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您有一份广电FTTH技术白皮书待领取!2017-03-10

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beijing

“高性能光纤到户接入网

终极接入方案” 


FTTH概述


众所周知,基于PON技术的FTTH接入方案是宽带及多重业务接入的终极方案,具备如下几个重要特性:

1) 损耗小,可以构建户外无源光网络,不需要供电及中间机房 ,极大降低维护工作量成本;
2) 几乎具备无限的带宽,光纤是迄今世界上最好且最便宜的信息传输介质;
3) 网络可靠性、安全性大大提高;
4) 光缆寿命长达20年以上,全光网络比光电混合网寿命长的多;
5) 具备最低的网络时延,具备最优的网络性能,可以在一根光纤上提供多重业务。

随着PON网络产品及大功率光放大技术产品的不断成熟与演进,在PON网络上共建一张1550nm视频广播网的FTTH技术方案具备大规模化推广的基础,成为广电运营商在三网融合大潮中取得立足之地的有力武器。


FTTH两种典型接入方式 



国际电信联盟标准组织ITU将1550 ~ 1560nm波段定义给视频广播传输的有线电视使用,G/EPON的上行使用1310nm波长,下行使用1490nm波长,10G EPON的上行使用1270nm波长,下行使用1577nm波长,G/EPON和10G EPON波长错开使得二者可以共存,实现网络平滑升级,保护原有投资。

图一和图二展出了两种典型的FTTH网络接入方式,图一展出的是单纤接入方案,图二展出的是双纤接入方案。

图一 FTTH单纤接入方案

图二 FTTH双纤接入方案

在图一中,PON数据光波和电视广播通道波长在分前端通过WDM复用到一根光纤向下传输,该方案可以节省分前端到下面各一级交接箱(一般位于小区中心或村中心)之间线路上大量光纤,但是,该方案存在不容回避的广播通道光波和数据通道光波相互干扰的问题,下面进行详细阐述。

首先,两种光波之间的线性干扰(相互串扰)需要使用隔离度充分的WDM来解决,由于广播通道波长光功率明显高于数据通道波长光功率,线性干扰主要是下行广播1550nm波长对下行1490nm数据波长的串扰,由于广播电视信号频谱与PON基带数据信号频谱有很大一段重叠区间,这种串扰会破坏数据传输的进行,导致接受灵敏度损失,经对系统严密计算,在WDM的1490波长端口,对1550nm波长的隔离应达到35dB以上,数据波长接收的灵敏度损失可以控制在0.3dB以内。

其次,更挑战的是两种光波之间的非线性干扰。由于广播通道大功率光放大器的使用,使光纤中出现受激拉曼效应,短波长能量向长波长转移,那么下行数据光波(1490nm)的部分能量将转移到下行广播光波(1550nm)上,损伤广播电视信号,这种损伤主要集中在150MHz以下的频谱内,目前已经有相应的措施。

在图二中,PON数据光波和广播电视光波在各自独立的光纤中传输,信号互不干扰,而且在终端不需要WDM器件,终端成本低,当然,对比单纤入户模式,分前端机房到一级机房的光纤数量成倍增加。不得不说的是,上面虽然说明克服拉曼干扰有办法,但是升级到10G EPON,情况就截然不同了,由于10G EPON下行采用1577nm波长,拉曼干扰将新增1490nm波长对1577nm的干扰,1550nm波长对1577nm波长的干扰,迄今为止,国内外未有相关文献研究这个问题,我们会继续深入研究。总的来说,就建设最好的网络性能及平滑升级角度来看,大家应当首选双纤入户方案。


总结
在一纤三波终端成本下降之前,推荐采用双纤三波的方案,虽然会带来主干光缆、配线光缆、引入光缆、分路器、人工熔接成本的增长,但户均ODN增加的成本远远低于一纤三波终端高出的成本。目前,双纤三波一定是一步到位,网络最先进,可靠性最高,性价比最高的FTTH解决方案。因此,新建小区推荐采用双纤三波方式实现FTTH建网。此白皮书的解决方案按照双纤三波的方式阐述。


 FTTH下的IPQAM VOD点播 

在FTTB模式下, IPQAM和IPTV的VOD点播各具特色, 采用1550nm直调插播技术承载IPQAM进行VOD点播的方案获得广泛的应用。进入FTTH时代,IPQAM仍可以作为一种优秀的技术承载互动电视点播继续发挥其作用。本章阐述FTTH下IPQAM网络建设的灵活性。

对于城网,用户分布比较密集,分前端机房到用户一般10到20公里就可以全部覆盖,这种情况下IPQAM设备及1550直调机可以置于分前端机房,刚好PON设备也有20km传输距离限制,两种网络设备可以集中放置在分前端机房,网络融合性很好。这种情况下对于1550nm直调机来说,“电混合”插播和“光混合”插播两种都可以选择,从安装调试的简单易操作首推“电混合”插播方案。

对于覆盖县—乡—村的农网,用户分散、传输距离远,往往超过20公里的传输距离,随着双向化及互动点播业务的开展,运营商需要新建机房放置PON局端设备,满足20km传输距离限制要求,但为了将IPQAM设备进行集中管理及配置节省成本,可以将IPQAM设备及1550nm直调发射机放置于上一级机房,这样1550nm直调发射机的覆盖距离很可能达30~50km,在这种情形下由于1550nm直调传输的色散效应,“电混合”插播方式的指标劣化较大,一般的1550nm直调发射机难以胜任,而一般可用于点播的频点为20几个,此时采用“光混合”插播方案是很容易实现的,甚至传输80km都没有问题。





表一 广播通道最低接收光功率需求

链路:TX + 4级EDFA + RX,EDFA输入+5dBm
接收机input noise current = 4 pA/√Hz
OMI:光调制指数


  链路性能与光功率预算  

随着数字电视的普及,传统的模拟电视传输即将退出历史舞台,因此系统设计按全部数字电视和少量模拟加大量数字电视两种模型计算,表一列出在47~862Mz全频带内传输99个频点的链路性能及对最低接收光功率的需求。为了使系统达到性能优异及运行可靠,在做系统光功率预算时需要预留2~3dB余量,在全数字传输时,最低接收光功率可以设计到-11dBm,分前端的大功率光放大器每端口输出22dBm,广播电视光通道损耗预算可达33dB。ONU的灵敏度为-27dBm,OLT发射光+2dBm,数据传输光通道损耗预算为26dB。表二是根据选定参数计算分光比和接入距离的典型计算。

※光纤衰减按0.36dB/km@1310,0.22dB/km@1550

表二  光纤典型接入距离计算

显然,对于广播电视光通道而言,大功率光放大器每模块采用22dBm输出规格,覆盖256个光节点的典型设计,可以满足系统满负荷传输,而且系统余量充足。虽然当前部分地区860MHz未用满,且256-QAM的高阶调制频点用的不多,但随着未来3D、4K甚至8K超高清电视需求的满足,860MHz频带资源必然会不够,系统会满负荷运行,那么在前期网络设计规划时需要按满负荷状态实施。

当前,FTTH模式下860MHz的DVB-C系统可以传输99个256QAM频点,折合视频数据传输带宽达5.44Gbps ,而且系统传输潜力未来还可以大力挖掘,传输频带可以较容易扩展到3GHz甚至以上,比如在950MHz ~ 2200MHz频带传输25个频点的DVB-S卫星电视信号,每个DVB-S频点采用8-PSK调制,可以传输100Mbps左右数据流,那么25个 频点可以传输2.5Gbps数据流,因此FTTH下1550nm的CATV广播网可以较容易将高达5Gbps、8Gbps甚至10Gbps的视频广播传送给千家万户,因此FTTH下1550nm有线电视广播网仍然具备巨大的优势,是传输视频的不二选择。


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