利用RFoG解決方案開展基于光纖的DOCSIS和GPON業(yè)務
利用HFC（混合光纖同軸電纜網(wǎng)絡）技術、DOCISIS網(wǎng)絡設備和諸如RFoG等新興FTTP（光纖到戶）技術以及最終借助GPON，運營商將能經(jīng)濟高效地直接將光纖部署至用戶住所。對任何運營商而言，主要的益處是可以充分利用現(xiàn)有的CMTS和電纜調制解調器投資以及后臺應用，同時保持現(xiàn)有的視頻、VoIP和超寬帶互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務的連續(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專長，而且提供了用于實現(xiàn)標準化RFoG解決方案的穩(wěn)健解決方案，可以為未來的GPON部署鋪平道路，因此，在向有線電視運營商提供FTTP解決方案方面，摩托羅拉擁有獨特的優(yōu)勢。
1 RFoG簡介
RFoG允許有線電視運營商繼續(xù)將傳統(tǒng)的HFC后臺設備和應用用于新的FTTP部署。借助RFoG，可以通過光纖傳輸有線電視業(yè)務，就像在同軸電纜上傳輸一樣。有線電視運營商可以繼續(xù)使用現(xiàn)有的設備和計費系統(tǒng)、CMTS平臺、前端設備、機頂盒、條件接收和電纜調制解調器?？梢栽诿恳晃挥脩舻淖∷掳惭b被稱為光網(wǎng)絡單元（ONU）的微型光站，用于將光信號轉換成電信號。這個過程替代了傳統(tǒng)上由部署在HFC網(wǎng)絡中的高層光站執(zhí)行的功能。射頻網(wǎng)絡設備保持不動，區(qū)別在于，光網(wǎng)絡終端從光站移至了用戶住所。
與HFC網(wǎng)絡不同的是，GPONFTTP部署不具備傳統(tǒng)的模擬反向通道用來支持雙向數(shù)據(jù)通信。而在RFoG解決方案中，允許DOCSIS用戶端設備與前端網(wǎng)絡設備進行通信,所必需的反向通道則由新安裝的微型光站提供，并對整個網(wǎng)絡架構保持透明。
未來，運營商將能夠利用其新的全光纖接入網(wǎng)，并可在適當?shù)臅r間和地點，隨需部署諸如GPON等FTTP技術。任何接入網(wǎng)的演進和投資時機取決于包括技術在內的多種因素，例如，部署成本、潛在的運營成本節(jié)省和競爭環(huán)境等，但是，當運營商準備好邁出下一步時，GPON能夠提供比RFoG多得多的業(yè)務。
對于已有的有線電視網(wǎng)絡，RFoG能夠為網(wǎng)絡擴容提供一條經(jīng)濟高效的升級途徑，同時推遲投資于與當前市場需求無關的替代網(wǎng)絡解決方案（例如，大型新建住宅房地產開發(fā)商要求提供全光纖網(wǎng)絡）。在許多通信基礎設施新建項目中，有線電視運營商面臨著與日俱增的來自房地產開發(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，這些開發(fā)商認為，接入全光纖網(wǎng)絡有更大價值，能為每個住宅增加數(shù)千美元的價值。
2 選用RFoG的原因
有線電視運營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)絡的容量。但是，隨著要求部署FTTP的壓力越來越大，尤其是在新建住宅區(qū)，RFoG為有線電視運營商提供了一個可行的有線電視PON 光纖解決方案。RFoG是防止電信運營商入侵和充分把握傳統(tǒng)本地運營商提供的FTTP部署機會的重要解決方案。
投入大量資金升級其網(wǎng)絡設備之后，有線電視運營商需要一個能夠充分利用這筆投資，并可兼容現(xiàn)有的運行系統(tǒng)和后臺流程的接入網(wǎng)。重要的是要評估允許有線電視運營商提供可靈活擴展的寬帶業(yè)務，同時建設最后一公里網(wǎng)絡以支持未來超寬帶業(yè)務的HFC、DOCSIS和GPON解決方案。然而，運營商應當仔細地評估與新興標準聯(lián)系緊密，并且可以在未來高效地演進至完全基于PON 業(yè)務的RFoG解決方案。
在考慮演進至全光纖網(wǎng)絡時，運營商必須明白，RFoG部署本身并不能為有線電視運營商提供更高帶寬，因為該部署仍舊利用了HFC網(wǎng)絡所使用的相同頻率。然而，它確實能夠讓有線電視運營商建設面向未來的接入網(wǎng)絡，為利用入戶光纖連接的30 THz 理論承載容量創(chuàng)造了機會。通過部署光纖而不是同軸電纜來實現(xiàn)最后一公里連接，有線電視運營商可以避免當前部署同軸電纜所需的沉沒成本，并且無需在兩三年后當用戶要求更高帶寬的超寬帶業(yè)務時，再更換這些線路。運營商還可以向三網(wǎng)融合業(yè)務提供光纖接入，從而增強其在新的房地產開發(fā)項目中與電信運營商展開競爭的實力。
