宾川县乡村有线电视网络升级改造方案研究

钟红艳

摘要：针对2013年以来逐步建设的1 310 nm光网络存在的故障多、可靠性差、管理难度大、网络扩容性不高和扩容成本高的问题，文章讨论了采用1 550 nm+EDFA光传输替代1 310 nm光传输模式的优势，介绍了宾川县乡村有线电视网络1 310 nm升级改造为1 550 nm光传输的设计思路和技术方案。

关键词：网络改造；EDFA光放大器；1 550 nm传输网络

1 宾川县有线电视网络发展概述

2004年以来，宾川县就逐步建成了县城到9个乡镇11个分前端的有线电视光缆干线网络，通过县中心机房前端一台1 550nm发射机和一台1 550 nm光放大器将有线电视信号传输到每个乡镇分前端机房，光接收机接收后，进行信号调试，在通过1 310 nm发射机传输到各个自然村光节点进行接收传输到电缆网络，实现有线电视的全县传输。由于当时1 550 nm传输系统价格非常昂贵并且技术不是很成熟，所以在以后几年的网络扩容建设中，一直选用1 310 nm传输系统。但是，随着网络的扩展、光节点的增多以及1 550 nm传输系统设备价格的大幅下降和技术不断成熟，1 310 nm传输系统的局限性越来越明显，尤其是“光一电一光”转换环节中存在的故障多、可靠性差，特别是信号指标劣化严重，以及网络扩容性不高和扩容成本高的问题更突出。相对而言，1 550 nm传输系统优势越来越明显，价格大幅下降。经过测算，投入相同的资金，采用1 550 nm传输所覆盖的光节点数量是采用1 310 nm传输所覆盖的光节点数量的2?3倍，特别是省去了“光一电一光”转换环节，提高了网络的安全性、稳定性和网络指标以及网络的扩容性[1-2]。因此，采用1 550 nm+EDFA光传输替代1 310 nm光传输模式。

2 由1 310 nm传输系统升级改造为1 550 nm传输系统

2.1 宾川县乡镇有线电视网络现状

宾川县地处大理州东北角，东临楚雄，北靠丽江，全县辖9个乡镇，33万人口，有线电视用户接近7万户。自有线电视网络统一收归管理以来，网络发展比较快，网络覆盖比较广，2003年建成了县城到各个乡镇的主干光缆线路，县乡主干光缆线路达到300多公里，并在每个乡镇建成分前端传输中心。到目前为止，每个分前端安装了4?6台1 310 nm发射机，覆盖光节点数量为30?80个，并且建成了乡镇至自然村的二级光缆干线，自然村光缆通达率达到90%以上。

根据原来网络规划设计，从县城传输中心采用星型拓扑结构，1 550 nm传输到乡镇传输中心，接收光功率-2 dB?0 dB，在各个乡镇进行光、电转换以后，再通过1 310 nm传输系统将信号以星型拓扑结构的方式传输到各个自然村以下利用电缆网进行覆盖。

2.2 采用1 550 nm光网络传输的优势

目前的1 550 nm光网络传输设备比以前，在技术指标上更加成熟、稳定，在价格上大幅下降。单位毫瓦网络建设成本极具优势，在总功率较高时和覆盖光节点较多时造价较低，建设1 550 nm光网络在经济上是可行的。

指标优势：在各乡镇分前端的“光一电一光”转换中，系统的C/N指标下降3 dB，CSO和CTB指标分别降低4.5dB和6 dB，改造1 550 nm传输系统后，输入光放大器的光功率在4 dB以上，省去“光一电一光”转换环节，系统的C/N指标将提高2 dB，CSO和CTB指标分别将分别提高4 dB以上，系统综合指标得到改善。

机房设备数量减少，只要一台光放大器有源设备，就能将全乡镇光节点覆盖，省去了电信号部分和1 310 nm光发射机，系统传输稳定性和安全性增强。节省了人工成本和维护成本。

系统扩容性增强，改造成1 550 nm传输系统后，由于每个分前端目前只有40?60个光节点，最远的光节点传输距离不超过12公里，多数光节点在5公里范围内，所以一台1 550 nm光放大器可以覆盖80个光节点左右，接收光功率均可保证在-2 dB以上。光节点增加只要增加分路器就能实现网络扩容。同时也为以后的光纤到户（Fiber to the Home， FTTH）網络建设提供系统保障。

