农村有线电视的光纤网络维护与农村信息化建设

袁勤锋

（作者单位：中广有线启东分公司）

1 光纤及光纤网络

所谓光纤，即光导纤维。光纤应用于有线电视网络中可以实现电视信号和数字电视信号的传输模拟，在应用中传输介质为光导纤维，传输载体为光，通过相互转换光信号和电信号达到高速传输有线电视信号的效果。纤芯、包层两部分共同组成了光纤，光波在光纤中通过不断折射达到信息传输的效果。纤芯的折射能力极高，可以保证光波高效传播降低损耗。包层的反射率很低，使光波智能在纤芯内传播，不会散失，保证了光波传播的质量。按照纤芯内光波传输折射情况的不同，光纤可以分为多模光纤和单模光纤，当前这两种类型的光纤在有线电视网络设计中都有着较为广泛的应用。

2 光纤网络的优势

第一，传输容量大。虽然光纤体积较小，细如发丝，但是比同轴电缆传输的容量却大很多。理论上，一个单位时间内光纤能够传输1000亿个话路。将多模光纤应用于有线电视网络当中，如果一路带宽需要8 Hz，那么传输几百甚至上千的有线电视信号使用一根光纤即可。第二，传输距离长。光纤网络中信号载体为光波，在光纤传输中光波损耗很小，并且传输距离更长。当前G.652型号光纤是有线电视网络中使用较多的一种单模光纤。G.652型号光纤中传输1310 nm波长的光波时大约会产生0.35 dB/km的损耗，在G.652型号光纤中传输1550 nm波长的光波可以将损耗值控制在大约0.2 dB/km。也正是凭借着其损耗小的特点，在几十公里的传输中，有线电视光纤网络可以实现无中继传输。第三，抗干扰能力强。光纤网络所用光纤介质材料为玻璃，所以在电磁场中不会受到干扰，这大大提高了光纤网络传输的稳定性，有着很强的抗干扰能力。第四，维护成本低。光纤有着十分方便的铺设连接方式，很高的灵活性，可以架空或者在管道中铺设。相比于同轴电缆，其所占空间大大减少，大大降低了线路铺设难度。因在具体铺设中环境对光缆施工产生的影响不大，所以减少了光纤网络的维护工作量，也降低了光纤维护成本。

3 光纤网络设计

3.1 光纤网络拓扑结构

第一，树形拓扑结构。树形拓扑结构是有线电视前端常用的结构形式，灵活的树形拓扑结构可以增强网络信号，诊断并排除网络故障。通过光分路器可以在网络中辐射传输光信号，有效节约建设成本和维护成本。

第二，星型拓扑结构。该结构是以节点对节点的方式将网络信号和中央节点相连接，由中央节点汇聚信号并且将信息传输到目的节点。中央节点管理网络方式为集中控制，整个网络运行质量直接受到中央节点运行效率的影响。

第三，环形拓扑结构。该结构形式中光缆连接各个节点最终形成闭环形状，在信号传输过程中按照规定的方向从一个节点到另一个节点传输。光纤有着非常高的传输速度，所以组网中非常适合使用环形拓扑结构。

3.2 实地勘查

光纤网络设计方案、运行效率直接受到户外地形、环境、建筑物分布、街道走向等因素的影响，在户外铺设骨干网、分配网等有线电视光纤网络时，设计人员要对这些情况加以掌握分析，通过实地勘查，结合地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、地形地貌图、影像资料等客观地判断和分析相关数据信息。

3.3 设置路由

工作人员在进行光纤路由规划设计之前，要以农村实际情况为基础，做好勘查数据文件的整理分析，深入研究、分析、整合相关文件资料，做好地方网络情况、区域建设情况的调查，从而保证路由架设科学合理。在规划设计光纤路由之后要创建数字化文件，完成数据信息、图纸等扫描，便于日后施工，同时为日后网络维护、查询提供便捷。