也許，RFoG最具吸引力的益處是有可能降低網(wǎng)絡運營成本。“無源”一詞表示，當信號在網(wǎng)絡上傳輸時，光傳輸無需電源或有源電子組件。網(wǎng)絡中的有源設備越少，在網(wǎng)絡的使用壽命周期內每用戶的維護成本就越低。
在許多情況下，RFoG在網(wǎng)絡運營方面比HFC擁有顯著優(yōu)勢。例如，相比于典型的有線電視網(wǎng)絡中使用的光站和戶外傳輸設備，PON 設備所需的電源更少，散熱要求更低。此外，光纖上傳輸?shù)男盘?ldquo;更干凈”，因為光信號不易受到象同軸電纜上傳輸?shù)纳漕l信號那樣所受的干擾。標準PON 解決方案可以利用無源組件實現(xiàn)最遠20 公里的傳輸距離，而HFC網(wǎng)絡則需每隔1,000 英尺部署一臺射頻放大器，以維持信號質量。
在部署FTTP解決方案時，至關重要的是要充分利用現(xiàn)有的業(yè)務支撐系統(tǒng)（BSS）和運營支撐系統(tǒng)（OSS），以便有線電視運營商保護在設備、管理、計費和故障排除等應用上的現(xiàn)有投資。輕率地添加新的BSS 和OSS 應用、工作流程和過程以支持光纖解決方案將是低效率的，并將導致運營成本的增加和客戶服務水平的降低。通過實現(xiàn)基于標準的非專有RFoG解決方案，有線電視運營商可以部署FTTP解決方案，不僅在當前贏得競爭優(yōu)勢，而且可以在未來經(jīng)濟高效地演進至GPON，而無需更換連接至用戶駐地的最后一公里連接。
3 RFoG實現(xiàn)
最簡單的RFoG實現(xiàn)是在前端執(zhí)行必要的轉換，并通過光信號將下行業(yè)務發(fā)送至安裝在用戶住所的機頂盒和DOCSIS電纜調制解調器。通過一臺CMTS/ 邊緣路由器，輸送視頻控制信息和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡業(yè)務，然后由光發(fā)射平臺執(zhí)行電/光轉換。通過波分復用（WDM）平臺和分路器，在1550nm波長上將下行數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務傳輸至位于用戶住所的微型光站。HFC光站需要執(zhí)行信號再生，將反向信號重新發(fā)送至分前端。如有必要，可以利用摻鉺光纖放大器（EDFA）來增強下行光信號，以延
長傳輸距離。
圖1 有線電視運營商通過摩托羅拉微型光站執(zhí)行光信號轉換
光纖連接至安裝在用戶住所的微型光站，后者負責將光信號轉換成可以在用戶的家庭網(wǎng)絡中傳輸?shù)男盘枴？梢酝ㄟ^同軸電纜將視頻業(yè)務傳輸至機頂盒，并將語音和數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸至嵌入式媒體終端適配器（eMTA），后者再通過用戶家中的電話線連接至模擬電話系統(tǒng)或者通過以太網(wǎng)或WiFi 端口連接至PC 。通過采用1310nm或1590nm波長的反向通道，將語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務傳輸至接收平臺，再由后者轉換光信號并將之發(fā)送回CMTS。
如前文所述，有兩種波長可供RFoG網(wǎng)絡選擇用于反向通道：1310nm或1590nm。1310nm反向波長的成本略低于1590nm反向波長，但是，1310nm波長與PON 的反向波長相沖突。而1590nm波長則不會與GPON波長相干擾，因此可以在日后平滑地演進至PON 。利用1590nm波長，未來有線電視運營商可以在RFoG解決方案所用的同一個光纖接入網(wǎng)上運行共存的GPON解決方案，還可以將RFoG微型光站重復用于GPON解決方案。
圖2 用戶住所的摩托羅拉微型光站的光信號轉換
也有兩種光纖架構可供選擇：分接型架構和引接型架構。分接型架構是一種點到多點架構，從光站引出的一條光纖沿著街道布線，一部分信號分接至各戶家庭。這類似于HFC網(wǎng)絡的分接架構，但要求設計人員不斷地為各個服務區(qū)域選擇適當?shù)姆纸又担⑶以谌蘸蟛迦?添加新的家庭用戶時，可能對網(wǎng)絡運行提出挑戰(zhàn)。這種架構的好處是，減少了沿著街道部署的光纖。引接型架構是一種點到點架構，將從光站/分路器引出的一條專用光纖直接“引入”用戶家庭。當前的PON 解決方案采用的就是這種光纖架構，因此，可以充分發(fā)揮PON 技術和成本優(yōu)勢。這種架構也能在未來平滑地演進至PON 解決方案。
4 基于RFoG增強特性的GPON實現(xiàn)
