52-广电FTTH设计设备选型

广电网络FTTH(光纤入户)设计与设备,李琦0571-8256339118958156178杭州万隆光电设备股份有限公司,广电网络发展FTTH的动力与机会,1.三大运营商发展视频业务：视频是三大运营商的重点业务。传统的xSDL无法提供足够的带宽2.新技术的发明与进步提供了技术条件：PON技术的发明与进步，结合了有线电视的广播架构、融合了IP技术的开放性和易操作性，桌面带宽100M成为可能3.上游生产工艺的进步使得成本大幅下降：上游光纤预制棒和G.657皮线光缆生产的成熟使得光纤成本大幅下降，同时激光器生产工艺和装备的改善和提高，成品率有效提高，激光器成本大幅下降。整体成本的下降，光纤入户普及成为可能4.2013年，住建部和工信部联合发布了光纤入户的设计施工和验收规范两个国家标准，将光纤入户作为新建住宅的强制建设要求。同年。国务院发布的“宽带中国”战略，要求到2015年，基本实现城市光纤到楼入户、农村宽带进乡入村，发达城市的宽带接入能力到100Mbps。5.尤其是建设部将有线电视同轴网作为新建房屋验收的强制性标准，这实际在宽带接入网政策上已有力偏向广电网络。OTT实际只这是对业务运营产生冲击，对网络建设反而形成了促进作用。,FTTH是广电网络的最终接入模型,光纤入户的优势：容量大：射频带宽可宽展到3G,数据带宽可宽展大1G抗电磁干扰:全程采用光纤传输，受外界电磁干扰大大降低，信号指标大幅提高定线路维护成本低：电缆接头受腐蚀等因素彻底排除、大幅降低维护成本技术工艺成熟：EPON/GPON、铒镱光纤放大器等已经规模化生产光纤入户的目前存在的劣势分波器价格高、接头成本高，尽管光缆价格低廉，但光模块、光接插件的价格还比较昂贵，总体成本偏高终端尚不具备光口，机顶盒、电视机目前不支持光信号直接输入，需要光电转换，如ONU、光接收机断纤检测和修复时间远长于同轴电缆，特别在馈线段中断影响范围大,广电网络FTTH的发展进程,2010年，电信、移动、联通在国内开始规模发展FTTH，当年实现较大发展规模，2013年实装用户达6500万户，2014年后新建小区用户全部采用FTTH入户。对老小区的改造正在稳步推进中。2011年，广电网络开始介入FTTH网络，部分省/市/县作前期试点，摸索建网经验和设备参数指标论证测试。2012-2013年，河北、浙江、江苏、东北、河南、福建等部分省市开始重点论证和部分实施，实装用户5万左右。2014年4月，河北省网FTTH有线电视部分公开招标，设备招标金额近千万，提供22dB光放800个端口、FTTH光机8.9万台，涉及全省20多个地市县。预计今年全国实装用户数超过20万。国内设备制造商2010年开始提供相应设备，其中大功率（37-40dBm输出）高密度（1:32）铒镱光纤放大器在2011年6月开始规模化上市，目前所有设备已全部国产化，与之对应的国产1550外调光发射机和直调发射机在技术参数和可靠性上得到质变。,广电网络目前基于EPON的FTTx应用,广电网络几种接入网技术性能比较,FTTH基本架构与组成,楼栋到户采用星型结构,有线电视FTTH系统主要由1550光发射机、EDFA、室内光接收机和ODN组成,广电网络的FTTH组成,广电由于自身的特点，即必须传输单向的广播式数字电视，因此在在PON技术传输时，必须考虑单向独立的下行信号。广电网络的FTTH组成:,无源光网络：EPON和GPON,大分光比规划使ODN具备向10GPON演进能力,无源光网络：EPON和GPON,1:32分光比会造成投资的浪费，新建FTTH场景不建议采用新建FTTH场景建议采用1:64或者1:128的大分光比组网，保护ODN的建设投资能满足未来1020年的需求改造场景建议在原来的ONU位置替换为分光器，PON网络二级分光后以1:128或者1:256的分光比进行FTTH接入,广电网络的FTTH数据部分光功率预算,FTTH方案设计必须进行光功率预算：,计算依据：1.OLT光发送功率:04dbm(1490nm)；2.OLT光接收功率:248dbm(1310nm)；3.ONU光发送功率:14dbm（1310nm）；4.ONU光接收功率:243dbm（1490nm）；5.