有线电视光纤入户网规划设计研究

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早在2012年宁乡市城区有线电视网就已完成数字电视化改造，2019年又完成了农网数字电视改造。目前城网农网已融合成了一张网，都是通过有线电视光工作站加同轴电缆的HFC方式传输数字电视。现在随着光缆器材、光发射机、光放大器、光接收机、光纤熔接机、光链路测试等设备的成熟产业化生产，其价格已经较便宜了，为实现有线电视网光纤入户提供了实现基础。有线电视网用光纤入户(FTTH)方式相比原来的光纤同轴混合网(HFC)有造价低、组网简单、容量大、维护方便、信号质量稳定、适合与GPON数据网共建共用等优点。

1有线数字电视光纤入户网设计

1.1光纤入户接入网在网络中的位置。FTTH接入网处于小区或村组机柜到用户终端最后几千米，主要是替代了原HFC网的同轴电缆部分，如图1所示。1.2有线电视光纤入户组网。1.2．1FTTH接入网组网方案。基于PON的FTTH接入网组网分为双纤三波和单纤三波组网方案。双纤三波组网方案是在两根光纤中分别传输有线电视光信号和数据业务光信号，单纤三波组网方案是在同一根光纤中传输有线电视光信号和数据业务光信号。双纤三波方案的有线电视链路和数据链路完全分离，避免了多波长间的干扰，单链路的网络计算、设计也相对简单，我市FTTH接入网采用双纤三波组网方案。宁乡市双纤三波组网方案如图2所示。1.2．2城区FTTH组网示例。某新建大型楼盘16层，每层4户，共24个单元总计1536户，有线电视和数据全覆盖。在小区机柜，有线数字电视采用EDFA光放输出光功率+22dBm，数据业务采用GPON方式每个PON口接入64户。如图3所示。(1)光缆规划:小区机柜至每栋单元接续盒16芯光缆，每栋单元接续盒至分纤箱4芯光缆，分纤箱至住户2芯皮线光缆。每个分纤箱负责4层共16户入户皮线光缆的汇集，每个分纤箱有4芯(2芯备用)纤芯直通小区机柜。(2)数据光分配置:1个PON口下接1个4路光分，再下接4个分纤箱内的16路光分。(3)数据光功率预算:入户数据光功率为以下各节点光功率、光损耗之和，结果为－23dBm。而OLTPON口发射光功率(+2dBm)、4路光分损耗(－8dBm)、16路光分损耗(－14dBm)、链路其他光损耗(－3dBm)。(4)电视光分配备:1台光放下接1个32路光分，再下接4个分纤箱内的16路光分。(5)电视光功率预算:入户电视光功率为以下各节点光功率、光损耗之和，结果为－13dBm。即EDFA光放输光出功率(+22dBm)、32路光分损耗(－18dBm)、16路光分损耗(－14dBm)、链路其他光损耗(－3dBm)。(6)小区机柜主设备:每台EDFA光放大器覆盖512户，共需3台EDFA光放大器;每个OLTPON口覆盖64户，共需24个OLTPON口。1．2．3农村FTTH组网示例。宁乡市丘陵地貌，农村居住分散，FTTH网需根据具体的居住环境和杆线路由进行设计。图4为某行政村部分自然村组网示例，以图中光链路1为例进行设计分析和光功率验算。有线数字电视采用EDFA光放，输出光功率+22dBm，数据业务采用GPON方式，每个PON口接入64户。(1)光缆规划:村中心机柜至1号分纤箱用24芯光缆2km，1号分纤箱至2号分纤箱用18芯光缆1．5km，2号分纤箱至3号分纤箱用14芯光缆2km，3号分纤箱至4号分纤箱用6芯光缆2．5km。分纤箱至住户用2芯室外皮线光缆，每个分纤箱负责本组或自然村入户皮线光缆的汇集，每个分纤箱有4根纤芯(2芯备用)直通村中心机柜。(2)数据光分配置:1个PON口下接1个8路光分，再下接4个分纤箱内的8路光分。(3)数据光功率预算:入户数据光功率为以下各节点光功率、光损耗之和，结果为－25dBm。即OLTPON口发射光功率(+2dBm)、8路光分损耗(－11dBm)、8路光分损耗(－11dBm)、链路其他光损耗(－5dBm)。(4)电视光分配备:1台光放下接1个2路光分，再下接1个16路光分，再下接4个分纤箱内的8路光分。此处机柜中未直接使用32路光分，而是用1个2路光分和1个16路光分级连，主要是考虑为其他光链路光功率的分配留有余地。(5)电视光功率预算:入户电视光功率为以下各节点光功率、光损耗之和，结果为－13dBm。即EDFA光放输出光功率(+22dBm)、2路光分损耗(－4dBm)、16路光分损耗(－14dBm)、8路光分损耗(－11dBm)、链路其他光损耗(－5dBm)。受环境和杆线资源所限，农村FTTH组网较复杂，选择每8户为单元设计是在综合住户分散程度、纤芯数量、信号功率配比等情况后的平衡。

2其他问题探讨

2.1无源光接收机。现在网上有售户内无源光接收机，结构简单，价格便宜，不需外接电源避免雷击。因接收机内无信号放大级，输出射频信号较低，要求输入光功率较高，在光功率预算有较大富裕的特殊情况下可以使用，我市有个别地点试用良好。以下为某厂家给出的测试指标:(1)光学参数输入光功率/dBm:－15～0反射损耗/dB:＞45接收波长/nm:1310～1550输入光接口:SC/APC(2)链路性能C/N/dB:≥51C/CTB/dB:≥65C/CSO/dB:≥62(3)RF射频参数频率范围/MHz:47～1000带内平坦度/dB:1．5输出电平/dBμV:56(－10dBm测试)MER/dB:35(－10dBm测试)2.2单纤三波组网。单纤三波组网虽可以减少纤芯和光分路器的使用，但数据光信号对电视光信号会有干扰，波分复用器的波长隔离度要求达到35dB以上，带波分复用的光接收机成本也较高，网络设计、验算也较复杂。目前不适用于我市的有线电视网，当然在纤芯不足也不能补纤的特殊情况下可以采用。2.3多级光分的问题。目前FTTH网多要求光分不超过3级，特别是GPON数据网华为更是建议不超过两级光分。光分级数过多活动连接件也就多，故障点变多，造成网内反射波更复杂，容易引起误码。同时，光分级数过多容易造成光信号功率分配失衡，使分配到较高光功率的终端超过接收上限值(典型值户内光接收机+2dBm，光猫－8dBm)引起非线性失真，或者OLT端接收到的最高光功率和最低光功率差值超出其动态门限范围(典型值15dB)造成脉冲信号不能正确判决。2.4入纤光功率。在有线数字电视光纤链路中有时需要长距离传输，为了让接收端有尽量高的光功率用于再分配，往往提高发送端的入纤光功率，但入纤光功率过高容易引起光纤的非线性效应，反而降低了所传输信号的质量。根据我市城区中心机房1550nm直接调制光发射机的调制度，我市有线电视光纤网长距离(20km以上)传输时入纤光功率应限制在17dBm以内。

3结束语

宁乡市有线电视网刚刚完成农网数字电视化改造，目前城网大部分小区和农网都还是HFC网结构，只在城区最新的楼盘采用了FTTH方式。随着传统数字电视业务向双向融合、智能互动方向发展，有线电视网光纤入户将是主要的选择。

作者:董治国 单位:宁乡市电视节目传输中心