且末縣HFC網(wǎng)絡(luò)的EPON+EOC雙向網(wǎng)技術(shù)改造

奧斯曼江·穆薩

（作者單位：新疆巴音郭楞蒙古自治州且末縣昆侖廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司）

且末縣HFC網(wǎng)絡(luò)的EPON+EOC雙向網(wǎng)技術(shù)改造

奧斯曼江·穆薩

（作者單位：新疆巴音郭楞蒙古自治州且末縣昆侖廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司）

本文從且末縣EPON+EOC雙向網(wǎng)絡(luò)改造技術(shù)的特征出發(fā)，闡述了其對縣級HFC有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改造的適應(yīng)性，并對其改造過程中的ODN系統(tǒng)進行了歸納分析，對其需要注意的事項進行了總結(jié)。

HFC網(wǎng)絡(luò)；雙向網(wǎng)絡(luò)改造；ODN系統(tǒng)

1 概述

隨著國家全力推動三網(wǎng)融合，有線電視雙向網(wǎng)絡(luò)的改造便成了其中非常關(guān)鍵的一步。1995年，且末縣城建成了全同軸電纜傳輸450MHz模擬系統(tǒng)有線電視網(wǎng)，經(jīng)過19年的運行，各項技術(shù)指標(biāo)已難以滿足現(xiàn)今的要求。HFC網(wǎng)絡(luò)設(shè)計在縣城中做到主機房前端向各個分光節(jié)點間用大芯數(shù)光纜作為主干傳輸信號路徑，各小區(qū)、樓棟光節(jié)點進戶鋪設(shè)-9、-5同軸電纜入戶，是光纜到節(jié)點、同軸電纜進用戶終端的光纜電纜混合網(wǎng)。2014年10月，且末縣昆侖廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司在已建成的新疆廣電網(wǎng)絡(luò)HFC有線電視網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，決定使用EPON+EOC模式進行數(shù)字有線電視雙向網(wǎng)建設(shè)，建成后增加了高清互動節(jié)目，做好了增值業(yè)務(wù)。

2 EPON+EOC在且末縣城區(qū)雙向網(wǎng)的架構(gòu)設(shè)計

EPON系統(tǒng)是基于光纖匯同各類無源器件組網(wǎng)對光信號進傳輸并通過以太網(wǎng)協(xié)議，提供數(shù)字增值業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的寬帶接入技術(shù)，結(jié)合了以太網(wǎng)技術(shù)及無源光網(wǎng)技術(shù)的特點，做到了一點輻射多點的結(jié)構(gòu)設(shè)計，節(jié)約了各項成本，只用無源器件的特點使建成后的維護量降至最低。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計的EPON網(wǎng)與本縣城的HFC支線網(wǎng)一致性原理基本相同，新疆巴音郭楞蒙古自治州且末縣昆侖廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司在早期設(shè)計HFC光鏈路時，實施了光纖冗余雙備份，有光纖資源空閑，在城域主干光纜鋪設(shè)時采用PON設(shè)計結(jié)構(gòu)，小區(qū)分配網(wǎng)則采用EOC方式在現(xiàn)有的縣城光纜及同軸電纜分配網(wǎng)里接續(xù)引出光纜中的兩個芯光纖，A芯提供給EPON系統(tǒng)傳輸，B芯用于向用戶傳輸數(shù)字電視節(jié)目。在各分前端放置的OLT設(shè)備同城區(qū)各光節(jié)點處放置的ONU組合完成了EPON與HFC網(wǎng)的區(qū)域物理疊加，實現(xiàn)了雙向數(shù)據(jù)及電視節(jié)目的傳輸互動功能。鋪設(shè)光纖自愈環(huán)路網(wǎng)的設(shè)計理念則使縣城骨干核心網(wǎng)突發(fā)故障修復(fù)用時大大降低，縣城各住宅小區(qū)都采用了光纖無源分配匯聚網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，使維護更加便捷，全面鋪設(shè)到小區(qū)內(nèi)和部分樓棟的光節(jié)點充分保障了傳輸信號質(zhì)量，每個光節(jié)點做到覆蓋50～100個用戶，有線同軸電纜網(wǎng)采用集中式星型分配設(shè)計結(jié)構(gòu)。且末縣EPON的HFC網(wǎng)雙向改造方案如圖1所示。

圖1 且末縣EPON系統(tǒng)

