电视网（NGB）师范区实施总体方案[Z]

[2] 宁夏广电传媒有限公司会议报告．宁夏广电网

[3] 任伶俐，查澜．基于EoC的HFC接入网络双向改造技术及应用．信息通信技术，2010(3)

[4] 王庆．光纤接入网规划设计手册[M]．北京：人民邮电出版社，2010

[5] 陈新浙，陈丽英．广电光纤到户整体设计思路[J]．中国有线电视，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文献标示码：A

1672-7274（2017）12-0025-04