一种基于RN的有线电视光接入网组网结构
贾庭兰1 姚琼2 杨家胜2
（广播科学研究院，北京 100866）1
（广播电视规划院，北京 100866）2
摘 要：本文通过分析当前有线电视光接入网中存在的问题，提出了在网络中增加远端节点RN的组网结构，以增加用户带宽，延长传输距离，增强保护机制，节省光纤资源，同时，实现ONU无色。关键词：有线电视 光接入网 RN1 引言
有线电视网络是一个点到多点的网络，它由三大部分组成：一个总前端和若干个分前端、一级和二级光纤干线网、接入网。接入网是多业务承载和发展的基础，也是建设高带宽、高可靠、高承载力、可管理、可运营、双向化网络的重点和难点。接入网双向化改造应根据网络基础和业务特点，充分利用原有网络的资源，努力扩大光缆的覆盖范围，将光纤向用户端推进。目前，由于在带宽提供能力和线路质量方面的优势明显，采用光纤作为传输介质成为有线接入网发展的方向，但是，随着业务模式的不断更新和用户体验需求的不断提升，传统的有线电视光接入网络逐步显现出瓶颈和不足。本文通过分析现有有线电视光接入网在用户带宽、安全保护和ONU光源等方面存在的问题，提出了一种基于RN（Remote Node）的有线电视光接入网组网结构。2 基于PON的有线电视光接入网结构
随着宽带技术的快速发展，无源光网络（PON）技术以其自身独有的特点被广泛地应用到有线电视光接入网中。PON由光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成。其本质特征为ODN全部由无源器件组成，无源的特性使得网络部分更加灵活，无需机房和电源等；共享光纤的特性是能够节省大量的光纤资源，使得接入网线路成本更低；而纯光介质的结构和透明的光纤宽带网络，使得对未来业务扩展保持了技术的安全性。基于PON的有线电视光接入结构如图1所示：图1 基于PON的有线电视光接入网结构
在此结构中，在具备PON的优点之外，也存在一些不足。首先，传统ONU的光源通过固定波长激光器来实现，此时，系统安装时需要准备不同波长的ONU，不仅需要保存特定波长清单，而且需要多种波长的备件备品，不易进行ONU维护。目前，ONU波长灵活配给的方法主要有两种：一种是采用波长可调激光器；另一种是实现光源“无色化”，但ONU采用波长可调激光器的成本太高，且不易降低，因此，无色ONU成为首选。其次，系统的树形结构，在传输链路的安全保护方面只采用主/备用PON口保护不够全面，双机备份和双路由备份会更加有力。再次，PON网络由于拓扑结构、色散、动态带宽分配周期以及注册开窗时间等多种因素的影响，传输距离很受限制，从而应用领域也大大受限，需要突破。最后，随着业务形式的不断变更和用户体验需求的提升，用户带宽需求日益显现，变革迫在眉睫。3 基于RN的有线电视光接入网
基于国家863计划项目“三网融合演进技术与系统研究”之课题“光接入网络演进技术研究与示范”的研究成果，提出了基于RN的有线电视光接入网络架构，通过“WDM环＋树/线”拓扑和远端波长调度节点实现640Gbps大容量和100Km光纤距离的广覆盖能力；以RN节点波长变换为主实现实用化的ONU无色；全面兼容现有网络与终端，支持网络的前后向平滑演进，并低成本满足广覆盖所带来的高功率预算要求；以窄调谐范围的可调激光器为辅，实现TDM-WDM网络承载业务的弹性与扩展。基于RN的有线电视光接入网组网结构如图2所示，RN节点作为支持长距广覆盖的关键设备，可直接放置于现网的OLT位置，例如广电网络的分前端位置，具有良好的供电与机房环境。下联方向直接使用与兼容当前已布放的ODN网络。在RN节点之下，采用同标准体系的升级兼容方式，如EPON和10GEPON；上行采用同一波长段。对于GPON网络，可以向不同标准体系的10G PON演进，适合采用WDM模式实现兼容。图2 基于RN的有线电视光接入网组网结构
RN节点功能模块如图3所示。RN节点利用光放大器技术提升系统功率预算；内部集成波长转换模块，以光电光波长转换单元为核心，实现超宽的波长转换范围；通过远端快速门限建立控制模块实现不同PON体制的透明传输，实现对原有TDM PON网络平滑升级。系统管理控制模块对整个RN节点进行管理控制，包括动态全光波长路由模块控制管理、光放大模块控制管理、RN节点状态监测，并与OLT交互管理、状态等信息。图3 RN功能模块图
在光纤线路保护机制方面，传统在主/备用PON口或两台设备之间，通过实时差分补偿及优化算法，实现快速距离测算与数据实时同步。通过基于RN的WDM环，可实现不同光纤路由保护和双机保护，达到高性能保护与ONU的不中断运行。然而，当前的有线电视网络的分前端和小区机房均不成环，单纯更换关键设备很难实现成环目标，基于成本和当前光纤资源的考虑，组网需要一个有计划、有步骤的演进过程。4 基于RN的有线电视光接入网组网演进
基于RN的有线电视光接入网组网演进目标是在满足用户带宽的基础上，节省光纤资源，并且使得网络网络扁平化、透明化，便于管理运维。针对当前有线电视光接入网组网现状，将演进方案描述如下：方案一：现阶段，在不增加分前端，不增加小区机房和光节点的情况下，OLT布放在分前端，RN布放在小区机房。节省了OLT与小区机房之间的光纤资源，同时，增加了用户带宽。方案结构如图4所示：图4 方案一结构图
方案二：针对企业用户或别墅小区，在方案一的基础上，增加投入，使得OLT双机备份或RN组环，为整个系统在方案一原有保护的基础上，多增加了一种保护方式，系统更加稳定。方案结构如图5所示：图5 方案二结构图
方案三：针对产业化，OLT布放在总前端，具备三层路由功能；RN布放在分前端，此时，RN自然成环。方案结构如图6所示：图6 方案三结构图
1.节省了总前端和分前端之间的光纤资源，即城域网光纤资源；2.OLT布放在总前端，与OLT在分前端相比，OLT数目减少了，需根据RN的波分数、所需带的用户数及用户带宽需求，相应地改变RN的数目；3.增加RN，提高了城域网的带宽；4.OLT上移，使得网络扁平化、透明化，管理运维简单化；5.带宽提升，在保障专线客户的基础上，可进行带宽分流，利于通道出租（带宽出租、网络出租）。
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