广东省广播电视网络股份有限公司江门分公司
摘要:随着有线电视技术的发展,有线电视网络开始逐步光进铜退。如何对有线电视网络进行规划设计,以推进CBN FTTH建设工作的开展,成为一项非常紧迫的工作。本文对近几年来广东省江门市CBN FTTH的建设工作作了深入的探讨。通过综合分析,本文得出一些重要结论,包括系统的选用、网络设计中的难点和关键点。本文的研究成果对于深入了解CBN FTTH建设与工程设计具有重要的可借鉴性。
关键词:有线电视网络、CBN FTTH、EPON、GPON
1 引言
随着有线电视技术的发展,有线电视网络开始逐步光进铜退。广东省广播电视网络股份有限公司江门分公司(以下简称江门分公司),其有线电视网络经过二十多年的发展,也由最初的HFC单向网络发展到HFC双向网络,再于现在向CBN FTTH演进。CBN FTTH具有非常高的带宽接入,可以很好地满足用户不断增长的上网需求。另外CBN FTTH大部分是无源的,这样使得网络噪声非常小。网络建成后,故障较少,维护工作量也较少。因此,从2017年开始江门分公司决定逐步建设CBN FTTH,先后在江门市外海街道、开平市、鹤山市、江门市新会区等地区大规模建设CBN FTTH。本人有幸参与其中并主持设计工作,积累了一定的经验,特写下此文与各位同行共享。
2 外海街道CBN FTTH建设
2017年,江门分公司决定以江门市外海街道为试点,全面建设CBN FTTH。外海街道总面积47.1平方公里,总人口数约为9.63万,下辖9个社区、12条村。在墟镇中心和麻园各有一个分前端,分前端覆盖范围基本在5公里以内。项目采用价格较低的EPON系统,整个工程规划为:一期工程、二期工程和三期工程。一期工程包括江海路以北及外海墟镇中心区域。二期工程包括江海路以南至金欧路区域。三期工程包括金欧路以南区域。
2.1 EPON系统网络结构
EPON系统采用双纤三波传输方式,广播电视和互动电视基于DVB平台,电视信号波长1550nm,单独占用一芯光纤,数据信号波长分别是上行1310nm、下行1490nm,合用另一芯光纤。网络结构如图1所示:(分)前端与光交箱间的是主干光缆,一般是2000或3000米。光交箱与光分纤箱间的是支线光缆,支线光缆中的熔接盒(或熔接点)控制在四级以内。光分纤箱与用户端间的是皮线光缆,长度不超过100米。电视信号由(分)前端的1550nm光发射机发射,经EDFA光放大器放大,进入主干光缆、支线光缆,最后由用户端的光接收机解调成射频信号。电视信号路由中的光分路器是1:4+1:4+1:16三级分光,电视一级光分路器安装在(分)前端,电视二级光分路器安装在光交箱,电视三级光分路器安装在光分纤箱。数据下行信号由(分)前端的EPON OLT发射,经光分路器1:4+1:8二级分光后,由用户端ONU接收。数据上行信号由用户端ONU发射,经同一芯光纤回传给(分)前端的EPON OLT。数据一级光分路器安装在光交箱,数据二级光分路器安装在光分纤箱。
图1 EPON系统组网示意图
2.2 EPON系统光通道插入损耗
因为EPON系统采用的是双纤三波传输方式,所以在计算光通道插入损耗时,需要分为两部分计算:(1)电视信号通道插入损耗计算。EDFA光放大器输入功率是-3到0dBm,输出功率是22dBm(EDFA光放大器输出端一般要接光分路器,输入主干光纤的信号一般不要超过17dBm),用户端的光接收机的接收功率最低是-15dBm。光传输损耗每公里1310nm0.38dB、1490nm0.26dB、1550nm0.25dB。每个活动连接器的损耗取值0.5dB。当线路长度小于等于5公里时,线路维护余量取值1dB;当线路长度大于5公里而小于等于10公里时,线路维护余量取值2dB;当线路长度大于10公里时,线路维护余量取值3dB。光分路器插入损耗1:4取值7.5dB、1:8取值10.7dB、1:16取值13.9dB。
根据以上数据,可以计算出线路长度为5公里时,用户端光接收机接收光功率=22-7.5-7.5-13.9-(0.25*5)-(0.5*2)-1=-10.15dBm,大于用户端光接收机最低光接收功率-15dBm,符合系统要求。
(2)数据信号通道插入损耗计算。
江门分公司采用的是瑞期康达品牌的EPON,使用的光模块是1000BASE-PX20+。系统数据信号最大通道插入损耗参考值是28dB。PON口参数指标详见表一:
表一 PON口参数指标(1000BASE-PX20+)
PON口参数指标(1000BASE-PX20+) | ||
OLT | 单位 | 单纤 |
最小平均发送功率 | dBm | 0 |
最大平均发送功率 | dBm | 3 |
接收灵敏度 | dBm | -26.5 |
