《有线电视技术》| 光纤到户网络总体设计思路探讨及实践分析

关于光纤到户网络总体设计思路探讨及实践分析

福建广电网络集团股份有限公司

— 曾振宇 —

摘要：随着信息时代和大数据时代的到来，用户对互联网带宽的要求越来越高，光纤逐渐成为承载信息的主要载体，得到越来越多的应用，光纤到户逐渐成为主流的网络接入方式。本文将对如何规划建设光纤到户网络的思路进行探讨，并结合福建寿宁广电东部新区光纤到户建设应用案例进行分析。

关键词：光纤到户、FTTH、网络规划

一、引言

       光纤到户是指将光网络单元(ONU) 安装在住家用户或企业用户处。显著技术特点是不但提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装。

       随着信息化生活方式的深入，用户网络的使用习惯逐渐由传统的浏览网页转变为网络视频、网络游戏、网络下载等；电视的收视习惯也由传统的被动式接收转变为高清电视、互动点播等。用户的使用习惯的改变推动了网络的变革，光纤到户网络低时延、低抖动、高带宽的特点很好的满足了用户对网络的需求。

二、福建寿宁广电东部新区光纤到户项目概况

       福建寿宁广电东部新区共计5000户，为新建小区，未做双向网络改造，用户有如下业务需求：

1.CATV电视接入：直播电视

2.VOD信号：支持VOD点播

3.Internet接入：Internet业务接入，接入速度大于30Mbps

4.VOIP接入：预留，为后期业务准备

5.安防监控信号：为保障小区住户安全（根据小区需要开通）

三、  光纤到户网络总体设计思路

       根据实际的光纤到户网络项目的设计规划，可以将光纤到户网络的总体建设规划步骤归纳总结如下：

接入方式策略选择→覆盖方式选择→建设场景选择→升级演进方式

       如图1所示。

图1：光纤到户网络的总体建设规划步骤

> 接入方式策略选择

        光纤到户网络中的主流接入方式有单纤双波、单纤三波、双纤三波、双线三波。在主流的四种光纤到户接入方式中，单纤双波在中国电信得到广泛运用，由于广电直播业务的特殊性，单纤三波、双纤三波、双线三波更适合于广电。

（1）单纤三波：

图2：单纤三波接入方式

       单纤三波是指在光纤到户的网络中从机房到入户这一段使用一条光纤纤芯，这芯光纤既传输CATV信号也传输数据信号。如图2所示，CATV信号和数据信号在机房使用复用器合波，通过一条光纤纤芯传输至用户处再进行分波。

       单纤三波适合于用户较密集的新建小区，还有就是在前期光纤资源建设时，机房到用户的光纤资源不足的区域。相对于其他光纤入户方式，单纤三波具有ODN建设成本较低并且全程无源光网络的优势，但同时由于CATV信号和数据信号都传输在同一条光纤纤芯内，传输波长接近，存在信号串扰以及一旦光纤会问题同时影响CATV业务和数据业务的缺陷。

（2）双纤三波：

图3：双纤三波接入方式

        双纤三波是指在光纤到户的网络中从机房到入户这一段使用两条光纤纤芯，一芯用作CATV信号的传输，一芯传输数据信号。如上图所示，CATV信号和数据信号使用两套网络，通过不同光纤纤芯分别传输CATV信号和数据信号至用户处。

       双纤三波适合于用户密集的新建小区，并且对入户光纤的资源要求充裕，至少需要两芯。相对于其他光纤入户方式，双纤三波具有CATV和宽带业务不同纤芯承载，物理隔离互不影响，全程无源光网络的优势，但是由于需要建设两套网络，ODN的建设成本会更高。

（3）双线三波：

图4：双线三波接入方式       

       双线三波是指在光纤到户的网络中从小区交接箱到入户这一段使用一条光纤纤芯，一条同轴电缆，同轴传输CATV信号，光纤传输数据信号。如上图所示，CATV信号和数据信号使用两套网络平面，小区交接箱处使用同轴电缆将CATV信号传输入户，使用光纤将数据信号传输入户。

       双线三波适合于业务渗透率较低且已经做FTTB网络改造的老小区。相对于其他的光纤入户方式，双线三波具有CATV和宽带业务不同线路承载，物理隔离互不影响，ODN建设成本低以及CATV端无入户设备的优势，但是由于电视平面仍然使用的同轴链路，所以仍存在传统同轴网络的缺陷。

       在光纤到户网络的规划时，需要综合分析小区的性质、小区的光纤资源、小区业务情况等因素来决定使用哪种接入方式。在福建寿宁广电东部新区光纤到户项目中，涉及的5000户用户均为新建别墅用户，用户对于网络质量、可扩展能力要求高等特点，综合选择了双纤三波的方式进行该光纤到户网络建设。

> 覆盖方式选择

       光纤到户网络中，根据各个厂商的产品类型和各地广电选择的覆盖方式，主流覆盖方式可分为“256户”和“512户”两种方式。

       “256户”覆盖方式是指一个光放大器端口覆盖256户，即一个光放大器端口通过ODN进行1：256的总分光，在整个CATV通道的光链路损耗要控制在32dB以内，如果按照市场中主流的22/23dB的光放大器单口输出功率来计算，入户的光接收功率为-9~-10dB，入户光接收机可选择市场中主流的-12dB的光接收机。

