光纖入戶在廣電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與發(fā)展

王俊濤

（遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽 110000）

0 引 言

光纖入戶簡單來講就是指將一根光纖直接接入小區(qū)單戶家庭中，即將光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit，ONU）安裝到家庭用戶計(jì)算機(jī)桌面位置。光纖入戶的最明顯特征就是它能夠提供大帶寬、強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)格式、速率、波長以及協(xié)議的透明性，同時(shí)放寬環(huán)境條件與供電要求，實(shí)現(xiàn)對光纖入戶網(wǎng)絡(luò)安裝與維護(hù)流程的有效簡化。在小區(qū)光纖入戶安裝流程中涉及諸多技術(shù)內(nèi)容，其中就包括了光纖到樓、到戶、到桌面。目前，國內(nèi)絕大部分城市地區(qū)為滿足用戶雙向網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)接入帶寬需要，也積極發(fā)展了三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)，全面推進(jìn)光進(jìn)銅退，立足于本地區(qū)域經(jīng)濟(jì)狀況積極探索光纖入戶傳輸方式，全面普及小區(qū)光纖入戶。

1 光纖入戶的基本理論

1.1 光纖入戶的基本概念

光纖入戶技術(shù)在現(xiàn)代信息化網(wǎng)絡(luò)時(shí)代被得以廣泛推廣，擁有極高的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，主要以光纖線路作為主要傳輸載體，確保網(wǎng)絡(luò)信號能夠傳遞到各家各戶中，實(shí)現(xiàn)廣域?qū)用娴木W(wǎng)絡(luò)連接以及網(wǎng)絡(luò)信號的無縫傳輸。就技術(shù)應(yīng)用原理看來，它類似于傳統(tǒng)中的電燈安裝技術(shù)，主要利用高效率的信號傳輸載體光纖線路來將網(wǎng)絡(luò)信息直接傳遞到用戶家庭中。這一技術(shù)相比傳統(tǒng)電纜傳輸技術(shù)在傳輸上的優(yōu)勢更大，可滿足高效率、低時(shí)延、高安全性以及高穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)傳輸要求，在提升信息交互整體穩(wěn)定性表現(xiàn)方面也十分出色。從技術(shù)角度講，光纖入戶在規(guī)避電纜傳輸中的諸多不穩(wěn)定因素方面表現(xiàn)突出，能夠確保信息數(shù)據(jù)傳遞安全到位。

近年來，我國在光纖入戶“三網(wǎng)融合”“寬帶中國”等技術(shù)理念應(yīng)用方面大行其道，光纖入戶也被正式列為我國的國家級發(fā)展戰(zhàn)略，在為國民社會生活提供巨大便利的同時(shí)，也真正推動(dòng)了國家光纖網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)健康向前發(fā)展[1]。

1.2 光纖入戶的基本特征

目前的光纖入戶技術(shù)相當(dāng)發(fā)達(dá)，它在實(shí)現(xiàn)無源網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用方面優(yōu)勢明顯，有效規(guī)避了網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)應(yīng)用中的某些煩瑣工序。在光纖入戶方面的實(shí)踐應(yīng)用技術(shù)內(nèi)容豐富，減少了大量限制條件，確保廣電網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)獲得快速推廣發(fā)展。在光纖入戶技術(shù)體系中，無源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在傳輸應(yīng)用方面具有極高可靠性，在壓縮網(wǎng)絡(luò)成本方面非常突出。再者，光纖入戶技術(shù)在寬帶方面有所拓寬，這使得個(gè)人用戶的網(wǎng)絡(luò)下載與上傳速度都有改善，突破了傳統(tǒng)中同軸電纜傳輸模式背景下的技術(shù)局限。即在廣電網(wǎng)絡(luò)寬帶技術(shù)應(yīng)用過程中，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（Ethernet Passive Optical Network，EPON）+光纖到戶（Fiber To The Home，F(xiàn)TTH）以及吉比特?zé)o源光接入網(wǎng)絡(luò)（Gigabit-Capable Passive Optical Network，GPON）+FTTH等創(chuàng)新技術(shù)方式已經(jīng)出現(xiàn)，這其中光纖入戶技術(shù)所發(fā)揮的支撐作用不言而喻，它也使得地方廣電網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)服務(wù)能力方面大幅度提升[2]。

2 廣電網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中光纖入戶的實(shí)踐技術(shù)應(yīng)用

