利用RFoG解決方案開(kāi)展基于光纖的DOCSIS和GPON業(yè)務(wù)

        當(dāng)有線電視運(yùn)營(yíng)商準(zhǔn)備在其網(wǎng)絡(luò)上開(kāi)展面向家庭用戶和企業(yè)用戶的超寬帶業(yè)務(wù)時(shí)，他們需要考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)這個(gè)重要問(wèn)題，尤其是對(duì)于新建網(wǎng)絡(luò)和原有網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化改造而言。作為一種面向有線電視運(yùn)營(yíng)商的可行解決方案，日益興起的光纖射頻傳輸（RFoG）解決方案允許有線電視運(yùn)營(yíng)商直接將光纖連接部署到用戶駐地，同時(shí)充分利用現(xiàn)有的DOCSIS®網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。RFoG提供了一條通往更高寬帶GPON（千兆比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)）部署的演進(jìn)之路，事實(shí)證明，RFoG將助力運(yùn)營(yíng)商邁向全光纖網(wǎng)絡(luò)的坦途。 

       利用HFC（混合光纖同軸電纜網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)、DOCISIS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和諸如RFoG等新興FTTP（光纖到戶）技術(shù)以及最終借助GPON，運(yùn)營(yíng)商將能經(jīng)濟(jì)高效地直接將光纖部署至用戶住所。對(duì)任何運(yùn)營(yíng)商而言，主要的益處是可以充分利用現(xiàn)有的CMTS和電纜調(diào)制解調(diào)器投資以及后臺(tái)應(yīng)用，同時(shí)保持現(xiàn)有的視頻、VoIP和超寬帶互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的連續(xù)性。摩托羅拉不僅在HFC、DOCSIS和FTTP接入網(wǎng)解決方案方面擁有成熟的技術(shù)專長(zhǎng)，而且提供了用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化RFoG解決方案的穩(wěn)健解決方案，可以為未來(lái)的GPON部署鋪平道路，因此，在向有線電視運(yùn)營(yíng)商提供FTTP解決方案方面，摩托羅拉擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

1 RFoG簡(jiǎn)介
　　RFoG允許有線電視運(yùn)營(yíng)商繼續(xù)將傳統(tǒng)的HFC后臺(tái)設(shè)備和應(yīng)用用于新的FTTP部署。借助RFoG，可以通過(guò)光纖傳輸有線電視業(yè)務(wù)，就像在同軸電纜上傳輸一樣。有線電視運(yùn)營(yíng)商可以繼續(xù)使用現(xiàn)有的設(shè)備和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、CMTS平臺(tái)、前端設(shè)備、機(jī)頂盒、條件接收和電纜調(diào)制解調(diào)器?？梢栽诿恳晃挥脩舻淖∷掳惭b被稱為光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）的微型光站，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這個(gè)過(guò)程替代了傳統(tǒng)上由部署在HFC網(wǎng)絡(luò)中的高層光站執(zhí)行的功能。射頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保持不動(dòng)，區(qū)別在于，光網(wǎng)絡(luò)終端從光站移至了用戶住所。

     與HFC網(wǎng)絡(luò)不同的是，GPONFTTP部署不具備傳統(tǒng)的模擬反向通道用來(lái)支持雙向數(shù)據(jù)通信。而在RFoG解決方案中，允許DOCSIS用戶端設(shè)備與前端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行通信,所必需的反向通道則由新安裝的微型光站提供，并對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)保持透明。

     未來(lái)，運(yùn)營(yíng)商將能夠利用其新的全光纖接入網(wǎng)，并可在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和地點(diǎn)，隨需部署諸如GPON等FTTP技術(shù)。任何接入網(wǎng)的演進(jìn)和投資時(shí)機(jī)取決于包括技術(shù)在內(nèi)的多種因素，例如，部署成本、潛在的運(yùn)營(yíng)成本節(jié)省和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境等，但是，當(dāng)運(yùn)營(yíng)商準(zhǔn)備好邁出下一步時(shí)，GPON能夠提供比RFoG多得多的業(yè)務(wù)。

