广电网络光纤入户改造和建设的实现方案

1.广电网络光纤入户的意义及实现的方式

1.1广电网络对光纤入户的需求分析

光纤入户FTTH(Fiber To The Home),即光纤直接到用户家中,将ONU(光网络单元)或光接收机直接放在用户家,有着光纤的无源、全业务、高带宽、抗干扰等优势。随着各大电信运营商对用户市场的争夺日益激化,广电网络要有更大的发展,就必须有更多的新业务上线,高清电视,高清互动点播,高速上网,视频会议,智能家庭以及时下最流行的云存储,云运用,云服务等等,这些日渐增长的业务都需要有更多的带宽和更稳定的网络支持,要做到这些新业务的承载和支持,现有的接入方式将能以实现,光纤入户将是必然选择。

1.2广电网络原双向网改与FTTH比较分析

几年前广电的双向网改,数据部分基本可分为两种方式,一种为EPON+LAN,另外一种为EPON+EOC方式,但为了节约成本,EPON+LAN方式几乎都是下挂二层交换机来实现的,也就意味着,不是ONU的口直接到用户,而是ONU作为交换机的汇集,用户则是由交换机的口连接的,另外EPON设备的OLT几乎都在前端中心机房很少有在小区的分前端机房的,距离上的损耗不可避免,使得EPON的64路的分光方式难以实现,随着互动数字电视用户的增加特别是宽带用户的增加,加之近年来多家运营商宽带提速,4M、6M宽带日趋增长,带宽瓶颈显得日益突出,兑现用户的带宽将难以保证,发展其他新业务将受到极大的制约。下表1中EPON+LAN方式以每个PON口下挂32个ONU,每个ONU下级联4个单元,每个单元12户用户为例,EPON+EOC方式以每个EOC局端下挂50户用户为列,FTTH和10G EPON的FTTH方式以每个PON口下挂64个用户计算,在不考虑用户使用的收敛程度和并发率的情况下,得到用户的理想平均带宽。

表1: 几种接入方式用户平均理想带宽的比较

上表中可以看出广电网络之前的双向网改有着"高覆盖,低带宽"的特点,而这样的弊病只有通过进行FTTH改造才能改变。

1.3广电网络进行FTTH改造的技术方式分析比较

对于广电网络来说,由于在下一代广播电视网络( NGB) 的技术要求中,单向并发的电视节目是必须保留的,因此广电在进行FTTH 建设时必须考虑单向的有线电视,因此广电网络的光纤入户将实现的是在光纤上传输至少三种不同波长,采用PON的方式1310nm波长做上行,1490nm波长为下行,单向电视和下行的VOD点播则用1550nm波长[2],对于光纤的芯数则有两种方案,采用两芯方案,如图1所示,即一芯用作ONU,实现各种数据业务,如:宽带、点播数据回传、电话等等,另一芯则用作光机信号输入,实现用户的单向数字电视及IPQAM点播的下行传输用。

图1: 双纤FTTH改造方案

另外一种采用一芯光纤的方法即采用WDM的方式,在机房将OLT输出的1310nm波长、1490nm波长和光放大器输出的1550nm波长进入合波器进行复用,中间经过无源的光分路器,最终达到用户家中,在用户家中安装多业务的ONU终端设备,输出RF信号供机顶盒用,同时也可以提供多个100M的端口,提供用户高速上网和数字电视的VOD点播回传用。上述两种方案都有一个共同点就是实现数据和电视的全光传输,但是又有着各自的特点,采用一芯的方式,优点是节约ODN[3](无源光网络)的建设成本,但目前局端和用户端的设备融合度还不够高、价格较贵。采用两芯的方式结构比较清晰和直观,但前期成本投入依旧很大,就技术演进和发展来看,也不建议使用。因此就现在发展趋势及未来10G EPON 和WDM-PON的技术发展演进来看,在原有双向网络基础上的改造方式可采用"FTTH+原有同轴电缆网"的方式,再由后期的演进逐步实现单纤三波的FTTH改造。而正在新建的小区的改造方式则可在合理的规划下实施单纤三波的FTTH改造。如图2所示。

图2:单纤FTTH改造方案

广电网络光纤入户改造和建设的实现方案-DVBCN

2.在原来双向网改的基础方式上进行FTTH改造

2.1在原EPON+LAN小区基础上进行FTTH改造

改造案例,某新建小区,用户500多户,户型为联排别墅和多层住宅,多层住宅最多不超过5个单元,每个单元12户,原OLT口在中心机房,未建有分前端机房,平层每个单元有24口交换机,每个ONU有4个口,最多级联4台交换机,所有交换机上联设备都为ONU,经过2级光分,到达ONU,每2个或3个单元有一个光节点分配箱,每个光节点处都为4芯光缆。根据以上情况,考虑成本问题,和下一步可以通过WDM技术将ONU和RF进行融合,因此保留现有的同轴分配网现,采用"FTTH+原有同轴电缆网"改造方案[4]。

改造方案:将原有几个光节点的光纤在光缆接续盒中续接,分散到其原先覆盖的单元分配箱中,加1:16分路器,引入用户多媒体箱中。把原来光纤接续箱中的第二级光分路器去除,然后将光缆全部接续至小区分前端机房中,如光缆芯数不够,则需要重新敷设(通过小区建有的弱电井)。在小区机房中安装EPON OLT端设备,经过计算,共计45个光纤分路箱,在小区分前端机房中设有光纤交接箱,每个PON口后加1:4光分路器,作为4个单元的第一级光分路器,共需要12个PON口,根据需求购置多块相应的OLT 局端下行板,和一块上行板卡(最好为多端口的为以后扩容做好准备),由于小区面积不算大,第一级分路器和第二级之间距离最多不超过1km,可全部采用均分,通过简单计算,到达用户端最大的分光损耗为:

1×0.36db(距离损耗)+7.2 db(1:4损耗)+13.5 db(1:16损耗)+0.3 db(活动连接器)+0.2 db×3(熔接损耗)+0.2 db(用户端冷接损耗)=22.16dB

由于OLT的PON口最大功率预算为:+3dbm- -26dbm=29db,以此,可满足此方案需求。

后续改造只需升级OLT和用户端的ONU可平滑过渡到10G EPON,由于采用1:4和1:16两级的分光方式,根据用户的需求情况,还可以在分前端机房进行分光调节,比如增加PON口,减少PON口所带的ONU数量,还可以极大地增加用户带宽,甚至可满足1000M入户的可能。理想的实现了用户高带宽,全业务的发展需求。改造方案如图3所示。

图3:EPON+LAN基础上实施FTTH改造方案

广电网络光纤入户改造和建设的实现方案-DVBCN

2.2在原EPON+EOC方式的城中村实施FTTH改造

EPON+EOC方式改造FTTH (光纤入户)方案:以城中村为例,原有网络以每个光节点为中心向四周分散至用户分支分配箱,而ONU、光机和EOC局端都安放在光机箱中,每个用户分支分配箱离光机箱一般不超过200米,每个光机箱最多带有10个用户分配箱。根据以上情况提出保留光节点光机箱和保留原有EPON+EOC方式的同轴分配网络,作渐进式改造方案。

首先在光机箱旁增加一个带光纤配线的OLT局端设备箱,然后由光机箱向用户分配箱敷设光缆,在每个用户分支分配箱处增加一个1:16的光纤分配箱,作为接入用户用。在此过程中由于根据附近的光机箱分布距离远近可将光纤分布到其它光机箱所覆盖的用户分配箱旁,在3km的距离内可设计覆盖32个用户分配箱,增加覆盖面。在采用WDM技术的后续演进中可逐步取缔部分光机箱。接着在光纤分配箱内使用1:4分路器作一级分路器,初步计算得到分光的损耗和上述小区改造方案大体一致:22.16db+0.36db×2(增加2km的损耗,共3km的预算)=22.8db,OLT段的光发射功率为+3db,工程最大功率预算为26dbm--3dbm =29db,能满足此方案需求。

根据原有的用户分支分配箱数量,具体设计OLT的PON口数量,以32个用户分配箱(每个用户分配箱16个用户)为例,需要OLT的PON口数量为8个,覆盖用户为8×64=512户,改造完成后如果在使用WDM技术后,可将原有的同轴网络去除,在用户端改用带RF接口的ONU,这样从OLT局端设备箱到用户ONU终端设备箱之间将实现无源网络,极大的减少了故障发生率,方便维护。改造方案如图4所示。

图4:EPON+EOC基数上实施FTTH改造方案

广电网络光纤入户改造和建设的实现方案-DVBCN

3.新建工程的FTTH的改造方案

正在新建的小区改造方案:某新建小区用户数2500户,该小区住房有平层、高层和别墅三类,占地面积3平方公里左右,平层为12户用户,高层24层,有48用户,别墅为联排别墅,每8户为一排,现采用FTTH方式进行设计。

首先建立小区分前端机房,在机房中要建有ODF光纤配线架和设备机架,考虑有备用电源和发电设备。在小区的楼幢之间设置光纤交接箱,在平层、高层和别墅的合适位置放置一个或多个用户光纤配线箱。然后由小区的分前端机房向各幢楼之间的光纤交接箱敷设干线光缆,根据用户数目情况决定光缆的芯数和设置交接箱纤盘的多少,如:某交接箱覆盖用户为250户,则应有250户的用户配纤端口,按照10:1的比例决定主干配纤数为25芯,作为备用或调整分光方式,在光纤交接箱内安放光分路器,在用户的光纤配线箱内按照1:1的分配比例配置,如有12户用户,就有12芯的配线和12芯的用户线,根据需求情况在光纤配线箱内可进行预连接也可以进行按需连接。以1:64的分光比计算,分光损耗为21.7db,加上配纤处和用户端冷接的各种损耗,不会超过PON允许的29db的损耗,光功率预算可行,配线情况如图5所示。

设备安装:小区分前端机房安装EDFA光放大器和EPON OLT局端设备,将1310nm、1490nm和1550nm波长经WDM设备后送至交接箱经光分路器,到达用户端ONU设备,通过多业务的ONU分别实现单向数字电视、VOD回传和高速宽带互联网等业务,ONU口可配置VLAN来进行业务间的隔离。2500户用户,将使用40个PON口,考虑到用户数目的情况,根据业务情况OLT上联口的板卡可以使用10G口或进行多口聚合使用,以保障不形成瓶颈,使用户获得更高的带宽,实现全业务的发展需求。改造方案如图5所示。

图5:在新建小区实行FTTH的改造方案

4.结束语

FTTH网络的方式是广电网络在发展过程中必须面对的一个发展过程。通过上述的一些改造案例,经过分析和思考,找到广电网络在双向整改后如何快速和高质的实现FTTH 改造方式,正在新建的小区又将怎样实施FTTH改造,寻找一种最优化和合理的方案,有计划的实施广电网络的FTTH改造。 相信,广电网络经过FTTH改造后不但能够实现全业务发展需求,迎合NGB 的发展要求,同时也为和三大运营商的竞争奠定了基础,从容的应对三网融合的冲击,实现广电网络的更大发展。

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