普陀广电接入网规划与设计的研究

2012-08-10李远东

电视技术 2012年2期

李远东

（浙江普陀广播电视台，浙江普陀 316100）

责任编辑∶许盈

1 普陀广电接入网现规划开通的业务

未来有线电视网络所承载的是包含语音、视频、数据等的多业务，业务类型的确定有多种方法，从业务的技术特性角度，可以按带宽、时延、抖动、丢包率等传输指标分为尽力而为业务、保证下行带宽的非实时业务、保证上下行带宽的非实时业务、保证下行带宽的实时业务、保证上下行带宽的实时业务5大类[1]。但是考虑到目前技术（尤其是电缆接入技术）的不成熟、网络规模、相关政策等重要因素，普陀广电接入网目前对接入用户/终端只规划开通“尽力而为业务”（宽带上网）、“保证下行带宽的实时业务”（视频互动点播）。

2 光传输部分的规划与设计

对于广电接入网光传输部分，笔者认为宜以PON为首选技术，因为DOCSIS 3.0虽然技术很成熟且可承载多业务，但是在国内有线电视网络的应用场景中，存在以下主要不足∶1）对HFC底层基础网络质量、分中心机房基础设置、网络运维质量、有线运营商经济实力等的要求很高；2）上、下行带宽不对称，最大的缺点是上行带宽很小且几乎不可扩展（国外虽有厂商在2011年6月14日的美国Cable Show上推出5～200 MHz上行频带解决方案，但速率仅有575 Mbit/s，频谱效率很低；3）CMTS的单位带宽成本与DOCSIS 3.0的CM价格目前仍然很高。综上，笔者认为，对于国内绝大多数有线电视网络的双向化改造而言，DOCSIS 3.0不是一种适用的技术，而宜选择PON技术，因为PON在可提供的带宽、运维与管理、后续演进、产业链现状、应用现状等方面均优于DOCSIS 3.0。另外，美国有线电视运营商也已将技术战略转向基于PON的FTTH，于今年2月发布了DPoETM 1.0（DOCSIS Provi⁃sioning of EPON）[2]，CableLabs于今年6月14日发布的融合电缆接入平台（CCAP）的架构中包括了DPoE技术[3]。

而对于是选择EPON还是GPON，前些年业界曾有过激烈的探讨，目前EPON在广电接入网中得到了广泛应用，而GPON应用极少。中电信目前已经开始将技术选择由过去的EPON转为“FTTH应用场景下，EPON，GPON可选，如果GPON有成本优势，则优选GPON”，由此可见GPON目前的成本还偏高，其单线成本约为EPON的3倍。况且GPON在最大传输距离与最大分光比方面并不比EPON优秀，两者的最大物理传输距离均为20 km，最大分光比目前均为1∶64（虽然GPON能够提供2倍于EP⁃ON的下行带宽，但目前EPON的OLT ASIC正由4个PON口向8个、10个发展，而GPON的OLT ASIC仍只有4个PON口，所以EPON的综合成本更低），加之以后广电接入网的主流应用场景将是FTTB，将来完全可对PON进行10G升级来提高每户带宽（如果终端成本居高不下，10G-PON最理想的应用场景只能是FTTB/Z），10G-EP⁃ON与1G-EPON在MPCP，OAM和ODN等上的兼容性很好，而NG-PON与GPON并不兼容，且只能通过WDM共用ODN，从而进一步增大了系统插损与网络建设成本。另外，美国有线电视运营商也选择了EPON技术[2]。基于上述主要因素的考虑，笔者认为，广电接入网光传输改造部分宜首选EPON技术。

在网络设计方面，普陀广电接入网充分利用EPON ODN拓扑类似于HFC光传输部分星型架构优势以及HFC网络中现有基础设施，并借鉴电信FTTx建设经验，按应用场景的不同，采用了1∶32与1∶64两种建设模式，考虑了宽带业务接入率与并发率后，两种模式下本台东港区域的入户带宽曲线分别如图1和图2所示。

