郭文輝

（作者單位：廣州市增城區(qū)融媒體中心）

現(xiàn)階段，大部分地區(qū)的廣電網(wǎng)絡(luò)改造工作仍局限在拓寬雙向網(wǎng)的覆蓋作業(yè)面方面，盡管相關(guān)工作的實(shí)施已經(jīng)取得了初步成效，但根據(jù)目前工作的執(zhí)行進(jìn)展可以看出，國(guó)內(nèi)廣電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展工作還處在初期階段[1]。為實(shí)現(xiàn)對(duì)廣電網(wǎng)絡(luò)改造工作的深化，提高廣電網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)、建設(shè)、經(jīng)營(yíng)、管理和維修等綜合能力，有關(guān)單位提出了將光纖到戶(hù)（Fiber To The Home，F(xiàn)TTH）技術(shù)應(yīng)用到試點(diǎn)工程的舉措。FTTH技術(shù)屬于一種基于光纖的全新通信傳輸方式?，F(xiàn)如今，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network，PON）技術(shù)是目前國(guó)際上廣泛應(yīng)用的研究熱點(diǎn)，也是目前國(guó)際上普遍采用的FTTH實(shí)現(xiàn)技術(shù)[2]。但由于FTTH技術(shù)在應(yīng)用中受到成本和需求等原因的限制，一直未能在國(guó)內(nèi)普及，尤其在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后的農(nóng)村地區(qū)，更是尚未涉及。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，F(xiàn)TTH的實(shí)現(xiàn)成本降低，加之農(nóng)村用戶(hù)的需求不斷增加與國(guó)家政策的持續(xù)扶持，相關(guān)FTTH技術(shù)的研究又得到了重視。為實(shí)現(xiàn)在農(nóng)村地區(qū)推進(jìn)FTTH技術(shù)，本文針對(duì)農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)的FTTH全新改造方法進(jìn)行探討。

1 選擇農(nóng)村廣電FTTH網(wǎng)絡(luò)模式

為滿(mǎn)足農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)的改造建設(shè)需求，應(yīng)在開(kāi)展相關(guān)研究前，合理選擇廣電FTTH網(wǎng)絡(luò)模式。通常情況下，廣電FTTH網(wǎng)絡(luò)的入戶(hù)方式有4種，分別為雙線(xiàn)同軸入戶(hù)、三波雙光纖入戶(hù)、三波單光纖入戶(hù)與雙波單光纖入戶(hù)，根據(jù)早期建設(shè)經(jīng)驗(yàn)與大量實(shí)踐，結(jié)合所改造地區(qū)的實(shí)際情況，選擇三波雙光纖入戶(hù)的FTTH網(wǎng)絡(luò)模式。相比其他的網(wǎng)絡(luò)接入模式，此種網(wǎng)絡(luò)模式更加適用于居住較為分散的用戶(hù)場(chǎng)景。

根據(jù)實(shí)際需求，選用單線(xiàn)在用戶(hù)端進(jìn)行全光纖接入，在用戶(hù)居住區(qū)的戶(hù)外環(huán)境中，采用同軸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行光纖的承載設(shè)計(jì)，通過(guò)數(shù)字電視信號(hào)、光節(jié)點(diǎn)（Optical Network Unit，ONU）終端與接收機(jī)，進(jìn)行廣電信號(hào)的接收[3]。此種方式下的FTTH網(wǎng)絡(luò)主要包括兩個(gè)部分，分別為數(shù)字電視傳輸光網(wǎng)和IP光網(wǎng)。前者屬于一種簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)主站（Point 2 Multiple Point，P2MP）結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播信號(hào)在用戶(hù)區(qū)間內(nèi)的單向傳輸，網(wǎng)絡(luò)大多呈現(xiàn)星型結(jié)構(gòu)，后者的接入方式與雙線(xiàn)同軸入戶(hù)的接入方式相同，采用EPON作為接入過(guò)程中的無(wú)源信號(hào)傳輸即可。