3.4 故障分析

有线电视光纤网络传输中常常会遇到不同类型的故障，主要故障如下：

第一，光网络单元（Optical Network Unit，ONU）终端无法拨号。表现为使用者将电脑连接到ONU，信号正常却无法拨号上网。可能的情况有几点：一是用户名或密码错误，无法正常拨号；二是后台支撑系统故障，无法对用户正常授权，或者在用户遭遇某些未知因素影响出现下线情况时，系统不能正常反应，导致用户不能重新拨号；三是ONU本身故障，不能正常解调信号。

第二，出现光纤熔接问题。这也是有线电视光纤网络传输中常见的故障。一旦出现熔接问题就会导致信号出现中断、接收错误等状况，而工作人员熔接时技术不到位是导致出现这些问题的主要原因。技术人员在进行故障排查时要先将熔接盒打开，对光纤连接是否存在错误、断开的情况进行检查，如果有必要可以二次熔接光纤。技术人员应当严格按照施工流程、工艺标准完成熔接作业，提高熔接水平，以此来减少光纤熔接不合理问题的出现。

第三，光缆被破坏。这也是农村有线电视光纤网络常见的问题之一。在户外铺设的有线电视光缆网络容易受到自然因素、人为因素等因素的影响，比如基础工程施工破坏光缆，如果反馈不及时会导致信号传输质量显著降低。技术人员在排查此类故障时可以借助光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer，OTDR）等设备进行辅助查询，通过辅助手段确认故障范围，记录故障特征和处理过程，为日后光缆检修维护提供参考。

4 农村有线电视的网络建设

4.1 光纤入户常见方案

4.1.1 “同轴+光纤入户”方案

该方案分别采用同轴电缆和光缆方式将有线电视信号和数据双向信号入户，光节点光电转换有线电视信号，通过同轴电缆，射频信号入户后和接机顶盒相连接，通过皮线光缆传输双向光信号，数据信号传达给用户室内ONU设备后，实现宽带传输信号的目的。该方案具有无干扰和成本低的应用优势。一方面，节目中有线电视信号和双向数据信号在独立的物理通道上各自传输，这种方式避免了传输过程中以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network，EPON）下行信号干扰有线电视下行信号的问题。另一方面，在具体应用中同轴光纤方法可以节约用户终端设备成本，直接和对应的建筑物连接，将光节点到家庭接收机光分配网（Optical Distribution Network，ODN），有效地节省网络建设成本。可见，同轴网投资方面，光纤到户（Fiber To The Home，FTTH）有着良好的经济性，可以考虑在早期有线电视接入网改造时应用该方法。不过这种方法也存在一定的缺陷，比如缺乏足够的稳定性，需要外接供电等。

4.1.2 单纤三波入户方案

使用密集型光波复用（Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM）将光缆电视信号（1550 nm）和大功率光放大器发送的双向数据信号（上游1310 nm，下游1490 nm）有效发送到机房当中的传输方式为单纤三波入户。该入户方案优势主要体现在两方面：一方面，有着较为容易的操作和维护终端。基于该结构从中心局到终端的形式，该架构网络管理人员可以通过远程操控，轻松地对用户终端设备采取管理措施；另一方面，该结构形式可以节约网络建设成本：该方案大大减少使用ODN光谱仪和相对应光缆用量，有效地节省了机房到用户的光纤资源等成本，这种FTTH优势备受关注。不过这种建设方案也存在一定的不足，比如，在传输EPON 1490 nm下行数据信号时会在一定程度上干扰单频62.5 MHz和倍频1550 nm下行有线电视信号。

