基于EPON的广电网络双向改造建议

三网融合的发展，对电信和广电系统都是一个前所未有的发展机遇。但是相比于电信网，广电网络存在着单向广播式传输的劣势，因此实现网络双向改造是其业务发展的必经之路。而实现网络双向改造将有多种技术在一定时期内并存，最终必将朝全IP的方向发展，基于此，EPON技术成为目前广电双向改造的最佳选择。

网络现状

    根据相关统计，截至2010年8月底，我国有线数字电视用户达到7200万户，有线数字化程度达到42%，双向化程度不到5%（有线电视用户基数为17800万户）。基于以上数据，不难发现，广电网络存在以下特点：用户量庞大，数字化程度较低，双向化程度更低。

    从网络架构来看，我国广电城域网基本为总前端＋分前端模式，总前端与分前端之间通过MSTP/SDH环网进行连接，分前端机房向下的HFC网络包括光纤分配网及同轴电缆分配网两部分，其中从分前端到小区光节点间的光纤分配网采用1550nm或1310nm光纤的星形网络结构，每个光节点覆盖用户数从100多户到1000多户不等；小区内的同轴电缆网络实现广播电视节目由光节点向用户的电视机/机顶盒的推送，对部分小区的楼内布线，采用同轴电缆+五类线的双线入户方式。

    广电网络基本结构如图1所示。

 图1 广电网络基本结构图

广电网络双向改造方案

    结合广电现网情况，广电网络的双向改造应遵照两个原则，一是避免对现有承载网产生较大的影响，以保证用户原有业务体验不变；二是结合目前的网络特征、入户缆线情况，选择合理的双向改造接入方式。从以上两个原则出发， 数字电视广播CATV业务仍然在原有承载网中传播，而双向网改造解决VoD点播、宽带上网等其他新业务的需求。随着EPON技术的不断成熟，在众多可选方案中，建议优先选择EPON方案。首先，随着铜缆价格的上涨，以及光纤成本的大大降低，光进铜退已经成为接入层建设的首选方案；其次，广电的基础网络工作已经逐步实现了光纤到楼道，为接入网EPON方案提供了线路基础；第三，EPON网络和广电网络具有相同的广播下传方式，均为点对多点树形结构，可以轻松地在广电网络中实现EPON组网。

    基于EPON的广电双向网改方案需要在原有线电视承载网上叠加一套EPON网络，该网络可提供数据双向传输通道，解决分前端到楼道的光纤双向传输问题，可承载数据传输、视频点播、VolP等多种业务。而最后的宽带入户方案则需结合楼内布线情况，选择五类线入户的LAN方案或利用原有同轴电缆入户的EoC方案，两者皆可满足当前广电对接入网双向改造的要求。

EPON组网方案

    EPON由局端OLT设备、ODN（分光器）、用户侧ONU设备组成。为利用已有机房及光缆资源，OLT局端设备可置于承载网分前端机房，与电信网络不同的是，一般要求OLT能够提供交流供电，提供容量为4～40PON口，同时具备多GE上联接入IP承载网。PON口下行的ODN网络利用目前已有的承载网冗余光纤，将EPON分光器置于光交接箱或小区机房内，由分光器分光后接入位于光节点或楼道的ONU设备，由ONU提供若干以太网端口，用于接入EoC设备或直接实现LAN方式的宽带入户。

    ● EPON+LAN组网方案

    对已实现五类线入户的用户场景，双向网改造可直接采用EPON＋LAN方案，即利用入户五类线承载数字电视点播信令上传和宽带上网等多业务，而CATV信号仍沿原有HFC线路，通过同轴电缆入户，最终实现双线入户，一劳永逸地解决广电数字网络双向问题。这种方案又可分为两种组网方式：一种是利用楼道型ONU（MDU）直接实现用户的LAN接入，另一种是以少量以太网口的ONU（SFU）+楼道交换机混合组网来实现LAN接入（如图2）。前者通常要求ONU提供8个以上的FE端口，满足ONU所在单元楼内用户的接入需求。其优势在于ONU与OLT作为统一的PON系统，网络结构简单清晰，维护、管理方便，便于网络的下一步演进；缺点是设备成本较高，以及光纤接入点较多，涉及多次的熔纤、跳纤操作。后者则只要ONU提供4个左右的FE端口即可，接入用户五类线的以太网口通过楼道交换机扩展，对同一栋楼的多个用户单元，通常将ONU安装在中间单元，而楼道交换机分别置于各用户单元，上行通过五类线与ONU的以太网口互联，下行通过FE口连接用户侧的数字机顶盒或PC。这种组网方式主要优势在于建网成本较低，网络灵活，相比前者单PON口接入用户数量更多；缺点是网络层次较多，结构复杂，楼道交换机难以与EPON统一维护管理，且存在网络升级能力差等问题。

 图2 双向网改造EPON+LAN方案组网方式

    现阶段运营商主要采用方式二进行EPON+LAN的双向改造，但随着目前EPON技术在国内光进铜退中的大规模应用，EPON设备价格不断下降，目前楼道型ONU与楼道交换机的每端口价格差距已经相当小，考虑网络的管理维护方便以及网络长期升级演进的需求，方式一在后期将更具应用价值。

    通过上述方式实现网络双向改造后，入户五类线与用户的双向数字机顶盒或PC连接，实现VoD点播或宽带上网业务，若两种业务需求同时存在，广电运营商可以选择多个FE接口的机顶盒，既提供VoD点播求，也可以通过机顶盒的其他以太网口与PC连接。若机顶盒不具备多个以太网口，可以在用户侧增加家庭网关设备，完成对多业务终端的接入需求。

