德昌縣有線電視光網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃

駱國(guó)浩

（作者單位：德昌縣廣播電視無(wú)線發(fā)射中心）

1 概述

有線電視網(wǎng)絡(luò)以傳輸數(shù)字電視節(jié)目為主要目的，極大地豐富了廣大群眾的精神文化生活，是黨和政府輿論宣傳的主陣地。近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，特別是“三網(wǎng)融合”，電信企業(yè)在視頻業(yè)務(wù)方面的突破，加快了有線電視網(wǎng)絡(luò)自身的發(fā)展，使其雙向化、智慧化成為重要課題。

由于各種原因，四川省涼山彝族自治州德昌縣有線電視網(wǎng)絡(luò)仍是單向混合光纖同軸電纜（Hybrid Fiber Coax, HFC）網(wǎng)。隨著互聯(lián)網(wǎng)、IP（Internet Protocol，網(wǎng)際協(xié)議）化進(jìn)程的加快，單向HFC網(wǎng)凸顯出無(wú)法開(kāi)展互聯(lián)網(wǎng)、IP化業(yè)務(wù)的缺陷。原有數(shù)字機(jī)頂盒無(wú)回看、點(diǎn)播功能，網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)提供能力嚴(yán)重不足，制約了德昌縣有線電視網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，群眾的文化、信息化需求得不到滿足。因此，盡快實(shí)施德昌縣有線電視網(wǎng)雙向化升級(jí)改造成為當(dāng)務(wù)之急。

2 接入網(wǎng)

2.1 接入網(wǎng)技術(shù)方案選擇

接入網(wǎng)由用戶業(yè)務(wù)接口與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口之間一系列設(shè)備及傳輸線路組成。其功能主要是傳輸和分發(fā)大量視頻業(yè)務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)用戶端與核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的通信、交互。作為有線電視網(wǎng)，從局端、光線路終端（Optical Line Terminal, OLT）起直到用戶端都可視為接入網(wǎng)。接入網(wǎng)作為承載網(wǎng)的末端，可分為有線和無(wú)線兩種。有線接入方式主要有銅纜系統(tǒng)、HFC網(wǎng)系統(tǒng)、無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network, PON）系統(tǒng)等。無(wú)線接入方式主要有固定和移動(dòng)兩種。

業(yè)務(wù)種類的增多和IP化趨勢(shì)對(duì)接入網(wǎng)的要求也逐漸提高。要實(shí)現(xiàn)有線電視網(wǎng)雙向化，有線電視網(wǎng)應(yīng)一改以前DVB單一平臺(tái)的模式，逐步向以IP為基礎(chǔ)的寬帶接入網(wǎng)發(fā)展。這樣互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、有線電視視頻業(yè)務(wù)等共同承載在寬帶接入網(wǎng)上，寬帶接入網(wǎng)設(shè)備由路由器、寬帶接入服務(wù)器等組成，使有線電視網(wǎng)逐步從HFC網(wǎng)接入方式向“PON+FTTH”（FTTH即光纖到戶，是寬帶光接入網(wǎng)的一種）方式演進(jìn)。

評(píng)價(jià)一種接入技術(shù)效率的參考指標(biāo)是帶寬的速率和信號(hào)傳輸最大距離的乘積。幾種寬帶接入技術(shù)的對(duì)比如表1所示。通過(guò)對(duì)比可知，“PON+FTTH”是接入技術(shù)效率最高的方案。

表1 寬帶接入技術(shù)一覽表

2.2 接入網(wǎng)與城域核心網(wǎng)的連接

接入網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備為OLT，OLT與IP城域網(wǎng)的連接有三種方式：

通過(guò)GE（Gigabit Ethernet，千兆以太網(wǎng)接口）口直接連接。

通過(guò)匯聚層交換機(jī)連接。

通過(guò)傳輸網(wǎng)S D H（SynchronousDigitalHierarchy，同步數(shù)字體系）/MSTP（Multi-ServiceTransferPlatform，多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）、P T N（PacketTransportNetwork，分組傳送網(wǎng)絡(luò)）、OTN（OpticalTransportNetwork，光傳送網(wǎng)）連接。

