开鲁有线电视城区网络改造方案

吴崇山

内蒙古广播电视网络集团有限公司通辽分公司 内蒙古 通辽市 028000

1 G/EPON技术简介

G/EPON 技术是基于ITU—TG—984.×标准的最新一代无源光综合接入技术，具有宽带宽、高效率、大覆盖范围、用户接口丰富，同时不存在回传噪声积累等优点。

G/EPON 主要技术特性：（1）下行速率：2.5Gbps 用户端带宽动态可调；（2）支持QOS 保证和全业务接入能力；（3）上行速率：1.24Gbps。

1.1 G/EPON网络基本结构

G/EPON 网络系统是由光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）和光分配网（ODN）组成。OLT 设置在中心机房或分前端，向上提供双向的高速接口，向下提供一点对多点的PON 接口；ONU 放在用户端，终结光纤链路并提供用户视频业务和其它各种数据业务的接入；ODN 是由无源光分路器组成的光纤分配网，使一个PON 接口的光纤传输带宽由多个ONU 分享，并集中上行数据。另外，由于不同光纤传输路径不同，造成的传输时延不同，以及光电转换、系统环境温度变化、器件老化等原因导致传输时延变化，都会使系统上行信号产生冲突，为此在PON 网络中还必须进行测距和时延补偿。如图1所示。

图1 标准GPON网络结构

1.2 G/EPON系统的特点

（1）G/EPON 在系统中采用WDM 波分复用技术或DWDM 密集波分复用技术。在采用WDM 技术中，用1550nm 波长传输下行广播电视信号，用1490nm 波长传输下行数据信号，用1310nm 波长传输上行数据信号。

（2）G/EPON提供了一个多业务平台，能够将任何类型和速率的信息经过适配后进行传输，包括以太网、VOIP语音、IPTV、VOD、有线电视等。

（3）G/EPON 的光纤拓扑非常灵活，可以是星型或者星树结合型，可以根据实际需要逐步扩容升级。

（4）G/EPON 的覆盖半径一般为20km，对20km 范围内光纤网不需设计和计算。

（5）G/EPON 具有更宽的带宽、更低的成本和更适应宽带业务传输的特点，可以更彻底地解决宽带接入问题和双向业务问题。

1.3 G/EPON系统的工作原理

G/EPON 系统工作过程中采用光波分复用（WDM）技术，每个不同光波长在传输中也是采用不同的调制方式，系统数据传输原理，如图2所示。

图2 GPON数据传输原理图

（1）1550nm 下行有线电视信号，仍采用模拟光调制的方式进行广播式传输，与原来的HFC网有线电视信号没有区别。

（2）1490nm 下行数据信号也采用广播式传输，所不同的是基带信号直接调制光波，且每一个数据包都带有特定标志传输给指定的ONU，ONU 根据这个特定标志来判别哪个信息包是给它自己的，并且丢掉那些不是发给自己的信息包。

（3）1310nm上行数据信号，则采用时分复用（TDM）技术共享带宽，给每一个ONU 提供一个专用的时隙，各个时隙保持同步，这样就使各个ONU的数据信息汇聚到共用光纤时不会发生碰撞。

2 开鲁城区网络改造方案

开鲁有线电视城区有地下管线近10 公里，且在城中形成环路结构，易于形成总线型双保护城域光纤网。原有网络都是上世纪九十年代设计、安装的同轴电缆网，不能适应当前网络发展的需求，所以根据目前技术发展情况和自身的发展规划，我们认为应采用决定采用G/EPON 技术进行城域网络改造和建设。

2.1 一期规划：完成A平台建设

一期主要工程是用一年时间完成干线光缆铺设；完成单向HFC 网的光纤到搂头；完成平房区光节点建设，做到光节点以下只用一级放大器即可入户；光缆交接箱布置和光功率分配，如图3、图 4 所示。

计算条件：光接收机输入光功率按-1dBm 计；最大路由损耗为1dB，光分路器分光损耗：1∶16，12dB。1∶8，9dB；光分路器附加损耗：1∶16，1.6dB；1∶8，0.6dB。接头损耗：0.25×6=1.5dB。

二级光放至光点总损耗为：9.6×2+1+1.5=21.7故需配备21db 光放。

图3 光缆交接箱布置图

图4 A平台光功率分配图

图3中设A、B、C、D、E、F 六个光缆交接箱，每个交接箱覆盖半径为0.5～2km。每个交接箱入16 芯光缆一条，输出16 芯光缆8 条（可灵活掌握），具有100 对光纤交换能力。其余主干光纤在接续盒内交接。图（4）中主光发射机输出用于推动光放大器（EDFA）一台，光分配放大器（EDFA）6 台，每台光分配放大器使用1：8 平均光分路器1 个，至每个交接箱后分别带8 个1；8平均光分路器后直接到搂头。为了便于维护和备份，所有光放大器均采用输出功率为21dBm 的光纤放大器。

