德昌县有线电视光网建设规划

骆国浩

（作者单位：德昌县广播电视无线发射中心）

1 概述

有线电视网络以传输数字电视节目为主要目的，极大地丰富了广大群众的精神文化生活，是党和政府舆论宣传的主阵地。近年来，随着互联网的快速发展，特别是“三网融合”，电信企业在视频业务方面的突破，加快了有线电视网络自身的发展，使其双向化、智慧化成为重要课题。

由于各种原因，四川省凉山彝族自治州德昌县有线电视网络仍是单向混合光纤同轴电缆（Hybrid Fiber Coax, HFC）网。随着互联网、IP（Internet Protocol，网际协议）化进程的加快，单向HFC网凸显出无法开展互联网、IP化业务的缺陷。原有数字机顶盒无回看、点播功能，网络的业务提供能力严重不足，制约了德昌县有线电视网络的发展，群众的文化、信息化需求得不到满足。因此，尽快实施德昌县有线电视网双向化升级改造成为当务之急。

2 接入网

2.1 接入网技术方案选择

接入网由用户业务接口与业务节点接口之间一系列设备及传输线路组成。其功能主要是传输和分发大量视频业务与互联网业务，实现用户端与核心网节点之间的通信、交互。作为有线电视网，从局端、光线路终端（Optical Line Terminal, OLT）起直到用户端都可视为接入网。接入网作为承载网的末端，可分为有线和无线两种。有线接入方式主要有铜缆系统、HFC网系统、无源光纤网络（Passive Optical Network, PON）系统等。无线接入方式主要有固定和移动两种。

业务种类的增多和IP化趋势对接入网的要求也逐渐提高。要实现有线电视网双向化，有线电视网应一改以前DVB单一平台的模式，逐步向以IP为基础的宽带接入网发展。这样互联网业务、有线电视视频业务等共同承载在宽带接入网上，宽带接入网设备由路由器、宽带接入服务器等组成，使有线电视网逐步从HFC网接入方式向“PON+FTTH”（FTTH即光纤到户，是宽带光接入网的一种）方式演进。

评价一种接入技术效率的参考指标是带宽的速率和信号传输最大距离的乘积。几种宽带接入技术的对比如表1所示。通过对比可知，“PON+FTTH”是接入技术效率最高的方案。

表1 宽带接入技术一览表

2.2 接入网与城域核心网的连接

接入网的关键设备为OLT，OLT与IP城域网的连接有三种方式：

通过GE（Gigabit Ethernet，千兆以太网接口）口直接连接。

通过汇聚层交换机连接。

通过传输网S D H（SynchronousDigitalHierarchy，同步数字体系）/MSTP（Multi-ServiceTransferPlatform，多业务传送平台）、P T N（PacketTransportNetwork，分组传送网络）、OTN（OpticalTransportNetwork，光传送网）连接。

为实现德昌县接入网上联州级城域核心网中的数字电视平台、IP播控平台，在县局中心机房规划一台汇聚交换机，如图1中的汇聚交换机，该交换机向上通过光传送网OTN与州级IP核心网（数字电视平台、IP播控平台）相连。其中，IP核心网的主设备为核心路由器（Core Router, CR），和核心路由器在同一机房的宽带远程接入服务器（Broadband Remote Access Server, BRAS）、SR（业务路由器）组成业务控制节点。德昌下面各站点的OLT可以根据情况，或先上联德昌县局汇聚交换机，该汇聚交换机通过OTN与州级“业务控制节点”的BRAS和SR（业务路由器）连接；或部分OLT通过OTN与州级“业务控制节点”直连。系统拓扑图如图1所示[1]：

图1 传输拓扑图

图1 中，以汇聚交换机为界，汇聚交换机及以下为德昌接入网设备。

PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，维护成本低，产业链成熟，成为宽带接入网的事实标准。用于宽带接入的PON系统主要有以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network,EPON）、吉比特千兆无源光纤网络（Gigabit-Capable PON, GPON）、10G无源光网络（10G PON）。本次选用GPON。GPON系统均使用GEM（GPON Encapsulation Method，GPON封装方法）封装方式[2]，使得GPON对于业务透明，任何业务都能使用GEM进行传输。“PON+FTTH”接入网主要由OLT、光分配网（Optical Distribution Network, ODN）、光网络单元（Optical Network Unit, ONU）组成，如图2所示。ODN主要由光缆、光分路器两大无源器件组成（其余为实现安装连接这两大器件的配套设备如光纤连接器、接续盒、光交箱并未画出）。

