【精选】XG-PON技术在广电网络中的应用设计及实践

本文为论文精要，原文刊发于《广播与电视技术》2022年第10期。

随着用户家庭全千兆接入时代的到来，广电网络接入网有待扩容升级。本文采用XG-PON技术，并结合网络各类场景设计了相应解决方案，同时还介绍了相关应用案例，提出了建设实施的要点与策略。

本文作者：刘涛，刘子铭

中国广电河北网络公司石家庄分公司

第一作者简介：

刘涛，男，1972年，研究生学历，硕士学位，中国广电河北网络公司石家庄分公司副总经理、正高级工程师，主要从事有线电视网络的规划设计、实施建设和前沿技术开发研究工作。

1设计方案

结合当前全国广电网络的几种主要存在形式，设计了以下相关的XG-PON规划方案。为了便于讨论，原有PON以EPON代表，HFC网络电缆调制技术以EOC为代表。

1.1 模式一：全新建FTTH（DVB+XG-PON）网络模式

这个模式主要适用于新建小区，属于全新规划设计布线。由于不牵涉利用已有网络，因此在线路规划和设备部署上都比较理想，在规划时首先选取256户左右覆盖住户（注意不是接入用户），范围约为8栋多层或相同用户量的高层段落作为基本设计单元，其中DVB广播通道仍旧使用22dBm的光放（铒钇或掺铒）输出端口，采用4×8×16的三级分光结构，数据通道使用XG-PON技术，采用8×2×8的三级分光结构。这样的设计单元构成的网络在主干光缆段占据6芯光纤，实际使用5芯，预留1芯；在支线光缆段使用2芯光纤，预留2芯；在用户接入段使用2芯的皮线光缆入户，实际使用2芯。初期允许用户接入比例为广播电视50%，双向数据用户25%。采用这种结构最大的好处是网络调整非常灵活，根据需求升级非常容易便捷，笔者将其定义为敏捷网络结构，如图1所示。

图1 模式一：全新建FTTH（DVB+XG-PON）网络模式

这个方案中最大的特点是与原有的FTTH（EPON）场景下的网络结构基本相同，只是在接入设备上将EPON中的OLT和ONU替换成了XG-PON中的OLT和ONU。还有就是XG-PON的PON口分光比是原EPON PON口的一倍，这个区别只体现在一级分光处由原来的四分路调整为八分路，其他的完全相同。这样设计为我们的装维人员统一运维提供很大便利。按照这个方案，我们可以在初期一次性建设时实现250户左右住户区域内50%的电视用户接入和25%的宽带双向用户接入。

参考当前全国用户接入市场的份额占比来评估是绰绰有余的。后期因接入用户增加或带宽提速需要扩容的话，我们可以利用敏捷网络结构的优势，只需要对两端的分路器进行调整即可实现，比如将XG-PON的一级光分路器由八分路调整为四分路，三级光分路器同步调整为16分路器，即可将宽带双向用户接入比例提高至50%。当然如果需要的话，还可以进一步扩容，网络结构不用做任何改动，只需要增加PON口，同时调整分路器就可以了。有工程建设实施经验的技术人员都知道，其实现在施工难度代价最高的主要还是线路敷设，尤其是在小区内的二次改造施工。这个方案有效地避免了这种情况的出现，而且是唯一不需要利旧的全新建方案，因此设计规划比较理想，实施起来也要规范和从容得多。

1.2 模式二：FTTH（DVB+EPON+XG-PON）网络模式

这个模式主要应用于之前已采用EPON技术进行了FTTH建设的场景，考虑如何在这个场景下改造升级部署XG-PON，具体方案见图2所示。

图2 模式二：FTTH（DVB+EPON+XG-PON）网络模式

在这个场景下，我们可以利用主干光缆预留的第6芯部署XG-PON网络，在网络结构上，考虑到有EPON网络承载着大部分在网用户，所以初期采用4×8×4三级分光结构，这样做可以实现12.5%的用户接入，叠加上原有EPON网络的接入用户，可以实现总共37.5%的宽带双向用户接入，应当说覆盖比例是比较高的，同时平滑升级可以维持较长时间，对控制成本非常有利。局部区域如果高带宽用户增长较快，超过了12.5%怎么办？我们可以通过敏捷网络，只需要把机房内的第一级四分路器和楼栋节点的第三级四分路器分别调整一下，将网络结构变更为2×8×8，这样就将用户接入比例提高为25%，可以满足当前非常长一段时期的用户需求。

1.3 模式三：FTTH（DVB+EPON+XG-PON）+FTTB（DVB）混合网络模式

这种模式最为复杂，主要应用场景是一种混合网络场景。笔者称之为精准覆盖场景，是为了解决在FTTB区域低成本有针对性开通FTTH而设计的一种方案，是FTTB和FTTH并存的一种模式，当前也被多地广电网络公司所采用，如图3所示。

图3 精准覆盖场景

在这种场景下，主干和接入光纤资源都被完全占用，如果要开通XG-PON网络，仅靠增加安装器件是不行的，还要对网络进行有限度割接。如图4所示。

图4 模式三：FTTH（DVB+EPON+XG-PON）+FTTB（DVB）混合网络模式

我们可以看到在增加XG-PON网络之前，在这个场景下，FTTH（EPON）的用户接入比最高可达到25%，结合当前广电网络市场占有率的实际情况，应当说这个比例已经比较高了。如果再按照图4所示叠加一套XG-PON网络，又可以至少增加12.5%的XG-PON用户接入，合起来接入比可达37.5%甚至还可再扩容至50%，完全可以满足需要。唯一比较麻烦的是需要将原有FTTB（EPON+EOC）系统关停，为XG-PON系统腾出光链路，同时要将剩余的使用EOC宽带双向用户根据不同需求切转到FTTH（EPON）或XG-PON网络中即可。保留FTTB（DVB）通道只作为维持原有纯单向用户，没有任何附加投入，待合适时机切转。

1.4 模式四：FTTB（DVB+EPON+EOC）+FTTH（DVB+XG-PON）混合网络模式

这个模式应对的是最落后的场景，也就是网络基本上还属于FTTB模式，尚未启动FTTH改造建设。这种模式由于没有中间技术的包袱，在解决方案上反而相对比较容易，我们可以在原有网络基础上直接叠加部署XG-PON网络，见图5所示。

图5 模式四：FTTB（DVB+EPON+EOC）+FTTH（DVB+XG-PON）混合网络模式

考虑到这种区域沉淀到现在仍旧是FTTB模式而没有进行FTTH改造，说明用户需求和消费能力并不旺盛，带宽接入需求会比较低，因此初期可规划较低的覆盖接入比，按照12.5%的比率规划用以节省PON口，这样随着时间推移和XG-PON大规模应用，相信成本会快速下降，时机合适时再通过敏捷网络调整三级分光结构逐步提高接入比。

2实施案例

按照上述模式，我们展开了规模应用实践。图6（见期刊原文）是一个新建小区工程案例，本期工程共覆盖住宅七栋，分别为32-1-4、32-1-3、32-1-2户型，总用户为1408户。根据小区类型按照模式一的方案进行了规划设计和施工安装。本次共施工光分节点箱6个，置于图示位置各单元弱电井；光节点箱44个，分别置于图示位置弱电井内。其中DVB广播通道采用4×8×16的三级分光结构，允许用户接入比例为50%，占用1/4光放口；数据通道采用8×2×8的三级分光结构，允许用户接入比例为25%，占用1/2个XGPON的PON口。网络部署完毕后，区域内可全面提供千兆接入，实现超高清视频流畅播放和高速宽带上网。

目前实际接入用户268户，其中办理千兆带宽业务用户数为88户，约为1/3,其他为500M以下宽带用户。经过分析如果全部采用XG-PON ONU会导致户均成本较原EPON网络提高约30%以上。为了进一步降低成本，在机房选用了XG-PON Combo PON口板，对于500M以下业务用户使用GPON ONU，这样整个小区接入户均成本仅提高6.6%，后续只要有千兆需求均可转为XG-PON ONU。通过建设XG-PON网络有效地增强了广电网络的市场竞争力，实现社会效益和经济效益双丰收。

3实施策略及要点

3.1 实施策略

目前形势已经非常紧迫，在业务开展上千兆带宽逐步增量压力已经凸显。所以需要我们在最短时间内实现XG-PON在全网的打底覆盖，这种覆盖是薄覆盖性质。按照上述设计方案对照实施即可，但要切记有需求方可有建设。而后根据业务需求和规模的扩大逐步升级。由于可兼容GPON/EPON，XG-PON在机房侧OLT机框要立刻部署，根据需求配置相应板卡。XG-PON ONU只面对高增值用户，低增值千兆用户还可以在原有网络系统中运行。

3.2 合理选用GPON

在模式一也就是全新建网络中，由于属于新建网络，没有其他设备，如果一上来就发展用户开展业务，需要大量使用XG-PON ONU，会造成比较大的初期投入，经济上并不太合算。因此在这个场景中，在XG-PON 设备的使用上，可考虑使用XG-PON Combo PON口板，由于Combo PON口允许XG-PON与GPON在同一张网内混合使用，在当前可以将用户分类，对于高端高带宽用户使用XG-PON技术，终端使用XG-PON ONU设备，对于低端用户则可适量使用GPON技术，终端使用GPON ONU设备。在其他模式中，由于都是混合网络，均有其他双向网络作为打底网，因此，不建议再引入GPON技术，否则会使局部网络技术过于杂乱，既不利于维护也不利于将来升级。

3.3 使用GPON/EPON 自适应ONU

在终端产品ONU的形态上，目前已有GPON/EPON 自适应ONU，这种产品既可以应用于GPON网络，也可以应用于EPON网络，具有非常好的灵活性，在成本上也差别不大。因此我们当前在采购ONU的时候，一定要使用这种具有自适应功能的ONU，减少终端设备类型，同时也使得网络具有比较强的灵活性。

3.4 与原有GPON网络的兼容

上面主要讨论了在EPON网络区域引入XG-PON的解决方案，有很多省份广电网络在实施FTTH过程中是采用了GPON技术，如果引入XG-PON有什么困难吗？应当说不仅没有困难，反而非常契合。因为XG-PON就是GPON技术的升级版，遵循的国际标准和传输机制一脉相传，在网络结构上完全吻合，对于基层装维人员来说配置操作完全相同，同时XG-PON还有Combo PON口，可以平滑兼容原有GPON网络，因此，原有GPON网络的兼容XG-PON难度较EPON网络要小得多，也方便得多。

4结束语

以上是笔者对XG-PON技术在广电网络中的应用及设计的一些探讨，可以说现在XG-PON技术的应用路线非常正确而且已经时机成熟，所以我们广电网络公司要尽快启动这项技术的部署，保证我们在全千兆时代能够从容应对，平等竞争，再结合广电5G的推广，相信广电网络的春天很快就会到来。

参考文献

[1] 刘涛, 李凤祥, 史钗等. 有线电视网络FTTH规划、建设与运维[M]. 北京: 中国广播影视出版社, 2017.

[2] 刘涛. 破解广电FTTH网改瓶颈新思路[J]. 北京: 广播与电视技术, 2019, 46(2).

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