一种RFOG网络光拍频干扰噪声优化方案

张速飞

(浙江省广电科技股份有限公司 浙江省有线数字电视网络技术重点实验室，浙江 杭州 310012)

传统的RFOG技术基于时分复用技术[1],同一个回传光接收机下，只有一个光节点的相同波长激光器工作，其他光节点的激光器不工作.随着网络用户的不断增长，用户光节点越来越多，低成本的FP激光器在主波附近容易产生多种副激光波.因此，在RFOG技术光节点的群组中，不仅FP激光器的主波之间，而且一个FP激光器的主波和其他激光器的副波之间会产生光拍频干扰噪声，当两路或更多光源中心频率很接近时，光拍频干扰噪声很大[2-3]，将占据噪声的主要部分，从而造成载波信号误码率的提高.

针对RFOG网络的光拍频干扰噪声，提出了RFOG网络光拍频干扰噪声优化方案，与优化前的方案相比，采用该方案后，网络的NPR指标更好，噪声更小.

1 RFOG网络光拍频干扰噪声优化技术简介

RFOG网络光拍频干扰噪声优化技术通过激光器类型选择、光发射波长选择、隔离度指标优化等技术创新，改善和消除网络和光节点产生的光拍频干扰.

1.1 激光器类型选择

在双向网络中回传激光器[4]一般使用FP或DFB激光器.FP激光器即“法布里-珀罗半导体激光器”，因价格相对低廉，在传统双向网络中应用较为广泛.FP激光器内有法布里-珀罗谐振腔，产生的激光具有多纵模，主光波长两边分布多个杂散光.DFB激光器即“分布反馈半导体激光器”，内含布拉格光栅(周期性结构波纹状衍射光栅)来实现光波长的选择反馈，实现单纵模激光输出，在单色性和稳定性方面优于一般的FP激光器.当考虑OBI优化性能时，FP激光器由于其多纵模的特性，更易引起和加剧OBI，所以应该选用DFB激光器.

1.2 CWDM技术

考虑到OBI冲突发生的根本原因是由于传统RFOG网络中同1个CMTS端口下所带的光节点波长是相同的，当Docsis3.0/3.1[5-6]系统采用 4信道捆绑或8信道捆绑时，同1个CMTS端口下同一时刻或会有多台RFOG光节点发射光信号，导致同波长光在混合过程中会出现OBI干扰，使信噪比和MER劣化.采用CWDM技术，就是考虑同1个CMTS端口下的RFOG光节点采用不同的波长，利用光谱复用技术[7]来避免采用信道捆绑时所产生的同波长干扰情况，实现OBI优化.

1.3 隔离度指标优化

多路光混合以及传输距离较长时，传输系统中的光会部分反射回激光器，影响其正常工作，引起系统信噪比下降，加剧OBI问题 .光隔离器采用磁环、法拉第旋转器、Linb03楔角片和光纤准直器等构件，使光只能单向传输，实现阻止光反射的目的[8-9].采用带隔离激光器是解决光反射问题的好方法.

2 RFOG网络光拍频干扰噪声优化前后NPR指标比较

2.1 光拍频干扰噪声优化网络NPR指标测试

上行回传通道噪声功率比(NPR)是指数字信号电平与反向通道总噪声功率之比[10-11]，以dB表示.光拍频干扰噪声是除热噪声、干扰和非线性失真的交调噪声外的噪声.为了测量、分析上行信号的光拍频干扰，以及导致信号劣化原因，采用上行信号噪声功率比来测试网络的信号质量，进行NPR指标比较，来说明光拍频干扰噪声优化的程度.本文直接采用带隔离的激光器进行测试.

OBI优化网络的NPR测试框图如图1所示.

图1 光拍频干扰噪声优化网络的NPR测试框图

图1 中噪声信号发生器为NC61101A；回传光接收机为ZBL5161RB-4；测试光功率为-13.5 dBmW；试验中所有光节点采用恒光模式，以模拟光拍频干扰状态；频谱分析仪为N9010A，它的参数设置如表1所示.

