簡述三網(wǎng)融合趨勢下RFoG與R-ONU有線電視系統(tǒng)的優(yōu)化
出處:jeremyzhao 發(fā)布于:2011-07-14 11:50:45
所謂"三網(wǎng)融合",就是指電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和計算機(jī)通信網(wǎng)的相互滲透、互相兼容、并逐步整合成為全世界統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)。"三網(wǎng)融合"是為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享,避免低水平的重復(fù)建設(shè),形成適應(yīng)性廣、容易維護(hù)、費(fèi)用低的高速寬帶的多媒體基礎(chǔ)平臺。其表現(xiàn)為技術(shù)上趨向一致,網(wǎng)絡(luò)層上可以實現(xiàn)互聯(lián)互通,形成無縫覆蓋,業(yè)務(wù)層上互相滲透和交叉,應(yīng)用層上趨向使用統(tǒng)一的IP協(xié)議,在經(jīng)營上互相競爭、互相合作,朝著向人類提供多樣化、多媒體化、個性化服務(wù)的同一目標(biāo)逐漸交匯在一起,行業(yè)管制和政策方面也逐漸趨向統(tǒng)一。
中國國務(wù)院提出的電信、廣播電視和互聯(lián)網(wǎng)"三網(wǎng)融合"給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商帶來新的市場機(jī)遇,并要求在其網(wǎng)絡(luò)中采用低成本、高帶寬技術(shù)的新戰(zhàn)略。由于客戶的高需求以及電信公司在提供高速數(shù)據(jù)服務(wù)方面的激烈競爭,現(xiàn)今的有線電視(CATV)運(yùn)營商應(yīng)計劃改進(jìn)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施,在融合市場的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下展開競爭。無論是與其他電信運(yùn)營商合并,或是獨立運(yùn)營,只要充分利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施,未來就能提供很好的視頻和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。在現(xiàn)有有線電視系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行升級為例,使用已在部署并經(jīng)檢驗的與DOCSIS 3.0兼容的設(shè)備,已被證明是一種是用于電信、廣播電視和互聯(lián)網(wǎng)中十分有效的三重播放平臺。在速率方面,獲得50Mbps或更高的到戶速率的有效辦法是廣泛使用光纖,理想的情況是在所有環(huán)節(jié)使用光纖,即所謂"光纖到戶(FTTH)".
無論是使用DOCSIS、吉比特以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(GEPON)、吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)(GPON),還是使用其他到戶方式來提供數(shù)據(jù)和語音,射頻視頻是普遍認(rèn)為提供寬帶視頻內(nèi)容的媒介選擇。射頻能夠經(jīng)濟(jì)地利用現(xiàn)在的廣播方式,成功地混合過量的IP和其他共享頻譜的交換型內(nèi)容。談到在光纖到戶系統(tǒng)中前端設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性,每戶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中成本的部分是用戶前端設(shè)備上的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)。在部署光纖到戶視頻方案時,系統(tǒng)運(yùn)營商碰到的關(guān)鍵難題是在滿足各種各樣用戶需求的同時, 要進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到成本的部署。
隨著用于光纖到戶有線電視頻段的集成式高靈敏度多級射頻放大器的出現(xiàn),以及接收和返回路徑器件的改進(jìn),使新的光纖到戶部署能夠以非常低的成本支持20km的鏈路。如果需要,光線路延伸器可以進(jìn)一步擴(kuò)大這個覆蓋范圍。使整個前端設(shè)備的價格具有吸引力的關(guān)鍵,是確保光網(wǎng)絡(luò)單元可以提供支持用戶多種可能情景的可靠性和功率,從而消除在兩個方向上超額的后端放大器的需要。的技術(shù)已經(jīng)可以支持用戶在接近壞情況下的需求,同時也非常經(jīng)濟(jì)。
光纖射頻傳輸(RF over Glass,簡稱RFoG)的部署,越來越受新的建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)升級歡迎,因為它充分利用現(xiàn)在的有線電視基礎(chǔ)設(shè)施,并在競爭特別激烈的市場中提供一個平穩(wěn)增量升級路徑。為發(fā)揮光纖射頻傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商需要很謹(jǐn)慎地對待射頻光網(wǎng)絡(luò)單元(R-ONU),因為這種設(shè)備成本在每用戶系統(tǒng)中是的。射頻光網(wǎng)絡(luò)單元的基本功能是用做節(jié)點,不能用做共享設(shè)備,因此在降低成本上是有難度的。仔細(xì)考量現(xiàn)今的光學(xué)器件和射頻集成電路,射頻光網(wǎng)絡(luò)單元的成本可以優(yōu)化,使光纖射頻傳輸成為價格公道、功能增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)解決方案(圖1)。

圖1 光集線器、光配線網(wǎng)絡(luò)和住宅的光網(wǎng)絡(luò)單元在典型系統(tǒng)中所扮演角色的示意圖
為優(yōu)化射頻光網(wǎng)絡(luò)單元的成本性能,運(yùn)營商還需要考慮網(wǎng)絡(luò)和家庭架構(gòu)的約束。用戶對電視和前端盒的要求不斷增加,包括能夠撥打緊急服務(wù)電話的嵌入式多媒體終端適配器(EMTA),以及更高速的數(shù)據(jù)傳輸速率,更多先進(jìn)的高清晰度電視、數(shù)位機(jī)頂盒(STB)和"多媒體網(wǎng)管"的多線調(diào)制解調(diào)器?,F(xiàn)在及今后的服務(wù)要求必須在用戶端得到有效的支持,因為在用戶端做出變化對網(wǎng)絡(luò)成本是昂貴的。因此首先仔細(xì)考察在入戶劃分點上的需求是有益的。
一旦有線電視系統(tǒng)部署完畢,就要考慮到戶的級聯(lián)線路放大器、分接頭和分配器,在集中式和分布式射頻增益之間進(jìn)行仔細(xì)的平衡。級聯(lián)線路強(qiáng)制嚴(yán)格的失真標(biāo)準(zhǔn),為分擔(dān)成本盡可能地集中增益。傳統(tǒng)上需要大量射頻帶寬(需要許多的分接)的一小部分家庭,通常配置后端放大器,已確保網(wǎng)絡(luò)不用投入過多的工程設(shè)計。
現(xiàn)在像光纖射頻傳輸這樣的光纖到戶顯著改變了這種模式。隨著光纖全程到戶,沒有級聯(lián)且通過優(yōu)化以減少對失真的要求,信號等級可以高到足以支持嚴(yán)格的用戶需求。各種電纜長度、分接器以及像同軸多媒體(MOCA)這樣可能增加的設(shè)備,能衰減住戶中的信號,減少過量比例的后端放大器的解決方案,是光纖射頻傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一個引人注目的項目。在壞情況下,當(dāng)電視或機(jī)頂盒恰好連接在射頻光網(wǎng)絡(luò)單元,可以達(dá)到合理水平的范圍是22dBmV.帶有差數(shù)的合理目標(biāo)是20dBmV,但難題是成本效益要低。為經(jīng)濟(jì)地輸出這個級別的增益,常常至少要有兩個放大增益級,特別是如果為達(dá)到鏈路預(yù)算進(jìn)行優(yōu)化,將導(dǎo)致低光輸入的狀態(tài)。
與接收機(jī)成本有關(guān)的一個關(guān)鍵是光輸入范圍。很重要的一點是接收端的輸入要盡可能低,以容納更多的光纖共享網(wǎng)絡(luò)側(cè)的分接器、降低摻鉺光纖放大器(EDFA)的成本和實現(xiàn)更長的鏈路覆蓋。決定這個低端值的是射頻集成電路放大器的增益和噪聲。采用pHEMT工藝提升的砷化鎵(GaAs)技術(shù),以及在有線電視集成電路的高集成度的專注,一個具成本效益的單芯片,已經(jīng)可以大幅減少噪聲和增益(圖2)。

圖2 低噪聲射頻集成電路與更高噪聲的舊式技術(shù)對比的曲線
另一個需要考慮的問題是對自動增益控制(AGC)電路范圍的要求。一個進(jìn)行自動增益控制衰減的典型辦法是使用正本負(fù)二極管衰減器?,F(xiàn)在的吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)需要大約是-8到+2dBm,提供所需的自動增益控制范圍 (30+ dB)需要用很多設(shè)備。微減-6到+1dBm,就可使自動增益控制范圍降到25dB以下,以及有可能只需使用一個二極管器件。如果射頻輸出等級從20dBmV減小到15dBmV,自動增益控制范圍會更接近20dB,就可以實現(xiàn)使用具有工程差數(shù)的單個二極管器件。有15dBmV的自動增益控制范圍在住戶側(cè),對于目前典型的工程結(jié)果 (對某些系統(tǒng)而言大約是10dBmV)是一個很大的改進(jìn)。
采用包括TriQuint TriAccess產(chǎn)品在內(nèi)的新型集成電路,通過集成兩級放大和自動增益控制功能,就能夠有效地達(dá)到這種要求。如果輸出級減小到15dBmV以下,會因為需要更多的后端放大器,而增加前置設(shè)備的成本。如果對光輸入的要求放寬到-5dBm,就會損失相當(dāng)于4km的覆蓋范圍的鏈路預(yù)算,從而需要額外的分接器(64對32向的無源光網(wǎng)絡(luò)),或大大增加摻鉺光纖放大器的成本。圖3給出了典型FHHT/RFoG電路的接收端功能框圖。

圖3 典型FHHT/RFoG電路的接收端功能框圖
為應(yīng)對這些成本和性能挑戰(zhàn),有線通信工程師協(xié)會(SCTE)光纖射頻委員會和有線電視系統(tǒng)運(yùn)營商正在評估下行傳輸?shù)哪繕?biāo),以及返回路徑和擴(kuò)大覆蓋范圍(超過20km)。支持本地用戶的理想射頻輸出信號應(yīng)當(dāng)在-15dBmV的范圍內(nèi),從網(wǎng)絡(luò)發(fā)過來的光輸入應(yīng)為-6到+1dBm.這些增益級別為網(wǎng)絡(luò)和前端放大提供了理想的平衡,并且可以用近推出的低成本、高集成度放大集成電路來實現(xiàn)。
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