基于EPON和W iMAX的三網(wǎng)融合方案的設計

董宏成，黃 俊，鄭丹玲，董 偉

（1.重慶郵電大學，重慶 400065；2.重慶信科設計有限公司，重慶 400065）

基于EPON和W iMAX的三網(wǎng)融合方案的設計

董宏成1，2，黃 俊1，鄭丹玲1，董 偉1

（1.重慶郵電大學，重慶 400065；2.重慶信科設計有限公司，重慶 400065）

三網(wǎng)融合是通信發(fā)展的必然趨勢，由于國內不同地區(qū)所處的地理環(huán)境不同，在三網(wǎng)融合中所用到的技術也有所不同。EPON和WiMAX是目前比較成熟的兩種寬帶接入技術，它們有各自的優(yōu)點，這兩種技術相互結合則能滿足不同場景下網(wǎng)絡需求的建設，推動三網(wǎng)融合的快速發(fā)展。通過結合實際工程分析了不同場景下運用這兩種技術建設通信網(wǎng)絡的設計方案。

三網(wǎng)融合；不同場景；設計方案

近年來隨著科技的發(fā)展和生活質量的快速提高，用戶的業(yè)務需求已由傳統(tǒng)的語音單業(yè)務需求發(fā)展到能夠承載數(shù)據(jù)業(yè)務、語音業(yè)務、IP視頻業(yè)務和CATV業(yè)務的全業(yè)務需求網(wǎng)絡。結合國務院印發(fā)《關于促進信息消費擴大內需的若干意見》中明確指出加快信息基礎設施演進升級，發(fā)布實施“寬帶中國”戰(zhàn)略，全面推進三網(wǎng)融合。根據(jù)國內不同地區(qū)所處的地理環(huán)境的不同和目前市場上比較成熟的技術，結合實際工程提出了一種基于EPON+WiMAX的三網(wǎng)融合建設方案。

EPON融合了PON和以太網(wǎng)的技術優(yōu)點，系統(tǒng)結構簡化、成本低、帶寬高，與現(xiàn)有的以太網(wǎng)兼容，具有同時傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力等優(yōu)點，是現(xiàn)在小區(qū)寬帶工程中普遍采用的一種寬帶接入技術[1]。WiMAX稱為全球微波互聯(lián)接入，與其他接入方式相比，WiMAX的傳輸速率更快，傳播距離更遠。WiMAX寬帶無線接入技術具有部署速度快，擴展能力更強及靈活性更高等優(yōu)點，由于地理環(huán)境的影響，在中國的許多地方無任何寬帶網(wǎng)絡接入，而WiMAX可以采用無線的方式來代替有線實現(xiàn)“最后一公里”的寬帶無線接入方式。EPON和WiMAX兩種技術相互結合則能全方位的滿足不同場景下網(wǎng)絡需求的建設，推動三網(wǎng)融合的快速發(fā)展。下面以中國西南地區(qū)某縣為例，詳細闡述不同場景下的設計方案。

1 客戶需求分析

經(jīng)過多年的建設，中國西南地區(qū)某縣的通信網(wǎng)絡已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，傳統(tǒng)業(yè)務日臻完善，視頻點播、個人寬帶、數(shù)據(jù)專線等新興業(yè)務發(fā)展迅速，為縣區(qū)的文化建設和經(jīng)濟發(fā)展做出了卓越的貢獻。為了響應國家的政策，積極推進三網(wǎng)融合的建設，縣區(qū)啟動了全縣范圍內基礎網(wǎng)絡升級建設的方案。由于此縣區(qū)位于西部地區(qū)，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地理環(huán)境不一樣，針對此種情況不同地區(qū)采用了不同的建設方案。

2 不同場景下的方案設計

縣區(qū)位于省轄市的西南部，共24個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和3個街道，根據(jù)要求要對現(xiàn)在所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)的基礎網(wǎng)絡進行改造，使其滿足語音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務及電視業(yè)務的需求。但是根據(jù)調查得出此縣區(qū)區(qū)域面積廣、地理環(huán)境復雜，甚至有些偏遠的鄉(xiāng)鎮(zhèn)由于地勢惡劣至今沒有接入有線線纜，針對此縣區(qū)的情況，結合目前較成熟的技術對不同的區(qū)域提出了不同的建設方案[2]?？傮w建設方案如圖1所示。

圖1 某縣通信網(wǎng)絡的建設方案總圖

圖1為整個縣城的光網(wǎng)絡的總體建設方案。從圖中可以看到整個通信方案共有3個匯聚環(huán)[3-4]，為了保證通信的質量，從縣城中心機房節(jié)點到匯聚環(huán)3增加了物理保護路由。并且為了保證通信質量的可靠性及建設投資的經(jīng)濟性，整個設計方案采用了3級節(jié)點的通信結構。根據(jù)實際場景需求整體設計方案又可以分為2種典型應用場景建設方案。

