广东省广播电视网络股份有限公司东莞桥头分公司 523520
摘要：互联网技术、大数据技术、云计算技术、人工智能技术高速发展，有线电视网络在面临发展机遇的同时也面临着挑战，不过这也给广播电视行业发展指明了方向，即交互视频业务。而要实现这一目标，就要提高交互视频的带宽。因此，应用FTTH技术是有线电视网络发展的必然趋势。
关键词：FTTH技术；有线电视网络；应用方案
背景：2013年8月，国务院发布了“宽带中国”战略实施方案，部署未来8年宽带发展目标及路径，意味着“宽带战略”从部门行动上升为国家战略，宽带首次成为国家战略性公共基础设施。三网融合下行业竞争加剧，各运营商都加大了宽带基础网的投入，宽带网络发展面临着新的机遇与挑战。
根据“宽带中国”发展战略规划，城市所有宽带服务到2015年应具备20 M以上的宽带接入能力。具体建设方案上，“光进铜退”已成共识，目前广电网络主营数字电视业务已遇瓶颈期，同时面临IPTV、手机电视等的竞争，亟待开展宽带新业务。随着家庭智能网关推广应用，视频、安防等新业务的发展，融合宽带业务的需求，及应对其它电信运营商的宽带业务竞争，广电网络也需要提供更高的接入带宽。因此，接入网需要积极面向高带宽业务发展，FTTH光纤到户是广电接入网的发展方向。
1、FTTH传输特点
EPON系统采用波分复用技术进行数据和1550nm CATV电视信号的双纤传输。其中一根光纤用于EPON数据信号的波分复用传输（1490nm波长下行，1310nm波长上行），另一根光纤用于射频模拟和数字电视广播信号的传输（1550nm波长下行）。数据光波和电视广播光波到达用户后，分别使用ONU和CATV光接收机接收处理，还原为数据和电视信号传输给终端用户。
CATV的FTTH利用接入技术为1550nm光发射机+1550光放大器+加光分路器的方式实现全网的电视用户覆盖，具备以下特点：
（1）1550nm工作窗口允许使用掺铒光纤放大器（EDFA）它直接放大光波信号不需要通过光电转换而使信号产生较大的劣化。
（2）CATV采用1550nm光发射机激光器采用外调或直接制方式，不但具有输出功率大、可靠性高、单位光功率成本低、光纤损耗小等优点，并且能够进行多级放大。
（3）1550nm波长具有较好的衰减特性，在常规光纤中平均衰减为0.25dB/km，1310nm为0.4dB/km，它允许放大器中继站间距离更长，在分配网络中分路数更多。
（4）EDFA 可用在光发射机的后面作功率放大器，为了提供比现行1310nm系统更高的发射功率，放大器还可用在下行通道中长距离中分支器后和光分路器前后对信号进行放大。
（5）系统成本和运维管理开销方面，费用均相对较低。
（6）易于扩容升级、业务扩展灵活。
（7）OLT和ONU一般采用点到多点的结构，减少了局端与用户端之间的有源设备，网络拓扑结构简单。
（8）带宽资源丰富、配置灵活，可以满足用户多种宽带业务的需要。
2、网络架构及要求
（1）组网架构
在FTTH模式下，1550nmCATV采用三级分光结构，分光器分别放置在前端机房、小区光交接箱及楼道单元/高层弱电井内光分配箱。EPON采用二级分光结构，分光器分别在小区光交接箱、楼道单元/高层弱电井内光分配箱内。
图1 FTTH组网架构图
网络架构以双纤三波方式传输，广播电视及互动电视的下行采用1550nm光传输网络传输，宽带上网及互动回传采用1310nm和1490nm基于EPON的FTTH传输。如图1
（2）组网要求
1）前端IPQAM信号（互动电视下行）采用1550nm直调发射与CATV外调光信号波分复用后经过EDFA放大进行覆盖。
2）广播电视及互动电视下行采用基于1550nm EDFA方式的FTTH承载，互动电视回传及宽带上网等互联网业务通过基于EPON的FTTH系统承载。
3）选用具备OVERLAY功能和全频率工作带宽的1550nm直调光发射机。
4）选用大功率的EDFA，每台EDFA覆盖256户，光功率为23dBm。
5）EPON的OLT需支持1：64的分光比，传输距离不超过10Km，每个PON口带64户。
6）OLT 设备网络侧接口应根据提供业务的需求配置，OLT具备10GE/GE/FE 接口。
7）OLT应定位于二层接入网络，直接上联IP 城域网的业务接入控制层（SR/BRAS）。
8）用户端的ONU接收光功率≥-25dBm接收，具备10/100M接口数量≥4个。
9）入户光接收接收光功率≥-10dBm接收，输出电平为80±2dBuv，MER≥32dB；BER误码率BER≤1E-9（纠错后）。
10）分光方式可采用一级分光、二级分光及三级分光，CATV采用2 x 4 x 32或2 x 8 x 16组网，一般不宜超过三级，EPON采用4 x 16或2 x 32组网，一般不宜超过二级，设计时应充分考虑光分路器的端口利用率，根据用户实际分布情况选择合适的分光方式。
11）为节约主干、支线段光缆投资，在保证分光器分支利用率的情况下，分光点应尽量靠近用户建设，原则上分光点应放置在小区内部。
12）末端光分配箱设置宜靠近用户侧，以缩短入户皮线光缆布放距离。
13）工程建设中，小区内光缆纤芯应按终期100%发展用户数建设，同时考虑非PON 业务的纤芯使用及备用纤芯需求。
