1550nm光传输技术在广电城域网中的应用

【摘 要】首先结合招远广电网络的状况，对1550nm传输技术进行了介绍，然后对招远广电城域网中1550nm波长系统的应用情况进行了详细阐述。

【关键词】1550nm外调制光发射机；光开关；EDFA

1.前言

当今社会的发展已经进入到信息时代，网络经济正在成为世界经济主流，有线电视（CATV）网以其宽带的优势越来越受到业内外的瞩目。有线电视网络的整合和数字电视的推广普及以及高清电视的发展，使得网络改造已进入新的阶段，大家关注的热点之一就是如何在技术上构建规模大、距离长的有线电视传输网络。有线电视传输网络如果采用1310nm光纤传输技术，要通过多级光电转换才能实现。而且采用接力的方法虽然可以延伸传输距离，但噪声与非线性失真的积累，使C/N、CSO、CTB指标劣化很快，因此传输距离仍然受到较大的限制。而采用1550nm光纤传输技术可以大大延长传输距离，降低网络成本，提升系统可靠性，减少系统运营维护成本。诸多优点使得用1550nm技术建设有线广播电视网的思路日益清晰，并逐渐成为国际、国内建网趋势。

2.招远广电网络概况

作为烟台广电宽带骨干网络的组成环节，招远广电宽带网采用灵活的层次化网络设计，使整体网络易于扩展并且性能达到最佳。从网络结构上分为三层，即骨干层、汇聚层和接入层。在初期先进行了骨干层和汇聚层的建设，其中骨干层由广电网络中心和城区及14个乡镇广电站核心节点组成，在原有裸纤上建成1+14的星型骨干网络。

原有的有线电视网络大多为550MHz的单向HFC网，网络呈星树型拓扑结构，前端设在广电网络中心机房和各基层广电站，中心机房到各乡镇机房采用1550nm和1310nm波长传输，各乡镇站到光节点以1310nm为主。

招远广电有线数字电视于2005年11月正式投入商业运行。采用模数混传的方式传39套模拟电视节目和108套数字电视节目。其中数字电视节目包含了所有的模拟电视节目，由用户自行选择继续收看模拟电视节目还是增加一定的收视费后收看数字电视节目，目前有4000多个数字电视用户。

3.1550nm光传输技术

广电城域网不论网络规模大小，基本上都采用传统的二级光纤链路的组网方式。其中一级光纤为环型干线传输，二级光纤为星型分配传输。根据网络规模的大小，省级以上的大城市一级光纤的工作波长都为1550nm，二级光纤的工作波长为1310nm。而中小城市的一级光纤的工作波长为1310nm，二级光纤的工作波长也为1310nm，当然这是早几年广电业界所形成的共识。随着1550nm光发射机与掺铒光纤放大器EDFA价格大幅下降，1550nnm光传输的性价比优势是传统1310nm系统所无法比拟的。众所周知，由于光纤在1550nm波长的衰减只有0.25dB/km，是1310nnm波长的57%左右。显然，在发射具有相同总功率的情况下，1550nm波长的发射设备比1310nm的设备能传输更长的距离，带更多的光节点（光接收机）。再有就是基于EPON的考量，因为EPON采用单芯波分复用技术，以1550nm广播式下传电视信号，以1490nm广播式下传EPON下行信号，以1310nm时分多址接入方式上传EPON上行信号。基于以上两方面因素的考虑，1550nm下传电视信号不仅技术指标高，而且经济性也同样高，另外还有一个重要因素就是符合未来三网合一的发展趋势。所以无论网络规模的大小，1550nm的光发射机加掺铒光纤放大器EDFA的组网方式都是可行的，与广电传统的1310nm光传输系统相比1550nm光传输技术具有如下优点：

（1）损耗小。相比较1310nm传输模式，1550nm传输拥有最低的损耗窗口，传输损耗小于0.25dB/km，而1310nm波长传输损耗为0.4dB/km；这是1550nm波长在骨干网、城域网和接入网络主要通信波长的首要原因。

（2）功率大。1310nm发射机输出功率十分有限，仅有十几毫瓦，放大器PDFA技术失败。而1550nm光放大器的发明可以将系统发射功率超过1310nm几十倍，甚至几百倍，使得通信系统传输更长。目前某些生产厂商已经推出单机输出功率高达5000mW的1550nmEDFA专门为未来光纤到户，每个家庭将需要约0.25mW（-6dBm）光功率。

（3）指标好。使用1550nm可以实现光信号级联，无须光电转化，信号传输指标高，而1310nm传输距离有限无法进行光路上级联，只能再生中继，信号损伤较大。

（4）成本低。1550nm和1310nm单机输出功率十分悬殊，但是成本接近，意味着1550nm单位毫瓦光功率成本很低，仅1310nm的几十分之一；这也是ITU和IEEE两个组织的接入网国际标准都定义使用1550nm波长来做广播业务的根本原因。