2.1 城鎮(zhèn)居民接入組網(wǎng)方案設計

由于城鎮(zhèn)居民居住相對集中，在小區(qū)內視用戶分布情況放一個或幾個光節(jié)點放置ONU。在ONU和用戶之間，可以根據(jù)運營商在用戶接入段資源狀況選擇xDSL，LAN或者WLAN的方式，實現(xiàn)用戶接入，ONU的布置根據(jù)用戶需求可以分兩種形式，需要實現(xiàn)光纖到家（FTTH）的高端用戶，ONU直接放置在用戶家中，其余用戶，ONU放置在小區(qū)機房，小區(qū)用戶共享一個或多個ONU。由于EPON的多業(yè)務接入能力及VDSL的高帶寬和多業(yè)務支持能力，采用EPON+VDSL方式將是小區(qū)居民用戶實現(xiàn)多業(yè)務接入的理想方案，下面以此場景中的一個典型設計案列來分析。

位于龍池鎮(zhèn)上有一新建小區(qū)，此小區(qū)共有3棟，每棟4個單元7層，每層4用戶，則每棟112戶，共336戶。在進行方案設計時，為每個用戶提供4 Mbit/s的帶寬上網(wǎng)，同時為每個用戶設計帶寬為100 kbit/s的語音電話業(yè)務，最后為用戶提供標清數(shù)字電視和高清數(shù)字電視。設計為每路數(shù)字電視預設3 Mbit/s帶寬，提供100個標清頻道，為高清數(shù)字電視預設8 Mbit/s帶寬，提供10個高清頻道。由于直播節(jié)目采用組播方式傳輸?shù)接脩?，所以無論用戶是否接受都會占用寬帶，其并發(fā)率為100%，點播類節(jié)目采用單播方式傳輸，并發(fā)率一般不會超過30%。具體的設計方案數(shù)據(jù)圖表1所示。

表1 帶寬需求表

根據(jù)文獻[5]中所描述的內容可以得到1個PON口可以為n個用戶提供服務，又因為考慮到實際的鏈路的開銷，1個PON口的有效帶寬為1 000 Mbit/s，即寬帶上網(wǎng)、語音業(yè)務及數(shù)字視頻業(yè)務的總帶寬不能超過1 000 Mbit/s。由表1得出：4×n+0.1×n+8×10+3×100+（3+8）×n×0.3＜1 000，計算得出n≤83，即1個PON口可以帶動的用戶數(shù)不多于83個。

在實際的工程建設中，由于光交接箱、分光器再加上光纖自身的衰耗，這些會造成OLT和ONU之間的光功率大量衰減，根據(jù)實際工程經(jīng)驗得出要使到達ONU的光功率在ONU的接受范圍之內，OLT和ONU之間的最大衰減應控制在25 dB范圍內。但是在實際工程中考慮到各方面的衰減因素，通常采用二級分光，總分光比為1∶64，并且為了使傳輸?shù)馁|量更可靠，每個二級分光器覆蓋的樓層不應超過7層，因此結合小區(qū)用戶的分布及每個PON口所能提供服務的用戶數(shù)及未來網(wǎng)絡的擴容性，在此次工程中設計1個PON口的下掛用戶為56個，共需要6個PON口。在選擇OLT設備時可選用華為5680T產(chǎn)品，選擇ONU設備時，每個ONU設備均可提供用于上網(wǎng)和IPTV的FE接口以及語音業(yè)務的POTS口，可以選用華為5620E產(chǎn)品。這個小區(qū)的設計方案如圖2所示。

圖2 設計方案圖

上述場景的方案設計可以被應用在城鎮(zhèn)居民相對集中的地區(qū)，通過采用EPON接入技術可以很好地推進三網(wǎng)融合的建成與使用。

2.2 邊遠山區(qū)農(nóng)村接入組網(wǎng)方案設計

從整個縣區(qū)的整體設計方案可以看出位于三級節(jié)點的鄉(xiāng)鎮(zhèn)大部分所處的地理環(huán)境較惡劣，且用戶居住較分散。經(jīng)過實際勘察得出在這些用戶密度低的邊遠山村農(nóng)村，地形復雜，若像上述敘述的方案那樣來建設，則投資規(guī)模大，并且施工難度極大，因此針對此種場景下的網(wǎng)絡建設，在實際建設中宜采用有線和無線相結合的建設方案，可采用EPON+WiMAX的建設方案。OLT可以放置在較大鄉(xiāng)鎮(zhèn)的機房，ONU可以放置在鄉(xiāng)鎮(zhèn)或較大的行政村，下掛WiMAX基站，用戶采用CPE終端連接網(wǎng)絡，實現(xiàn)有線電視、寬帶網(wǎng)絡及語音業(yè)務的需求，具體的設計方案網(wǎng)絡圖如圖3所示。