為實(shí)現(xiàn)德昌縣接入網(wǎng)上聯(lián)州級(jí)城域核心網(wǎng)中的數(shù)字電視平臺(tái)、IP播控平臺(tái)，在縣局中心機(jī)房規(guī)劃一臺(tái)匯聚交換機(jī)，如圖1中的匯聚交換機(jī)，該交換機(jī)向上通過(guò)光傳送網(wǎng)OTN與州級(jí)IP核心網(wǎng)（數(shù)字電視平臺(tái)、IP播控平臺(tái)）相連。其中，IP核心網(wǎng)的主設(shè)備為核心路由器（Core Router, CR），和核心路由器在同一機(jī)房的寬帶遠(yuǎn)程接入服務(wù)器（Broadband Remote Access Server, BRAS）、SR（業(yè)務(wù)路由器）組成業(yè)務(wù)控制節(jié)點(diǎn)。德昌下面各站點(diǎn)的OLT可以根據(jù)情況，或先上聯(lián)德昌縣局匯聚交換機(jī)，該匯聚交換機(jī)通過(guò)OTN與州級(jí)“業(yè)務(wù)控制節(jié)點(diǎn)”的BRAS和SR（業(yè)務(wù)路由器）連接；或部分OLT通過(guò)OTN與州級(jí)“業(yè)務(wù)控制節(jié)點(diǎn)”直連。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示[1]：

圖1 傳輸拓?fù)鋱D

圖1 中，以匯聚交換機(jī)為界，匯聚交換機(jī)及以下為德昌接入網(wǎng)設(shè)備。

PON網(wǎng)絡(luò)的突出優(yōu)點(diǎn)是消除了戶外的有源設(shè)備，維護(hù)成本低，產(chǎn)業(yè)鏈成熟，成為寬帶接入網(wǎng)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。用于寬帶接入的PON系統(tǒng)主要有以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（Ethernet Passive Optical Network,EPON）、吉比特千兆無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)（Gigabit-Capable PON, GPON）、10G無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（10G PON）。本次選用GPON。GPON系統(tǒng)均使用GEM（GPON Encapsulation Method，GPON封裝方法）封裝方式[2]，使得GPON對(duì)于業(yè)務(wù)透明，任何業(yè)務(wù)都能使用GEM進(jìn)行傳輸?！癙ON+FTTH”接入網(wǎng)主要由OLT、光分配網(wǎng)（Optical Distribution Network, ODN）、光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit, ONU）組成，如圖2所示。ODN主要由光纜、光分路器兩大無(wú)源器件組成（其余為實(shí)現(xiàn)安裝連接這兩大器件的配套設(shè)備如光纖連接器、接續(xù)盒、光交箱并未畫(huà)出）。

圖2 “PON+FTTH”接入網(wǎng)拓?fù)鋱D

3 規(guī)劃要點(diǎn)

3.1 注意事項(xiàng)

（1）縣廣電局機(jī)房匯聚交換機(jī)以下部分作為有線電視接入網(wǎng)，采用OLT上聯(lián)匯聚交換機(jī)，接入網(wǎng)業(yè)務(wù)全I(xiàn)P化體系。

（2）接入網(wǎng)選用PON+FTTH寬帶接入模式。PON設(shè)備選用GPON/10G PON混插型設(shè)備。

（3）OLT覆蓋規(guī)劃。

3.2 OLT覆蓋半徑

OLT覆蓋半徑測(cè)算公式[3]如下：

在公式（1）中，Am表示覆蓋半徑，單位 km，定義OLT到最遠(yuǎn)用戶的距離為覆蓋半徑。δ表示用戶密度，單位為戶/km2。

影響OLT覆蓋半徑的主要因素是區(qū)域用戶的密度。參照公式（1），總投資最低時(shí)，OLT覆蓋半徑及用戶數(shù)如表2所示：

表2 OLT覆蓋測(cè)算

OLT設(shè)備一般置于匯聚機(jī)房，是否下沉鄉(xiāng)鎮(zhèn)要看情況。OLT上聯(lián)匯聚交換機(jī)，一般單路需要兩芯光纖，縣到鄉(xiāng)鎮(zhèn)主干纖芯不富?；蚋采w區(qū)距匯聚機(jī)房太遠(yuǎn)時(shí)才考慮下沉。