在廣電網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中，光纖入戶的實(shí)踐技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容相當(dāng)多，下文主要談3點(diǎn)。

2.1 對光纖入戶的設(shè)計(jì)優(yōu)化

在滿足光纖入戶基本網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上，要掌握光纖入戶技術(shù)的具體應(yīng)用特征與規(guī)律，保證強(qiáng)化整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)內(nèi)容，全面提升網(wǎng)絡(luò)信號整體傳輸質(zhì)量。在光纖入戶技術(shù)應(yīng)用進(jìn)程中，需要預(yù)先明確網(wǎng)絡(luò)信號基本走向，通過機(jī)房數(shù)字前端各種設(shè)備將光纖信號直接傳輸?shù)綑C(jī)房中，再運(yùn)用二級放大光纖信號分路技術(shù)滿足網(wǎng)絡(luò)光纖信號面向家庭用戶快速傳遞的要求。在針對國內(nèi)某些互聯(lián)網(wǎng)并不發(fā)達(dá)的農(nóng)村地區(qū)而言，則需要做到機(jī)房二級分光放大，保證光纖信號穩(wěn)定傳輸。當(dāng)然，廣電網(wǎng)絡(luò)也可考慮設(shè)置三級放大，如此對提升光纖傳輸質(zhì)量幫助更大。不過其交換機(jī)在實(shí)際工程建設(shè)中應(yīng)該做到設(shè)計(jì)精心到位。例如，對其中光模塊精分電路、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置WiFi的設(shè)置必須精細(xì)，滿足信號傳輸要求，基于此決定網(wǎng)絡(luò)傳遞質(zhì)量的提升水平。在實(shí)際功能與需求差異分析過程中，則主要針對主干光纜與附干光纜進(jìn)行分析，準(zhǔn)確布局光纜，降低光纖入戶設(shè)計(jì)成本[3]。

2.2 對網(wǎng)絡(luò)信號傳輸穩(wěn)定性的增強(qiáng)

在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，信號傳輸理念也有巨大改良，在大規(guī)模應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信號傳輸技術(shù)過程中也要體現(xiàn)其信號傳遞的快速性、便捷性以及穩(wěn)定性，擴(kuò)大信號網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，提升網(wǎng)絡(luò)信號傳輸?shù)陌踩?。在突破傳統(tǒng)微波繼電信號傳輸模式背景下，應(yīng)該保證信號在傳輸過程中不受干擾，避免產(chǎn)生信號噪聲。為此，有必要持續(xù)優(yōu)化光纖入戶技術(shù)的基礎(chǔ)，提升網(wǎng)絡(luò)整體質(zhì)量。究其核心點(diǎn)就在于提升系統(tǒng)傳輸頻帶寬度，確保信號傳遞容量增加，提高信號傳輸穩(wěn)定性。

2.3 對傳輸網(wǎng)絡(luò)雙向化改造的實(shí)施

在國內(nèi)，混合光纖同軸電纜（Hybrid Fiber-Coaxial，HFC）網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面鋪開，不過其網(wǎng)絡(luò)上行方面存在明顯局限性，這使得光纖入戶技術(shù)信號傳輸效率受限，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視點(diǎn)播等增值業(yè)務(wù)。為解決這一問題，還需要有效建立用戶海量數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，結(jié)合技術(shù)轉(zhuǎn)化滿足信號傳輸應(yīng)用便利化要求，同時(shí)為用戶預(yù)留一定的網(wǎng)絡(luò)空間資源。在這里，要實(shí)現(xiàn)對信號傳輸網(wǎng)絡(luò)雙向化的改造，即網(wǎng)絡(luò)調(diào)制技術(shù)改造以及網(wǎng)絡(luò)空間資源預(yù)留技術(shù)改造，如此對于更大范圍的光纖入戶技術(shù)應(yīng)用幫助較大[4]。

3 案例分析

3.1 A小區(qū)基本概況

A小區(qū)建成于2019年，屬于住宅商用兩用小區(qū)，小區(qū)內(nèi)包含A、B、C共3座，全部為30層，總覆蓋戶數(shù)為1 001戶，地下室設(shè)有弱電機(jī)房，預(yù)埋配線管道通往各棟建筑內(nèi)。此次光纖入戶工程主要為當(dāng)?shù)貜V電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃工程，建設(shè)方式即為光纖入戶。通過雙向化單終端實(shí)現(xiàn)小區(qū)建筑網(wǎng)絡(luò)的完全覆蓋，數(shù)據(jù)信號接收功率達(dá)到-15～-22 dBm。