      對(duì)于已有的有線電視網(wǎng)絡(luò)，RFoG能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容提供一條經(jīng)濟(jì)高效的升級(jí)途徑，同時(shí)推遲投資于與當(dāng)前市場(chǎng)需求無(wú)關(guān)的替代網(wǎng)絡(luò)解決方案（例如，大型新建住宅房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商要求提供全光纖網(wǎng)絡(luò)）。在許多通信基礎(chǔ)設(shè)施新建項(xiàng)目中，有線電視運(yùn)營(yíng)商面臨著與日俱增的來(lái)自房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商要求其部署光纖到戶解決方案的壓力。這在很大程度上是由于，這些開(kāi)發(fā)商認(rèn)為，接入全光纖網(wǎng)絡(luò)有更大價(jià)值，能為每個(gè)住宅增加數(shù)千美元的價(jià)值。 

2 選用RFoG的原因
　　有線電視運(yùn)營(yíng)商不懈尋求各種方法，借助諸如光站分割、模擬信道重新利用、DOCSIS3.0信道綁定、交換式數(shù)字視頻、MPEG-4壓縮和家用網(wǎng)關(guān)帶寬管理等帶寬優(yōu)化解決方案，盡可能提高其現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)的容量。但是，隨著要求部署FTTP的壓力越來(lái)越大，尤其是在新建住宅區(qū)，RFoG為有線電視運(yùn)營(yíng)商提供了一個(gè)可行的有線電視PON 光纖解決方案。RFoG是防止電信運(yùn)營(yíng)商入侵和充分把握傳統(tǒng)本地運(yùn)營(yíng)商提供的FTTP部署機(jī)會(huì)的重要解決方案。

       投入大量資金升級(jí)其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之后，有線電視運(yùn)營(yíng)商需要一個(gè)能夠充分利用這筆投資，并可兼容現(xiàn)有的運(yùn)行系統(tǒng)和后臺(tái)流程的接入網(wǎng)。重要的是要評(píng)估允許有線電視運(yùn)營(yíng)商提供可靈活擴(kuò)展的寬帶業(yè)務(wù)，同時(shí)建設(shè)最后一公里網(wǎng)絡(luò)以支持未來(lái)超寬帶業(yè)務(wù)的HFC、DOCSIS和GPON解決方案。然而，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)當(dāng)仔細(xì)地評(píng)估與新興標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系緊密，并且可以在未來(lái)高效地演進(jìn)至完全基于PON 業(yè)務(wù)的RFoG解決方案。

  　在考慮演進(jìn)至全光纖網(wǎng)絡(luò)時(shí)，運(yùn)營(yíng)商必須明白，RFoG部署本身并不能為有線電視運(yùn)營(yíng)商提供更高帶寬，因?yàn)樵摬渴鹑耘f利用了HFC網(wǎng)絡(luò)所使用的相同頻率。然而，它確實(shí)能夠讓有線電視運(yùn)營(yíng)商建設(shè)面向未來(lái)的接入網(wǎng)絡(luò)，為利用入戶光纖連接的30 THz 理論承載容量創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。通過(guò)部署光纖而不是同軸電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)最后一公里連接，有線電視運(yùn)營(yíng)商可以避免當(dāng)前部署同軸電纜所需的沉沒(méi)成本，并且無(wú)需在兩三年后當(dāng)用戶要求更高帶寬的超寬帶業(yè)務(wù)時(shí)，再更換這些線路。運(yùn)營(yíng)商還可以向三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)提供光纖接入，從而增強(qiáng)其在新的房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中與電信運(yùn)營(yíng)商展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。

　　也許，RFoG最具吸引力的益處是有可能降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本。“無(wú)源”一詞表示，當(dāng)信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)，光傳輸無(wú)需電源或有源電子組件。網(wǎng)絡(luò)中的有源設(shè)備越少，在網(wǎng)絡(luò)的使用壽命周期內(nèi)每用戶的維護(hù)成本就越低。