4.1.3 双纤三波组网方案

FTTH光学接收器可以接收进入到室内的有线电视光信号，将其转化为无线电信号，然后向数字机顶盒发送电信号，通过FTTH、EPON数据双向信号进入到ONU等室内，然后向计算机、路由器或者其他网络设备传输。在农村信息化建设中，采用的是双纤入户方式、射频（Radio Frequency，RF）混合双纤三波组网方案，使用一纤传输射频光波信号，另一纤传输无源光网络（Passive Optical Network，PON）上下行数据，两者相互独立不会产生干扰。通过有线电视网络（Community Antenna Television，CATV）光接收机接收射频广播信号，通过RF接口将入户型光接收机向机顶盒模块的电视提供信号。通过ONU接收数据信号，利用以太网接口，经过ONU向个人计算机（Personal Computer，PC）终端、融合终端、家庭网关等设备提供数据信号。

4.2 FTTH建网技术

4.2.1 光线路终端位置选择

在实际建设FTTH网络中，通常按照20 km设置光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）设备的接入距离，集中部署的方式可以达到节约成本、维护便捷的效果。不过在一些特殊情况下可以在相应站点设置OLT局点。比如：缺乏完善的技术室设施条件或者光纤管道资源，导致光缆引出基本条件无法满足的；或者实际应用中无法达到光缓解要求距离条件的工程。

4.2.2 光分路器

第一，分光方式。为了简化网络结构、排除故障问题，可以优化频谱设计。工作人员根据光分路器是否和中心位置相对应来判断是否存在故障。当前FTTH设计分离方法常用类型包括两种，分别为集中分离和分布分离。具体来讲，集中式光分路器主要是在本单位机房（OLT机房）和光缆传输盒中放置光分离器，在没有完全开放之前的业务时，工作人员可以便捷地维护集中式光学集中器，达到节约成本的目的。光散射器是在建筑物内外光纤分离盒中放置的光分路器。分布式光学分配器和接收器以及ONU更加靠近，通过应用分光路器可以节约光缆、管道等资源。

第二，光分路器的选择。在实际机架中需要安装集成式布线柜中的光分路器，在调度箱安装过程中通过对机架、调度箱的合理选择和应用可以提高网络信号传输质量。在光纤旁路盒中安装光纤需要做好接线盒、微电路的合理选择。

4.2.3 光纤连接方式

热熔接和冷接续是当前常用的两种光纤连接方式，通常农村户外管线采用的是热熔接作业，耗时较长。相比之下，冷接续技术有着更加快速便捷的操作方式，但是稳定性不足，容易出现松动的情况，导致产生较大的损耗。通过科学技术的不断发展优化，现如今很多光纤入户熔接器都朝着微型化方向发展，价格也呈现不断降低的趋势。所以在农村信息化建设中，可以优先选择热熔接方式。

4.2.4 光通道损耗

光缆网络链路中的自然损耗、器材损耗、使用损耗都属于光通道损耗内容，是在设计光链路、网络施工中光通道损耗的重要指标。工作人员按照光功率预算要求控制光通道损耗，在设计中根据EPON设备指标控制ODN中的损耗。

式（1）中：a表示每公里光纤平均损耗（dB/km）；L表示光纤长度（km）；b表示光纤熔接点实际损耗（dB）；n1表示焊点数量；c表示光纤机械装配点损耗（dB）；n2表示机械装配点数量；d表示连接器损耗（dB）；n3表示连接器数量；e表示光分路器的损耗（dB）；f表示工程余量。其中工程余量根据光缆长度确定，通常在1～3 dB。光通道损耗情况，如表1所示：

表1 光通道损耗表

5 光纤网络维护方法

在维护光纤网络过程中可以充分借助光功率计、OTDR等工具。其中OTDR是维护光纤网络的重要工具，不但使用简单而且便于携带，常应用于农村信息化建设中。为了明确光纤质量是否可以均匀地传输，技术人员可以利用工具测量检验，并且查看曲线和检查数据，高效地判定光纤线路故障，确保及时完成维护工作。

6 结语

农村信息化建设中，有线电视光纤网络建设和维护占据着重要作用，通过合理选择网络入户接入方案、加强网络维护，可以提高网络信号传输质量，保证有线电视信号的高效应用，为村民提供优质的信号，推动农村网络信息化进一步发展。