有线电视网络FTTH光纤到户设计
高文
【摘要】三网融合形式下电信运营商已全面进入传统的有线电视市场，传统有线电视企业也在进行宽带与电视的融合，为确保传输效果，光纤到户就成为有线电视网络的使用主流。本人根据多年的实践与经验，对有线电视网络FTTH光纤到户提出自己的一些想法供相关人员参考。
【关键词】有线电视;FTTH;光纤到户;双向电视;X-PON
中图分类号：TN92 文獻标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.17.015
FTTH已成为有线电视网络传输的主流技术，本文就如何演进进行简要分析。
1. FTTH的概况
FTTH中文解释：光纤到户（Fibre To The Home）是一种光纤通信的传输方法。
FTTH分为有源和无源两类。有源光网络具有传输距离远的特点，但是设备专用程度大，端口价格相对较高，容易受到干扰，故障点多，维护成本较高。无源光网络价格低廉，支持高带宽，也支持高清、超高清视频传输，也能完美支持8K+VR+AI的视频应用。系统可靠性较高，维护成本较低。无源光网络逐渐成为FTTH的主流发展方向。
2.有线电视光纤到户背景
有线电视演进历史共分为三个阶段：模拟电视，数字电视，交互电视。2015年8月国务院印发《三网融合推广方案》，将广电和电信业务双向进入的范围推广到全国，有着半年世纪的有线电视业务面临着重大的变革，普通数字电视不断演进为双向交互电视，广电宽带市场也开始规模化与高宽带化，传统的同轴HFC已无法满足业务发展的需求，有线电视网络基于FTTH光纤入户就正式拉开序幕。
3.有线电视FTTH光纤网络的设计依据
2017年总局科技司发布了行业标准GY/T 306.1-2017《有线电视网络光纤到户系统技术规范》，以指导和规范有线电视网络FTTH光纤到户的设计标准，提升有线电视网络整体质量。湖南省也出台《住宅小区及商住楼通信设施建设标准》DBJ 43/003-2012对有线电视光纤入户标准进行了明确。
YD/T 1475-2006基于以太网方式的无源光网络（EPON）;YD/T 1636-2007光纤到户（FTTH）体系结构和总体要求;ITU-TG.984吉比特无源光网络（GPON）;ITU的IPVB标准全IP光纤入户技术（I-PON）。
4. FTTH概述和系统架构
有线电视网络FTTH建设是在原有HFC同轴光纤混合网基础上进逐步演进过程，需要考虑原有HFC网络光纤资源和接入网络的重复利用以实现平滑演进。
5. FTTH概述和系统架构
有线电视光纤到户（FTTH）是用光纤作为媒质连接前端机房和用户家庭的一种接入方式;上联则通过几级分光与机房的OLT或EDFA连接，下联通过ONU或光接收机连接到家庭网络（HN）设备。可划分为三个部分：接入系统、无源光分配网络（ODN）、网络管理系统。
●接入系统：接入系统由电视接入终端和数据接入终端（ONU）组成。ONU连接ODN和用户设备，负责信号转换。用户设备可以将ONU集成在一起，也可是一个独立的设备单元。家庭典型的设备包括DVB机顶盒或IP机顶盒、PC和无线路由器等。
●ODN：ODN是光分配网络，是由光纤、分路器等无源光器件组成的，可以分为1：2、1：8、1：16、1：32等多种网络，它为接入系统提供物理传输通道，可以由一级或多级光分路器组成，一般在现有的有线电视网络中最多是二级分光。
●网络管理系统：网络管理系统（NMS），主要基于SNMP简单网络管理协议对各类设备进行管理，包括网元管理系统和Syslog服务器。
6. FTTH系统组成和业务支撑要求
广播电视业务常见的有高、标清广播电视、4K/8K超高清电视以及VoD点播、时移电视等增值业务。宽带接入业务有个人家庭宽带、专线、网元电路出租等典型业务类型。
FTTH必须支持传统的广播电视业务，同时也要考虑今后的4K/8K超高清或VR和AI等业务。FTTH承载的广播电视业务主要是基于视频传输，提供不低于6Gbps传输能力。
FTTH对于宽带业务的支持应具备提供1Gbps接入能力，今后要有面向更高带宽需求的平滑升级能力。FTTH系统中，可通过以下两种方式实现业务承载：
FTTH如果采用单纤方式承载业务，并通过一纤物理光纤传输不同波长的激光实现广播电视业务和宽带接入业务的隔离传输。典型技术实现方式包括RF混合的单纤三波方案、RFoG技术方案和I-PON的单纤三波方案。基于PON系统的单纤两波方案也采用单纤方式承载业务，其组网方式和相应技术要求未在GY/T 306.1-2017中规定。
FTTH如果采用双纤方式承载业务的典型技术实现方式包括RF混合的双纤三波方案和X-PON的双纤三波方案，就是将1550、1310、1490等不同的波长在二芯光纤中分别传输，实现一芯传输广播电视一芯传输宽带数据信号。
RF混合技术方案：RF混合是基于调制RF转换1550波长的激光和PON技术的一种光纤到户技术方案，其双向交互和数据部分采用PON传输，对于宽带采用PPPOE，对于双向交互采用IPOE，广播电视侧包括光发射机和光纤放大器，PON传输在机房侧主要有OLT设备。
RF混合两芯三波组网方案采用双纤入户，电视信号传输使用一芯，PON上下行传输使用另一芯，两个传输通道完全分开，避免了多波长间的干扰。
现阶段作者所在的公司使用的基于RF网络的双纤混合FTTH入户模式。对于老旧小区已布置同轴的有线电视用户数字电视使用的还是同轴线路，只是在用户家庭中增加1路X-PON的光纤入户，利用新增加的X-PON（EPON或者GPON）实现双向互动及宽带接入，宽带使用PPPOE认证，双向互动电视使用IPOE认证。
对于新建楼盘使用的是双纤光纤入户模式，1芯传输送1550数字电视信号，只需要将传统的22DB光放EDFA从机房下移至园区机房，用户家庭中安装小型光接收机将信号转换成RF信号;另外1芯采用X-PON（EPON或者GPON）传送数据信号，实现宽带接入和双向电视信道。但随着技术的发展今后可能会使用基于I-PON的技术传送数字电视信号和数据宽带信号及双向电视信号。
I-PON技术方案：I-PON两纤三波组网方案。用户接入采用双芯皮线入户，万兆IP广播传输使用一芯，PON传输使用另一芯。
I-PON单纤三波组网方案：单纤三波组网方案中，首先通过波分复用/光合波器将三个不同波长的信号复用在一起，在用户侧再将三波还原进行信号还原。
7. FTTH的QoS保证要求
7.1 广播电视类视频业务的QoS要求
广播电视类视频业务包括数字电视广播业务、VOD视频点播业务、SDV数字交换式视频业务等DVB数字电视业务，也包含电视IP直播业务等多形态视频业务。
电视广播类视频业务的QoS要求最高，一种是DVB数字电视格式，另外一类是基于IP的视频业务，需满足广播电视图像的相关专业级视音频标准规范，需要支持无延时、无抖动的实时广播（包括IP视频流广播业务），不能有黑屏现象。
7.2 数据通信类视频业务的QoS要求
数据类业务对网络延时与抖动、响应与保障等要求不同。在多业务同时使用的条件下，FTTH应具备依据不同业务的QoS需求，保障多业务的良好用户体验：
●对于游戏等业务，需要低延时、抖动小的要求。
●对于高清时移电视、高清视频点播业务、网络视频业务等视频传输类业务，需要提供低抖动、大带宽传输链路，保障业务的流畅;
●对于专线等商务业务，应按合同要求提供相应品质的服务;根据需求提供差异化的传输品质。
7.3 有线电视网络FTTH光纤接入设计方案
双芯入户是用户家里通过两芯皮线光缆连接的入户方式。
FTTH分配网改造/建设过渡方案FTTH分配网改造/建设是一个过程，在过渡阶段还存在同轴和光纤同时入户的场景，具体情景如下：有线电视HFC网络向FTTH网络过渡过程中，HFC网络和FTTH网络叠加覆盖的情况;光缆+同轴双线入户过渡方案中，光缆建议采用两芯皮线光缆，其中一芯用于数据信号传输，另一芯作为备用，在湖南省光纤入户的施工标准就是这样的标准。
PON+HFC网络改造演进：数据光分配网下移，光接收机和ONU下层到用户端在楼道光点处增加分路器，放双芯皮线光纤入户，光纤接入用户家庭之后通过ONU和光接收机实现光信号与电信号的转换。
8. FTTH网络管理：
8.1 基于SNMP协议的FTTH接入网网络管理
网络管理采用分布式架构，OLT为控制中心，利用SNMP协议实现对各类设备的管理，通过OAM及扩展OAM管理ONU和光接收机，实现所有设备的统一管理。
基于SNMP协议的FTTH接入网网络管理如图1。设备管理信息库应遵循SNMPv2c规范，兼容SNMPv1，并在全国广播电影电视标准化技术委员会向因特网号码分配机构申请登记的根节点标识17409下定义FTTx网络管理系统根节点标识
8.2 FTTH拓扑结构和ODN技术要求
FTTH拓扑结构可以分为5种拓扑结构：点到点、星型、树型、总线型和环型，典型FTTH拓扑结构为树型。树型拓扑结构通过多级分光的方法连接多个ONT，使馈线光纤的数量不是很大，又能实现用户连接和业务开通逐步推进的策略。
8.3 ODN单纤部署要求
FTTH接入网ODN采用单纤部署模式时，宜采用树型拓扑结构，且分光级数小于3级。
FTTH接入网ODN采用单纤部署模式时，宜采用32戶或64户为设计单元。
ODN双纤部署要求：FTTH接入网ODN采用双纤部署模式时，宜采用树型拓扑结构，且分光级数小于3级。
FTTH接入网ODN双纤部署模式适用于RF混合的两纤三波方案和I-PON的两纤三波方案，其中一纤为数据传输通道，另一纤为广播电视传输通道。
FTTH接入网ODN采用双纤部署模式时，数据传输通道宜采用32户或64户为设计单元，即ODN总分光比为1：32或1：64，广播电视传输通道宜根据技术方案确定设计单元，对于RF混合技术方案宜采用256户为设计单元，也可以采用512户为设计单元;对于I-PON技术方案，广播电视传输通道ODN总分光除了1：256和1：512，还可以采用1024户为设计单元。
9. 结论
随着技术的不断发展光纤价格已远远低于铜的价格，并且光纤技术迅速得到发展，光进同退这将是有线网络电视发展必然趋势，将FTTH宽带光纤广泛应用到有线电视网络之后，首先表现出的优势就是网络信号变强，这是光纤通信的最大优点。因此本人这篇文章就是围绕有线电视网络FTTH光纤接入应用对比与阐述。不同形式的光纤接入方式在实际的应用过程当中，他们都发挥着不同的优势，希望对同行业的相关人员在实际工作中有所帮助。
参考文献：
[1]樊东.广电FTTH自动化开通系统应用[J].中国有线电视，2017-10-31.
[2]李忠炤，孙黎丽，秦龙.有线电视网络光纤到户技术白皮书[J].广播与电视技术，2016-09-25.
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