浅谈农村广电网络的双向设计思路

2011-10-26卜建荣

中国科技信息 2011年11期

关键词：光缆双向光纤

卜建荣

南京市六合区广播电视台，南京 211500

浅谈农村广电网络的双向设计思路

卜建荣

南京市六合区广播电视台，南京 211500

通过对农村单一网络结构描述，从双向传输技术方案选择、波长应用选择、节点设备应用选择、网络结构设计四个方面分析如何对农村网络进行双向设计，以达到科学合理改造和建设农村双向网络、发展多业务的要求

光无源以太网（EPON）；EOC；波长；节点设备；网络结构

引言

随三网融合的推进，广电网络为了在未来竞争格局中立于不败之地，纷纷开展打造一张全业务、高质量城区网络的建设工程。但农村一般仍采用传统HFC网络结构单向传输，而本地其他运营商已采用xDSL或WiFi等方式，抢先一步覆盖农村InterNet接入、IPTV等业务市场，面对农村非常广阔的市场，广电网络如何参与竞争并利用其优势巩固原有用户，发展多重业务以打破其他运营商垄断格局，推进农村广电网络双向改造和建设已成为广电运营商重要工作。

1 网络现状与现存问题

1.1 农村一般为传统HFC单向传输网络，采用1310nm或1550nm单一波长，以分前端星型结构，向用户以广播方式传送下行模拟、数字有线电视单一业务，无法开展以双向网络结构为基础的InterNet接入、VOD、IPTV、数据专网以及今后要开展的网络游戏、IP语音、视频通信等业务。

1.2 农村一般设计为二级光网络，每光节点覆盖半径≤1.5公里，覆盖100～300户，光节点以下电缆分配网采用最多不超过3级干线放大＋1级用户放大设计，因设备指标质量、野外工作环境、接头工艺、设备调试等原因，用户末端模拟电视指标电平、C/N、C/CTB、C/CSO，数字电视指标MER、BER、一般勉强能达到要求。

如何改造和建设农村网络为双向传输以开展多种业务，同时提高用户模拟、数字电视末端指标，下面即从双向传输技术方案选择、波长应用选择、节点设备应用选择、网络结构设计四个方面作一分析。

2 双向传输技术方案选择

2.1 CMTS方案：

尽管DOCSIS3.0版增加信道绑定等功能，提高其带宽，较2.0版有较大改善，但回传汇聚噪声、光纤资源占用等问题仍然存在，另从成本上考虑，CMTS设备仍处于价格的高位，因此，新建双向网络少有继续采用CMTS的方案。

2.2 EPON+LAN方案：

同轴电缆与五类线双线入户，因野外设备、五类线传输距离、成本等多种因素，此方案非常适应城市密集住户的小区网络，但并不适应农村分散型的居住条件。

2.3 EPON+EOC 方案：

用EPON技术将双向信号传送到ONU设备节点，经EOC调制，与下行广播电视射频信号混合后一道通过同轴电缆传输，在用户末端分离并解调出数据信号。EPON+EOC方案具有高用户端接入速率（理论上，上、下行可达100Mbps），低光纤占用，设备节点以下网络资源（同轴电缆）可再用、扩展灵活等优点，是适应农村网络的双向改造最佳技术方案。

3 波长应用选择

3.1 电视下行信号波长选择

3.1.1 链路损耗及光纤资源要求：EPON技术应用中，OLT和ONU间(下行1490nm、上行1310nm)最大链路损耗理论上达30dB（20Km模块），严格条件下也能达23dB（表1）。1310nm传输目前最大链路损耗只能不到12db(14mw)，而1550nm传输设备EDFA单机增益可达22dB(158mw)以上，。在ONU与光接收机同地放置情况下，理论上11台1310nm光发射机与1台EDFA光功率相当（158mw/14mw=11.3），且链路损耗比值(0. 25/0.4=0.625)也决定在相同光功率情况下，其传输距离是1550nm的62.5%，同时每台1310nm光发射机需占用1根光纤资源。1550nm传输有光功率容量大、占用光纤少的优点，与EPON技术有较强的配套使用性。

表1

3.1.2 指标要求：分前端1310nm传输，必定要进行一次光电转换，以二级光缆网方式分配光信号，且因受光功率限制（一般最大14mw）,光节点较少，光节点以下3级干线放大＋1级用户放大，用户末端C/N、C/ CTB、C/CSO指标设计已到国家标准临界值。而1550nm传输可直接对一级光缆网1550nm信号经EDFA级联，指标损耗极小，且因较大的光传输容量（22dBm=158mw）,扩展为光机直接覆盖用户时，用户末端指标可接近分前端，可极大提高农村网络电视业务传输质量。

3.1.3 EPON技术要求：EPON技术根据IEEE.802.3ah标准规定，在PON口和ONU间使用下行1490nm和上行1310nm波长连接，其避开1550nm波长主要是给下行电视使用，现因二者合波入射光功率差异较大，存在着受激拉曼散射（SRS）这一非线性效应。随使用光纤技术发展和进步，相信这一问题解决后1550nm传输下行电视信号会得到广泛应用。

