直调式1550nm光发送技术在HFC网络中的应用Word格式文档下载.docx
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同时，由于EPON技术的成熟，特别是EPONOverlayHFC技术的应用，使HFC网络的双向化改造有了更多的选择：
EPON＋EOC实现HFC双向网的接入也成为一种趋势。
随着对网络的进一步改造，网络的光节点还会不断增加，光节点覆盖的用户数还会进一步减少，直至光纤向用户延伸。
这样，在未来的HFC双向网络中选用那一种光波长进行信号传输，使之更加适应HFC网络的发展，是1550nm还是1310nm光波长？
就成为我们应当考虑的问题了。
在传统的基于CableModem＋CMTS方式实现宽带双向接入时，大多采用二级光电转换的构造，总前端至各分前端的一级光网中，由于距离相对较长，大多采用1550nm技术来构建，而在分前端至小区光节点二级光网中，往往采用二级光电转换方式，用1310nm光发送机进行光中继传输。
这是因为1310nm光发送机的输出光功率较小（最大商用的功率是16－20mw），价格相对便宜，使之具有很好的灵活性，可以根据光节点数目的增加逐步增加。
同时，这种构造比较适宜提高CableModem的下行带宽，往往是1台6－10mw的1310nm光发送机覆盖4－8个光节点，甚至1台光发送机覆盖1个光节点。
但是，随着光纤越来越接近用户，光节点覆盖用户越来越少，光节点的越来越多，比如EPON＋EOC的FTTB（光纤到楼）的双向化结构，每栋楼一个光节点（30－40户）时，1310nm的光功率就难以支撑了，价格也没有了优势。
另外，需要特别指出的是，1310nm还无法支持FTTH（光纤到家）这个我们追求的最高目标和发展方向。
因此，在未来的HFC网络的改造、建设及其双向化接入时，需要慎重使用1310nm光发送技术了，以免造成不必要的浪费。
相比较1310nm传输模式，1550nm传输拥有最低的损耗窗口，传输损耗小于0.25dB/km；
同时，由于EDFA技术的成功商用，可以实现光功率的无中继放大；
能有高达23dBm（200mw）的大光功率输出（最大的商用光放大器可高大2W（2000mw，33dBm））；
信号传输指标高；
单位光功率成本很低；
便于管理，维护简单。
完全与FTTH发展方向相吻合，可以使网络逐步从FTTN（光纤到节点）到FTTB，直至FTTH的平滑升级。
但是，如今网络中使用的1550nm光发送机，都是外调制技术的，能有效地抑制色散，特别适用于长距离，甚至是超长距离的传输（比如，公司完成的宁夏全区的QAM数字电视联网项目，最长传输距离达570km）。
这类设备基本依赖于国外进口，设备成本比较高。
因而，在一个网络中往往只使用1－2台外调制型1550nm光发送机（其中1台为热备份），全网只有一个发送源，共享1个860MHz的带宽，这对于电视甚至数字电视的广播是非常有效的。
但对于双向网接入的下行带宽，就远远不够了。
比如CMTS的下行带宽，一个网络不可能只用1台CMTS，需要在各个分前端配置多台CMTS，如何将它们送入网络中？
即便是采用EPON＋EOC模式实现双向接入，尽管不需要CMTS了。
但在IPQAM实现互动电视点播（VOD）时，下行的并发流仍然需要定向广播，使之服务于不同用户群，这同样必须在分前端配置多台边缘QAM调制器。
目前，1台边缘QAM调制器能支持64个频点，640个标清电视（SDTV）流。
一个频点支持10套标清电视或2套高清电视（HDTV）节目。
因此，能否用成本低廉的直调式1550nm光发送机在未来的HFC网络建设、改造及其双向接入时，去构建一个全1550nm的有线电视网，就成为我们关注的一个问题。
为此，本文提出了一种用1550nm光纤放大技术与直调式1550nm光发送技术相结合的模式构建一个既适合未来FTTH发展趋势，成本低廉，又能灵活获得足够的下行带宽的全1550nm光纤电视传输网。
文中分为三部分，首先介绍XX通信技术公司开发研制了直调模式的1550nm光发送机及其技术。
然后重点介绍直调式1550nm光发送机在全1550nm光网中的应用及其网络构造，它们能有效地提高下行带宽和实现大光功率的覆盖。
最后，根据全1550nm光网的特点，文中还介绍了一种楼宇型光接收技术及其应用，从而完整地构建一个全新的、性能卓越的、维护性、可靠性优良的、成本低廉的双向HFC网络。
二、直调式1550nm光发送机及其技术特性
针对于此，XX通信技术公司开发研制了一种直调式的1550nm光发送机OlinkLT2500系列。
1U标准机架,内含高性能开关电源，可远端网管。
直调式1550nm光发送机选用了符合ITU-T国际电信联盟标准波长的DFB1550nm激光器，射频信号经放大和预矫正后直接调制于1550nmDFB激光器，保证了光发送机高性能可靠地工作。
直调式1550nm光发送机的CTB和CNR指标都很高，与标准的1310nm光发送机完全一样。
但由于1550nm色散的影响，直调式1550nm光发送机覆盖的半径区域一般限制在20公里以内。
此时，在数字模拟满频道传输时，非线性指标CSO>
57dB（<
550MHz），CSO>
54dB（550－860MHz）。
在10km以内，CSO>
60dB（<
57dB（550－860MHz）。
对于全数字传输，这样的指标完全满足全QAM数字信号的传输，在-6dBm光接收时，光节点指标为：
MER>
46.15dB，非常高了。
对于59套全模拟信号的传输，即使光节点后具备二级电缆放大器的电缆（CSO>
59），此时系统的CSO>
54.8dB，也大于CSO的国标要求。
如果光节点后的电缆网是取消了电缆放大器等有源身设备的网络时，其直调式1550nm光发送机的CSO指标更加高于国标要求。
因此，在20km的范围内，直调式1550nm光发送机的指标能满足HFC网络的各种应用。
同时，20公里的覆盖半径区域对于城区网来讲，这个覆盖半径已经足够了，与EPON的覆盖半径完全一样。
因而，直调式1550nm光发送机能与EPON技术完美地结合，以满足今后“三网合一”的网络需求，直至FTTH的网络。
XX通信技术公司的LT2500系列1550nm光发送机工作范围一般在10km以内，最大不超过20km。
在其工作范围内，LT2500同1310nm直调光发送机一样可单独用于FTTN的构造。
其更广泛的应用是与EDFA配合，支持FTTB和FTTH的结构。
同时，LT2500还支持分前端边缘IPQAM和本地节目的插播（Narrowcast）。
三、直调式1550光发送机的应用及其网络构造
直调式1550nm光发送机LT2500系列有三种类型：
LT2580主要用于传输满频道的正向数字或模拟电视信号；
LA2581为IPQAM边缘光发送机，可插入多频道的IPQAM数字电视信号（最大64路）；
LA2582是Overlay光发送机，可插播几套本地节目电视信号或CMTS下行信号。
3.1，1550（外调）＋1550nm（直调）的二级光电转换构造，传输满频道的正向数字或模拟电视信号：
图11550＋1550nm二级光电转换构造
如图1所示，这种构造与传统的1550＋1310nm二级光电转换结构完全相同。
总前端至各分前端的一级光网中，也是采用1550nm技术构建，而在分前端至小区光节点二级光网中，也采用了二级光电转换方式。
只是将1310nm光发送机更换为1550nm直调式光发送机，这样既可以充分运用EDFA光纤放大技术实现大功率的光中继覆盖，又可以将分前端的本地节目、边缘QAM调制器的并发流或CMTS的下行信号，通过RF射频方式混合送入二级光网络中。
同1310nm结构一样，可根据光节点数目的增加或下行带宽的增加逐步增加EDFA光放大器或1550nm光送机。
这种构造既满足了未来网络的发展，有效地降低了成本，又完全继承了1550＋1310nm二级光电转换结构的灵活性和下行带宽的可扩展性，方便实用。
当然，这种结构也同1550＋1310nm一样，在二级光电转换时，也会引入一倍的系统指标劣化，广播信号的CNR、CSO要下降3dB，CTB也有6dB的劣化。
3.21550（外调）＋1550nm（直调）Overlay网络构造：
实现IPQAM数字电视信号的定向插播
为了避免二级光电转换带来劣化，可在分前端用LA2581IPQAM边缘光发送机在光纤放大器的输入端前面或输出端的后面插入边缘QAM调制器的并发流信号及其本地节目，从而实现分前端或远前端的IPQAM数字信号的插播。
图2IPQAM数字信号的插播
如图2所示，Overlay叠加技术就是在县（区）分前端，将要插播的信号用一台1550nm直调式光发送机输出，与广播光波经光复用器混合后入射到同一条光纤线路，用同一个光纤放大器分配传送给各个光节点。
可根据并发流覆盖用户的大小，用多台550nm直调式光发送机插播IPQAM数字信号，非常方便灵活。
被窄播或插播的信号可以是数字电视信号，也可以是模拟电视信号。
对VOD数字电视，载波频段一般取在550-860MHz，调制方式为64QAM（或256QAM）。
而对本地数字电视，一般在广播信号的频段（50-550MHz）中留出一段空白，供本地的窄播节目占用。
这种叠加传输方式既适合当前的模拟电视广播，也适合将来的数字电视广播，两者都工作于副载波复用光纤传输体制，只是副载波频段和调制方式不同。
1台Overlay正向1550nm直调制式光发送机，可以传送59套电视节目和32个数据频道（550—860MHz）或者是64个QAM频率点。
一般的输出光功率在8－10mw之间。
具有成本相对低廉。
具有价格便宜，使用方便等特点。
由于每个光节点都是用同一个光接收机接收广播信号和窄播信号。
1）当广播信号频道数远大于窄播信号频道数时，为了使窄播光波所产生的散弹噪声较少影响广播信道的载噪比，窄播光波的接收光功率应比广播光波的接收光功率低8-10dB。
当窄播光波的接收光功率为-10～-6dBm时，广播信道的载噪比可以维持在50dB以上（注意广播光波的光功率通常为-1～0dBm）。
如图3所示。
图3广播光功率与窄播光功率的关系
使用光纤将信号送到楼，能更好的保证信号传输质量，避免同轴电缆传输中的噪声影响和信号衰减。
但是，这种1550nm全光网构造有一个可能的障碍，就是楼宇型光接收机的集中供电问题。
由于光接收机置于楼道内，在某些地方就地供电比较困难，无法供电或者安装电表的费用很大无法承担。
为了解决这个问题，可考虑在小区节点至楼道间的光缆中增加导电铜线，如图6所示，对楼道内的接收机进行集中式供电。
同时，为了使窄播信道也有足够的载噪比，应在发送端使窄播光波有较大的光调制度。
此时，广播信号的非线性和CNR指标都不会有劣化。
2）当广播信号和窄播信号频道数相同或相近时，比如32个频点的数字QAM广播和32个频点的边缘QAM并发流时，两者进入光接收机的接收光功率应当基本相同。
此时，广播信号的非线性不会有劣化，但CNR有3dB的劣化。
指标仍好于二级光电转换。
可见，Overlay组网技术能有效地解决了多套本地电视节目和IPQAM并发流的插入，避免二级光电转换，使整个HFC网络的广播信号和插入信号指标都能达到很高水平，同时又可以将各个分前端的IP数据流进行流量均衡，提高了有线电视用户的下行有效带宽（MHz/户），使更少的用户能享受更多的下行带宽。
相对于二级光电转换网络：
（1）避免了二级光电转换级联引起的系统指标的劣化。
（2）具有与二级级联光网等同的下行带宽。
（3）具有更大的灵活性和扩展性——可以做到分步实施
在网络初始阶段由于无IPQAM业务或业务量不大，1550nm下行的550-860MHz的数字带宽对于全市光网足够使用。
此时不需要购Overlay光设备。
随着IPQAM业务量增大，可在分前端购置1台或2台1550nm直调式光发送机将数字窄播业务插入到各个光节点，使之一个分前端所辖网络共享1-2个860MHz的数字带宽。
IPQAM业务量进一步增大时，分前端可购置N台1550nm直调式光发送机，使之共享N个860MHz的数字带宽，甚至可大于二级级联光网的下行带宽（只要N>
M（二级级联光网的光发送机数目））。
的IPQAM点播节目并发流的插入。
测试结果如表1（1月15日临淄区机房）：
应用实列：
XX广电城域网及市-县网的建设。
DVB广播频点有32个，每个区（县）插播的VOD并发流也有32个频点。
●全网采用1550nm光传输技术，率先实现光节点后的无源分配
●骨干网全线开通基于Snmp网络管理系统
●分前端采用光插入技术，插入本地节目及IPQAM信号，以实现本地的个性化服务
2007年初，在XX地区，采用1550（外调）＋1550nm（直调）Overlay网络构造，开通了淄博市5区3县的32个频点
可见，广播的MER指标仍然较高，受到的影响较小。
而插播的IPQAM指标也很好。
其应用是成功的。
另外，在XX城域网的建设中，在分前端也采用了光插入技术，插入CMTS信号，以有效的增加下行带宽
属性
频率（MHz）
电平（dBuv）
MER（dB）
BER
IPQAM
227
75.5
31.5
-8
259
76.6
30.6
474
