将HFC光网络与PON技术相结合,实现高质量宽带接入。

  一、HFC网络回传问题

  由光纤和同轴电缆网络混合组成的HFC(Hybrid Fiber Coaxial)网络一般采用星型或者树形的拓扑结构。要构成双向网络,从前端(Headend)到光节点通过光纤传输,每个光节点另需1根光纤来实现双向通信。也可以利用波分复用(WDM)技术,如果要接入光放大器提升下行总功率,需要引入波分复用器件。构建双向HFC网络,开展宽带接入业务,实现回传需要很多根光纤,而且还需要很多光接收机将前端光信号回传,同时会产生噪声。若一个HFC网络采用星型结构,有n个光节点,则上下行各需要n根光纤,前端还需要n个回传光接收机,而回传噪声将会在前端汇聚,劣化回传信号的载噪比,甚至导致回传系统无法正常工作。

  二 PON技术及其特点

  无源光网络(Passive Optical Network,PON)技术,是一种新兴的透明的宽带接入技术。PON网络起始于前端的线路终端(OLT),终止于光节点的光网络单元(ONU)。中间使用普通光分路器进行光能量分路。

  下行信号是从前端的OLT到用户端的ONU;上行信号是从ONU到OLT。PON网络中多个ONU共享光纤和前端OLT的回传光接收机。PON下行采用时分复用(TDM)方式,信号广播式下发,“一发多收”;上行采用时分多址(TDMA)技术,各个光节点共用一根光纤进行回传,“多发一收”。前端只有一个回传光接收机,各个ONU单元轮流发送信号,实现光纤和回传光接收机的资源共享。

  PON网络有总线型、树形、星型等拓扑结构。PON系统一般采用无源单(双)星形拓扑,分路比达到1∶16~1∶32,每个光节点可与数十个到数百个用户端设备相连。

  PON网络的安装、开通和维护运营成本相对较低,并且具有提供透明宽带的传送能力,因此PON技术在接入网领域得到大量的应用。

  三、结合PON技术的HFC双向光网络的设计

  结合HFC双向光网络的特点,我们提出采用PON网络技术构建双向HFC光网络的设计方案。该方案下行仍采用原有的光端机,下行占用一根光纤,所有光节点的业务回传占用一根光纤。

  系统采用无源光分路技术,网络可以进行多级无源光分支,前端与光节点可以星型、树型、总线型三种基本拓扑结构组网,分别适用于不同的应用场合。

  双向HFC网络目前开展的主要业务是IP业务,所以采用E-PON技术是最合适的,它不需任何复杂的协议,光信号就能精确地下行传输到ONU;来自光节点ONU的数据也能被集中传送到前端。在物理层,可以使用1000Base的以太PHY; 同时,增加MAC控制命令进行控制和优化各ONU与前端OLT之间突发性数据通信和实时的TDM通信。在协议的第二层,可以采用成熟的全双工以太网技术,使用TDM技术后,ONU在自己的时隙内发送数据报,网络中没有碰撞,所以不需CSMA/CD,从而充分利用带宽。另外,E-PON技术通过在MAC层中实现802.1p以及动态带宽分配(DBA)技术来提供与A-PON类似的QoS。

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