　　在許多情況下，RFoG在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)方面比HFC擁有顯著優(yōu)勢(shì)。例如，相比于典型的有線電視網(wǎng)絡(luò)中使用的光站和戶外傳輸設(shè)備，PON 設(shè)備所需的電源更少，散熱要求更低。此外，光纖上傳輸?shù)男盘?hào)“更干凈”，因?yàn)楣庑盘?hào)不易受到象同軸電纜上傳輸?shù)纳漕l信號(hào)那樣所受的干擾。標(biāo)準(zhǔn)PON 解決方案可以利用無(wú)源組件實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)20 公里的傳輸距離，而HFC網(wǎng)絡(luò)則需每隔1,000 英尺部署一臺(tái)射頻放大器，以維持信號(hào)質(zhì)量。

　　在部署FTTP解決方案時(shí)，至關(guān)重要的是要充分利用現(xiàn)有的業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)（BSS）和運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)（OSS），以便有線電視運(yùn)營(yíng)商保護(hù)在設(shè)備、管理、計(jì)費(fèi)和故障排除等應(yīng)用上的現(xiàn)有投資。輕率地添加新的BSS 和OSS 應(yīng)用、工作流程和過(guò)程以支持光纖解決方案將是低效率的，并將導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本的增加和客戶服務(wù)水平的降低。通過(guò)實(shí)現(xiàn)基于標(biāo)準(zhǔn)的非專有RFoG解決方案，有線電視運(yùn)營(yíng)商可以部署FTTP解決方案，不僅在當(dāng)前贏得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而且可以在未來(lái)經(jīng)濟(jì)高效地演進(jìn)至GPON，而無(wú)需更換連接至用戶駐地的最后一公里連接。

3 RFoG實(shí)現(xiàn)
　　最簡(jiǎn)單的RFoG實(shí)現(xiàn)是在前端執(zhí)行必要的轉(zhuǎn)換，并通過(guò)光信號(hào)將下行業(yè)務(wù)發(fā)送至安裝在用戶住所的機(jī)頂盒和DOCSIS電纜調(diào)制解調(diào)器。通過(guò)一臺(tái)CMTS/ 邊緣路由器，輸送視頻控制信息和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，然后由光發(fā)射平臺(tái)執(zhí)行電/光轉(zhuǎn)換。通過(guò)波分復(fù)用（WDM）平臺(tái)和分路器，在1550nm波長(zhǎng)上將下行數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)傳輸至位于用戶住所的微型光站。HFC光站需要執(zhí)行信號(hào)再生，將反向信號(hào)重新發(fā)送至分前端。如有必要，可以利用摻鉺光纖放大器（EDFA）來(lái)增強(qiáng)下行光信號(hào)，以延
長(zhǎng)傳輸距離。
               
                                                     圖1 有線電視運(yùn)營(yíng)商通過(guò)摩托羅拉微型光站執(zhí)行光信號(hào)轉(zhuǎn)換
　
        光纖連接至安裝在用戶住所的微型光站，后者負(fù)責(zé)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以在用戶的家庭網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘?hào)?？梢酝ㄟ^(guò)同軸電纜將視頻業(yè)務(wù)傳輸至機(jī)頂盒，并將語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸至嵌入式媒體終端適配器（eMTA），后者再通過(guò)用戶家中的電話線連接至模擬電話系統(tǒng)或者通過(guò)以太網(wǎng)或WiFi 端口連接至PC 。通過(guò)采用1310nm或1590nm波長(zhǎng)的反向通道，將語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)傳輸至接收平臺(tái)，再由后者轉(zhuǎn)換光信號(hào)并將之發(fā)送回CMTS。