最簡單的RFoG實現(xiàn)是在前端執(zhí)行必要的轉換，并通過光信號將下行業(yè)務發(fā)送至安裝在用戶住所的機頂盒和DOCSIS電纜調制解調器。通過一臺CMTS/ 邊緣路由器，輸送視頻控制信息和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡業(yè)務，然后由光發(fā)射平臺執(zhí)行電/光轉換。通過波分復用（WDM）平臺和分路器，在1550nm波長上將下行數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務傳輸至位于用戶住所的微型光站。HFC光站需要執(zhí)行信號再生，將反向信號重新發(fā)送至分前端。如有必要，可以利用摻鉺光纖放大器（EDFA）來增強下行光信號，以延長傳輸距離。
如今，有線電視運營商也可以利用RFoG反向通道來部署GPON架構，以便繼續(xù)利用現(xiàn)有的用戶端設備。這種方法要求使用4個波長。下行GPON業(yè)務從有線電視運營商的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸至一臺光線路終端（OLT），后者再利用1310nm和1490nm波長，將該GPON業(yè)務傳輸至一臺波分復用（WDM）設備。從CMTS傳出的DOCSIS和視頻業(yè)務被轉換成光信號，并經(jīng)EDFA 放大器（如果傳輸距離需要）發(fā)送至波分復用（WDM）平臺。這臺WDM 設備將信號流合并起來并通過分路器將這些業(yè)務發(fā)送至安裝在用戶住所的微型光站，后者再通過同軸電纜傳輸視頻業(yè)務并在1550nm、1490nm和1310nm波長上將語音和數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸至一臺光網(wǎng)絡終端（ONT），由其轉換光信號，再通過以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務，通過用戶家中現(xiàn)有的電話線傳輸模擬語音業(yè)務。
圖3 通過借助RFoG解決方案部署GPON架構，可以逐步演進至GPON，同時保持提供DOCSIS業(yè)務
微型光站負責將所有的反向通道業(yè)務轉換成光信號，并在1590nm波長上將之發(fā)送至前端。前端部署的光接收機再對這些信號進行轉換并通過CMTS系統(tǒng)將之發(fā)送至語音、數(shù)據(jù)和視頻網(wǎng)絡。這種解決方案允許有線電視運營商部署“混合式系統(tǒng)”，以同時支持GPON和DOCSIS業(yè)務。
圖4 摩托羅拉微型光站視頻業(yè)務轉換
下表總結了RFoG解決方案和基于RFoG增強特性的GPON方案的優(yōu)勢和劣勢。
表1 RFoG解決方案和基于RFoG增強特性的GPON方案的比較
5 RFoG和GPON解決方案共存
考慮到復雜的網(wǎng)絡設計要求，有線電視運營商可以在同一個服務區(qū)域同時運行RFoG和GPON解決方案，這樣，通過RFoG接收業(yè)務的用戶可以是通過GPON接收業(yè)務的用戶的鄰居。WDM 平臺是RFoG與GPON之間的分界點，有線電視運營商可以根據(jù)市場要求，逐漸將用戶遷移至GPON解決方案。圖5所示網(wǎng)絡框圖表明了在同一個服務區(qū)域共存的RFoG和GPON解決方案。
圖5 RFoG和GPON可以共存于同一個服務區(qū)域
開始時，有線電視運營商將部署一臺具備PON光擴展端口的RFoG微型光站。圖6為微型光站框圖。PON專用波長1490nm和1310nm將被路由至擴展端口。當有線電視運營商需要向特定家庭提供更多超寬帶業(yè)務時，如高速對稱數(shù)據(jù)業(yè)務或IPTV業(yè)務，可以將一臺GPONONT連接至擴展端口。只要需要，仍然可以利用該RFoG微型光站來提供傳統(tǒng)的視頻業(yè)務和處理已有的反向信號。
圖6 具備PON 擴展端口的RFoG微型光站
6 結束語
當今的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)絡設備，并且不能集成到現(xiàn)有的OSS 系統(tǒng)中，以實現(xiàn)預配置、計費和客戶支持等。摩托羅拉在HFC、DOCSIS和FTTP接入網(wǎng)解決方案等領域擁有深厚的技術專長，并且為在當前部署RFoG解決方案提供了一條經(jīng)濟高效的演進道路，同時允許在未來遷移至PON 網(wǎng)絡。
借助摩托羅拉提供的RFoG解決方案，有線電視運營商可以利用其現(xiàn)有的DOCSIS機頂盒和DOCSIS網(wǎng)絡設備和應用。摩托羅拉同時擁有HFC和光纖接入技術優(yōu)勢，并可提供專業(yè)服務，能夠助力有線電視運營商根據(jù)經(jīng)濟需要逐步演進至光纖網(wǎng)絡。
新聞來源：光電新聞網(wǎng)
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