RFOG技术在HFC双向网络中的运用

杨生椿

（作者单位：福建广电网络集团福州分公司）

RFOG技术在HFC双向网络中的运用

杨生椿

（作者单位：福建广电网络集团福州分公司）

对于已经大量部署CMTS的广电网络，为保持技术体系的延续性，继续采用CMTS+CM的方式将是绝大多数广电网络运营商共同的选择。如何即能顺应“光进铜退”的趋势，又满足下一代广播电视网（NGB）的要求，RFOG技术将是一个很好的解决方案之一。

RFOG；HEF双向网络；VHub；OBI

光纤射频传输（RF over Glass，RFOG），定义了一种“多点对一点”的网络构架，可以在光纤上传输语音、视频和基于DOCSIS的数据。RFOG技术可以继续保留现有的前端设备、机顶盒、CM等产品，即适合FTTB接入，也可以实现FTTH接入。

1　RFOG技术在双向改造中的主要优势

1.1解决多个光节点噪声汇聚的问题

RFOG技术从本质上解决了传统双向HFC网络多个光节点反向噪声汇聚的问题，RFOG反向激光器采用的是突发模式，对于在一个PON结构网络下的光节点来说，通常只有一个反向激光器在工作，极大地改善了噪声性能。

1.2简化网络结构，可平滑升级

RFOG传输方式则采用PON的架构，多个光节点共享1芯回传纤芯，正反向光链路均可采用分路器下放的方式，节省了大量的主干纤芯，可方便实现平滑升级到FTTH。

1.3更宽的上行频谱

突发式反向光发射机的光调制指数远高于传统连续发射的光发射机，所以侵入噪声与本底噪声都较传统的要低，使NPR明显改善，将更好地支持DOCSIS 3.0及3.1多频道捆绑，更易实现更高的调制度，提升上行传输速率。

1.4灵活的组网方式，减少维护量，提高可靠性

RFOG技术多个反向回传共享1路反向接收机，有单纤、双纤多种灵活的组网方式。RFOG将光缆向用户端延伸，减少网络中有源器件，减少了网络的维护量，提高了可靠性。

2　RFOG网络改造实例

鉴于RFOG技术的诸多优点，集团在福州进行了RFoG双向接入技术的试点建设，试点的情况与大家分享如下。

2.1试点方案

RFoG双向接入的总体方案如图1所示，采用1550 nm DWDM全频段光发射机、虚拟分前端（VHub）、数字化回传及CWDM技术，延长了光纤的传输距离，也扩大上行光纤的单纤传输能力。在前端将模拟和数字广播、IPQAM及CMTS下行信号进行混合，混合后通过全频段的1550 nm DWDM光发射机多路复用后用双路并发向VHub传送信号；在VHub里，下行信号解复用后对单个波长光放大，同时将回传信号进行数字化后回传到前端；VHub至光节点采用RFOG技术进行单纤传输。

图1　组网方案图

方案除了具有RFOG的技术优势外，将广播信号的放大、复用及反向信号的数字化回传置于虚拟分前端（Vhub）的野外设备里，解决了广电网络缺乏前端机房及昂贵费用的问题；采用多种信号电混合后再进入全频段1550 nm光发射机的方式，避免了传统窄波复用方式的诸多问题；同时，采用了1 G传输带宽的设备，也为网络扩展了近140 Mhz珍贵的频道资源。

2.2工程建设及运维费用

从设备安装、光缆网建设、机房建设及运维几方面主要对比，见表1。

表1　RFOG方案与传统HFC方案对照表

此次试点工程节省了相应的建设及运维费用，最主要有几个方面：一是采用VHub的方式，节省了采购接入机房及装修费用；二是减少了前端反向光接收机的数量，最大可支持32个光节点共享一路反向光接收机；三是正反向均采用分路器下放的方式，节约了大量的主干纤芯；四是全光网络传输，减少了运维成本。