图2 “PON+FTTH”接入网拓扑图

3 规划要点

3.1 注意事项

（1）县广电局机房汇聚交换机以下部分作为有线电视接入网，采用OLT上联汇聚交换机，接入网业务全IP化体系。

（2）接入网选用PON+FTTH宽带接入模式。PON设备选用GPON/10G PON混插型设备。

（3）OLT覆盖规划。

3.2 OLT覆盖半径

OLT覆盖半径测算公式[3]如下：

在公式（1）中，Am表示覆盖半径，单位 km，定义OLT到最远用户的距离为覆盖半径。δ表示用户密度，单位为户/km2。

影响OLT覆盖半径的主要因素是区域用户的密度。参照公式（1），总投资最低时，OLT覆盖半径及用户数如表2所示：

表2 OLT覆盖测算

OLT设备一般置于汇聚机房，是否下沉乡镇要看情况。OLT上联汇聚交换机，一般单路需要两芯光纤，县到乡镇主干纤芯不富裕或覆盖区距汇聚机房太远时才考虑下沉。

3.3 OLT的区域划分

（1）参考计算的覆盖半径。

（2）以天然河道或道路进行划分。

（3）以小区或村社进行划分。

划分时注意，对乡镇用户密度较低的区域，宜采用较低的分光比（总分光比低于1∶64，如1∶32）。

3.4 OLT选址

OLT是否下沉要结合主干纤芯情况和其覆盖区距汇聚机房的距离综合考虑。OLT的选址还要考虑其所处的机房是否具备良好的市电供应、机房的制冷保障、安全保障等主要因素。

3.5 光分配网结构

ODN（光分配网）结构较为重要，其建设直接影响“PON+FTTH”系统的综合成本、稳定性、可维护性，同时ODN建设周期长、投入大。

ODN的重要性体现在下面三点[4]：

（1）ODN是第三张固网，是固定接入网未来50年的发展基础。

（2）施工环境复杂多变，一旦建设质量不达标，其返工和改造成本将十分昂贵。

（3）建设周期长，投入大，是FTTH投资的重点。

具体规划中需要重点考虑以下两点：一是总的分光比，二是采用几级分光。PON系统总的分光比将影响所带用户的可用带宽。当户均接入带宽大于100 Mbps，EPON与GPON在总分光比1∶64时均不能满足，只有10G PON能满足。考虑到降低PON系统的建设成本和用户在线比率等原因，初期选用GPON并且总的分光比1∶64还是可以接受的。后期可以逐步优化升级为10G PON系统。PON网络的ODN结构可以选用的主要有一级分光和二级分光两种。选用二级分光方式较灵活，适合FTTH建设初期的ODN“薄”覆盖建设模式，可节省每线ODN造价[5]，线路投资小，但设计复杂。使用GPON时总分光比选用1∶64，1∶64采用两级1∶8来实现，这样分光器主要为1∶8，使网络维护时分光器具有一定的通用性。使用10G PON选用1∶128或1∶64的总分光比，1∶128可由两组1∶64组成，这样原来1∶64的ODN结构无须变化。GPON口光模块选用C++（CLASS C++，GPON光模块规格之一）模块，受PON系统光功率损耗预算限制，农村较远、分散用户区域分光比可适当降低。ODN的链路光功率损耗预算是较为重要的指标，需确保光链路总的损耗小于光功率损耗预算值。比如，C++光模块对应的链路光功率损耗预算值为32 dB，从机房OLT的PON口到用户家里的光网络单元（ONU）之间总的光损耗要小于32 dB。一般设计时考虑预留2 dB的余量，光链路实际总损耗值要小于30 dB。光链路的主要损耗有分光器分光损耗和光缆损耗、工程事件损耗。工程事件指熔接、光缆弯曲等，特别是光缆过度弯曲，导致产生宏弯损耗，非常常见，施工中要注意避免此类事件的产生。分光器分光比一旦确定，其分光损耗占光链路总损耗的主要部分且不可改变，只有改变分光比才能改变。光缆长度随覆盖区不同而不同，光缆损耗对光链路总损耗影响较小，但光缆施工仍需按照规范确保其损耗越低越好。一般而言， OLT的最远覆盖距离即光缆长度按照5 km考虑是可行的。

规划ODN结构时，另一个需考虑的问题是如何提高PON口的利用率和分路器端口的利用率。其他需要考虑的问题，诸如光交箱类型是免跳的还是成端的，纤芯直熔还是成端，光缆中纤芯汇聚等，也需要考虑好。对于干线光交箱纤芯形态，建议免跳盘和成端盘都要有，这样后续新业务特别是一些专网业务起来后，跳接更方便，少一个连接器就少一点损耗。ODN建设中，光纤成端中光纤连接器头子类型，因不再传输模拟电视节目，可以考虑SC/UPC（卡接式方型超精度微球面）类型。

ODN的规划、设计、施工较为复杂，是网络建设中的重点和难点。ODN一旦建成，再去改变成本往往较高，所以应重视ODN的建设。

3.6 业务策略考虑

业务策略方面，网络电视（Interactive Personality TV, IPTV）业务通过业务路由器和其他业务在二层汇聚设备或OLT进行分流。PON系统提供了一种单拷贝广播（Single Copy Broadcasting, SCB）数据传输方式，即使多个ONU点播了同一节目，OLT也只发一份组播媒体流数据拷贝进入SCB逻辑通道光网络单元，所有ONU均接收同一份数据，使得 M 份业务带宽可为 N个用户提供服务，大大地节省了系统带宽。

4 结语

实际建设中，不可能一步到位将所有用户切换到FTTH业务。应按照市场驱动的思路，老网在发展新网过程中过渡2～3年。首先是建设好“PON+FTTH”网络；其次，按照“按需接入”、逐年转换的原则发展新网用户。现网用户有需求的，依据规划作FTTH终端接入施工；现网用户暂无需求的，逐年对其实施由DVB转换为FTTH。对新网已覆盖的区域，加大业务推广力度，提高小区用户接入比例，降低新网用户人均建设成本，实现投资回报。总的来说，逐步向有需求的用户区域有序推进、滚动发展，最终实现建设好有线电视接入网的目标。