过载光功率 | dBm | -10 |
ONU | ||
最小平均发送功率 | dBm | 0 |
最大平均发送功率 | dBm | 3 |
接收灵敏度 | dBm | -25 |
过载光功率 | dBm | -10 |
根据表一可计算出:上行信号 0-(-10)=10dB
3-(-26.5)=29.5dB
下行信号 0-(-10)=10dB
3-(-25)=28dB
因此EPON系统光通道插入损耗必须大于10dB并小于28dB。EPON系统光通道插入损耗小于10dB时,会导致光功率过载而损坏PON口。EPON系统光通道插入损耗大于28dB时,会导致信号接收光功率不够而无法正常通信。
3 开平市CBN FTTH建设
2021年,江门分公司决定对开平所属范围原HFC网络进行全面CBN FTTH建设。开平市全市总面积1659平方公里,总人口数约为68万,下辖2个街道(三埠街道、长沙街道)、13个镇(月山镇、水口镇、沙塘镇、苍城镇、大沙镇、马冈镇、龙胜镇、赤坎镇、塘口镇、百合镇、蚬冈镇、金鸡镇、赤水镇)。全市前端加分前端共42个,(分)前端覆盖范围比较大,部分山区农村路由甚至超过10公里。项目选用GPON系统,工程分三期完成,第一期:2021年完成苍城镇、沙塘镇CBN FTTH建设。第二期:2022年完成水口镇、沙塘镇、苍城镇、大沙镇、马冈镇、龙胜镇、赤坎镇、塘口镇、百合镇、蚬冈镇、金鸡镇、赤水镇CBN FTTH建设。第三期:2023年完成三埠街道、长沙街道、月山镇CBN FTTH建设。
3.1 GPON系统网络结构
GPON系统采用单纤双波传输方式,广播电视和互动电视基于IP平台,信号波长分别是上行1310nm、下行1490nm,二种波长光信号复用一芯光纤。如图2所示:(分)前端与光交箱间的主干光缆一般是2000或3000米,根据情况需要可增加一至二级光交箱。光交箱与光分纤箱间的熔接盒(或熔接点)控制在四级以内,光分纤箱与用户端的距离不超过100米。下行信号由(分)前端的GPON OLT发射,经光分路器1:8+1:8或1:4+1:8二级分光后,由用户端光口网关(ONU)接收。上行信号由用户端光口网关(ONU)发射,经同一芯光纤回传给(分)前端的GPON OLT。一级光分路器安装在光交箱,二级光分路器安装在光分纤箱。
图2 GPON系统组网示意图
3.2 GPON系统光通道插入损耗
GPON系统光通道插入损耗计算:江门分公司目前采用的是华为和中兴两个品牌的GPON,使用的光模块是Class C+。系统最大通道插入损耗值是32dB。PON口参数指标详见表二:
表二 PON口参数指标(Class C+)
PON口参数指标(Class C+) | ||
OLT | 单位 | 单纤 |
最小平均发送功率 | dBm | 3 |
最大平均发送功率 | dBm | 7 |
接收灵敏度 | dBm | -32 |
过载光功率 | dBm | -3 |
ONU | ||
最小平均发送功率 | dBm | 0.5 |
最大平均发送功率 | dBm | 5 |
接收灵敏度 | dBm | -30 |
过载光功率 | dBm | -3 |
根据表二可计算出:上行信号 5-(-3)=8dB
0.5-(-32)=32.5dB
下行信号 7-(-3)=10dB
4-(-30)=33dB
因此GPON系统光通道插入损耗必须大于10dB并小于32dB。GPON系统光通道插入损耗小于10dB时,会导致光功率过载而损坏PON口。GPON系统光通道插入损耗大于32dB时,会导致信号接收光功率不够而无法正常通信。
5 结束语
江门分公司从2017年开始,逐步建设CBN FTTH。经过六年时间的不断建设,网络覆盖江门市外海街道、开平市、鹤山市、江门市新会区等地区。随着江门地区CBN FTTH的不断建设,网络对智慧广电业务和应用的承载能力得到不断增强,能够为用户提供4K千兆网关和千兆宽带接入服务,取得非常好的经济效益和社会效益。
参考文献:
【1】《广东省广播电视网络股份有限公司网络工程设计规范》-GCABLE-2011-015-D1.0-110306
【2】《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》-GB50846-2012
【3】《广东省广播电视网络股份有限公司有线电视网络光纤到户(CBN FTTH)设计规范(暂行)》- GCABLET-055.01-2018
【4】《接入网技术要求--基于以太网方式的无源光网络(EPON)》- YD/T1475-2006
【5】《接入网技术要求 10Gbit太网方式的无源光网络(10G-EPON)》- GB/T 37081-2018