有线电视FTTH 数字光纤分配网的设计规划

朱宝荣

（中国广电山东网络有限公司临沂市分公司，山东 临沂 276000）

0 引 言

近年来，全国各地（市）有线电视网已经逐步完成数字化改造，即利用频分复用技术完成混合光纤同轴电缆（Hybrid Fiber Coax，HFC）宽带接入网的搭建，进而实现数字电视信号传输。但基于HFC 技术的有线电视网建设成本过高，用户端的实际普及率较低。随着技术的不断发展和相关设备成本的逐渐降低，为实现有线电视网光纤入户（Fibre To The Home，FTTH）创造有利条件[1]。相对于HFC，FTTH 技术具有成本低、易维护等特点。因此，在全国大力开展“三网融合”的背景下，有线电视网必须不断进行技术升级和改造，为多数用户提供多样化、个性化的信息服务。基于FTTH 的有线电视数字光纤分配网设计规划能够有效解决此问题，并逐步完善有线电视网络建设体系，为广播电视行业带来新机遇和新发展。

1 有线电视数字光纤分配网的组织架构

建设符合国家相关建设标准《有线电视网络FTTH(光纤入户)IP 广播系统技术标准》，且适用于有线电视业务开展的数字光纤分配网，是全国各地（市）广电分公司重点关注的问题之一[2]。文章重点从技术性、实用性维度分析2 种具有代表性网络的组织架构。

1.1 设计原则

选择的是“GPON+IPON”网络模型，即以千兆比特无源光网络（Gigabit-Capable PON，GPON）为基础架构，利用IP 无源光网络（IP Passive Optical Network，IPON），形成一个全IP 且超千兆的光纤接入网络。设计1 路光芯，主要用于提供GPON 底层网络业务和数据传输的承载能力；另设计1 路光芯，主要完成电视信号入户[3]。根据任务区分，每个二级分纤箱需要保证有相互独立的2 路光芯分别连接至一级分纤箱，并预留2 路作为备用光芯。

考虑到备用纤芯的使用率较低，为有效降低成本，提高网络建设的实用性，可以将二级分纤箱相互独立的4 路光芯分别连接至一级分纤箱，将其中2 路作为主传输通道，另2 路保证端-端不连接。

1.2 网络结构

1.2.1 星型设计

前端机房辐射有线电视信号后，以JWGJ01 型光纤交接箱为节点，一级分纤箱JWGJ01-GFF01 和JWGJ01-GFF02 主要放置在JWGJ01 中，并通过光纤逐步向下延伸至下级分纤箱GFF1#/GF02/GF03/GF04/GF05/GF06 等，在同一条传输通路中的各个节点（如GF02 →GF02/GF03 →GF02/GF03/GF04）均采用接续方式实现全域覆盖，有效降低实际铺设的光缆长度[4]。星型设计的网络拓扑结构如图1 所示。

图1 星型设计的网络拓扑结构

1.2.2 树型+星型设计

前端机房辐射有线电视信号后，以JWGJ01 型光纤交接箱为节点，根据用户分布情况，可以将一级分纤箱JWGJ01-GFF01 和JWGJ01-GFF02 分别放置在各支线的汇聚节点上，由该节点逐步向下延伸至各下级分纤箱，支线的连接方式和传输方式与星型设计的网路结构保持一致。树型+星型设计的网络拓扑结构如图2 所示。

图2 树型+星型设计的网络拓扑结构

2 有线电视FTTH 数字光纤分配网的设计

2.1 FTTH 接入网的规划点位

为实现光纤接入使用效率的最大化，FTTH 接入网的规划点位通常设置在设备机柜至用户端的这一段距离内（通常小于10 km）。例如，在城区某中心机房采用的是64QAM 射频调制方式，辐射1 550 nm 光调制信号，如图3 所示，该信号经长距离传输后首先经过作为中继点的城区/乡镇分中心机房，利用1 550 nm掺铒光纤放大器（Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA）对信号进行功率放大，其次由第二中继点小区/村组机柜中的1 550 nm EDFA 光放大器辐射信号进行二次功率放大，最后由光分路器直接传输至用户端。值得注意的是，新接入的光纤可以直接替换掉之前的同轴电缆[5]。