3.1.4 多业务接入要求：1550nm传输可方便利用现有RF Overlay EPON 技术，插入RF-TV、IP-QAM、IPTV各类业务的信号，灵活实现多业务传输。

3.1.5 “光进铜退”要求：随网络技术发展要求和光、电缆价格的降、升，光信号越来越接近用户，1550nm的低损耗特性和可在光层上多次放大，使其比1310nm应用起来要容易得多。

3.2 波长组合使用选择：

现有波分复用的单纤三波（电视1550nm、EPON下行1490nm、EPON上行1310nm）,空分的双纤双波（电视1310nm，EPON下行1490nm、EPON上行1310nm）和双纤三波（电视1550nm、EPON下行1490nm、EPON上行1310nm）。单纤三波因相互干扰，目前适用于光纤入户（FTTH）情况下，以较低的1550nm光功率与EPON的下行1490nm和上行1310nm波长合波与分波，以达到满足入户端非线性指标要求即可，双纤双波因占用较多光纤及功率容量较小不适用农村，很显然，双纤三波（电视1550nm，EPON下行1490nm、EPON上行1310nm）很适用于农村网络业务、技术发展要求。

4 节点设备应用

节点设备包括1550n m光接收机、ONU、EOC头端。

4.1 相互位置要求：

ONU与EOC头端间是以太网方式连接，五类线传输距离及野外施工布线难度等决定二者需放在一起。EOC头端和光接收机间射频信号混合、光分配网给光接收机和ONU各1根光纤所考虑的工程施工和光缆成本因素决定这三个节点设备需放在一起。因此可考虑使用光接收机、ONU、EOC头端“三合一”设备，一般为模块式设计，安装、维护方便。

4.2 覆盖规划要求：

因EOC头端输出电平较高(有些设计了跨接放大器功能)，一般为120dBu v，光接收机可考虑带光AGC功能及砷化镓射频放大模块，输出达116dB uv，去除向4个方向传输的四配分配损耗8dB，还能每个方向传输（116－8－64）/10（860MHz－9电缆每100米损耗）=0.44Km，大于原用户放大器传输距离。该范围一般不超过100户，考虑农村低接入率（20%），则每户可分配带宽100Mbps/（100*20%）=5Mbps，近其完全能满足要求。因此完全可用“三合一”设备代替用户放大器覆盖原有用户，称为“三合一”直接带用户。

5 网络结构设计

基于以上双向传输技术方案和波长的选择，在采用EPON+EOC技术方案、双纤三波长、“三合一”节点设备直接覆盖用户情况下网络结构设计示意如图1。

图1 结构设计示意图

5.1 EPON与HFC网共用的ODN部分设计：

EPON系统的基本组成包括光线路终端（O L T）、光分配网（O D N）、光网络终端（ONU）三大部分，因OLT、ONU一般和光发射机、光接收机分别放在分前端和设备节点，EPON信号与电视下行信号共用的ODN结构设计是农村改造的重点。ODN由馈线光缆、光分路点（P O S）、配线光缆组成。

5.1.1 馈线光缆：分前端ODF与每个光分路点（POS）间光缆，用于传输从分前端EDFA、OLT到光分路点（POS）的A/B网光信号。A/B网同缆传输，芯数要求最少4芯，其中1芯传1550nm电视信号，1芯传EPON信号，其余为预留。

5.1.2 光分路点（POS）：采用野外光缆交接箱，最大288芯容量（24层*12芯），采用裸纤式分路器置于托盘式内并插入插槽中，分A/B网2种，采用PLC型，分光比一般为1：16或1：32。

分路点设置可依行政村为单位，也可依覆盖“三合一”设备节点数（不超过32个）为单位设立光缆交接箱。或二者结合，将覆盖“三合一”设备节点数少的几个行政村设立1个光缆交接箱，将覆盖“三合一”设备节点数多的（大于32个）行政村设置多个交光缆接箱，如图示2所示。

图2 光分路点设立示意图

O L T到O N U 间最长距离应不大于20Km，根据行政村和覆盖“三合一”设备节点数，分光比1：16、1：32可灵活应用，以保证ONU接收光功率。1550nm接收光功率按不小于－2dBm设计，以保证在“三合一”设备节点光缆长度不均衡性情况下有足够输出电平。实际应用中可留一些光端口作为备份和扩展使用，不要一次用完。

5.1.3 配线光缆：光分路点（POS）与“三合一”设备节点间光缆，用于传输从A/B网光分路器到“三合一”设备间光信号。A/ B网同缆传输每节点大于2芯。

5.2 电缆分配网设计：

由“三合一”设备节点、电缆分配网、用户末端组成，等同于原HFC电缆网分配设计，不用考虑C/N、C/CTB、C/CSO等非线性指标设计，只要保证用户末端电平大于64dB uv即可。