76.3
32.3
530
77.4
31.1
746
76.7
33
802
75.3
30.3
850
30
用户DVB
307
74.1
28.1
315
72.9
28.9
363
73
29.3
586
74.4
32
666
74.6
31.7
730
另外，在XX城域网的建设中，在分前端也采用了光插入技术，插入CMTS信号，以有效的增加下行带宽,
图4LT2582Overlay光发送机，传输CMTS下行信号
但是，1550nm（外调）＋1550nm（直调）Overlay相对于1550nm（外调）＋1550nm（直调）二级级联网络构造：
调试要复杂些，要注意光功率和光调制度的相互间的调整。
对EDFA有光谱谱宽平坦性的要求。
希望使用的光纤放大器要有很好的平坦性。
否则，在多级光放级联后，广播和插入的窄播信号接收光功率很难控制，以致两个信号的输出电平不一致。
四、全新的EPON＋EOC的1550全光网构造
随着EPON技术与EOC技术在HFC双向接入网的成功应用，未来网络的建设中需要将ONU置于楼宇内。
这样，完全可以在这同时，利用同一根光缆路由将光节点也设置到楼宇中，把传统中光节点后的要敷设的电缆改用光缆，用Gembox光接收机替代用户分配放大器或楼宇放大器。
然后采用直调式1550nm光发送机＋EDFA技术实现大功率、大范围的覆盖，从而构建出一个全新的EPON＋EOC的1550nm全光网构造。
如图5所示。
图5
即将光节点延伸到楼，每个光节点的接收光功率在-3—-6dBm之间，输出95dBuv，覆盖1栋楼（30－40用户）。
每个小区按总用户数预留好光功率，一般300－400户需要8mw光功率（含各种损耗）。
不需要作专门的设计和规划，按需发展，分步实施，灵活扩展。
这种楼宇型光接收机不同于传统的节点型光接收机，对其要求可参照FTTH的标准，在满频道传输时：
CNR>
47dB@-6dBm，CTB>
57dB和CSO>
57dB。
这样可以极大地节省光接收机的制造成本。
为此，XX通信技术有限公司专门开发研制了适用于网络构造的一款楼宇型光接收机LR3300。
全部采用AsGa砷化镓技术的IC放大芯片，结构紧凑，体积小；
功耗小（<
3W），省电；
输出电平高（>
100dbuv@-6dBm）和性能指标好（CNR>
59dB和CSO>
59dB）。
全新的EPON＋EOC的1550全光网构造具有如下特点：
1）建设成本低——低于传统的节点型光接收机＋放大器的模式。
4芯光缆价格低于－7电缆，使光纤更能接近用户。
而Gembox楼宇型光接收机LR3300价格略高于用户电缆放大器，但可省去了支线放大器及其过流分支分配器等等。
2）运营成本和维护成本低，省电。
不仅有源设备少，而且由于光缆的损耗远小于电缆，需要补偿的总功率电平也小。
所需用电量也小，能省1/2－2/3的电能。
楼宇光接收机LR3300由于采用砷化钾模块，功耗小于3w。
而普通光接收机每台功耗大约在18－20w之间。
这样按一年来计算，每台楼宇接收机每年可节约用电144.5度电（200元/年）。
3）网络结构非常简单，简化了网络设计。
从分别前端到楼宇中全是无源的光网络。
光功率的分配只需要均分就行了，不需要作专门的设计。
同时，由于光接机覆盖用户少，距离短也不需要作电平的调试和电缆均衡的设计。
4）可靠性高，排除故障方便，维护量较小。
光缆点到点到光接收机，每台光接收机独立覆盖用户。
5）不怕“打雷下雨”——防雷击。
6）性能指标高，容易升级到双向网络——网络具有先进性
图6
五、结束语
由于光纤越来越接近用户，使EPON＋EOC技术得到成功地应用，为了适应这样的一个发展趋势，在今后的HFC网络建设、改造和双向接入时，用1550nm光纤放大技术与直调式1550nm光发送技术相结合的模式，是完全能够构建一个既适合未来FTTH发展趋势，成本低廉，又能灵活获得足够的下行带宽的全1550nm光纤电视传输网。
这种网络能有效地提高下行带宽和实现大光功率的覆盖。
通过上述讨论，本文还提供了一个完善的光纤到楼的实施方案，能更好地促进“光进铜退”的先进网络理念，从而完整地构建一个全新的、性能卓越的、维护性、可靠性优良的、成本较低的双向HFC网络，并为今后实现光纤到户做好了准备。
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