建议的光通道衰耗（10公里）：1022db之间；6.G.652单模光纤衰耗：0.36dB/km（1310nm）；7.法兰盘插入损耗：0.4db；8.1：32双窗口单模光纤树型耦合器的插入衰耗：16.5db；,计算方法及原则：1.按照最坏值法计算（同传输设备的计算方法）；2.光纤衰耗按照衰耗大的1310nm光信号计算；4.从OLT的PON口到ONU的PON口计算，注意计算法兰盘插损,广电网络的FTTH组成-ODN,广电网络的FTTH架构,双纤三波入户架构,单纤三波入户架构,广电网络的FTTH设备部署-分前端机房,FTTH建网初期和少用户量，机房出纤量大,广电网络的FTTH设备部署-小区机房,规模使用FTTH建网，设备尽量靠近用户，CDN标准模式,广电FTTH网络的VOD点播技术方案确定,GY/T258-2012“下一代广播电视网（NGB）视频点播系统技术规范”中VOD点播采用的是IPQAM方案，但在FTTH网络中采用IPQAM在成本上的投入值得商榷当采用FTTH结构时，IP视频流的传输方式优势明显采用DVB+OTT更适合于FTTH网络,广电网络的FTTH设备部署-分前端IPQAM插入,FTTH建网初期和少用户量，出纤量大，点播前期覆盖,广电网络的FTTH设备部署-小区IPQAM插入,合理配置两级分光比，最大限度减少投资,广电网络的FTTH设备部署-EDFA与PON配置比例,EDFA与PON配置比例：主要在单纤三波设计中，一般根据EDFA入纤为14/16dBm来反推。,广电网络ODN网络结构的设计指引,按终期接入用户数确定ODN结构，引入光缆芯数建议分散分光，分光器下移，节省光缆，减轻光缆集中成端压力能分散分光，不集中分光建议采用二级分的方式，增加ODN网络的弹性，节省光缆资源，PON口资源能二级分光，不一级分光最大限度增加小区机房，设备尽量向用户端靠近要注意IPQAM插入后的点播率设计：支持高清互动，按采用MPEG-2(12Mbps)编码、IPQAM采用64QAM计算下行通道可支持的最大并发流数目为：可用频点每频点可扩展的带宽/每个视频流所占的平均带宽=3238/12=100个。IPQAM覆盖用户数=100/覆盖率10%-1000户30%-350户,广电网络的FTTH数字电视接收光功率考虑,数字电视接收灵敏度：FTTH光接收机能满足机顶盒接收最低要求是的接收光功率FTTH数字电视信号传输指标与信源系统、光发射系统、光接收系统有关，其中与光接收系统关系较大。光接收系统指标主要又与接收光功率有关：数字电视组合载噪比：,对于64QAM信号，MER要求是29dB时，CCNR大于30dB。,FTTH数字电视光接收光接收灵敏度测试,以机顶盒接收最低指标：MER29dB,BER60dBuv,结论：以现有PIN探测管为主的光接收机，光接收光接收灵敏度-14dBm在超低功率时，PIN管性能指标是主导作用，放大模块性能起次要作用在实际工程中，考虑到工程中熔接、接头损耗、我们建议采用-10dBm进行设计规划，,不同电路结构光接收光接收灵敏度测试,广电网络FTTH系统性能指标,广电网络FTTH单纤三波系统注意事项,在使用“单纤三波”方案的时候需要注意:高达17dBm以上的CATV光功率使会使光纤出现非线性效应:受激拉曼散射，拉曼散射会导致1490nm(产生RAMAN散射的波长正好在1450左右）数据光波对1550nmCATV光波的干扰，在条件许可时在84150MHz频段内不安排电视频道；同时下行方向1550nm的CATV信号因为光功率较大，还需要考虑其对1490nm数据光接收机灵敏度的影响，因此应选用波长隔离度在30dB以上的波分复用器件。一般采用单纤三波时，建议EDFA输出采用14/16dBm,1.1550直调发射机,广电网络FTTH主要设备,由于FTTH网络的传输距离都在10Km以内，同时兼顾今后IPQAM业务的发展在分前端或小区机房采用1550直调发射机直接驱动大功率铒镱光纤放大器进行传输。由于1550nm波长自身的光学特性，光纤的色散和SBS效应对系统的影响很大，因此在直调光发射机中，对色散进行预补偿，可以有效提高传输距离，同时控制入纤功率，这样的传输系统对系统指标无大碍。,2.