14）小区ODN 网络建设中，宜选用4 芯、12 芯、24 芯、48 芯等光缆，入户皮线光缆以2 芯光缆为主。
3、光链路指标计算
FTTH需要计算的指标主要是光功率衰减量，光功率衰减量必须符合系统设备OLT和ONU、PON口的要求，该指标主要和下列因素有关：光缆线路长度、光分路器分光比、光活动连接头数量等，推荐采用最坏值法进行ODN光通道衰减预算。设计原则：系统满足正常使用条件可承受衰减值≥ODN光通道衰减量+设计富裕度。
计算公式如下：
ODN光通道衰减量=A+B+C
式中：A为光通道各段光纤衰减总和；B为光活动连接器插入衰减总和；C为光分路器插入衰减总和。
参数取值：
（1）光纤衰减取值：1310 nm波长时取0.4dB/km；1490 nm及1550波长时取0.25dB/km。
（2）分路器衰减计算：光分路器衰减= -10 lgK+附加损耗，K为分光比，附加损耗参考取值如表1所示。
表1 光分路器附加损耗参考取值表
（3）光活动连接器插入衰减取值：0.5dB/个。
（4）光纤熔接接头衰减取值：0.05dB/个。
（5）光纤富裕度传输距离≤10 km时，光功率预算富裕度不少于2 dB。
（6）入户光接收接收光功率≥-10dBm。
（7）按1000BASE-PX20+光模块，PON发射光功率按+3dbm。
（8）用户端的ONU接收光功率≥-24dBm接收。
4、案例分析
隧着城镇化的快速发展，FTTH组网设备稳定安全，三网融合光纤到户建设时机已经成熟。
（1）小区概况
帝庭山花园位于东莞市桥头镇一个高端的住宅区，一期工程共有188户联排和独栋别墅，小区内别墅排列有序，布局合理。根据别墅比较分散的特点，我们确定采用FTTH的接入方式建设该项目。预计工程建设完成后，能够为用户提供高宽带接入、数字电视、多种互动增值业务服务，并预留未来发展空间。
（2）分光方式（ODN）的选择
根据帝庭山花园一期工程概况，属于低密度用户居住小区，CATV采用三级分光方式设计，系统分光比为1：256，采用前端1X2分光，小区交接箱采用1：8，分配箱采用1：16覆盖方式。PON采用二级分光方式设计，系统分光比为1：64，前端直到小区交接箱采用1：4，分配箱采用1：16覆盖方式。如图2
图2 系统总体技术架构图
（3）指标计算
1）光纤衰减取值
本工程采用1550 nm单模光缆，衰减取值0.25dB/km，因本方案小区交接箱采用光纤直熔方式，所以不考虑光纤熔接接头衰减值。
用户端长度值实测最大为：小于6 km。
总光纤衰减值=6km x0.25 dB/km =1.5 dB
2）光分路器衰减值计算
1：2光分路器衰减值= -10lgK+附加损耗=-10lg（l/2）+0.2=3.21dB
1：4光分路器衰减值= -10 lgK+附加损耗=-10lg（1/4）+0.4=6.42 dB
1：8光分路器衰减值=-10 lgK+附加损耗=-10 lg（1/8）+0.8=9.83dB
1：16光分路器衰减值=-10 lgK+附加损耗=-10 lg（1/16）+1.2=13.24 dB
3）光活动连接器衰减值计算
总光活动连接器衰减值=4个×0.5 dB/个=2dB
5）富裕度取值：2 dB
CATV光链路衰减值计算：
CATV光分路器衰减值=1：2光分路器衰减+1：8光分路器衰减+1：16光分路器衰减=3.21 +9.83+13.24 =26.28 dB
CATV光链路衰减总值=1.5 +26.28+2+2 =31.78dB
用户端CATV接收机输入光功率=23 dB-31.78 dB=-8.78 dB
EPON链路衰减值计算：
PON光分路器衰减值=1：2光分路器衰减+ 1：16光分路器衰减=3.21+13.24 =16.45 dB
PON光链路衰减总值=1.5+16.45+2+2 =21.95dB
用户端ONU输入光功率=3dB-21.95 dB=-18.95 dB
经验算，本工程符合FTTH系统CATV光接收机的接收光功率≥-10dBm，ONU的接收光功率≥－24dBm的要求，在实际使用中实测用户端CATV接收机输入光功率在-6.5dBm以上，用户端ONU输入光功率在-17dBm以上，光功率实际富裕度充足。帝庭山花园在经过一年的使用运行中，FTTH接入网络的各项指标合理稳定，网络安全、可靠、经济，既完全满足了有线电视数字化的整体要求，又可同其他运营商竞争奠定了很好的基础。
5、结语
在我国社会和科学技术飞速发展的大背景下，有线电视网络要想实现长远发展，就要不断地求新求变。而要做到这点，就必须把 FTTH 技术的研究、应用和改进作为广播电视行业发展的重点，不断从技术、施工管控等方面来提高应用的质量，拓展业务范围。
参考文献
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[4]FTTH在中国的发展分析[J]. 孙志兵，张兴初. 中国新技术新产品. 2009（01）
论文作者:张淦通
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/14
标签：分路论文; 光纤论文; 功率论文; 方式论文; 光缆论文; 互动论文; 波长论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;