    ● EPON+EoC组网方案

    在国内大部分小区，广电运营商仅有同轴电缆入户，此时双向网改适合采用EPON＋EoC方案（如图3）。EoC是在同轴电缆上传输以太网数据信号的一种技术，系统由局端CLT及用户端CNU组成。CLT将CATV信号和EPON网络的数据信号进行合成，通过原有同轴电缆传送到用户侧，最终通过用户侧的用户端CNU分离出CATV信号和数据信号，从而实现对点播信号回传及宽带上网业务的承载。对于EPON+EoC的解决方案，根据CLT及ONU放置位置不同，也有两种建网方式，方式一是将CLT及ONU放置于小区机房（光站位置），由少量CLT完成对整个小区用户的双向网改覆盖；方式二是将CLT及ONU下沉至楼道，由CLT对一栋楼或一个单元内的用户进行双向网改覆盖。前者适合于业务开通初期，用户双向网改接入率较低的场景，CLT放置位置较高，便于对用户的广覆盖，现有光纤和铜缆资源无需调整，低投资，高收益；方式二则适合于业务发展成熟期，用户双向改造需求旺盛、双向改造接入率较高的场景，此时需要将光纤下移至楼道，CLT及ONU均安装于楼道内，满足用户高带宽、高渗透率的需求。

 图3 EPON+EoC建网方式

    随着三网融合的不断发展和深入，积极、主动地进行网络的双向改造，实现对用户的全面覆盖、全面接入既符合竞争性需求，也将为整个网络的运营带来巨大的利益空间。因此相较之下，直接将CLT及ONU放置于楼道，更加符合广电的自身利益。

    广电双向改造的不断发展，也在推动EPON与EoC设备逐步走向融合。目前业界可以提供CLT与ONU合一的一体化缆桥交换机，这避免了CLT与ONU分别设置所带来的设备安装、网络连接、维护管理等一系列问题，使网络更加简化，也为广电运营商的网络改造提供了较大的方便。

    而对用户家庭内部，CNU可以提供RF口及多个以太网接口，部分设备也具备内置WIFI的功能，可以满足VoD点播、宽带上网、WLAN覆盖等多种业务需求。

    ● ODN网络实施

     在结合EPON技术的双向网络改造过程中，光分配网（ODN）将成为重要的基础网络资源，而大量分光器和末端楼道配线、入户光缆的部署对广电双向网改的建设和运营管理带来极大考验。

    对于OLT至ONU之间的光缆，可以利用广电原有光缆的空余纤芯，如果纤芯资源不足，可以利用EPON单纤三波的特点，将CATV广播信号与EPON的数据信号复用在一根光纤上，实现共纤传播，至小区后再通过WDM光接收机将CATV信号分离出来。在光缆的选择上，由于EPON的单纤双向传输采用WDM方式，下行利用1490nm波长，上行利用1310nm波长，CATV的下行传输则占用1550nm波长，因此工程实施时，需选择G.652光缆。

    在分光器的布放位置上，由于在网改中每个小区一般仅需少量PON口即可完成对用户的覆盖工作，因此主要考虑将分光器放置在小区机房或者光交接箱中。分光器分光比的选择，主要考虑用户对带宽的需求以及该小区改造所需ONU数量，典型业务需求模型如表1所示。

 表1 宽带业务典型需求模型

    按每PON口1G的带宽计算，每PON口可覆盖2800多用户，按每台ONU接入64个以内用户的典型情况，分光器的分光比可以选择1: 32。实际方案设计中，还需要考虑OLT上联口所带来的带宽瓶颈。

    对每台OLT的覆盖半径，主要考虑整体ODN光通道功率衰耗的门限值。ODN衰耗主要包括分光器衰耗、光纤衰耗、熔接点衰耗、活接头衰耗等。按业界PX20+光模块的技术标准，发端PON口光功率与收端PON口接收灵敏度差值一般大于28dB，即要求整体光衰耗不能大于28dB，主要衰耗及工程余量的常用取值如表2所示。

表2 ODN主要衰耗及工程余量

基于EPON的双向改造方案优势

    采用基于EPON的广电数字网络双向改造方案，充分结合了EPON技术以及现有广电网络特点，可以为广电运营商提供低成本的网络改造以及丰富的用户业务。

    网络结构及工程上，EPON的星形组网充分利用了现有广电星、树形承载网络，局端OLT可与现有分前端设置于相同机房，降低建设难度以及机房部署成本。ODN网络可利用广电现有光缆的空余光纤，入户线缆可根据实际情况共用现有同轴或五类线，主要的工程部署仅集中在用户侧的ONU部署上，业务部署速度快。

    成本上，随着目前EPON产品在国内电信运营商光进铜退中的大规模应用，价格得以迅速下降，基于EPON的双向网络改造方案相比传统CMTS解决方案，具有相当大的成本优势，而且用户可以获得更高的接入带宽。

    业务提供上，通过网络的双向改造，有线电视网络具备了同时支持传统CATV业务以及互动业务的能力，有线电视网络可提供诸如视频点播、音乐点播、远程教育、远程医疗、家庭办公、网上商场、网上证券交易、高速因特网接入、会议电视、物业管理等多种类型的宽带多媒体业务。

    运行维护上，EPON支持支持电信级的计费、认证、用户隔离、安全控制、QoS等特性，ONU设备支持集中、自动配置，远程复位，极大地方便了后期的网络维护工作。

    EPON是当今世界上新兴的覆盖最后一公里的宽带光纤接入技术，中间采用光分路等无源设备，单纤接入各个用户点（ONU），节省光缆资源，并具有带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。

    在三网融合的背景下，广电网络采用EPON技术进行双向网改工作，将会在较短时间内，实现宽带数据传输及VoD点播等增值业务的发展，从而稳固广电网络在未来综合业务提供商中的地位。