3 用户接入部分的规划与设计

目前双向改造的技术方案多达十几种，厂商更是有80余家[4]，这一方面反映了市场需求并给有线运营商提供了更多的选择空间，另一方面也给有线运营商的决策带来了困难[1]。通过长时间的调研，并结合本台有线电视网络实际情况，决定对广电接入网的用户接入部分采用LAN与有源调制EoC技术。

3.1 LAN改造

考虑到现有EoC仍不成熟（时延、抖动等QoS指标总体较差），对于新建小区，普陀广电接入网采用基于EP⁃ON的FTTB/U+LAN模式进行组网[5]，并确保新建小区广电宽带网100%的覆盖率，目前已在实施（与广播电视业务接入网同步建设）。已建成的双向网中，广电宽带接入网与广播电视接入网物理上相互隔离，两网同时运行、分别维护，充分利用了EPON与LAN各自的优势。以FTTB（1∶32分光）1个ONU覆盖50户、LAN接入率30%、业务并发率50%为例，每户的入户带宽可达40 Mbit/s，所以EPON FTTB/U+LAN与电信运营商目前正在大力推进的FTTH相比在入户带宽上毫不逊色。图3与图4所示为普陀广电接入网EPON+LAN的两种典型组网结构[5]。另外，对于别墅区，本台开始探索FTTH方式接入（部分房产商有这种要求）。

3.2 EoC改造

考虑到在城市老旧区域，LAN存在施工与入户的困难，故采用目前较为成熟的EoC技术。通过调研并结合本地网络实际情况，采用了某低频EoC技术。以下就以东港（地名）的EoC组网规划设计进行探讨。

3.2.1 东港有线电视网络总体情况

东港开发区位于舟山本岛东南部，邻接沈家门街道、普陀山、朱家尖。普陀广播电视台于1997年开始建设东港开发区有线电视网络，最初为450 MHz系统，2002年对网络实施750 MHz升级改造，到2010年底网络覆盖用户2.5万户。网络的组网结构如下∶1）纬五路南侧的有线电视网络主要采用“四路射频输出光站+两路输出射频放大器+若干射频输出路数集线器”（这里的集线器即可寻址用户终端的控制器）模式。其中有一小部分为集中居住的散户区，该区域的有线电视网络建设采用“两路射频输出光站+两路输出射频放大器+若干射频输出路数集线器”模式，共有2个光节点。该区域同轴电缆干线大多采用一级射频放大器，个别则由于距离较远而采用两级放大器。同时，同轴电缆干线与支线主要采用SY⁃WV（Y）75-9同轴电缆，入户线均采用SYWV（Y）75-5同轴电缆。2）纬五路北侧的有线电视网络从2010年开始，新建小区有线电视网络的建设统一采用两路高电平射频输出光站通过分配分支器件直接带用户模式，并采用EPON+LAN同步进行双向网络建设，故对这些小区无需进行EoC双改。2010年之前所建的有线电视网络的架构与纬五路南侧有线电视网络的相同，即“四路射频输出光站+一级两路输出射频放大器+若干射频输出路数集线器”模式，此次东港开发区需要采用EoC技术进行双向化改造的有线电视网络的主流架构如图5所示。

3.2.2 组网可行性分析

初期的组网采用光站的每路输出所带用户以1个EoC局端来覆盖的结构，如图6所示。

1）信号衰减量分析

采用最坏情况法作为分析方法。由于EoC采用突发调制模式及OFDM传输体制，需要专用的频谱仪才能准确测量各项技术参数，这在工程实施中难以实现，但根据EoC的技术特点，只要控制链损能满足相关要求（65 dB以内）即可。

（1）分支分配器件的插损

据统计，东港开发区有线电视网络同轴链路上分支分配器件对有线电视信号的插损最大值为34 dB，分支分配器件对高、低频信号的插损差别较小，于是，分支分配器件对EoC信号的插损最大值就为34 dB。再设用户室内有6 dB的分配损耗（大多数用户只有2台电视机，故这个分配损耗是为少数家庭设计的）。则EoC链路上的分支分配器总插损最大值约为40 dB。

