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苍南广播电视台双向HFC网络改造方案苍南县广播电视台二○○八年二月二十日1一、历史与现状苍南县广播电视台有线电视始建于1990年，1996年建成全县乡镇光缆主干联网，以电视台有线电视中心机房为主前端，以龙港、宜山、钱库、金乡、桥墩、矾山、马站为分前端，通过波长1310nm光调制传输方式实现全县各乡镇光缆主干联网，也实现一县一台一个网的运行模式。经过十几年运行，自然寿命的折损，也经受了多年强台风的袭击，多年自然灾害的摧残，对我县网络造成严重的破坏，多次人为、交通事故的破坏，造成光缆链路熔接点过多、公里平均损耗过大，造成网络弊端过多，网络的可靠性和稳定性大大下降。另外，在当时技术条件下，光缆芯数配置过少及1310nm传输性能的局限性，构成了诸多缺点，也成为今后业务拓展、网络建设的重大障碍。数据业务的发展，增值业务开发。工商数据、银行等集团业务的发展；办公、用户管理、新闻回传、电视台计算机局域网联网；数字电视互动平台即将走入我们的生活等，都是我台今后急待解决的重要问题。为了确保全县有线电视主干网络的安全性、高可靠性和稳定性、开放性和扩展性，为了今后更好的拓展增值业务，在原有乡镇光缆主网络的基础上，基于波长1550nm优越的传输性能及1550nm大功率光放，对我们县光缆主干网络采用双向HFC模式改造。二、设计原则进行HFC网络设计的目的就是为了建造一个运行稳定的、可逐步扩展的双向宽带综合信息传输网络。因此，无论是正向通道还是回传通道的设计，都应该遵循共同的设计原则：可靠性原则、开放性原则、扩展2性原则和实用性原则。1、高可靠性原则（1）可靠的设备是保障网络实现高可靠运行的基础，因此平均无故障运行指标（MTBF）要求，有源网络设备、部件的MTBF指标＞10万小时，无源网络设备、部件的MTBF指标＞20万小时。（2）主干网络和关键设备部件应具备自愈（热冗余备份）能力。（3）设备的安全性（接地、防雷、抗浪涌）与系统安全性（主机、操作系统、应用系统、硬件平台的安全设计）。（4）网络建设和施工遵循高可靠性原则（低故障、易维护、易管理）。2、开放（兼容）性原则。（1）网管软件满足国标遵循开放式国际标准（IEC网管标准）及SCTEHMS网管标准。软件应具备系统扩展和版本升级能力（版本升级后有向下兼容能力。（2）网管应答器和CATV设备供应商遵循HMS标准的网管应答器兼容。（3）设备的网络管理上遵循SNMP协议，可以和其他网络平台集成在统一平台上，可真正实现整个网络的计算机统一管理。（4）设备接口参数、插件接口、插件规格等标准化，设备硬件接口统一化。为今后管理维护带来极大的方便。3、扩展性原则有设备性能升级，冗余备份升级，工作频带（正、反）升级；网络拓扑结构必须考虑网络升级的要求，从而最大提高投资利益。4、实用性原则实用性就是以最低投入，获得最佳性能价格比，建成一个可平滑升3级的高可靠双向HFC综合信息网络。三、网络拓扑结构考虑网络可靠（安全）性、可持续发展性，在环形、星形、树形三种网络结构中，对光缆主干传输网络采用双向HFC自愈环形拓扑结构，分前端以下采用双向HFC星树形混合拓扑结构，光接点到用户接入采用星形拓扑结构。1、目前网络宽带的接入方式主要有三种:（1）一缆通（AICTM）双向改造方案：一缆通双向解决方案就是在双向HFC网络的基础上，不用更换电缆、分支分配器和用户盒，只要在小区光节点处增加一个AIC网关，如电平分配不够在加电缆放大器处增加一个AIC网桥，就完成了该光节点下全部用户的双向网络改造。用户申请开通宽带业务时，只需在用户家中再安装一个AIC终端，就可以利用电脑或者电视机享受视频点播、互动电视、网络游戏等各种基于宽带网的互动视频娱乐服务。（见图1）图1（2）CableModem技术的双向网络改造方案：前端到光接点之间的上/下行信号采用光纤作空间分割传输。同轴电缆双向传输采用频分传输，4即5-65MHz作上行传输，87-860MHz作下行传输。