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摘要：随着信息技术的飞速发展，广电网络在三网融合的推进大潮中迎来了越来越多的挑战。本文介绍了ftth技术具有向用户提供广播电视业务、数据通信业务及其他综合业务等功能，并阐述了在工程建设中必须结合PON技术的特点，合理进行网络规划，采用单纤三波和双纤三波等不同的传输模式，因地制宜地实现用户的接入需求。
关键词：广电网络；单纤三波；FTTH技术；PON技术；双纤三波
1引言
随着信息技术的飞速发展，互联网、大数据、云计算、人工智能及5G等高新技术已经在媒体领域实现了广泛应用，同时3D、4K、8K、AR/VR等视频业务拥有大量的市场需求，广电行业如果不能紧跟时代步伐，将面临巨大的市场竞争压力。因此，广播电视网络今后的发展一定要以IP化、云化、智能化的NGN（新一代网络技术）为方向，构建一张高速、智能、安全的有线电视网络将成为今后提升业务水平与竞争力必不可少的条件。
2FTTH技术的概念
NGB（下一代广播电视网络）技术架构是以“云、管、端”为顶层设计的新型网络体系，包括广播电视综合业务支撑平台、服务云、骨干网、城域网、接入网和智能终端等几大部分。其中，FTTH技术属于整体网络架构的接入网部分，是连接用户末端网络的一种建网模式，具有向用户提供广播电视业务、数据通信业务及其他综合业务等功能。FTTH系统示意图如图1所示。
3传输模式
有线电视的FTTH网络有两种结构，即RF-Overlay和全IP。其中，RF-Overlay是由1550nm单向光传输网络和双向的PON网络组成；全IP的全部信号都采用PON系统传输。在进行有线电视网络FTTH规划设计时，应充分利用原有网络资源，在旧网改造中采用RF-Overlay（同轴电缆+光纤）模式，单向数字电视业务利用原同轴电缆网络传输，数据业务采用PON网络实现光纤到户，新建网络时则主要采用全IP组网模式。
3.1RF-Overlay组网模式。RF-Overlay组网模式是广播电视业务采用1550nm光网络传输，数据业务采用PON传输。RF-Overlay组网模式又包括单纤三波和双纤三波两种，这两种模式的技术特点比较如下。3.1.1单纤三波组网模式单纤三波组网是指1550nm的广播电视信号和PON数据双向信号（上行1310nm，下行1490nm）经过光波复用器，在一条光纤通道传送至用户家。OLT通过波分复用器将广播电视1550nm光波长和PON的1490nm下行数据传输波长复用在一起，同时在上行方向分离出PON上行数据传输波长。ONU端通过内置波分复用器或光分波器将广播电视光波长和PON下行数据传输波长分离，同时在上行方向插入PON上行数据传输波长。ONU将广播电视光波长和PON下行数据传输波长分离，广播电视信号通过光接收机（ORx）接收，数据信号通过ONU接收，然后统一接入到家庭网络，提供给机顶盒、PC终端、融合终端或者家庭网关等设备。单纤入户的方式，需要在接入网关中加入WDM分波器，在用户终端将1550nm的波长与1310nm/1490nm的波长分开。单纤三波组网模式示意图如图2所示。3.1.2双纤三波组网模式双纤三波方案采用双纤入户，1550nm的广播电视信号和PON数据双向信号各使用一芯。广播电视信号通过ONT（光接收机模块）的RF接口提供给机顶盒，PON数据双向信号通过ONT的以太网接口连接电脑或无线路由器、融合终端或者家庭网关等设备。双纤三波组网模式示意图如图3所示。3.1.3两种模式的比较比较双纤三波方式与单纤三波方式，可以得出以下结论：一是无波长干扰。由于CATV的光信号与EPON下行1490nm光信号在不同的光纤中传输，避免了拉曼效应对信号的干扰。二是用户终端设备成本低。有线电视广播信号和EPON的数据双向光信号传输的物理通道独立，用户家庭就不再需要使用WDM分波设备，因此相比较一纤三波方案，双纤三波可节省用户终端设备成本。但是，双纤三波方式也有其缺陷：一是光纤资源占用率高。由于需要部署两套入户ODN，所以同时占用大量干线光缆和配线光缆，施工部署时光纤接续调试成本高。二是终端部署复杂。两根光纤、ONT、桌面型光接收机、机顶盒等终端设备之间的光纤连线、数据连线和供电连线等导致终端部署复杂。在实际应用中，可以根据各地不同的网络资源和投资情况，选择不同的建设方式。
3.2全PON传输模式。全PON传输模式是广播电视业务和数据业务都采用基带PON传输模式。在光传输上，将广播电视业务和数据业务加载至同一条光传输通道上传输。广播电视业务与双向数据业务均通过采用PON作为接入技术的IP数据网实现，用户终端使用ONU终端实现高速互联网等数据业务，使用IPTV机顶盒进行IP组播或点播电视节目的收看。这种传输模式对传统广播电视网络架构提出了新的需求，要求完全放弃原有射频传输通道，因此只适合应用于搭建了专用PON传输网络的区域。
4FTTH传输中的关键技术
4.1PON技术。我国通信领域的接入技术，从“光进铜退”这个重要的历史时期开始，就将PON技术作为接入网建设的主流发展方向，所以无论是FTTH网络还是FTTB、FTTC等光纤接入模式，其共同特点是均采用了PON技术，因此FTTH网络的技术指标也必须符合PON技术标准。PON技术经历了APON、EPON、GPON等几个发展阶段，但无论如何演进，始终保持OLT（光网络局端）、ODN（无源光分配网）、ONT（光网络终端）等共同组成的三级无源光纤传输系统结构不变。其中，OLT设备是整个PON系统的局端设备，上行连接汇聚交换机，下行通过ODN网络连接各ONT设备，是PON系统的核心设备；ONT是PON系统的终端设备，上行通过PON口连接OLT设备，下行通过UNI口或Wi-Fi连接各类网络设备。EPON是将以太网和PON技术相结合，实现在PON中用以太网封装的方式进行数据传输。OLT和ONU之间传输802.3以太网帧。EPON网络中OLT的每个PON口最大可支持64个ONU接入，传输距离为20km以内，可提供上下行各1.25Gbps带宽，其中可用带宽为950Mbps左右。随着PON技术的发展和广泛应用，EPON已经向10GEPON演进。10GEPON遵循IEEE802.3av标准，与EPON设备兼容，可以工作在1Gbps模式下，工作波长与EPON有所不同，10GEPON下行波长1577nm，上行波长1270nm，最大分光比为1:256。EPON设备有对称和非对称两种工作模式。其中，对称工作模式时上下行均为10Gbps；非对称工作模式时上行1.25Gpbs，下行10Gbps，可用带宽为8Gbps左右。GPON是基于ITU-TG.984.x标准的吉比特无源光网络综合接入技术。GPON的标称线路速率有多种，主流产品均支持下行速率2488.32Mbit/s，上行速率1244.16Mbit/s，在20km距离支持1:64总分光比，如果不考虑光衰减，最大支持1:128总分光比。随着GPON技术的演进，将发展到NGPON，其传输速率将达到10Gbps，传输距离最大达到60km。在实际应用中，用户的业务需求越来越高，在PON技术总体网络架构基本不变的前提下必须进行网络优化提升改造，主要是通过光节点裂化扩容和PON系统演进升级。光节点裂化扩容是在OLT上联口和PON口存在冗余带宽，在各级主干光纤资料充足的情况下，将各级光分路器分光比减半或增加分路器，上联纤芯加倍。PON系统演进升级，将1GPONFTTH网络平滑升级到10GPONFTTH网络。
4.2ODN网络规划。ODN网络规划设计应根据用户性质、用户密度的分布情况、地理环境、管道资源、原有光缆的容量等多种因素综合考虑，充分利用已有的主干光缆线路、通信管道及光交接箱等基础设施，选择合适的结构和配纤方式。主要内容有：首先，收集用户基础数据，根据用户业务发展情况确定规划区域；其次，规划OLT节点数量、位置和覆盖范围；再次，规划光节点数量及其位置和分布；最后，细化光缆路由、纤芯配置和配线方式等具体连接情况。在EPON系统中，OLT业务板PON口输出光功率一般为-2~7dBm，总分光比应不大于1:64，在光功率受限或需提供高带宽需求时，总分光比应该采用1:32或以下。可根据楼层结构和用户分配情况，用户集中的区域采用二级分光，用户分散的区域可采用三级分光。在1550nm传输系统中，选用1550nm光放大器的输出光功率一般为20dBm和22dBm，光网络终端（ONT）CATV光接收模块的接收光功率应该为（-12±2）dBm，总分光比应不大于1:512，在光功率受限时，根据实际情况选配合适的光分路器搭配，一般采用3~4级分光。
5FTTH技术在实际应用中的建议
5.1在城市中的应用。小区机房（设备间）至小区光缆交接箱、小区光缆交接箱至楼栋分纤箱、楼栋分纤箱至入户分纤箱的光缆应采用星型结构设计，光缆芯数根据实际情况进行配置。对于用户规模大、较集中的小区或用户群，可考虑将PON设备和1550nm光传输设备下沉至小区或机房或设备间。低层、多层新建楼房应在每个单元中间楼层设置入户分纤箱，中高层新建楼栋应按照每单元3~4层确定一个竖向单元，在每个竖向单元的中间楼层设置入户分纤箱。
5.2在农村中的应用。农村光传输网络分为“县中心机房—乡镇分机房”和“乡镇分机房—行政村光缆交接箱—村组入户分纤箱”二级规划。农村FTTH网络规划设计时，在乡镇分机房安装1550nm光传输设备和EPON等设备，分别在乡镇机房、光交接箱、分纤箱安装光分路器。
6结语
广播电视网络FTTH建设和改造势在必行，对于不同组网方案的选择关系到未来整个公司的技术发展方向和整体规划，应因地制宜，量力而行，综合考虑各方因素，找到最适合自身发展的建设方式。
参考文献
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[2]张金虎,邢雷鸣.采用1550nm+EPON+Overlay技术建设铜山县有线电视新网络[J].中国有线电视,2009(11):13.
[3]容超良,黎云.基于EPON与FTTH技术的双纤三波建设项目[J].视听,2018(12):78.RTN
作者:南维新 曹毅 刘汉君 单位:甘肃省广播电视网络股份有限公司