（5）易维护。由于1550输出功率大，设备数量大大减少，便于管理，维护简单。1310nm在网络扩大到较大规模时，复杂的射频放大分配系统将很容易发生问题，可靠性一直是让人头疼的环节，1550则没有。

（6）可发展。随着网络逐步向FTTH演进，需要成百上千倍地提高信号发射光功率，1550nm完全代表了向未来FTTH发展方向。可以使网络逐步从FTTN（光纤到节点）到FTTB，直至FTTH的平滑升级；现实中就是光纤到路边（HFC 200～500户/光节点），发展到光纤到楼（50户/节点），到门栋（25户/节点），到户FTTH。

4.1550nm光传输技术在广电城域网中的应用

4.1 招远广电1550nm城域网设计

我们知道同轴电缆时代的广电网络只有一个前端，靠从前端引出N条主干线电缆辐射整个市区的不同方向。HFC时代广电网络像电信网一样逐渐演化成主干光纤环网+星型光纤分配网的模式。这是基于传输的可靠性和便于出纤的需求（一个前端没法引出那么多的光纤），所以才产生了所谓一二级（两级光传输）光纤的概念。招远广电城域网络的架构由1个总前端和3个分前端组成，其光纤拓扑是典型的环+星型结构（见图1），其中一二级光纤的工作波长为1550nm，原因仍然是基于1550nm下行电视信号传输的高可靠性和经济性以及EPON和需要。

招远广电城域网1550nm光传输系统的传输设备由1550nm直调光发射机、掺铒光纤放大器EDFA、光接收机、光开关、1550nm/1310nm双窗口光分路器、分波器与合波器（用于波分复用）、光连接器和尾纤等组成。为保证可靠性与稳定性，主要传输设备如1550nm直调光发射机、掺铒光纤放大器EDFA和光开关采用德国Bktel公司的产品。其中主机房选用的1550nm直调光发射机的型号是BOT1550-19，掺铒光纤放大器EDFA是BKtel-OV2165，含义是双16.5dBm输出的EDFA，一路用于环网，另一路用于总前端机房和星型光纤分配网。最后需要说明的是在广电城域网中，总前端到最远的用户距离不过二三十千米（再远的距离属于县乡联网的范畴了，要使用1550nm外调制光发射机才能满足设计要求），加之各分前端又没有光电转换，因此选有1550nm直接调制的光发射机即能满足设计要求，它不像1550nm外调制光发射机的价格哪么昂贵，对比可知1550nm直调光发射机已经与1310nm直调光发射机的价格相差无几，其性价比的优势是1310nm系统所望尘莫及的。

本设计中主干光纤传输用两只1分3的光分路器即可，分别安装在招城和魁星这2个分前端机房，这样可少用1芯干线光纤。各分前端满配置时使用1只1分10的的光分路器（均分）和10只1分10的光分路器（不均分），整个分前端目前的最大容量高达10×10=100个光节点（将来如需要扩容分前端加一台EDFA可增加到100×2=200个光节点）。实际的1550nm光传输网络拓扑图详见图1与图2，为确保可靠性，前端采用了双1550nm直调光发射机通过光开关交叉开机的工作方式。因此，无论哪台1550nm直调光射机出现故障都不会影响正向与逆向光信号的同时输出，1550nm直调光射机双输出的优势在这里体现得淋漓尽致，基于同样的设计理念，各分前端同样也是通过光开关来双发选收，分前端的可靠性也很高。

4.2 1550nm城域网光传输设备的选型

1550nm模拟光传输设备主要有1550nm外调制光发射机、掺铒光纤放大器EDFA和光开关等，其中1550nm光发射机还有直调与外调之分。一般而言，1550nm直调光发射机主要用于广电城域网，传输距离通常在二三十千米之内。1550nm外调制光发射机主要用于四十千米以上的长距离传输。当然如果用1550nm外调制光发射机在城域网中使用性能只会更好，因此本设计构想也选1550nm外调制光发射机。本方案选用德国Bktel公司的产品是基于其独立19英寸1U高度安装方式的考量，此外它还有2路光信号的输出（某些品牌的光发射机只有1路光信号输出）。掺铒光纤放大器EDFA则选择面较宽，进口与国产都有很多品牌，国产品牌也极具有竞争优势，本方案选择Bktel公司的产品主要是为了方便网管。顺利成章光开关的选择也一样，其他无源光传输设备均选用上海霍普公司的同类产品。

5.结束语

伴随着有线数字电视模数整体平移的不断推进，今后较长的一段时期内，1550nm长距离传输无疑最适合当前各地广电网络改造的实际情况和经济承受能力，利用1550nm技术同时利用高可靠性的组网办法是建设有线电视网络优秀的选择。

参考文献：

[1]陈柏年，林宝成.广电宽带城域网技术[M].北京：中国广播电视出版社，2004.

[2]范寿嗣，朱延年.现代有线电视宽带网络技术实用手册[M].北京：中国广播电视出版社，2005.

作者简介：侯娜（1975—），助理工程师，主要从事广播电视技术工作。