前端和分前端到光接点都采用具有网管功能的设备；光点到用户接入抛弃传统的多节点串接分支分配树形结构，采用全新的星形网络结构，路权管理集线器或大分支集中分配原则；用户端采用频段分路器分离TV数据信号，并作为公共传输网络与用户家庭局域网的标准接入。（见图2）主前端分前端分前端分前端光节点集中分配频段分路器cablemodem用户分配接入网图2（3）ETTH技术的双向网络改造方案：与CableModem比较把反向通道设备改为以太网，多了楼道交换机和用户接入网线。以上三种方案对比表：改造方案一缆通CableModemETTH网络带宽系统接入带宽200Mbps覆盖1个光节点下用户支持各种互动视频业务下行通道网络带宽40Mbps覆盖一个分前端下用户最多支持2000用户同时上网不能支持宽带视频业务系统接入带宽100Mbps可支持基本视频业务施工难度利用现有HFC网络光节点处增加AIC网关放大器处并联AIC网桥所有缆线不用改动工程量小利用现有HFC网络增加反向光通道设备增加反向放大器模块增加CMTS设备设备调试复杂工程量大重新铺设光纤和网线安装楼道交换机和汇聚交换机需逐个小区谈判，征得物业施工许可15％－20％用户拒绝室内布线工程量大改造成本网络改造成本最低网络改造启动投资小投资风险低CMTS设备价格高反向通道设备价格高单位用户网络改造成本高投资风险大前期网络建设投资最高用户开通率低时，户均成本高投资风险大52、系统光缆主干网络传输物理结构图(见图3)CMTS下行混合服务器交换机上行混合灵溪桥墩宜山龙港钱库巴艚金乡大渔赤溪矾山马站渔寮江山口136号杆矾山至马站10B-16000M马站至渔寮8B-9276M赤溪至渔寮8B-15000M矾山至赤溪16B-10700M136号杆至矾山32B-25200M136号杆至桥墩14B-7200M灵溪至136号杆38B-6800M灵溪至江山口58B-13200M江山口至龙港18B-9800M赤溪至大渔24B-25600M金乡至大渔24B-11704M钱库至金乡30B-9000M江山口至宜山14B-2600M江山口至钱库42B-8800M钱库至巴艚14B-7000M有线电视信号前端上行混合上行混合图3主干网络采用双向HFC自愈环形拓扑结构，通过灵溪、大渔两台大功率主备光放，每个分前端光收机都要采用主备光接收自愈热冗余备份，从而实现主干环网效果。如条件支持，主备前端各增加一台光放，把分前端的光收机改为1550nm光放，可以实现全县主要乡镇一次光调制到光点，可以大大提高信号质量。6全县主要乡镇实现一次光调到位问题分析。优点：可大大提高本台对全县管理能力，可控制全县自办节目，可以大大提高信号传输质量。缺点：前期投入增加，大量的1310nm光发何处去。问题：1550nm光放输入功率1dB工作是否稳定，如输入功率必须在3dB以上前期投入更大。实现宽带互动及网管,在图3中,部分设备做些调整,光纤配置没有变,引进以太网EPON技术(无源光纤网络)加光纤放大器（有源中继器）来实现。在EPON中，OLT到ONU间的距离最大在20km（时分复用）或60km（波分复用），OLT到ONU之间通过光纤放大器进行数据交换，利用以太网EPON技术，使AIC终端、AIC网关与前端（分前端）服务器组成高速数据交换网络，实现宽带互动和网管。以上网络拓扑结构没有变，所以宽带网络无论采用哪种接入方式，所有的光纤芯数配置都一样，主干网光纤芯数配置和各点距离附表1。光纤配置说明：主干网以灵溪主前端机房到每个分前端敷设10芯直通光纤（电视2芯、工商2芯、数据2芯、银联2芯、备用2芯其中龙港备用6芯）；大渔到各分前端敷设4芯直通光纤（电视2芯、备用2芯）；下行灵溪采用一台24dB1550nm光放，通过11光分器分配到各分前端；大渔一台23dB1550nm光放，通过11光分器分配到各分前端，作为各分前端备份信号。实现灵溪到马站或金乡方向环网无论哪段断信号,信号都可以通过大渔备放从另一个方向实现主备信号自愈切换,保证信号不中断。