圖3 設計方案圖

WiMAX的無線信號傳輸距離最遠可達50 km，接入速度可以最高可達70 Mbit/s，能提供語音、數(shù)據(jù)和視頻在內的多媒體通信服務，是目前國內外常采用的一種無線接入解決方案，因此目前此技術是欠發(fā)達農(nóng)村地區(qū)和人口密度較低的邊遠地區(qū)寬帶通信的最佳選擇。

在實際網(wǎng)絡工程建設中，此方案的OLT到ONU之間與第一種場景的建設過程大致相同，設備選擇基本一樣。無線部分可采用802.16d，即3.5 GHz的固定WiMAX組網(wǎng)方式，設備選型則可選用中興生產(chǎn)的WiMAX緊湊型一體化基站E9230。其中終端接入設備采用中興合作終端（包括室內/室外CPE以及手持終端等）。在一些地區(qū)也可以結合McWill無線寬帶技術來更好地實現(xiàn)三網(wǎng)融合，此方案經(jīng)過前期西藏某地區(qū)村村通工程初步驗證能很好解決這些地區(qū)網(wǎng)絡業(yè)務的需求。圖4和圖5分別是某地區(qū)村村通工程的測試場面，通過測試采用無線寬帶接入能很好地滿足數(shù)據(jù)和語音的需求。

圖4 現(xiàn)場數(shù)據(jù)測試（照片）

圖5 語音測試（照片）

2.3 不同建設方案的比較

結合各方面的因素考慮得出，上述兩種設計方案能很好的解決此次縣區(qū)通信網(wǎng)絡設計中不同場景下的建設方案需求，表2為兩種不同場景下的建設方案對比。

表2 兩種場景的比較

表2是兩種建設方案的一些基本比較，由于我國不同地區(qū)所處地理環(huán)境不一樣，特別是中西部地區(qū)山區(qū)較多，廣大鄉(xiāng)村目前通信落后，通過上述的方案可以解決這些地區(qū)的廣播電視業(yè)務、上網(wǎng)業(yè)務及語音業(yè)務。

3 結束語

三網(wǎng)融合是通信發(fā)展的必然趨勢，文中通過分析某縣區(qū)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)所處的不同場景，結合必要的圖形和文字說明了這些場景下的建設方案，希望這些設計方案能很好地推動三網(wǎng)融合時代的降臨。同時隨著寬帶技術的快速發(fā)展和國家即將發(fā)放4G牌照，LTE技術將會成為未來無線寬帶發(fā)展的重點方向，在未來可以采用LTE+WiMAX的技術方案來實現(xiàn)網(wǎng)絡融合，前者負責主體區(qū)域的通信，后者負責對前者網(wǎng)絡的擴展和補充，使得通信網(wǎng)絡更加完善可靠。

[1]董博.三網(wǎng)融合接入網(wǎng)PON+EoC技術[J].電信網(wǎng)技術，2012（7）：82-84.

[2] 趙長水，李宋林，孫慶龍，等.議縣市級光纖電視網(wǎng)絡的構建與設計[J].電視技術，2013，37（12）：51-54.

[3] 張斌，周友良，張麗.高郵市有線電視網(wǎng)絡雙向化建設方案[J].電視技術，2012，36（22）：46-49.

[4] 曾瑞剛.如何建成應用于廣電城域網(wǎng)傳輸?shù)腟DH網(wǎng)絡[J].電視技術，2013，37（12）：45-46.

[5] 楊曉波.小區(qū)三網(wǎng)融合業(yè)務FTTH方案設計[J].電視技術，2012，36（8）：53-55.

董 偉（1989—），碩士生。

Design Scheme of Three Networks Convergence Based on EPON and W iMAX

DONG Hongcheng1，2，HUANG Jun1，ZHENG Danling1，DONG Wei1
（1.Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，China；2.Chongqing Information Technology Designing Co.，Ltd.，Chongqing 400065，China）

It is the inevitable trend of the telecommunication systems’development that the integration of telecommunications networks，cable TV networks and the Internet.For the differentiation of geographical conditions in different areas in our country，the technologies which used to the integration of the Three Networks can’t be unified.At present，there are two mature broadband access techniques，EPON and WiMAX，which have their own advantages.If combine these two techniques properly，it can meet the needs of network constructions under different scenarios and promote the development of the integration of Three Networks.In this paper，different communication network's design schemes using EPON and WiMAX under different scenarios are analyzed and all of the schemes are combined with practical projects.

three networks convergence；different scenarios；design scheme

TN915

B

董宏成（1969—），高級工程師，碩士生導師，主要研究方向為通信網(wǎng)新技術及電信增值業(yè)務、NGN技術；

黃 俊（1987—），碩士生，研究方向為通信新技術應用、移動通信網(wǎng)絡規(guī)劃與應用；

鄭丹玲（1970—），女，講師，主要從事通信與信息方面的教學與研究工作；

?? 雯

2013-08-20

【本文獻信息】董宏成，黃俊，鄭丹玲，等.基于EPON和WiMAX的三網(wǎng)融合方案的設計[J].電視技術，2014，38（16）.