（2）双向辅助器件的插损

经过实际测试，放大器跨接器插损4 dB，集线器桥接器插损14 dB，共计18 dB。

（3）允许的同轴电缆衰减量

集线器到用户端的SYWV（Y）75-5同轴电缆较短，其对低频EoC信号传输损耗的影响可以忽略不计。则最坏情况下，允许同轴电缆对EoC信号的衰减量为65 dB-40 dB-18 dB=7 dB。

（4）极限场景下EoC衰减量分析

根据所选低频EoC的最高频率，以最大值30 MHz计。东港开发区有线电视网络以前的设计理念是∶尽量采用一级放大器，距离实在太远，采用两级放大器；光站输出口到放大器输入口SYWV(Y)75-9的最远距离不超过200 m（经换算，其对750 MHz信号的损耗量相当于155.8 m的SYWV(Y)75-7）；放大器输出口到集线器输入

口的SYWV(Y)75-9的最远距离不超过100 m（经换算，其对750 MHz信号的损耗量相当于77.9 m的SYWV（Y）75-7）。按照现有组网结构，有图7～图10所示4种极端的应用场景，由于只考虑同轴电缆损耗，故在图7～图10中略去分支分配器件以及辅助器件。取同轴电缆的温度系数为0.2%（dB）/℃，并取同轴电缆的工作温度为40℃，其次，由于东港有线电视网络大多建于数年前，故取同轴电缆衰减老化系数为10%（dB）。极限应用场景1的组网架构如图7所示。此时，整个链路的同轴电缆对EoC信号的衰减量为

所以，此场景下能够满足EoC组网要求。

极限应用场景2的组网架构如图8所示。此时，整个链路的同轴电缆对EoC信号的衰减量为

所以，此场景下能够满足EoC组网要求。

极限应用场景三的组网架构如图9所示。此时，整个链路的同轴电缆对EoC信号的衰减量为所以，此场景下能够满足EoC组网要求。

极限应用场景4的组网架构如图10所示。据统计，只是个别同轴链路才采用这种模式进行组网。以“九州花园”小区为例，其最远链路（即含两级放大器的链路）上的分支分配损耗约为20 dB，若建设接入网后，EoC辅助器件的插损将达22 dB，则允许同轴电缆对EoC信号的最大损耗值为23 dB。而此时，整个链路的同轴电缆对EoC信号的衰减量为

所以，此场景下能够满足EoC组网要求。

（5）结论

即使在上述4种极限场景下，若将EoC局端置于东港有线电视网络的各个小区机房，现有同轴电缆链路均能满足低频EoC最高频率的损耗要求，相关组网模式具有可行性。另据估算，大多数情况下，EoC信号在整个链路上的总损耗不会超过55 dB。

在进行具体的网络设计时，还要对每条链路的EoC信号衰减值进行核算，为此，笔者开发了“基于等价增益与频率迁移的EoC电平衰减算法”，篇幅原因，此处不作介绍。

2）同轴入户带宽分析

将EoC局端置于小区机房后，其覆盖用户数约为200户，开通宽带网接入业务的每户接入速率如图11所示（横、纵坐标分别表示接入率与业务并发率），当初期的接入率为5%时，若用户80%并发上网，每户的网速可达12.5 Mbit/s，若用户100%并发点播，每户上行速率可达3 Mbit/s。

3）接入网入户带宽分析

图12所示为EPON 1∶32分光组网模式下的入户接入率分析曲线，当用户下行1 Mbit/s，2 Mbit/s接入时，接入率的最大值可分别达到8.9%与4.46%。当用户入网率进一步提高或入户带宽需求提高后，对ONU进行带宽升级（如重新配置为1∶16分光）即可满足需求，相关曲线如图13所示，而之前部署的EoC局端仍能继续使用，如图14所示。远期，可实施1G-EPON向10G-EPON升级来满足相关需求。