3.2 A小區(qū)光纖入戶網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)

A小區(qū)光纖入戶網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)采用EPON技術(shù)模式，直接通過雙纖三波入戶，其網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案參考如下。

首先，實(shí)現(xiàn)前端光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）設(shè)備與光放大器向下移動(dòng)到A小區(qū)地下室弱電機(jī)房中，上端部分則采用干線光纜直接接入到中心機(jī)房中，而下端部分則采用多芯光纜直接接入到A、B、C建筑的支干線光纜接續(xù)盒上。其次，采用光分配網(wǎng)絡(luò)（Optical Distribution Network，ODN），其中數(shù)據(jù)信號分光比設(shè)計(jì)為1∶64，具體的分光次數(shù)與分光器設(shè)置由建筑內(nèi)住戶的具體分配情況決定。最后，在用戶端采用雙芯蝶形光纜入戶，同時(shí)配置專用光纖跳線連接機(jī)頂盒部分[5]。

3.3 A小區(qū)光纖入戶ODN組網(wǎng)

A小區(qū)在光纖入戶過程中采用ODN組網(wǎng)，靈活選擇分光級數(shù)，將數(shù)據(jù)信號劃分為1～3級，結(jié)合無源光纖網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network，PON）系統(tǒng)性能與用戶帶寬進(jìn)行規(guī)劃，確保ODN網(wǎng)絡(luò)覆蓋用戶在一定階段內(nèi)滿足A小區(qū)光纖入戶技術(shù)應(yīng)用要求。就設(shè)計(jì)規(guī)劃而言，需要在原則上確保ODN總光分路設(shè)計(jì)比≤1∶64，同時(shí)采用10000BASE光模塊，配合Class B+光模塊控制OLT與ONU之間的光纜距離?？紤]到A小區(qū)用戶規(guī)模較大，則需要在光纜長度超出控制范圍時(shí)考慮將OLT全面下移。另外，A小區(qū)局部采用縮小光分路比的方法延長信號傳輸距離，有效提供高帶寬業(yè)務(wù)，保證接入帶寬滿足設(shè)計(jì)規(guī)劃要求[6]。

3.4 A小區(qū)光纖入戶設(shè)備模型組合

在A小區(qū)中，光纖入戶設(shè)備模型組合采用室內(nèi)光接收機(jī)配合光交換機(jī)。在該方案中，用戶戶內(nèi)多媒體箱直接安裝室內(nèi)光接收機(jī)，配合光交換機(jī)，其電視業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)單獨(dú)使用光纖傳輸，業(yè)務(wù)內(nèi)容逐漸豐富，其中機(jī)房中也大量使用小體積可插拔（Small Form-factor Pluggables，SFP）的單纖光模塊，初步建成小區(qū)傳輸系統(tǒng)。具體來講就包括了核心交換機(jī)、2層、3層交換機(jī)、多個(gè)網(wǎng)線終端以及用戶多媒體箱。

該方案中的光纖入戶設(shè)備模型組合中采用了大量的SFP全光模塊，整體成本偏高，同時(shí)也占用了大量主干光纖資源，配合小區(qū)內(nèi)機(jī)房有源設(shè)備，整體看來運(yùn)維工作存在一定難度，需要加以改進(jìn)。為此，A小區(qū)又嘗試采用室內(nèi)光接收機(jī)配合ONU的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入技術(shù)體系，它沿用傳統(tǒng)電視業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連接方式，在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)終端采用了ONU設(shè)備，配合GPON設(shè)備中的1個(gè)PON口支持64路操作。其中，網(wǎng)絡(luò)中也采用了大量光分路器，有效節(jié)省SFP光模塊，滿足戶內(nèi)采用傳統(tǒng)網(wǎng)線與同軸電纜相互融合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有序連接。該組合方式目前不僅在A小區(qū)，甚至在全國范圍內(nèi)都已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，這主要是因?yàn)槠浼夹g(shù)成熟且風(fēng)險(xiǎn)因素較少、發(fā)生概率較低。就傳輸網(wǎng)絡(luò)整體而言，其屬性為無源設(shè)備，且日常運(yùn)維相對簡單，不會占用太多光纖資源，這一組合模式也在A小區(qū)中被采用[7]。