2.1.1 A 平台建设中应注意的问题

（1）干线光缆芯数尽可能的多，这样做不仅是为满足当前各种业务的需求，也是为满足今后各种不可预见的业务的需要，为今后各种增值业务的开展打下基础。

（2）光缆交接箱出入光缆条数尽可能的少，尽可能多栋楼使用一条光缆进入光缆交接箱，到小区或支干线交叉点用光缆接续盒进行交接。

（3）从前端到光缆交接箱，从光缆交接箱到搂头的光分配器的光纤必须作到一主一备，以保证今后网络升级的需求。

（4）光缆到小区到楼栋的施工尽可能规范，对于直埋光缆的埋深必须在1.2～1.5m 之间；如果不能入地而架空，不得低于4.5 米。而且要求横平竖直，美观整齐，有支承钢线。光缆引上引下部分必须有铁管保护。

（5）光缆终端盒需选用室内小型终端盒，光接收机选用外供电型，终端盒与接收机之间用跳纤连接，楼头箱应加锁保护。

（6）做好光纤熔接记录，电子存档和手工存档双备份，以保证维护的方便和今后升级资源利用。

2.1.2 A 平台建设材料明细

A 平台建设材料明细，见表1，表2。

2.2 二期规划：B平台建设

利用原设计A 平台的备用光纤，增加相应的光分路器，前端接入OLT 头端设备，楼头接入ONU，实现B 平台建设，如图5所示。

表1 前端设备明细

表2 干线和终端设备明细

使用备用光纤进行B 平台建设基于以下几点考虑：

（1）如果采用共纤传输，前端接入OLT 设备后，所有的楼头光接收机都要改成ONU＋放大器，不利于逐步升级和影响A 平台正常工作。

（2）接入 OLT 后，A 平台 1550nm 光窗口将出现3～5dB 的插入损耗，所以终端只能接入ONU（光接收功率为-3～-12dBm），而原有光接收机将全部作废，造成不必要的浪费。

（3）带有CATV 功能的ONU，比单一数据功能的ONU 造价要高出1500 元左右，同时还需增加放大器才能满足整栋楼的电平需求（ONU 的射频输出只有80dBμv）。

（3）数据传输只能限制在1490nm 和1310nm两个光窗口，不利于升级到光纤入户，而使用双纤传输，升级可采用密集波分复用，使数据传输速率可达到10Gbps。

图5 B平台总体解决方案

3 基于FTTB的G/EPON最后50m接入方案

FTTB 光纤到楼后，双向改造的关键是最后50m 接入方式，目前流行的几种技术和接入方式各有利弊。下面介绍几种目前常用的几种接入方案，提供参考。

3.1 FTTB+GPON+电力线接入（PLC）

将ONU 的数据接口通过电力线接入设备接入到楼的电力线系统中，用户只需在电源插座上加上“电力猫”即可完成宽带接入。这种方式不需要重新铺设入户线缆，可充分利用电力线资源，且传输速度较快，可达10Mbps，是一项比较适合低成本接入的方案之一，缺点是用电高峰期、较强的电磁干扰或天气情况恶劣、线路串扰等都会严重影响其传输速度。

3.2 FTTB+GPON+VLAN

终端ONU 提供的数据接口通过五类线与各个单元的以太网集线器（交换机）相连，再以五类线入户，完成宽带接入。这种方式较适合于新建的住宅小区或已经完成五类线铺设的住宅，接入成本低，安全可靠。

3.3 FTTB+G/EPON+ELink

为了解决五类线入户难的问题，市场上出现了各种EOC（以太网桥）解决方案。EOC 的作用是将有线电视信号和数据信号采用频分复用技术使两个信号在同一根同轴电缆上共缆传输或进行分离，且上下行传输对称。它解决了五类线入户难的问题，接入带宽较高，在分配网中直接使用原来的同轴电缆入户，抗噪声能力强。

图6为采用Elink 最后50 米解决方案原理图。在实际应用中，可以把以太网集线器、EOC 组、CATV 分配器组合在一起，即可以减少频繁的连线操作，又大大提高系统的稳定性，而其中EOC 和用户终端均为无源器件，可靠性强，唯一用电器件为以太网集线器，耗电量并不大，可以通过集中供电方式由ONU 统一供电。此种方式户均带宽可达10Mbps 独享。

3.4 FTTB+GPON+EOC

此种方案的EOC 原理基本与ELink 中的EOC相同，但需在用户端增加类似于CM 的EOC 调制解调器，接入带宽共享，接入相对灵活，前期投资较低，其原理如图7所示。

图6 采用ELink 最后50 米解决方案

图7 EOC 解决方案

图8 FTTH 接入方案

3.5 光纤接入FTTH

这种方式有待于终端产品ONU 价格的降低和功能的多样性，以及楼头中继设备的研发。如有的用户仅需要有线电视信号，那么为用户提供一台单一有线电视功能的ONU；如果是宽带局域网，那么为用户提供一台单一数据业务功能的ONU。

为了保证今后的可升级性，光干线和光干线分配到楼头采用双纤铺设，这样做的目的是保证下行的有线电视信号能够透明传输，而不受WDM或DWDM 的插入损耗的影响，同时也保证了数据传输的高带宽和双向传输对称，为今后百兆光纤入户打下基础。