圖2 用戶接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在縣城EPON+EOC的建設(shè)方案設(shè)計中，各路數(shù)字電視廣播節(jié)目信號是在主機房集中通過數(shù)條光纜主干線傳送至各分前端的光接收機，單播出的語音、數(shù)據(jù)碼流則是流通過EPON系統(tǒng)設(shè)備傳送至各點的ONU設(shè)備處，各端口的節(jié)點光接收機和ONU設(shè)備分別通過-5同軸電纜和數(shù)據(jù)超五類線做連接頭連接到EOC頭端各接口處，在將電視信號和IP數(shù)據(jù)進行混頻后，通過有線電視同軸電纜將信號傳輸?shù)礁鱾€廣電用戶家中，放置在各用戶家中的EOC終端器則將接收到的信號分離到電視機和家用電腦上。如圖2所示。

3 有線電視網(wǎng)絡(luò)ODN系統(tǒng)的組成及原理

EPON傳輸系統(tǒng)由光線路終端OLT、光網(wǎng)絡(luò)單元ONU和光纜分配網(wǎng)絡(luò)ODN組成。其中，ODN系統(tǒng)包括多路光分路器（Splitter）、光纖、連接器等無源設(shè)備，其作用是為OLT和ONU之間提供光傳輸通道。在ODN系統(tǒng)設(shè)計中，ODN必須要有較好的可逆性，可在輸入/輸出口對調(diào)后進行不可有導(dǎo)致信號損耗數(shù)值的重大變化。光分路器就是光纜線路終端和光纜網(wǎng)絡(luò)單元之間的一個連接無源器件，其作用是分發(fā)數(shù)字下行數(shù)據(jù)并集中上行數(shù)據(jù)，EPON傳輸系統(tǒng)在設(shè)計的下行方向采用了802.3幀廣播技術(shù)，在上行方向執(zhí)行分時復(fù)用相關(guān)接入網(wǎng)協(xié)議。光分路器采用平面波導(dǎo)型，按波長采用1310nm、1490nm和1550nm三窗口兼容型。在三網(wǎng)融合傳輸?shù)墓庑盘栍?310nm、1490nm、1550nm，多路平面光分路器是工藝采用光微刻技術(shù)的光學(xué)元件光產(chǎn)品，原理在介質(zhì)半導(dǎo)體基板上形成光波導(dǎo)效應(yīng)，實現(xiàn)對光信號的分配功能，具有損耗對光波長不敏感、分光均勻、結(jié)構(gòu)緊湊、多路成本低等明顯優(yōu)勢。

光分路器的理論損耗10lg（x%）+附加損耗=插入損耗，能支持1310nm～1550nm波長區(qū)內(nèi)的任一波長的信號傳輸，為WDM系統(tǒng)在將來的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。光纖傳輸因其頻帶寬、損耗小、不怕電磁干擾、保密性好等優(yōu)點，在有線電視網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用，光信號具有一定的頻譜寬度，光源信號傳到一定距離后，其不同的模式分量、不同頻率及不同的傳播速率必然會產(chǎn)生一定程度的信號失真，這稱之為光纖的彌散或色散。光纖有單模、多模之分，多模光纖是光纖通信最原始的技術(shù)，工作在850nm或1310nm波長的多模通信光纖傳輸距離短、色散大、帶寬小，與光器件的耦合容易。單模光纖通信突破了多模光纖通信的局限，單模光纖通信的帶寬大、傳輸距離遠(yuǎn)、色散小，工作波長在1310nm和1550nm，其缺點是與光器件的耦合相對困難。有線電視工程就是接頭工程，無論是安裝調(diào)試還是維護，首先要解決連接的問題。一個光連接器由一個法蘭盤和兩個光插頭組成，常用的光纖連接器類型有SC/PC、FC/APC、FC/PC等，其中FC表示圓頭螺口、SC表示方型卡扣式，PC為平型非接觸型接頭，常用于多模光纖，連接損耗＜0.3dB、反射損耗＞-14dB，APC為斜型接觸型接頭，常用于單模光纖，連接損耗＜0.3dB、反射損耗＞-65d＞B，從傳輸性能上比較，APC＞UPC＞PC。