 　　如前文所述，有兩種波長(zhǎng)可供RFoG網(wǎng)絡(luò)選擇用于反向通道：1310nm或1590nm。1310nm反向波長(zhǎng)的成本略低于1590nm反向波長(zhǎng)，但是，1310nm波長(zhǎng)與PON 的反向波長(zhǎng)相沖突。而1590nm波長(zhǎng)則不會(huì)與GPON波長(zhǎng)相干擾，因此可以在日后平滑地演進(jìn)至PON 。利用1590nm波長(zhǎng)，未來(lái)有線電視運(yùn)營(yíng)商可以在RFoG解決方案所用的同一個(gè)光纖接入網(wǎng)上運(yùn)行共存的GPON解決方案，還可以將RFoG微型光站重復(fù)用于GPON解決方案。
                
                                                       圖2 用戶住所的摩托羅拉微型光站的光信號(hào)轉(zhuǎn)換
也有兩種光纖架構(gòu)可供選擇：分接型架構(gòu)和引接型架構(gòu)。分接型架構(gòu)是一種點(diǎn)到多點(diǎn)架構(gòu)，從光站引出的一條光纖沿著街道布線，一部分信號(hào)分接至各戶家庭。這類似于HFC網(wǎng)絡(luò)的分接架構(gòu)，但要求設(shè)計(jì)人員不斷地為各個(gè)服務(wù)區(qū)域選擇適當(dāng)?shù)姆纸又?，并且在日后插?添加新的家庭用戶時(shí)，可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行提出挑戰(zhàn)。這種架構(gòu)的好處是，減少了沿著街道部署的光纖。引接型架構(gòu)是一種點(diǎn)到點(diǎn)架構(gòu)，將從光站/分路器引出的一條專用光纖直接“引入”用戶家庭。當(dāng)前的PON 解決方案采用的就是這種光纖架構(gòu)，因此，可以充分發(fā)揮PON 技術(shù)和成本優(yōu)勢(shì)。這種架構(gòu)也能在未來(lái)平滑地演進(jìn)至PON 解決方案。

4 基于RFoG增強(qiáng)特性的GPON實(shí)現(xiàn)
　　最簡(jiǎn)單的RFoG實(shí)現(xiàn)是在前端執(zhí)行必要的轉(zhuǎn)換，并通過(guò)光信號(hào)將下行業(yè)務(wù)發(fā)送至安裝在用戶住所的機(jī)頂盒和DOCSIS電纜調(diào)制解調(diào)器。通過(guò)一臺(tái)CMTS/ 邊緣路由器，輸送視頻控制信息和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，然后由光發(fā)射平臺(tái)執(zhí)行電/光轉(zhuǎn)換。通過(guò)波分復(fù)用（WDM）平臺(tái)和分路器，在1550nm波長(zhǎng)上將下行數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)傳輸至位于用戶住所的微型光站。HFC光站需要執(zhí)行信號(hào)再生，將反向信號(hào)重新發(fā)送至分前端。如有必要，可以利用摻鉺光纖放大器（EDFA）來(lái)增強(qiáng)下行光信號(hào)，以延長(zhǎng)傳輸距離。

　　如今，有線電視運(yùn)營(yíng)商也可以利用RFoG反向通道來(lái)部署GPON架構(gòu)，以便繼續(xù)利用現(xiàn)有的用戶端設(shè)備。這種方法要求使用4個(gè)波長(zhǎng)。下行GPON業(yè)務(wù)從有線電視運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸至一臺(tái)光線路終端（OLT），后者再利用1310nm和1490nm波長(zhǎng)，將該GPON業(yè)務(wù)傳輸至一臺(tái)波分復(fù)用（WDM）設(shè)備。從CMTS傳出的DOCSIS和視頻業(yè)務(wù)被轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并經(jīng)EDFA 放大器（如果傳輸距離需要）發(fā)送至波分復(fù)用（WDM）平臺(tái)。這臺(tái)WDM 設(shè)備將信號(hào)流合并起來(lái)并通過(guò)分路器將這些業(yè)務(wù)發(fā)送至安裝在用戶住所的微型光站，后者再通過(guò)同軸電纜傳輸視頻業(yè)務(wù)并在1550nm、1490nm和1310nm波長(zhǎng)上將語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸至一臺(tái)光網(wǎng)絡(luò)終端（ONT），由其轉(zhuǎn)換光信號(hào)，再通過(guò)以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通過(guò)用戶家中現(xiàn)有的電話線傳輸模擬語(yǔ)音業(yè)務(wù)。 
                
