范勇磊，葛 明

（河南有線電視網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司 鄭州分公司，河南 鄭州 450003）

對(duì)于有線電視運(yùn)營(yíng)商來說，擴(kuò)展有線網(wǎng)絡(luò)回傳通道的帶寬、提高回傳通道的效率是應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的雙向?qū)拵I(yè)務(wù)以及交互電視業(yè)務(wù)的必由之路。對(duì)于雙向HFC系統(tǒng)，其回傳光纖的帶寬利用率極低，如何通過合適的技術(shù)來擴(kuò)展回傳通道的帶寬更是有線電視業(yè)者必須要考慮的問題。反向系統(tǒng)的擴(kuò)容有不同的方式[1-2]，各種方式間物理架構(gòu)不盡相同。衡量一種方式的優(yōu)劣要考慮帶寬效率、網(wǎng)絡(luò)升級(jí)成本等。

1 光纖物理擴(kuò)容

提高回傳通道帶寬的最簡(jiǎn)單方法是新增光纖，當(dāng)光節(jié)點(diǎn)具備段分割功能的時(shí)候，特別是四端口光站，射頻放大板通過端口組合，同時(shí)增加回傳光發(fā)送機(jī)，可以快速實(shí)現(xiàn)回傳帶寬的擴(kuò)容。圖1是光站段分割方式拓?fù)涫疽鈭D。

該方式的優(yōu)點(diǎn)：由于通過光節(jié)點(diǎn)的段分割，不需要新增額外的光站，減少了電纜工程，能夠快速無中斷地實(shí)現(xiàn)用戶帶寬的升級(jí)。

該方式的需求：光站具備段分割技術(shù)，需要額外的回傳發(fā)送機(jī)和額外的回傳接收機(jī)，從光節(jié)點(diǎn)到分前端機(jī)房需要額外的光纖。

2 頻率域的擴(kuò)容

對(duì)于 CMTS（Cable Modem Temination System）[1，3]來說一個(gè)回傳鏈路通常只有一個(gè)頻率域，一般占用1.6～6.4 MHz的帶寬，對(duì)應(yīng)CMTS一個(gè)上行端口。對(duì)于DOCSIS2.0系統(tǒng)，可用的回傳帶寬為5～65 MHz，考慮到低頻段噪聲的影響，一般利用25～65 MHz之間的范圍，可用帶寬約40 MHz。通過設(shè)置不同的頻率域，一根回傳光纖可以提供多個(gè)回傳通道。

這種方法存在較多問題，首先是回傳光接收機(jī)輸出后要分配到不同的CMTS端口，而這些CMTS端口上的有線調(diào)制解調(diào)器（Cable Modem，CM）在同一個(gè)下行的物理域內(nèi)，如何保障這些端口之間的CM穩(wěn)定運(yùn)行在設(shè)定的上行端口上而不發(fā)生端口之間的震蕩，控制起來比較困難。

其次，對(duì)于回傳光發(fā)送機(jī)，系統(tǒng)增加了加載功率，要求正確調(diào)整激光器的激勵(lì)功率，特別是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中采用的F-P激光器，由于F-P激光器價(jià)格低廉，溫度穩(wěn)定性較差，非常容易發(fā)生激光器削波效應(yīng)，造成系統(tǒng)的崩潰。因此，盡量采用DFB（分布反饋）激光器來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖2為該方式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

該方式的優(yōu)點(diǎn)：不需要額外光纖，也不需要額外的光發(fā)送、接收設(shè)備。該方式的缺陷：無法保證CMTS端口CM的負(fù)載均衡；對(duì)回傳激光器提出了較高的要求。

3 WDM方式

當(dāng)有線電視網(wǎng)絡(luò)需要擴(kuò)容的時(shí)候，特別是在光站大面積覆蓋，而回傳光纖資源緊張，無法通過光纖擴(kuò)容的時(shí)候，波分復(fù)用（WDM）的方式能夠圓滿完成擴(kuò)容。WDM通常分為密集波分復(fù)用（DWDM）和稀疏波分復(fù)用（CWDM）兩種類型。對(duì)于DWDM系統(tǒng)，ITU規(guī)定通道間隔為200 GHz，100 GHz，50 GHz，25 GHz。 通道間隔越小，系統(tǒng)容量越大，同時(shí)系統(tǒng)成本越高。CWDM系統(tǒng)通道間隔一般為 20 nm，常用的波長(zhǎng)為 1430，1450，1470，1490，1510，1530，1550，1570，1590，1610 nm。 CWDM 相對(duì)DWDM系統(tǒng)來說不需要光發(fā)射機(jī)內(nèi)部激光器的精確波長(zhǎng)控制，成本相對(duì)較低，對(duì)光纖本身要求也較低。

因此，對(duì)光站大面積覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，可以通過微光節(jié)點(diǎn)（MiniNode）取代原來線路上的延長(zhǎng)放大器，MiniNode采用CWDM波長(zhǎng)的回傳發(fā)送機(jī)，不同的MiniNode回傳光纖匯聚到原有大光站光纖接入點(diǎn)，之后通過CWDM波分復(fù)用器復(fù)用到原有回傳光纖后進(jìn)行傳輸。在前端，通過解復(fù)用器分離出不同波長(zhǎng)，輸入到不同的回傳光接收機(jī)。該方式見圖3。