2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)劃

完成上述設(shè)計(jì)后，考慮到光電組網(wǎng)模式為三波雙光纖入戶(hù)網(wǎng)絡(luò)模式，設(shè)計(jì)如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在廣電網(wǎng)絡(luò)前端（機(jī)房）使用一芯進(jìn)行1500 nm波長(zhǎng)的電波，此時(shí)另一芯將在傳輸鏈路中進(jìn)行1310 nm波長(zhǎng)的反饋。為確保信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與安全性，需要在信號(hào)傳輸前端部署一個(gè)1500 nm的信號(hào)調(diào)制器，通過(guò)此種方式，對(duì)接入的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)制，確保光信號(hào)可以通過(guò)FTTH網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接脩?hù)端[4]。在傳輸過(guò)程中，為避免信號(hào)出現(xiàn)失真和丟失等方面的問(wèn)題，還應(yīng)對(duì)傳輸中的信號(hào)進(jìn)行放大處理，并使用1∶32光路的分路器進(jìn)行光纖的調(diào)配。當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)第一個(gè)分路器達(dá)到第二個(gè)分路器時(shí)，信號(hào)將經(jīng)過(guò)1∶16光路對(duì)其進(jìn)行繼續(xù)放大處理。放大后的信號(hào)將通過(guò)光纖配線(xiàn)架（Optical Distribution Frame，ODF）進(jìn)行跳纖的傳輸[5]。此時(shí)，廣電網(wǎng)絡(luò)可使用二級(jí)分光模式，將用戶(hù)的分纖箱放置在一個(gè)相同的鏈路中，對(duì)其進(jìn)行廣電網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的全接入。與此同時(shí)，用戶(hù)端將在安裝了家用信號(hào)接收裝置后，通過(guò)同軸傳輸電纜將光纖鏈路完全接入機(jī)頂盒，按照上述方式，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)廣電網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)在用戶(hù)中的接入使用。

3 光纖通信鏈路設(shè)計(jì)

在完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，進(jìn)行廣電網(wǎng)絡(luò)中光纖通信鏈路的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)此鏈路主要用于傳輸廣電網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過(guò)程中的業(yè)務(wù)信號(hào)。通常情況下，可以將光線(xiàn)路終端（EPON OLT）設(shè)備，采用下沉式安裝方法，集成在FTTH機(jī)房中。同時(shí)，在機(jī)房中設(shè)置聯(lián)結(jié)卡板，將接收的信號(hào)進(jìn)行匯聚，匯聚后的信號(hào)可以通過(guò)光纖通信接口和業(yè)務(wù)接口等，進(jìn)行信號(hào)的匯聚，匯聚后的信號(hào)將通過(guò)多個(gè)PON端口進(jìn)行光纖網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)過(guò)程如下計(jì)算公式所示。

公式（1）中：χ表示光纖網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)處理系數(shù)；δ表示信號(hào)輸入特征；K表示接收信號(hào)；β表示信號(hào)匯聚方式；ω表示信號(hào)放大倍數(shù)；M表示信號(hào)分路。在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，考慮到光纖通信鏈路在傳輸廣電網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)可能存在損耗，對(duì)應(yīng)的損耗包括鏈路自身?yè)p耗、活動(dòng)接頭轉(zhuǎn)接傳輸損耗、線(xiàn)路熔接行為發(fā)生的損耗、預(yù)留傳輸損耗以及分光器插入損耗等。上述損耗中，除了預(yù)留傳輸損耗屬于不可控?fù)p耗，其他損耗均為可控?fù)p耗，可以在設(shè)計(jì)鏈路中結(jié)合網(wǎng)絡(luò)光纖傳輸?shù)膶?shí)際情況，進(jìn)行不同節(jié)點(diǎn)損耗量的計(jì)算，分析損耗量對(duì)應(yīng)的損耗類(lèi)型，通過(guò)此種方式，降低信號(hào)在傳輸中的損耗。

4 光纖敷設(shè)與分光器綜合部署

上述設(shè)計(jì)完成后，就進(jìn)行農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)改造工作中的光纖敷設(shè)與分光器綜合部署。在進(jìn)行光纖敷設(shè)時(shí)，應(yīng)明確光纖接入模式的選取是FTTH技術(shù)改造中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在用戶(hù)接入地區(qū)，可以根據(jù)區(qū)域內(nèi)的整體網(wǎng)絡(luò)條件與網(wǎng)線(xiàn)規(guī)劃條件，直接將光纖進(jìn)行接入設(shè)計(jì)。按照有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)接入中可按照現(xiàn)有的光纖到大樓/光纖到路邊（FTTB/FTTC）服務(wù)模式，通過(guò)交互上聯(lián)與分前端交互網(wǎng)關(guān)，將其與接入交換機(jī)進(jìn)行相連，通過(guò)光傳送網(wǎng)（optical transport network，OTN）對(duì)接入到廣電中心的交互核心路由進(jìn)行集群處理。通過(guò)此種方式接入的光纖，可以確保所有撥號(hào)和上連業(yè)務(wù)都被集中在一個(gè)寬帶接入交換機(jī)中，在此基礎(chǔ)上通過(guò)萬(wàn)兆鏈路連接到廣播中心的寬帶核心匯流交換器與寬帶接入服務(wù)器（Broadband Remote Access Server，BRAS），執(zhí)行對(duì)應(yīng)的廣播信號(hào)傳輸與通信業(yè)務(wù)。

完成光纖敷設(shè)后，進(jìn)行分光器的綜合部署，在此過(guò)程中應(yīng)明確分光器是無(wú)源光網(wǎng)中的被動(dòng)設(shè)備，在部署時(shí)無(wú)須考慮電力供應(yīng)問(wèn)題。但在改造工程中，為了控制成本和方便后續(xù)維護(hù)，盡量將不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)置于同一物理空間或箱體中（通常置于光纜交接盒和纖維分離盒內(nèi)），分光器的分光比例由設(shè)計(jì)用戶(hù)數(shù)量和負(fù)荷容量來(lái)決定。

考慮到廣電網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)點(diǎn)播服務(wù)僅作為信號(hào)傳輸功能，并不占用帶寬，因此，在進(jìn)行分光器綜合部署時(shí)，首要問(wèn)題是寬帶用戶(hù)帶寬處理。當(dāng)前工程中PON最大帶寬理論上是1.25 G，為此在100 M帶寬范圍內(nèi)的用戶(hù)，使用一級(jí)光分器，便可以有效保證用戶(hù)的使用體驗(yàn)。按照上述方式，進(jìn)行光纖敷設(shè)與分光器綜合部署，以此完成對(duì)農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)的集中改造設(shè)計(jì)。

5 改造效果

本文通過(guò)上述研究，完成了基于FTTH的農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)改造方法設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)試點(diǎn)地區(qū)改造效果的檢驗(yàn)，下述從多個(gè)角度對(duì)改造后綜合效果的分析。

為助力農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)的建設(shè)與發(fā)展，所選的試點(diǎn)地區(qū)在2021年便開(kāi)展了三網(wǎng)融合工作，有關(guān)單位也在此次工作中提出了針對(duì)試點(diǎn)地區(qū)的“光纖通信網(wǎng)絡(luò)改造建議方案”，為落實(shí)此項(xiàng)工作，廣電公司進(jìn)行了FTTH的大規(guī)模部署，在一段時(shí)間后，F(xiàn)TTH的建設(shè)達(dá)到了一個(gè)龐大的規(guī)模。同時(shí)，隨著雙向接入方面政策的落實(shí)，交互式網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)（OTT）等全新的業(yè)務(wù)模式也在市場(chǎng)內(nèi)逐步推廣，特別是IPTV，聯(lián)通和電信公司已經(jīng)基本完成了對(duì)廣電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中相關(guān)設(shè)備的集中采購(gòu)工作，并開(kāi)始了全面的農(nóng)村用戶(hù)普及推廣。但根據(jù)階段性工作的實(shí)施進(jìn)展可知，現(xiàn)有的工作在實(shí)施中并未能取得顯著性的成果，即現(xiàn)行的廣電網(wǎng)絡(luò)改造方案在實(shí)施中的效果較差。為解決此方面問(wèn)題，優(yōu)化廣電網(wǎng)絡(luò)改造效果，以某農(nóng)村試點(diǎn)地區(qū)為例，對(duì)此項(xiàng)工作的實(shí)施展開(kāi)詳細(xì)的設(shè)計(jì)研究。改造前，需要根據(jù)改造地區(qū)的實(shí)際情況，進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)優(yōu)化選型，為改造工作的實(shí)施提供全面的支撐。為確保部署的FTTH箱可以在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮預(yù)期的效能，可在布置過(guò)程中，在箱內(nèi)增設(shè)插片式光分路器，使用4個(gè)5孔的插座進(jìn)行電源的連通設(shè)計(jì)。如果設(shè)計(jì)中出現(xiàn)終端用戶(hù)數(shù)量增加的現(xiàn)象，可以在插座上增加供電裝置的方式，解決端口不足的問(wèn)題。通過(guò)上述方式，完成廣電網(wǎng)絡(luò)改造前的準(zhǔn)備工作。在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，使用本文設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行廣電網(wǎng)絡(luò)改造。改造過(guò)程中，先進(jìn)行農(nóng)村廣電FTTH網(wǎng)絡(luò)模式的優(yōu)選，結(jié)合用戶(hù)在地區(qū)的分布情況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)劃，設(shè)計(jì)光纖通信鏈路，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行光纖敷設(shè)與分光器綜合部署。