测试网络中采用的上行测试频率范围为5～42 MHz,其频带宽度为37 MHz，加上25 MHz陷波器带宽约为10 MHz,那么有效带宽B为27 MHz.可以用式(1)算出输入信号总功率电平P为10～45 dBmV时，对应的噪声信号功率谱密度

A=P-60-10lgB.

(1)

根据式(1)的计算结果，可调节噪声信号发生器的输出幅度，使输入到光节点的噪声信号功率谱密度如表2所示.

表1 频谱分析仪为N9010A测试参数设置

表2 光节点的噪声信号功率谱密度和对应的总功率电平

2.2光拍频干扰噪声优化网络的NPR指标测试数据

1) 光节点1～8都采用DFB带隔离激光器，采用粗波分复用方式，8个CWDM波长选择为1 310 nm,1 450 nm,1 470 nm,1490 nm,1 510 nm,1 530 nm,1 570 nm,1 610 nm时,NPR的测试数据如表3所示.

表3 采用CWDM光波长时网络NPR的测试数据

2) 光节点1～8都采用DFB带隔离激光器，波长均为1 310 nm时，NPR的测试数据如表4所示.

表4 采用相同波长DFB带隔离激光器时网络NPR的测试数据

3) 光节点1～8都采用FP带隔离激光器，波长均为1 310 nm时，NPR的测试数据如表5所示.

表5 采用相同波长FP带隔离激光器时网络NPR的测试数据

2.3 光拍频干扰噪声优化网络的NPR数据分析

1) 当网络中的光节点1～8采用8个不同波长DFB带隔离激光器时,NPR基本可稳定在标准要求的范围之内.同一时刻同时发射光信号的光波长越多，因光节点整机底噪的叠加效应，NPR值会相应变差，但这不是OBI的作用.

2) 当网络中光节点1～8采用同波长DFB带隔离激光器时,NPR随同一时刻同时发射光信号的光节点的数量增多，导致OBI现象增多，而呈现较大幅度的NPR劣化现象.

3) 当网络中光节点1～8采用同波长FP带隔离激光器时,NPR随同一时刻同时发射光信号的光节点的数量增多，NPR越来越呈现较大幅度范围内的波动劣化现象，无法稳定在正常值，体现出来的是底噪大幅度变动.

4) 在总功率电平约为35 dB时，噪声功率比(NPR)有一最大值.在NPR出现最大值之前，随着总功率电平加大，噪声功率比呈线性增长，而在NPR出现最大值之后，随着总功率电平加大，噪声功率比呈指数下降.

5) 通过长时间的观察测试，发现当排除那些底噪大幅度变动的影响，而得到NPR较好测试值时，都是采用DFB带隔离激光器.当受到底噪的波动影响时(OBI现象加剧)，FP激光器的网络NPR受到很大幅度的劣化，网络信噪比急剧下降.

为了更直观地看出光拍频干扰噪声优化后的NPR值,将8个不同波长DFB带隔离激光器、同波长DFB带隔离激光器和同波长FP带隔离激光器网络的NPR随总功率电平变化曲线绘制成图，如图2所示.

图2 采用不同光器件时NPR随总功率电平变化曲线图

2.4 NPR指标比较

由以上测试结果可知,当Docsis3.0/3.1系统4信道捆绑时,采用光拍频干扰噪声优化网络NPR值比优化前NPR值至少高2.5 dB；当Docsis3.0/3.1系统8信道捆绑时，采用光拍频干扰噪声优化网络NPR值比优化前NPR值至少高5.7 dB.

3 结 论

通过对光拍频干扰噪声优化前后NPR指标比较，光拍频干扰噪声优化后的RFOG网络NPR值指标明显优于优化前的采用同波长FP带隔离激光器和同波长DFB带隔离激光器网络的NPR值.Docsis3.0/3.1系统采用4信道捆绑或8信道捆绑技术，用户光节点采用符合ITU标准的不同光波长进行上行信号传输，降低了光拍频干扰(OBI)噪声.