高功率高密度输出铒镱光纤放大器,广电网络FTTH主要设备,铒镱光纤放大器采用铒镱共掺双包层光纤技术和多模大功率半导体激光器共同组成，镱离子Yb3+比铒离子Er3+的受激吸收谱宽阔并且幅度大，其峰值在1000nm附近。对于1550nm波段光纤放大器，采用铒镱共掺的双掺杂技术，利用镱元素的高吸收和铒镱之间能量的高效传递。能够获得铒元素的高效泵浦。当采用多模980半导体阵列激光器和双包层Yb3+和Er3+离子共掺的光纤时，其输出功率最大可达37dBm.采用内置1:8/1:16/1:32PLC分路器方式降低单口输出功率，与EPON进行有效配合。,铒镱光纤放大器工作原理与核心技术,1.双包层光纤长度的优化设计2.双包层光纤熔接和熔接点的保护技术,目前商业化的可以做到37dBm输出，及可以做到1:16每口22dBm输出,铒镱光纤放大器的可靠性设计,由于铒镱光纤放大器是FTTH核心设备，且输出功率巨大，在整机备份系统设计上采用冷备份系统设计，其可靠性设计主要依靠对pump器件和电源的控制来保证：铒镱光纤放大器采用两级泵浦结构，第一级实际是一个低功率的EDFA，一般为13-15dBm,PUMP是低功率单模980nm激光器，输出功率在145mW,电流在200mA左右;第二级PUMP源是采用多模980半导体阵列激光器，其可靠性很高。两级泵浦目前生产工艺十分成熟，其可靠性其MTBF120000小时电源采用双电源热备份，负载均衡设计，其设计负荷能力为实际负荷的120%以上。对铒镱光纤采用二次涂覆工艺，对熔接点采用多次涂覆，保证高功率下光纤的热量传导。严格操作工艺流程和接地,3.FTTH光接收机及组合式光接收机FTTH光接收机主要在超低功率接收保证指标，一般采用光AGC电路设计，输出电平一般要求在72dBuv以上，满足多房间信号需求，另一方面要做到体积小：,普通FTTH光机,集成ONU二合一光机,集成波分复用器光机,在工程上，我们建议光机与ONU各自独立,未来FTTH光机SFP模块，内置与机顶盒、电视中,广电网络FTTH主要设备,光AGC概念,光AGC是最近两年流行的一个符合NGB理念的新概念：他是指在一个比较大的接收光功率范围内（-8-+2dBm),光接收机的输出电平保持恒定。光AGC电路采用的是“正反馈”设计，通过检测光光功率的变化来控制电调衰减器/均衡器，这是一种很先的设计，他将模拟电路、数字电路、计算机技术有机结合，极大提高了光接收系统的技术含量和产品档次，他同时将各种衰减和均衡插片彻底抛弃了，可以完全实现远程管理与控制。传统的AGC电路设计：利用检波信号进行深度“负反馈”设计，仍然保留了各种衰减和均衡插片，可以完全实现远程管理，但实现不了控制。,二合一终端的优势与缺点FTTH的二合一终端是广电网络所特有的需求优点：管理简单，占用空间小，易于安装，简洁明朗缺点：主要在于目前ONU与OLT基本属绑定使用，在业务上互联互通是不存在问题，主要在运维管理上，各家是不兼容的，一旦OLT进行升级，非同型号ONU很可能在管理上出现问题，出现这种情况，二合一终端就可能影响到电视终端,广电网络FTTH主要设备,广电网络FTTH光纤入户通道,不论采用哪种方案实现FTTH，光纤入户和室内布线均是施工建设中的重点和难点问题,广电网络FTTH光纤入户通道-家庭内部网络的设计,广电网络FTTH家庭信息终端箱,在FTTH光缆和跳线施工中：1.要注意跳线接口，若采用单纤三波，建议使用FC/APC接头2.注意盘纤半径，严禁光纤绷劲和打折,广电网络FTTH投资预算,光纤入户工程包括饵镱光放大器、OLT等前端设备、主干光纤、入户光纤（皮线光缆）、PLC光分路器、干线光纤交接箱、楼道光纤交接箱、用户光纤终端盒、FTTH光接收机、ONU。以建设一个5600多户、共350个等效单元（每单元16户）新建小区光纤入户为例进行投资分析：小区内有广电机房放置前端设备，信号覆盖半径2000米，以数字信号和互联网OTT业务为主。预算设计按OLT每个PON口1:64覆盖用户，保证每户带宽20M，数字有线电视入户功率按-6dBm设计，高密度饵镱光放大器每口14dB按1:64覆盖用户。预算按30%的用户上网率计算（预算不包含干线光缆、数字电视机顶盒、OTT盒子。单价按市场价计算）。表5、表6的投资