图3 基于数字光纤分配网的FTTH 信号传输链路

2.2 FTTH 接入网的入户方案

2.2.1 组网方案

采取双纤三波方案，即在2 条主光纤传输线路中分别独立传输有线电视信号和相关业务信号。由于信号传输链路的分离，可以直接规避信号间的串扰，对于网络的稳定性提升具有重要意义。组网方案如图4 所示。

图4 FTTH 接入网的双纤三波组网方案

2.2.2 实践案例

以城区内某新建小区进行FTTH接入网设计为例，其中该小区的楼栋数为24，每栋楼只有1 个单元，2梯4 户的布局，层数为16，合计1 536 户，需要全部完成有线电视信号和广电相关业务全覆盖。

结合FTTH 接入网的规划点位设置，并考虑全覆盖的要求，在小区机柜中将1 550 nm EDFA 光放大器的输出功率设为+28 dBm，利用IPON 实现每1 组无源光网络（Passive Optical Network，PON）网端接入单独1 栋楼（覆盖64 户），具体组网方案如图5 所示。

图5 FTTH 接入网的入户设计

具体实施步骤可以分为2 个部分，即硬件配置和参数计算。其中，硬件配置主要包括小区机柜的主设备、光纤设计、光分路器配置；参数计算主要包括电视信号光功率、业务信号光功率[6]。

（1）主设备，每台EDFA 光放大器能够全面覆盖512 户，该小区需要配置3 台EDFA 光放大器，每个光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）的PON口可以直连64 户，则口光模块配置24 个即可。

（2）光纤设计，单个分纤箱能够覆盖4 个单元层合计16 户的光纤信号，分纤箱直连小区机柜，小区机柜至单元楼的接续盒采用的是16 芯，楼内分纤箱采用的是4 芯，能够实现主用+备用传输模式。光纤入户时配置的是FSS 型金属光纤入户箱，其中核心的数据光纤模块是由机架式24 位光纤配线架、SC 光纤适配器以及单模SC-SC 跳线（双芯）组成。

（3）光分配置，主要由1 个PON 口和1 个4 路光分路器组成，每1 路的光分路器连接1 个分纤箱，而后继续拆分4 路光信号，即1 个分纤箱通过16 路光分路器输出16 路光纤信号。

（4）电视信号光功率的计算，先计算各个传输节点的有线电视信号功率之和，再计算传输路径中存在的损耗，两者之和为FTTH 电视信号光功率。

（5）业务信号光功率的计算，先计算各个传输节点的业务信号功率之和，再计算光损耗，两者之和为FTTH 的业务信号光功率。

3 FTTH 数字光纤分配网设计的关键问题

3.1 双纤三波组网的问题

该组网方案虽然能够有效降低业务信号与电视信号之间的串扰，但要求波分复用器的波长隔离度必须达到35 dB 以上，否则抗干扰的效果不明显，需要提高光接收机的性能配置。此外，双纤方案会增加传输链路的建设成本，如纤芯和光分路器的数量会呈现几何倍数增长，且硬件配置和参数计算的复杂度也会随之增加。

3.2 多级光分的问题

根据FTTH 技术规范，光分路器的设置通常不会超过3 级，分级数的增加将导致节点数成倍数增加，网络更容易出现故障，且维护管理难度也更大。此外，多级光分也会带来功率分配不合理的问题，使得获得高光功率的终端接收的信号阈值溢出，引起电视信号的非线性失真[7]。

3.3 入纤光功率的问题

为实现远距离的信号传输，通常的做法是提高发射机辐射端的入纤光功率，使得接收端能够获得更高的光功率。但入纤光功率过高会引起信号的非线性失真，直接降低信号质量。仍以以城区内某新建小区实践案例的配置参数为例，当有线FTTH 数字光纤分配网需要实现超过20 km 的远距传输时，入纤光功率应当≤17 dBm，否则会导致输出端的信号非线性失真。

4 结 论

随着数字设备推动有线电视行业的不断发展，有线电视网FTTH 是必然选择。通过基于FTTH 的有线电视数字光纤分配网设计规划，为终端用户提供多样化、个性化的信息资源，有效提升技术水平和服务质量。通过逐步完善有线电视网络的建设体系，为广播电视行业带来新机遇和新发展。