1 310 nm传输系统升级1 550 nm传输系统后，原来的1 310 nm发射机可以用于边远山区小片网络的建设。

3 1 550 nm光网络传输改造方案

3.1 建设1 550 nm系统基本思路

在县城中心机房增加一台1 550 nm光放大器（原来有一台1 550 nm光放大器，将1 550 nm信号传输到各分前端，接收光功率-1dB）[3]，根据链路计算出光分路器光分比，使得改造后送到每个分前端的光功率达到5 dB，满足分前端1 550 nm放大器输入光功率要求。由于乡镇之间较远，目前乡镇之间尚未建成主干光缆，因此不考虑环网的设计。

乡镇光放大器输出后，设计一台6分路器（均分），再带不同等级的分路器，考虑分前端所覆盖的光节点最远距离不超过12 km，1 550 nm传输损耗每公里0.25 dB，链路相差4公里，接收光功率也只相差1 dB，不影响光接收机的正常工作，所以将光节点距离分为3个等级，0?3公里以内一个等级，3?7 km以内一个等级和7?11公里以内一个等级，分别采用14分路、11分路和9分路，根据链路计算，光节点接收光功率均在-2 dB以上，考虑到分路器的备份，全部采用均分，全县只要3个型号的分路器各备2?3台即可满足设备备份，降低成本。

3.2 网络拓扑图结构

（1）县中心机房至各分前端线路拓扑如图1所示。

（2）县中心机房信号分配拓扑如图2所示。

县中心机房配置两台1 550 nm 23 dB光放大器，分别用两台1 550 nm分路器将信号分配传送到各分前端，分路器分光比根据不同链路长度计算得出，选取最长链路设计备份信号一路，其余剩余信号作为城区网络1 550 nm 23 dB光放大器输入信号，每路信号到下一级1 550 nm 23 dB光放大器的信号设计5 dB。

分前端信号分配拓扑如图3所示。

每个分前端设计一台1 550 nm 23 dB光放大器，光放大器后经一级分路器（均分6分路）分配后，每路信号为13.6 dB，然后根据光节点的距离选择不同型号的分路器，距离在0?3 km以内选择均分14分路器，距离在3?7 km以内选择均分11分路器，距离在7?11 km以内选择均分9分路器来覆盖所有光节点，根据链路计算，每个光节点接收光功率均大于-2 dB，能够满足光功率接收指标，并且一级分路器信号输出有接近50%预留，网络扩展性较高。

3.3 系统信号指标

系统的主要指标包括C/N，C/CSO， C/CTB 3大指标，严格按照《市县级有线广播电视网络设计规范》要求，C/N≥43 dB，C/CSO≥54 dB，C/CTB≥54 dB。由于是1 550 nm传输代替1 310 nm传输，在前端和光节点以下电缆部分分配指标不变时，只要对比1 550 nm和1 310 nm各项指标就可以看出优劣。对于1 550 nm传输而言，由于传输距离小，均小于15 km，光色散和光纤的自相位调制对系统的CSO和CTB影响不大，只要控制好入纤光功率不超过SBS阀值，可以不考虑1 550 nm光纤传输系统的CSO和CTB指标的变化。在1 550 nm系统中，光纤放大器对系统的CSO和CTB指标几乎没有影响，而对C/N指標有较大影响。

然而根据计算，光放大器输入光功率6 dB时载噪比损失1 dB，光放大器输入光功率3 dB时载噪比损失1.5 dB。本方案光放大器输入光功率设计值为5 dB，载噪比损失1?1.5 dB，同时省去了 “光一电一光”转换。在1 310 nm系统中，每次“光一电一光”转换，将使系统的C/N下降3 dB，CSO下降4.5 dB，CTB下降6 dB。因此用1 550 nm系统传输代替1 310 nm系统，二大指标都得到提高。

4 结语

从1 310 nm传输系统升级改造为1 550 nm系统传输后，网络的安全性、稳定性和网络指标都得到进一步提高，降低了维护成本，特别是大大提高了网络的扩容性，为网络的快速发展提供框架性的基础保障，也为FTTH网络的建设打下网络基础。

[参考文献]

[1]唐光明，金乃辉，周东，等.有线电视宽带HFC网络技术[M].北京：中国广播电视出版社，2004.

[2]范寿嗣.现代有线电视宽带网络技术和综合业务[M].北京：中国广播电视出版社，2001.

[3]冯兵，彭学山.宾川县有线电视网络技术资料汇编（2000—2007）[Z].宾川：宾川县有线电视台，2008.