         圖3 通過(guò)借助RFoG解決方案部署GPON架構(gòu)，可以逐步演進(jìn)至GPON，同時(shí)保持提供DOCSIS業(yè)務(wù)

　　微型光站負(fù)責(zé)將所有的反向通道業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并在1590nm波長(zhǎng)上將之發(fā)送至前端。前端部署的光接收機(jī)再對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并通過(guò)CMTS系統(tǒng)將之發(fā)送至語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻網(wǎng)絡(luò)。這種解決方案允許有線電視運(yùn)營(yíng)商部署“混合式系統(tǒng)”，以同時(shí)支持GPON和DOCSIS業(yè)務(wù)。 



圖4 摩托羅拉微型光站視頻業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換

　　下表總結(jié)了RFoG解決方案和基于RFoG增強(qiáng)特性的GPON方案的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

表1 RFoG解決方案和基于RFoG增強(qiáng)特性的GPON方案的比較 


5 RFoG和GPON解決方案共存
　　考慮到復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求，有線電視運(yùn)營(yíng)商可以在同一個(gè)服務(wù)區(qū)域同時(shí)運(yùn)行RFoG和GPON解決方案，這樣，通過(guò)RFoG接收業(yè)務(wù)的用戶可以是通過(guò)GPON接收業(yè)務(wù)的用戶的鄰居。WDM 平臺(tái)是RFoG與GPON之間的分界點(diǎn)，有線電視運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)市場(chǎng)要求，逐漸將用戶遷移至GPON解決方案。圖5所示網(wǎng)絡(luò)框圖表明了在同一個(gè)服務(wù)區(qū)域共存的RFoG和GPON解決方案。 
                   
                                               圖5 RFoG和GPON可以共存于同一個(gè)服務(wù)區(qū)域

　　開(kāi)始時(shí)，有線電視運(yùn)營(yíng)商將部署一臺(tái)具備PON光擴(kuò)展端口的RFoG微型光站。圖6為微型光站框圖。PON專用波長(zhǎng)1490nm和1310nm將被路由至擴(kuò)展端口。當(dāng)有線電視運(yùn)營(yíng)商需要向特定家庭提供更多超寬帶業(yè)務(wù)時(shí)，如高速對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或IPTV業(yè)務(wù)，可以將一臺(tái)GPONONT連接至擴(kuò)展端口。只要需要，仍然可以利用該RFoG微型光站來(lái)提供傳統(tǒng)的視頻業(yè)務(wù)和處理已有的反向信號(hào)。 

              
                                                     圖6 具備PON 擴(kuò)展端口的RFoG微型光站

6 結(jié)束語(yǔ)
　　當(dāng)今的PON 解決方案不能支持利用用戶住宅、前端和分前端中部署的現(xiàn)有DOCSIS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并且不能集成到現(xiàn)有的OSS 系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)預(yù)配置、計(jì)費(fèi)和客戶支持等。摩托羅拉在HFC、DOCSIS和FTTP接入網(wǎng)解決方案等領(lǐng)域擁有深厚的技術(shù)專長(zhǎng)，并且為在當(dāng)前部署RFoG解決方案提供了一條經(jīng)濟(jì)高效的演進(jìn)道路，同時(shí)允許在未來(lái)遷移至PON 網(wǎng)絡(luò)。

　　借助摩托羅拉提供的RFoG解決方案，有線電視運(yùn)營(yíng)商可以利用其現(xiàn)有的DOCSIS機(jī)頂盒和DOCSIS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用。摩托羅拉同時(shí)擁有HFC和光纖接入技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并可提供專業(yè)服務(wù)，能夠助力有線電視運(yùn)營(yíng)商根據(jù)經(jīng)濟(jì)需要逐步演進(jìn)至光纖網(wǎng)絡(luò)。