完成上述設(shè)計(jì)后，將改造后的農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)帶寬作為評(píng)價(jià)本文設(shè)計(jì)方法可行性的關(guān)鍵指標(biāo)之一，帶寬是用于標(biāo)識(shí)或描述信號(hào)傳輸能力、單位時(shí)間內(nèi)鏈路安全通過(guò)數(shù)據(jù)量的指標(biāo)。對(duì)帶寬的計(jì)算可用下述計(jì)算公式表示。

公式（2）中：k表示農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)帶寬，計(jì)算單位為Mbps；c表示光纖通信過(guò)程中總線(xiàn)端數(shù)據(jù)的有效傳輸頻率；h表示光纖通信數(shù)據(jù)的總線(xiàn)位數(shù)。按照上述公式，進(jìn)行農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)在傳輸信號(hào)時(shí)的帶寬，對(duì)比改造前與改造后帶寬的變化情況，將對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成曲線(xiàn)，如圖3所示。

在圖2中，實(shí)線(xiàn)表示改造后農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)帶寬；虛線(xiàn)表示改造前農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)帶寬。從上述圖2中兩條曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)可以看出，改造后，農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化穩(wěn)定在100 Mbps以上，而改造前農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化穩(wěn)定在50～90 Mbps，證明在完成廣電網(wǎng)絡(luò)改造后，網(wǎng)絡(luò)帶寬顯著提升。

圖2 改造前與改造后農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)帶寬

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將改造后的廣電網(wǎng)絡(luò)投入試點(diǎn)農(nóng)村地區(qū)推廣使用，經(jīng)過(guò)半年的時(shí)間，該地區(qū)內(nèi)約有800個(gè)用戶(hù)安裝了設(shè)計(jì)推廣成果，安裝率達(dá)到全地區(qū)的36%以上，預(yù)期在后續(xù)時(shí)間內(nèi)，將有更多的用戶(hù)安裝此次設(shè)計(jì)成果。同時(shí)，根據(jù)已安裝用戶(hù)的反饋可知，寬帶的故障率極低，幾乎未在使用中出現(xiàn)異常掉線(xiàn)或斷線(xiàn)的問(wèn)題。綜上所述，此次設(shè)計(jì)的基于FTTH的廣電網(wǎng)絡(luò)改造方法在實(shí)際應(yīng)用中的效果良好，可以有效解決由于帶寬不足造成的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和運(yùn)行效率低等方面的問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)選擇農(nóng)村廣電FTTH網(wǎng)絡(luò)模式、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)劃、光纖通信鏈路設(shè)計(jì)、光纖敷設(shè)與分光器綜合部署，完成了基于FTTH的農(nóng)村廣電網(wǎng)絡(luò)改造方法設(shè)計(jì)。該方法在經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)后，證明可以起到提高廣電網(wǎng)絡(luò)帶寬的作用，可以提高廣電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)品質(zhì)與綜合水平。