3.3 OLT的區(qū)域劃分

（1）參考計(jì)算的覆蓋半徑。

（2）以天然河道或道路進(jìn)行劃分。

（3）以小區(qū)或村社進(jìn)行劃分。

劃分時(shí)注意，對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)用戶密度較低的區(qū)域，宜采用較低的分光比（總分光比低于1∶64，如1∶32）。

3.4 OLT選址

OLT是否下沉要結(jié)合主干纖芯情況和其覆蓋區(qū)距匯聚機(jī)房的距離綜合考慮。OLT的選址還要考慮其所處的機(jī)房是否具備良好的市電供應(yīng)、機(jī)房的制冷保障、安全保障等主要因素。

3.5 光分配網(wǎng)結(jié)構(gòu)

ODN（光分配網(wǎng)）結(jié)構(gòu)較為重要，其建設(shè)直接影響“PON+FTTH”系統(tǒng)的綜合成本、穩(wěn)定性、可維護(hù)性，同時(shí)ODN建設(shè)周期長(zhǎng)、投入大。

ODN的重要性體現(xiàn)在下面三點(diǎn)[4]：

（1）ODN是第三張固網(wǎng)，是固定接入網(wǎng)未來(lái)50年的發(fā)展基礎(chǔ)。

（2）施工環(huán)境復(fù)雜多變，一旦建設(shè)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，其返工和改造成本將十分昂貴。

（3）建設(shè)周期長(zhǎng)，投入大，是FTTH投資的重點(diǎn)。

具體規(guī)劃中需要重點(diǎn)考慮以下兩點(diǎn)：一是總的分光比，二是采用幾級(jí)分光。PON系統(tǒng)總的分光比將影響所帶用戶的可用帶寬。當(dāng)戶均接入帶寬大于100 Mbps，EPON與GPON在總分光比1∶64時(shí)均不能滿足，只有10G PON能滿足?？紤]到降低PON系統(tǒng)的建設(shè)成本和用戶在線比率等原因，初期選用GPON并且總的分光比1∶64還是可以接受的。后期可以逐步優(yōu)化升級(jí)為10G PON系統(tǒng)。PON網(wǎng)絡(luò)的ODN結(jié)構(gòu)可以選用的主要有一級(jí)分光和二級(jí)分光兩種。選用二級(jí)分光方式較靈活，適合FTTH建設(shè)初期的ODN“薄”覆蓋建設(shè)模式，可節(jié)省每線ODN造價(jià)[5]，線路投資小，但設(shè)計(jì)復(fù)雜。使用GPON時(shí)總分光比選用1∶64，1∶64采用兩級(jí)1∶8來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣分光器主要為1∶8，使網(wǎng)絡(luò)維護(hù)時(shí)分光器具有一定的通用性。使用10G PON選用1∶128或1∶64的總分光比，1∶128可由兩組1∶64組成，這樣原來(lái)1∶64的ODN結(jié)構(gòu)無(wú)須變化。GPON口光模塊選用C++（CLASS C++，GPON光模塊規(guī)格之一）模塊，受PON系統(tǒng)光功率損耗預(yù)算限制，農(nóng)村較遠(yuǎn)、分散用戶區(qū)域分光比可適當(dāng)降低。ODN的鏈路光功率損耗預(yù)算是較為重要的指標(biāo)，需確保光鏈路總的損耗小于光功率損耗預(yù)算值。比如，C++光模塊對(duì)應(yīng)的鏈路光功率損耗預(yù)算值為32 dB，從機(jī)房OLT的PON口到用戶家里的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）之間總的光損耗要小于32 dB。一般設(shè)計(jì)時(shí)考慮預(yù)留2 dB的余量，光鏈路實(shí)際總損耗值要小于30 dB。光鏈路的主要損耗有分光器分光損耗和光纜損耗、工程事件損耗。工程事件指熔接、光纜彎曲等，特別是光纜過(guò)度彎曲，導(dǎo)致產(chǎn)生宏彎損耗，非常常見(jiàn)，施工中要注意避免此類事件的產(chǎn)生。分光器分光比一旦確定，其分光損耗占光鏈路總損耗的主要部分且不可改變，只有改變分光比才能改變。光纜長(zhǎng)度隨覆蓋區(qū)不同而不同，光纜損耗對(duì)光鏈路總損耗影響較小，但光纜施工仍需按照規(guī)范確保其損耗越低越好。一般而言， OLT的最遠(yuǎn)覆蓋距離即光纜長(zhǎng)度按照5 km考慮是可行的。

規(guī)劃ODN結(jié)構(gòu)時(shí)，另一個(gè)需考慮的問(wèn)題是如何提高PON口的利用率和分路器端口的利用率。其他需要考慮的問(wèn)題，諸如光交箱類型是免跳的還是成端的，纖芯直熔還是成端，光纜中纖芯匯聚等，也需要考慮好。對(duì)于干線光交箱纖芯形態(tài)，建議免跳盤(pán)和成端盤(pán)都要有，這樣后續(xù)新業(yè)務(wù)特別是一些專網(wǎng)業(yè)務(wù)起來(lái)后，跳接更方便，少一個(gè)連接器就少一點(diǎn)損耗。ODN建設(shè)中，光纖成端中光纖連接器頭子類型，因不再傳輸模擬電視節(jié)目，可以考慮SC/UPC（卡接式方型超精度微球面）類型。

ODN的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工較為復(fù)雜，是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。ODN一旦建成，再去改變成本往往較高，所以應(yīng)重視ODN的建設(shè)。

3.6 業(yè)務(wù)策略考慮

業(yè)務(wù)策略方面，網(wǎng)絡(luò)電視（Interactive Personality TV, IPTV）業(yè)務(wù)通過(guò)業(yè)務(wù)路由器和其他業(yè)務(wù)在二層匯聚設(shè)備或OLT進(jìn)行分流。PON系統(tǒng)提供了一種單拷貝廣播（Single Copy Broadcasting, SCB）數(shù)據(jù)傳輸方式，即使多個(gè)ONU點(diǎn)播了同一節(jié)目，OLT也只發(fā)一份組播媒體流數(shù)據(jù)拷貝進(jìn)入SCB邏輯通道光網(wǎng)絡(luò)單元，所有ONU均接收同一份數(shù)據(jù)，使得 M 份業(yè)務(wù)帶寬可為 N個(gè)用戶提供服務(wù)，大大地節(jié)省了系統(tǒng)帶寬。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)際建設(shè)中，不可能一步到位將所有用戶切換到FTTH業(yè)務(wù)。應(yīng)按照市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的思路，老網(wǎng)在發(fā)展新網(wǎng)過(guò)程中過(guò)渡2～3年。首先是建設(shè)好“PON+FTTH”網(wǎng)絡(luò)；其次，按照“按需接入”、逐年轉(zhuǎn)換的原則發(fā)展新網(wǎng)用戶。現(xiàn)網(wǎng)用戶有需求的，依據(jù)規(guī)劃作FTTH終端接入施工；現(xiàn)網(wǎng)用戶暫無(wú)需求的，逐年對(duì)其實(shí)施由DVB轉(zhuǎn)換為FTTH。對(duì)新網(wǎng)已覆蓋的區(qū)域，加大業(yè)務(wù)推廣力度，提高小區(qū)用戶接入比例，降低新網(wǎng)用戶人均建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)。總的來(lái)說(shuō)，逐步向有需求的用戶區(qū)域有序推進(jìn)、滾動(dòng)發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)建設(shè)好有線電視接入網(wǎng)的目標(biāo)。