主干网11光分器附表23、苍南县城关有线电视网络系统物理结构图(见图4)75用户接入AIC终端电话PCTV12分配器408光收机4路106dBAIC网关每台输出23dB8光分器10光分器1550nm光发机5光分器交换机有线电视信号视频服务器城域网认证计费网管分配网络前端（分前端）光节点ONU5×8×10=400光点400×4×4×12=76800户1KM500M9-80M5-20M2KM1550nm光放输出16dB大观老街府后颐和本台ODN（无源光分配网）8光分/耦合器POSPON接口16光分/耦合器POSOTLONU（光网络单元）EPON：HFC：图4苍南县城关网络拓扑结构，灵溪成立独立分前端机房,把城区划分5个主工作站（本台、颐和、府后、老街、大观），采用5台1550nm光放，每台输出带8分路，每分路带1个片区工作站10分路，共40个片区，400个光点，每个光节点带180至200个终端，总终端72000至80000左右，是现在在线用户两倍左右。每个光点敷设4芯光缆，光点到片区工作站一般小于500m，400个光点需要4芯光缆150km左右；每片区光缆工作2芯备份20芯，每片区到分前端敷设22芯光缆，每片区到分前端一般在1km左右，40个片区需要22芯光缆40km左右；整个网络共用6400左右10~14大分配，光点到大分配-9线大约80m左右，-9线总耗量在500km左右；实际用户假设5万户，每户平均12m，-5线总耗量共需600km左右。灵溪改下来的光端机和放大器,去支援小乡镇及农村；部分电缆年限较短品质教好可以回收支援偏僻农村。原光缆作为城关数据集团用户使用。宽带互动,采用EPON技术,用户接入一缆通改造方案(见图4)。8四、网络供电分析1、集中供电分析：砷化镓功率倍增或硅双极功率倍增型四路独立的RF输出口光工作站功率一般为80W,AIC网关20W左右，在220V电压下工作电流为0.46A。压降公式：U降=IL/54.4/S，I为电流，L电缆长度，S电缆截面，54.4为铜线系数。（1）光点到片区在500m左右，电缆为2*1.37MM2价格2.65元/M,用量150kmU降1=0.36×500÷54.4÷1.37=2.42V，小计为2.65×150000=397500元（2）片区到分前端在1km左右，电缆为2*1.76MM2价格4.13元/M,用量40kmU降2=0.36×10×1000÷54.4÷1.76=38V，小计为4.13×40000=165200元（3）分前端到本台在2km左右，电缆为2*25MM2价格145元/M,用量8kmU降3=0.36×10×8×2000÷54.4÷25=42V，小计为145×8000=1160000元（4）每年线路耗电=(2.42+38+42÷5×4)×144×24×365÷1000=93372kwh。每度电0.6元，网络使用寿命10年，线路共耗电93372×0.6×10=560230元。以上四项合计397500+165200+1160000+560230=2282930元。2、光点就地供电：就地供电成本预算:400个光接节点,申请400个电表(现在申请电表费用很低,只要手续费),400台300W或500W低功率稳压器100元/每台左右,400台1KVA续电源(UPS)大约1650元/每台左右。每个光点成本2000元以内，400个光点总成本在800000元，平均使用寿命6年，10年投入成本在1300000元左右。比集中供电少投入100万元。如果部分光点与电力网相匹配，还可以不用配置UPS电源，这样成本就更少。五、工程经费预算光缆主干环网工程器材估算表附表三苍南县城关网络改造工程器材估算表附表四主干网络工程施工补贴估算表附表五苍南县城关网络改造工程施工补贴决算表附表五光缆主干环网改造（不包括反向宽带互动设备）器材估算约155万，工程费约34万，合计约189万。9苍南县城关HFC网络改造（不包括反向宽带互动设备）器材估算约655万，工程费约157万，合计约81