4 EPON傳輸系統(tǒng)改造體會

且末縣有線臺改造建設(shè)采用了EPON+EOC雙 向 網(wǎng) 模 式， 使 用HOMEPLUG AV 7400系列EOC產(chǎn)品實現(xiàn)高清互動雙向廣播電視節(jié)目點播及雙向?qū)拵?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在EPON上行系統(tǒng)中使用1310nm波長，在下行中使用1490nm波長，從價格及技術(shù)兩方面來考慮，同時還要結(jié)合且末縣的具體情況，并依據(jù)1550nm波長的特性對HFC光鏈路重新設(shè)計規(guī)劃，數(shù)字電視節(jié)目信號的鏈路發(fā)送采用了BKTEL的1550nm的光發(fā)射設(shè)備，全縣城網(wǎng)絡(luò)采用了1550nm、1310nm、波長兼容的平面波導(dǎo)型多路光分路器。考慮到光纖色散、載噪比、光反射等在1550nm光傳輸系統(tǒng)的主要影響指標(biāo)，同時，SBS指標(biāo)主要受制于光發(fā)射機的門限閾值（受激布里淵散射），其對信號載噪比有一定的影響，決定選用SBS門限值標(biāo)稱為19dB的BKTEL的光發(fā)射機，又因在標(biāo)稱基礎(chǔ)上光發(fā)射機、EDFA的輸出光功率可能會有所溢出，于是將18.7dB的光功率輸出作為系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。而理論傳輸距離為20km 的EPON技術(shù)，在實際傳輸距離中還要受到諸如光源設(shè)備發(fā)射質(zhì)量、分光百分比例、光鏈路接頭包數(shù)量、光纜主干線路纖芯質(zhì)量等影響，而EPON傳輸設(shè)備的分光比在1∶32時是10公里，1比16時傳輸為20km，而到1∶64時就只有5km左右的距離，應(yīng)在工程設(shè)計施工中科學(xué)合理地選擇系統(tǒng)的各項參數(shù)，以保證線路性能最佳線損做到最小。因本臺和中國移動通信公司協(xié)商合作共同進行網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)，在施工中通信光纜系統(tǒng)同有線電視系統(tǒng)在光器件選用上存在一定的差異，廣電普遍使用SC/APC、FC/APC、斜型接觸型接頭進行光信號的對接，用單模光纖來進行光信號的傳輸，而移動通信光纜系統(tǒng)是用SC/PC、FC/PC等平型接頭做光信號的交接，在很多小區(qū)的樓棟間使用多模光纖進行光信號的覆蓋，PC平型非接觸型接頭由于光反射損耗大、色散大，達不到有線數(shù)字電視信號傳輸指標(biāo)的要求，在施工中就采取剪掉PC接頭直熔光纖的辦法。對使用多模光纖的移動網(wǎng)小區(qū)仍采用1310nm系統(tǒng)傳輸數(shù)字電視下行節(jié)目信號，還是用多模光纖來構(gòu)建EPON傳輸通道。光分路器如有空閑端，將會嚴(yán)重破壞光鏈路的反射損耗，在系統(tǒng)中用平面波導(dǎo)型光分路器，經(jīng)常會遇到分路器空閑端空置，所以，在光纖網(wǎng)施工時要隨時保持光纖尾纖跳線的順暢自然，無小彎死彎的現(xiàn)象發(fā)生，并杜絕用微彎損耗來作光衰減器，還應(yīng)在空閑端加裝大的光衰減器或直接熔長的空纖，防止光鏈路的失配影響。

5 展望和總結(jié)

實踐證明，利用HFC網(wǎng)絡(luò)進行EPON+EOC的雙向網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改造是可行的，且具有巨大的潛力，方案符合國家廣電總局《有線電視網(wǎng)雙向化改造指導(dǎo)意見》中提到的“低成本地改造廣電單向網(wǎng)絡(luò)，為交互式電視提供數(shù)據(jù)回傳通道；建立廣電特色的IP寬帶網(wǎng)，為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)；充分利用廣電現(xiàn)有線纜和機房資源，減小投資成本”的要求。通過這次大規(guī)模對且末縣城廣電綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)重新建設(shè)改造，使之成為了且末縣高質(zhì)量的、運營級的綜合寬帶多媒體業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，從而使VOD視頻點播、Internet上網(wǎng)、數(shù)據(jù)廣播傳送、網(wǎng)上游戲、IP電話、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育、社區(qū)服務(wù)宣傳、電子商務(wù)、網(wǎng)上銷售等增值業(yè)務(wù)的開展變成了現(xiàn)實。

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奧斯曼江·穆薩（1966-），男，維吾爾族，高級工程師，新疆且末縣昆侖廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司董事長，經(jīng)理。研究方向：廣播電視技術(shù)和管理工作。