2.3指标情况

试点的信号从分前端到光节点采用全光传输，避免了新建二级前端的光电转换引起指标劣化，保证网络传输质量。若信号直接从城区中心至VHub，减少一级光电转换，将进一步提升系统指标。现网实测的数据：模拟电视CNR45.5～48.5 dB,数字信号MER36.6～41.4 dB，BER纠错前后都是1*10-9，回传信号SNR＞33 dB。信号的各指标均优于国家标准输出口的指标要求。

2.4运行情况

运行2年多以来，系统设备运行稳定，机房及VHub处设备均实现远程管理。建网初期，CMTS开通4个下行和1个上行的频点，用户故障率极低。但随着双向用户的增加，开通了8个下行和2～3个上行时，宽带故障时有发生，间歇性地出现整个上行无法通信的情况。

3　试点分析

在干扰故障处理的过程中发现，间歇性地出现整个上行无法通信的情况通过各种干扰处理手段都很难跟踪和排查。现从试点的网络架构去分析，寻找原因和相应的解决方案。

第一，利用Cloonan公式计算对带宽需求进行测算。前期给用户开通20 M/2 M的宽带时，以10%的渗透率计算，下行带宽需求=1.2*20+144*0.5=96 M,提供2个下行频点可以满足；上行带宽需求=1.2*2+144*0.05=9.6 M,1个上行频点可以满足。随着带宽及渗透率的提高，给用户开50 M/5 M带宽，渗透率达20%，下行带宽需求=1.2*50+244*1=348 M,需7个下行频点可以满足；上行带宽需求=1.2*5+244*0.1=34.86 M,2～4个上行频点方能满足。为能满足日益增长的带宽需求，需增加CMTS的频点（升级3.0）以解决宽带问题。

第二，光差拍干扰（OBI）。单频点时，每时隙内仅一路突发式反向光发发光，与CMTS通信；但向DOCSIS 3.0或3.1平滑升级后，当多个RFOG光网络单元（R-ONU)工作使用同一光合成器，共用同一条光纤，传输至同一光回传光接收机时，检波器对非常密集的“混合”波长进行检波后，回传系统的射频输出就可能产生宽带噪声，即多频点上行带来了光差拍干扰（OBI）。OBI发生时，会影响整个CMTS上行口的所有CM通信，回传汇聚度越高、活跃CM越多，OBI发生的概率就越高。这也就是间歇性出现整个上行无法通信的根本所在。

OBI发生前后的频谱情况如图2所示：

图2　OBI发生前（左）、后（右）频谱图

解决的思路：①更换升级R-ONU设备，将1个上行的R-ONU选用不同的回传波长；②采用特殊的调度器，使CMTS对CM的回传发送时间错开；③采用特殊的有源分光/合光器。

第三，通过对试点方案的分解，可构建不同适用的模型。

（1）机房型：在前端机房部署RFOG光接收模块，充分利用RFOG技术优势，对HFC网络进行双向改造，可以根据业务需求情况平滑升级到光纤到户。适用于城区已按CMTS接入方式进行建设的网络升级。

（2）野外VHub型（试点方案）：在VHub平台放置中继、RFOG接收、数字化回传光发及波分复用模块，可大大延长了前端的覆盖范围，减少支干光缆纤芯，无需进行前端机房建设，节省了建设及运维费用。较适用于覆盖范围广、用户稀疏的农村网络双向改造。

第四，同时建议通过其他的手段将RFOG技术优势发挥到极致，如借助CMTS网管或其他监测系统，检测CM的状态信息，帮助定位故障位置。

4　结语

RFOG较传统HFC双向改造技术具有明显的技术优势，并列入有线广播电视网络光纤入户的标准中。结合野外虚拟分前端、波分复用等技术可以更大发挥RFOG的技术优势，作为全射频技术，RFOG将是现有HFC双向提升改造较好的选择方式。

杨生椿，男（1979-），汉族，福建三明人，本科，技术管理部经理，研究方向：网络建设规划。