該方式的優(yōu)點(diǎn)：不需要額外光纖，通過MiniNode取代電放大器，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該方式的缺陷：需要增加波分復(fù)用設(shè)備，MiniNode回傳光發(fā)送機(jī)要求符合CWDM波長(zhǎng)。

4 數(shù)字化回傳

數(shù)字化回傳是對(duì)模擬載波進(jìn)行數(shù)字化并通過基帶數(shù)字鏈路來傳輸數(shù)字信息。根據(jù)香農(nóng)定理，達(dá)到可接受的動(dòng)態(tài)范圍需要10或者12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換，同時(shí)需要至少2倍采樣帶寬的抽樣速率，例如90 MHz@45 MHz的回傳系統(tǒng)、130 MHz@65 MHz的回傳系統(tǒng)。因此，一個(gè)2.5 Gbit/s的基帶數(shù)字鏈路可以傳輸2路獨(dú)立的回傳系統(tǒng)。

基帶數(shù)字傳輸可以使用廉價(jià)的FP（Fabry-perot）激光器，從而降低設(shè)備成本；同時(shí)基帶數(shù)字鏈路有較寬的光功率接收范圍，能夠適應(yīng)更遠(yuǎn)的鏈路距離；而且由于在前端對(duì)基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬的重建，模擬信號(hào)的電平與鏈路距離無關(guān)，減少了繁雜的反向系統(tǒng)調(diào)試。另外由于數(shù)字化回傳避免了模擬激光器的削波效應(yīng)，提高了反向系統(tǒng)的信噪比（SNR）。數(shù)字化回傳方式如圖4所示。

該方式的優(yōu)點(diǎn)：具備更高的噪聲功率比（NPR）；滿足各種長(zhǎng)度的光鏈路；不需要額外光纖與額外的光發(fā)送、接收設(shè)備。該方式的缺陷：光站需要配備數(shù)字化回傳模塊，機(jī)房需要數(shù)字化回傳接收機(jī)；整體成本很高。

5 RFoG回傳

狹義的光纖射頻傳輸（RF over Glass，RFoG）是對(duì)傳統(tǒng)HFC回傳系統(tǒng)的革新（見圖5），RFoG系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)采用了類似無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)的突發(fā)式光發(fā)送機(jī)。由于CMTS反向系統(tǒng)是時(shí)分多址（TDMA）方式的，在任意時(shí)刻，在一個(gè)CMTS上行信道中只有一個(gè)CM在發(fā)送數(shù)據(jù)。突發(fā)式光發(fā)送機(jī)通過檢測(cè)反向數(shù)據(jù)而打開或關(guān)閉激光器，而這個(gè)響應(yīng)動(dòng)作可以控制在1.5 μs之內(nèi)，DOCSIS3.0系統(tǒng)要求開關(guān)時(shí)間不超過1.6 μs。這使得共用一個(gè)CMTS上行信道的多個(gè)回傳光纖可以混合到一根光纖上，在前端輸送到一個(gè)回傳接收機(jī)。另外由于采用突發(fā)式光發(fā)送機(jī)，在TDMA傳送方式下，回傳系統(tǒng)能夠最大限度地避免侵入噪聲，提高系統(tǒng)的信噪比，通常能夠提高4 dB左右。

在RFoG系統(tǒng)部署初期，可以是4，8甚至16個(gè)回傳通道光纖耦合到一根光纖上，當(dāng)回傳系統(tǒng)需要擴(kuò)容時(shí)，可以簡(jiǎn)單地縮減耦合光纖的數(shù)量，通過另外的光纖回傳到前端。由于前端和光節(jié)點(diǎn)之間是無源的，對(duì)于系統(tǒng)的擴(kuò)容不需要變動(dòng)終端設(shè)備，只需要在前端增加回傳接收機(jī)即可。該方式的優(yōu)點(diǎn)：適用于建網(wǎng)初期部署FTTB架構(gòu)，非常便于拆分?jǐn)U容。該方式的缺陷：需要專用的突發(fā)式的光發(fā)送機(jī)和對(duì)應(yīng)的回傳接收機(jī)。

通過上述不同擴(kuò)容方式的比較可知：每種方式都有自身的優(yōu)點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實(shí)踐中不能拘泥于哪一種形態(tài)，要根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀選擇合適的技術(shù)方式。

[1]熊承國(guó)，尹冠民.下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)[M].北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2010.

[2]SNIEZKO O，MOSTERT W，EMMS D.Digital return technology[EB/OL].[2010-01-08].http：//www.aurora.com/site/technologies.an?li=t-digireturn#.

[3]張萬書.雙向CATV系統(tǒng)的反向通路調(diào)整[J].電視技術(shù)，2005，29（2）：67-69；2005，29（3）：67-70.