RFOG技術(shù)在HFC雙向網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用

楊生椿

（作者單位：福建廣電網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)福州分公司）

RFOG技術(shù)在HFC雙向網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用

楊生椿

（作者單位：福建廣電網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)福州分公司）

對(duì)于已經(jīng)大量部署CMTS的廣電網(wǎng)絡(luò)，為保持技術(shù)體系的延續(xù)性，繼續(xù)采用CMTS+CM的方式將是絕大多數(shù)廣電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商共同的選擇。如何即能順應(yīng)“光進(jìn)銅退”的趨勢(shì)，又滿足下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）的要求，RFOG技術(shù)將是一個(gè)很好的解決方案之一。

RFOG；HEF雙向網(wǎng)絡(luò)；VHub；OBI

光纖射頻傳輸（RF over Glass，RFOG），定義了一種“多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)”的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，可以在光纖上傳輸語音、視頻和基于DOCSIS的數(shù)據(jù)。RFOG技術(shù)可以繼續(xù)保留現(xiàn)有的前端設(shè)備、機(jī)頂盒、CM等產(chǎn)品，即適合FTTB接入，也可以實(shí)現(xiàn)FTTH接入。

1　RFOG技術(shù)在雙向改造中的主要優(yōu)勢(shì)

1.1解決多個(gè)光節(jié)點(diǎn)噪聲匯聚的問題

RFOG技術(shù)從本質(zhì)上解決了傳統(tǒng)雙向HFC網(wǎng)絡(luò)多個(gè)光節(jié)點(diǎn)反向噪聲匯聚的問題，RFOG反向激光器采用的是突發(fā)模式，對(duì)于在一個(gè)PON結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的光節(jié)點(diǎn)來說，通常只有一個(gè)反向激光器在工作，極大地改善了噪聲性能。

1.2簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可平滑升級(jí)

RFOG傳輸方式則采用PON的架構(gòu)，多個(gè)光節(jié)點(diǎn)共享1芯回傳纖芯，正反向光鏈路均可采用分路器下放的方式，節(jié)省了大量的主干纖芯，可方便實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)到FTTH。

1.3更寬的上行頻譜

突發(fā)式反向光發(fā)射機(jī)的光調(diào)制指數(shù)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)連續(xù)發(fā)射的光發(fā)射機(jī)，所以侵入噪聲與本底噪聲都較傳統(tǒng)的要低，使NPR明顯改善，將更好地支持DOCSIS 3.0及3.1多頻道捆綁，更易實(shí)現(xiàn)更高的調(diào)制度，提升上行傳輸速率。

1.4靈活的組網(wǎng)方式，減少維護(hù)量，提高可靠性

RFOG技術(shù)多個(gè)反向回傳共享1路反向接收機(jī)，有單纖、雙纖多種靈活的組網(wǎng)方式。RFOG將光纜向用戶端延伸，減少網(wǎng)絡(luò)中有源器件，減少了網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)量，提高了可靠性。

2　RFOG網(wǎng)絡(luò)改造實(shí)例

鑒于RFOG技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，集團(tuán)在福州進(jìn)行了RFoG雙向接入技術(shù)的試點(diǎn)建設(shè)，試點(diǎn)的情況與大家分享如下。

2.1試點(diǎn)方案

RFoG雙向接入的總體方案如圖1所示，采用1550 nm DWDM全頻段光發(fā)射機(jī)、虛擬分前端（VHub）、數(shù)字化回傳及CWDM技術(shù)，延長(zhǎng)了光纖的傳輸距離，也擴(kuò)大上行光纖的單纖傳輸能力。在前端將模擬和數(shù)字廣播、IPQAM及CMTS下行信號(hào)進(jìn)行混合，混合后通過全頻段的1550 nm DWDM光發(fā)射機(jī)多路復(fù)用后用雙路并發(fā)向VHub傳送信號(hào)；在VHub里，下行信號(hào)解復(fù)用后對(duì)單個(gè)波長(zhǎng)光放大，同時(shí)將回傳信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后回傳到前端；VHub至光節(jié)點(diǎn)采用RFOG技術(shù)進(jìn)行單纖傳輸。

圖1　組網(wǎng)方案圖

方案除了具有RFOG的技術(shù)優(yōu)勢(shì)外，將廣播信號(hào)的放大、復(fù)用及反向信號(hào)的數(shù)字化回傳置于虛擬分前端（Vhub）的野外設(shè)備里，解決了廣電網(wǎng)絡(luò)缺乏前端機(jī)房及昂貴費(fèi)用的問題；采用多種信號(hào)電混合后再進(jìn)入全頻段1550 nm光發(fā)射機(jī)的方式，避免了傳統(tǒng)窄波復(fù)用方式的諸多問題；同時(shí)，采用了1 G傳輸帶寬的設(shè)備，也為網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展了近140 Mhz珍貴的頻道資源。

2.2工程建設(shè)及運(yùn)維費(fèi)用

從設(shè)備安裝、光纜網(wǎng)建設(shè)、機(jī)房建設(shè)及運(yùn)維幾方面主要對(duì)比，見表1。

表1　RFOG方案與傳統(tǒng)HFC方案對(duì)照表

此次試點(diǎn)工程節(jié)省了相應(yīng)的建設(shè)及運(yùn)維費(fèi)用，最主要有幾個(gè)方面：一是采用VHub的方式，節(jié)省了采購接入機(jī)房及裝修費(fèi)用；二是減少了前端反向光接收機(jī)的數(shù)量，最大可支持32個(gè)光節(jié)點(diǎn)共享一路反向光接收機(jī)；三是正反向均采用分路器下放的方式，節(jié)約了大量的主干纖芯；四是全光網(wǎng)絡(luò)傳輸，減少了運(yùn)維成本。