        “512户”覆盖方式是指一个光放大器端口覆盖512户，即一个光放大器端口通过ODN进行1：512的总分光，在整个CATV通道的光链路损耗要控制在36dB以内，如果按照市场中主流的22/23dB的光放大器单口输出功率来计算，入户的光接收功率为-13~-14dB，入户光接收机可选择市场中主流的-16dB的光接收机。

        “256户”覆盖方式和“512户”覆盖方式在实际的光纤到户建设中，都得到了广泛的应用。作为网络规划人员可以从三个方面进行对比两者的优劣势，首先从成本来看，“512户”覆盖方式较有优势；其次业务支持来看，在现有的64 QAM的调制比时，-12dB和-16dB的光接收机的MER指标差别约为3~5dB，在256 QAM的调制比时，-12dB和-16dB的光接收机的MER指标差别约为5~8dB，但随着高清业务、4K业务的普及，就必须增加调制比，所以“256户”覆盖方式较有优势；还有就是在-12dB和-16dB时模拟频道的使用情况，“256户”覆盖方式较有优势。

       在福建寿宁广电东部新区光纤到户项目中，别墅用户对于高品质增值业务都具有较高的接受度，对于高清业务、4K业务都有较高的需求，所以最终在福建寿宁广电东部新区光纤到户项目中选择使用23dB光发大器覆盖256户的方式，设计入户光功率为-7dB，使用-12dB的入户光接收机。

> 建设场景选择

       光纤到户的建设场景，我们可以根据不同的用户分布特色及建筑特色可以大致分为以下几种类型：多层楼房、高层楼房、别墅小区、平房。在不同的建设场景中，作为网络规划人员需要考虑不同分光方式、分光点设置等问题。

（1）多层楼房：

       多层楼层包括多层住宅小区、办公楼、学生公寓等，通常每个单元2~3户，每个单元7层。在多层楼房的建设场景中，通常在每个单元设置一个入户分光点，入户分光比可根据实际每单元用户数及用户规划覆盖率确定。

（2）高层楼房：

       高层楼房包括高层住宅小区、写字楼、酒店等，通常每个单元4~6户，每个单元32层。在高层楼房的建设场景中，通常在楼道弱电井设置入户分光点，入户分光比可根据实际每单元用户数及用户规划覆盖率确定，但建议一个入户分光器覆盖不超过8层。

（3）别墅小区：

       别墅小区包括低层联排别墅或者独栋住宅，属于高端小区。在别墅小区的建筑场景中，通常采用全覆盖方式，在别墅小区的合适位置设置入户分光点，并以星形的方式覆盖周边用户。

（4）平房：

       密集型平房包括城中村、郊区或农村的自建房，通常为独栋建筑，建筑较为密集。在密集型平房的建筑场景中，每个入户光纤点的最大覆盖户数建议不差多32户。

       分散型平房包括城中村、郊区或农村的自建房，通常为独栋建筑，建筑较为分散。在分散型平房的建筑场景中，每个入户光纤点的最大覆盖户数建议不差多16户。

       山区型平房是指山区农村的自建房，通常为独栋建筑，建筑非常分散。在山区型平房的建筑场景中，每个入户光纤点的最大覆盖户数建议不差多8户。

> 升级演进方式

       在光纤到户网络的规划建设中，网络如何升级演进一直是非常重要的课题。在实际的场景中，CATV通道，数据通道如何升级演进可以归纳为接入比提高、带宽需求增大、接入比与带宽均增大的三种情况。

       下面以密集型平房为例来阐述光纤到户网络如何平滑升级演进，由于广电CATV通道的特殊性，例子中CATV覆盖率均为100%。

（1）密集型平房——建设初期

图5：密集型平房——建设初期

       在此场景中，数据端入户1：16光分路器覆盖32户，数据通道50%覆盖，CATV通道100%覆盖。数据通道采用三级分光：2*2*16，电视通道采用三级分光：2*4*32。

（2）密集型平房——接入比提高

图6：密集型平房——接入比提高

       在此应用场景中，数据通道将机房的一级1：2光分路器去除，将入户分光点由1：16更改为1：32，数据通道接入比提高了50%。数据通道采用二级分光：2*32，电视通道采用三级分光：2*4*32。

（3）密集型平房——带宽增大

图7：密集型平房——带宽增大

       在此应用场景中，数据通道将机房的一级1：2光分路器去除，数据通道接入带宽提高了一倍。数据通道采用二级分光：2*16，电视通道采用三级分光：2*4*32。

（4）密集型平房——接入比与带宽均增大

图8：密集型平房——接入比与带宽均增大

       在此应用场景中，数据通道将机房的一级1：2光分路器和村落的二级1：2光分路器均去除，数据通道接入带宽提高了一倍，接入比提升了一倍。数据通道采用一级分光：16，电视通道采用三级分光：2*4*32。

四、总结

       随着三网融合战略深入，给广电发展带来了历史性的发展和机遇。随着光纤到户的规范化，整个产业链的成熟，以及成本的下降，同时用户对网络接入的带宽需求也在不断增长，表明光纤到户的时代已经来临了，如何规划建设光纤到户网络已经成为每个广电人所必须掌握的技能。