3.5 A小區(qū)光纖入戶ONU設(shè)計(jì)

A小區(qū)光纖入戶的ONU設(shè)計(jì)帶有社區(qū)公共電視天線（Community Antenna Television，CATV）接口，如此就形成了ONU設(shè)計(jì)方案。其方案中的最大特色就是將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與電視業(yè)務(wù)合二為一，通過機(jī)房合波器建立業(yè)務(wù)傳輸機(jī)制，確保用戶端ONU設(shè)備與內(nèi)置分波器有效銜接。在利用網(wǎng)線與同軸電纜建立用戶終端連接機(jī)制過程中可實(shí)現(xiàn)對業(yè)務(wù)信號的全面?zhèn)鬏?，形成系統(tǒng)連接。在A小區(qū)中就以O(shè)LT、合波器以及光發(fā)射機(jī)作為基礎(chǔ)，利用光纜建立1∶16分路器，同時(shí)建立1∶4分路器，保證ONU皮線光纜接入TV，滿足數(shù)據(jù)終端數(shù)據(jù)信號傳輸要求。而在ONU方面則采用用戶多媒體箱，配合網(wǎng)線建立數(shù)據(jù)終端，建立電纜連接，并接入TV中[8]。

上述接線方式屬于廣電3網(wǎng)融合的最終業(yè)務(wù)模型，有效節(jié)省了光機(jī)與電視業(yè)務(wù)，確保大量光分路器被有效使用，實(shí)現(xiàn)電視業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有機(jī)結(jié)合。在A小區(qū)光纖入戶的整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)中不存在任何有源設(shè)備，所以其維護(hù)過程相對簡易，其中ONU電平參數(shù)相對較小，目前在國內(nèi)還不存在被大量使用的先例經(jīng)驗(yàn)，且存在一定風(fēng)險(xiǎn)因素。為此，A小區(qū)在光纖入戶設(shè)計(jì)規(guī)劃過程中也謹(jǐn)慎使用ONU，限定其使用范圍。就整體看來，A小區(qū)光纖入戶的室內(nèi)光接收機(jī)配合ONU建立單數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入機(jī)制，設(shè)備功能性價(jià)比相對占優(yōu)，在A小區(qū)內(nèi)被成功接入，后期維護(hù)體系逐漸形成。另外，其光纖資源占有率相對偏低，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品被大量應(yīng)用甚至在小區(qū)光纖入戶工程中被普及，整體應(yīng)用成本呈現(xiàn)出不斷下降的發(fā)展趨勢[9]。

4 廣電網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中的光纖入戶技術(shù)應(yīng)用發(fā)展前景

在廣電網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中，應(yīng)該強(qiáng)化新業(yè)務(wù)的融合與開發(fā)，從寬帶接入方面建立光纖到用戶的技術(shù)合理化應(yīng)用，確保光纖到戶技術(shù)應(yīng)用效率能夠全面提升，達(dá)到90%以上的小區(qū)家庭用戶都能選擇使用以太網(wǎng)寬帶接入業(yè)務(wù)，同時(shí)有效控制其應(yīng)用成本。因此，還必須在未來建設(shè)廣電網(wǎng)絡(luò)光纖入戶技術(shù)體系的過程中優(yōu)化智能化技術(shù)體系，保證建設(shè)寬帶網(wǎng)絡(luò)與多網(wǎng)合一，有效促進(jìn)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈全面形成，大力助推廣電網(wǎng)絡(luò)光纖入戶技術(shù)良性向前發(fā)展。簡言之，要在接入網(wǎng)方面優(yōu)化其發(fā)展進(jìn)程，結(jié)合實(shí)際制定相應(yīng)技術(shù)措施，最大化確保光纖入戶技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用到位[10]。

5 結(jié) 論

目前，我國正處于互聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)展時(shí)代，為此必須科學(xué)合理地應(yīng)用廣電網(wǎng)絡(luò)建立光纖入戶技術(shù)體系，最大限度發(fā)揮光纖到戶的技術(shù)優(yōu)勢，全面推動(dòng)信息化社會向前發(fā)展。當(dāng)然，要基于光纖入戶建立接入網(wǎng)，明確其技術(shù)發(fā)展方向，并考慮大范圍應(yīng)用光纖入戶技術(shù)內(nèi)容，制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃方案，最大化保障技術(shù)應(yīng)用全面普及，滿足小區(qū)住戶光纖網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求。