2.3指標(biāo)情況

試點(diǎn)的信號(hào)從分前端到光節(jié)點(diǎn)采用全光傳輸，避免了新建二級(jí)前端的光電轉(zhuǎn)換引起指標(biāo)劣化，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量。若信號(hào)直接從城區(qū)中心至VHub，減少一級(jí)光電轉(zhuǎn)換，將進(jìn)一步提升系統(tǒng)指標(biāo)?，F(xiàn)網(wǎng)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)：模擬電視CNR45.5～48.5 dB,數(shù)字信號(hào)MER36.6～41.4 dB，BER糾錯(cuò)前后都是1*10-9，回傳信號(hào)SNR＞33 dB。信號(hào)的各指標(biāo)均優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)輸出口的指標(biāo)要求。

2.4運(yùn)行情況

運(yùn)行2年多以來，系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，機(jī)房及VHub處設(shè)備均實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。建網(wǎng)初期，CMTS開通4個(gè)下行和1個(gè)上行的頻點(diǎn)，用戶故障率極低。但隨著雙向用戶的增加，開通了8個(gè)下行和2～3個(gè)上行時(shí)，寬帶故障時(shí)有發(fā)生，間歇性地出現(xiàn)整個(gè)上行無法通信的情況。

3　試點(diǎn)分析

在干擾故障處理的過程中發(fā)現(xiàn)，間歇性地出現(xiàn)整個(gè)上行無法通信的情況通過各種干擾處理手段都很難跟蹤和排查?，F(xiàn)從試點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)去分析，尋找原因和相應(yīng)的解決方案。

第一，利用Cloonan公式計(jì)算對(duì)帶寬需求進(jìn)行測(cè)算。前期給用戶開通20 M/2 M的寬帶時(shí)，以10%的滲透率計(jì)算，下行帶寬需求=1.2*20+144*0.5=96 M,提供2個(gè)下行頻點(diǎn)可以滿足；上行帶寬需求=1.2*2+144*0.05=9.6 M,1個(gè)上行頻點(diǎn)可以滿足。隨著帶寬及滲透率的提高，給用戶開50 M/5 M帶寬，滲透率達(dá)20%，下行帶寬需求=1.2*50+244*1=348 M,需7個(gè)下行頻點(diǎn)可以滿足；上行帶寬需求=1.2*5+244*0.1=34.86 M,2～4個(gè)上行頻點(diǎn)方能滿足。為能滿足日益增長(zhǎng)的帶寬需求，需增加CMTS的頻點(diǎn)（升級(jí)3.0）以解決寬帶問題。

第二，光差拍干擾（OBI）。單頻點(diǎn)時(shí)，每時(shí)隙內(nèi)僅一路突發(fā)式反向光發(fā)發(fā)光，與CMTS通信；但向DOCSIS 3.0或3.1平滑升級(jí)后，當(dāng)多個(gè)RFOG光網(wǎng)絡(luò)單元（R-ONU)工作使用同一光合成器，共用同一條光纖，傳輸至同一光回傳光接收機(jī)時(shí)，檢波器對(duì)非常密集的“混合”波長(zhǎng)進(jìn)行檢波后，回傳系統(tǒng)的射頻輸出就可能產(chǎn)生寬帶噪聲，即多頻點(diǎn)上行帶來了光差拍干擾（OBI）。OBI發(fā)生時(shí)，會(huì)影響整個(gè)CMTS上行口的所有CM通信，回傳匯聚度越高、活躍CM越多，OBI發(fā)生的概率就越高。這也就是間歇性出現(xiàn)整個(gè)上行無法通信的根本所在。

OBI發(fā)生前后的頻譜情況如圖2所示：

圖2　OBI發(fā)生前（左）、后（右）頻譜圖

解決的思路：①更換升級(jí)R-ONU設(shè)備，將1個(gè)上行的R-ONU選用不同的回傳波長(zhǎng)；②采用特殊的調(diào)度器，使CMTS對(duì)CM的回傳發(fā)送時(shí)間錯(cuò)開；③采用特殊的有源分光/合光器。

第三，通過對(duì)試點(diǎn)方案的分解，可構(gòu)建不同適用的模型。

（1）機(jī)房型：在前端機(jī)房部署RFOG光接收模塊，充分利用RFOG技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)HFC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向改造，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求情況平滑升級(jí)到光纖到戶。適用于城區(qū)已按CMTS接入方式進(jìn)行建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。

（2）野外VHub型（試點(diǎn)方案）：在VHub平臺(tái)放置中繼、RFOG接收、數(shù)字化回傳光發(fā)及波分復(fù)用模塊，可大大延長(zhǎng)了前端的覆蓋范圍，減少支干光纜纖芯，無需進(jìn)行前端機(jī)房建設(shè)，節(jié)省了建設(shè)及運(yùn)維費(fèi)用。較適用于覆蓋范圍廣、用戶稀疏的農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)雙向改造。

第四，同時(shí)建議通過其他的手段將RFOG技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致，如借助CMTS網(wǎng)管或其他監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)CM的狀態(tài)信息，幫助定位故障位置。

4　結(jié)語

RFOG較傳統(tǒng)HFC雙向改造技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并列入有線廣播電視網(wǎng)絡(luò)光纖入戶的標(biāo)準(zhǔn)中。結(jié)合野外虛擬分前端、波分復(fù)用等技術(shù)可以更大發(fā)揮RFOG的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，作為全射頻技術(shù)，RFOG將是現(xiàn)有HFC雙向提升改造較好的選擇方式。

楊生椿，男（1979-），漢族，福建三明人，本科，技術(shù)管理部經(jīng)理，研究方向：網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃。