基于光纖無(wú)線融合的射頻無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)

　　移動(dòng)通信網(wǎng)消息，隨著高清電視、立體電視、交互式多媒體游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)以及遠(yuǎn)程辦公等網(wǎng)絡(luò)需求的增長(zhǎng)，全球網(wǎng)絡(luò)流量保持著爆炸性的增長(zhǎng)速度[1-2]。據(jù)美國(guó)思科公司統(tǒng)計(jì)，2009 年產(chǎn)生的多媒體網(wǎng)絡(luò)流量相當(dāng)于時(shí)長(zhǎng)約5 萬(wàn)年的DVD 質(zhì)量的視頻，而2012 年這一數(shù)據(jù)將達(dá)到2009 年的5 倍。這些數(shù)據(jù)都明確表明，多媒體接入網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容已經(jīng)迫在眉梢。近年來(lái)，多媒體接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在世界各國(guó)的發(fā)展勢(shì)頭迅猛，美國(guó)、歐盟和日韓都已經(jīng)提出了自己的寬帶計(jì)劃，中國(guó)工信部出臺(tái)了“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略。

　　現(xiàn)有的多媒體業(yè)務(wù)接入技術(shù)主要分為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)[3]和光載射頻接入網(wǎng)絡(luò)[4-5]，其中，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著較好的服務(wù)質(zhì)量(QoS)性能，但靈活性、移動(dòng)性較差，無(wú)法滿足用戶端多樣化的需求，而且光纜資源十分有限，增大覆蓋范圍的成本較高；光載射頻接入技術(shù)雖然有著較好的靈活度和移動(dòng)性，但其QoS 性能較差，缺少成熟的操作、管理和維護(hù)(OAM)，無(wú)法滿足“寬帶中國(guó)”計(jì)劃對(duì)光接入網(wǎng)容量、多業(yè)務(wù)承載和融合及可信通信的高要求，故亟待發(fā)展能夠滿足寬帶多媒體業(yè)務(wù)接入需求的下一代接入網(wǎng)技術(shù)。

　　本文針對(duì)動(dòng)態(tài)靈活的寬帶多媒體業(yè)務(wù)接入需求，融合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)低成本、易管控和光載射頻技術(shù)靈活度高、移動(dòng)性好等優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新地提出了適合樓內(nèi)/室內(nèi)應(yīng)用的基于光纖無(wú)線融合的射頻無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(RPON)。該系統(tǒng)通過(guò)光生毫米波和波分復(fù)用的方式，通過(guò)對(duì)多個(gè)遠(yuǎn)端無(wú)線終端實(shí)行時(shí)分復(fù)用的動(dòng)態(tài)時(shí)隙和帶寬分配方式實(shí)現(xiàn)了每個(gè)光無(wú)線單元支持8 個(gè)遠(yuǎn)端無(wú)線終端的業(yè)務(wù)并發(fā)。該系統(tǒng)能夠支持高清電視、交互式多媒體游戲等射頻新業(yè)務(wù)應(yīng)用，并帶有QoS 管理、OAM 管理和設(shè)備管理系統(tǒng)(EMS)功能，能夠滿足未來(lái)“寬帶中國(guó)”的技術(shù)需求。

　　1 基于光纖無(wú)線融合的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　RPON 系統(tǒng)旨在利用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)承載毫米波無(wú)線通信信號(hào)，融合接入寬帶移動(dòng)視頻、數(shù)據(jù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)。RPON 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上保留WDM-PON 原有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為前段網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)無(wú)線接入技術(shù)解決最后5~10 m 移動(dòng)接入，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具備靈活的全業(yè)務(wù)接入能力。RPON 系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1 所示，其主要由局端的光無(wú)線終端(OWT)、用戶端的光無(wú)線單元(OWU) 和遠(yuǎn)端無(wú)線終端(RWT) 以及光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN) 組成。RPON 系統(tǒng)使用頻分的方式實(shí)現(xiàn)單向多播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(如數(shù)字電視、立體電視等)和雙向多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的合并傳輸。OWT 主要由綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)和光生毫米波發(fā)射機(jī)組成，其中，綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)采用頻分復(fù)用的方式將各多播業(yè)務(wù)的流媒體數(shù)據(jù)包合并成光生毫米波發(fā)射機(jī)可接受的數(shù)據(jù)流；同時(shí)接收由RWT 發(fā)送的上行數(shù)據(jù)信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)。而光生毫米波發(fā)射機(jī)主要負(fù)責(zé)光載毫米波信號(hào)的產(chǎn)生。OWU 則負(fù)責(zé)下行光載毫米波信號(hào)的無(wú)線發(fā)射，同時(shí)還將上行用戶數(shù)據(jù)注入電- 光轉(zhuǎn)換模塊并經(jīng)ODN 上傳到OWT。而RWT 負(fù)責(zé)接收下行毫米波信號(hào)并下變頻后發(fā)送給用戶，同時(shí)接收用戶的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并發(fā)送至OWU。

圖1 基于光纖無(wú)線融合的射頻無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)