广电城域网技术及发展趋势

     我国信息化的发展已经模糊了电信网、数据通信网和广电有线电视网之间的界限，三网在业务上的融合已是大势所趋。广电有线电视网经过几年的建设，目前已建成近四万公里的光缆骨干网，连接除西藏以外的30多个省、市、自治区。广电省级光干线网的建设到2003年底，除西藏以外的全国各省的光干线网都已经建立起来，省级光干线网与全国光干线共同组成遍布全国的SDH（2.5 Gb/s 加DWDM）光干线传输网。在广电广干线网络上，已经建设了覆盖东部14个省的数据通信平台第一期工程，骨干节点交换机全面支持MPLS，可以提供流量工程控制、快速路由备份和虚拟专网等的应用。数据干线网的第二期工程将扩展至整个广电网络，核心节点的带宽将扩容至10Gb/s，形成SDH收集业务、DWDM交换业务平台。全国广电数据网络主要用于承载包括基础业务、增值业务和特色业务在内的宽带多媒体通信业务。

广电全国和省级数字化传输网基本建成后，现在正开始对广电城域有线网络的数字化升级改造。广电城域有线网络目前已覆盖用户超过1亿户。广电城域网改造的目的是，建立起具有广播式业务信道和交互式业务信道的统一的广电城域网，这是一个集声音、图案和数据于一体的带宽、高速、多业务，能覆盖全地区、技术先进、性能完善、安全可靠，能与国内国际通信接轨、与现代化城市相适应的广播电视和信息传输的多媒体城域网络。

1.广电城域网络结构
广电城域网络是由广播和交互两个信道组成。广播信道通常由一个总前端和若干个分前端、一级和二级光链路干线、用户分配网三大部分组成，如图1所示。一级光链路采用“物理环形，逻辑星形”拓扑结构；二级光链路一般采用星形拓扑结构，如果需要也可以组成环形拓扑。大型城市的城域网络可能存在三级光链路。城域网的广播信道主要用于开展广播业务，如模拟电视、数字电视、立体声调频广播以及数据广播业务。因此，它是一个模拟和数字兼容的信道。交互信道中的下行数据业务也可以通过广播信道传输给用户。

 

图1 广电城域网广播信道基本结构模型

广电城域网的交互信道通常由一个主中心和若干个分中心、核心网络和接入网三大部分组成，如图2所示。交互信道的骨干网由核心层网络加汇聚层网络组成，对于一个中等规模的城市，广电城域网交互信道可以省去汇聚层网络，由核心层交换机兼容汇聚层交换机的功能。图2中所示的主中心和多个分中心组成的能完成核心层加汇聚层功能的构件的集合称为城域骨干网。从分中心到用户数据终端之间完成接入层功能构件的集合称为城域接入网。城域骨干网采用环形拓扑结构，接入网采用星形拓扑结构。接入的方式目前主要是面向专业集团用户的光纤接入和面向公众的HFC接入、LAN接入及无线接入（LMDS接入）。

 

图2 广电城域网交互信道结构模型

广播信道与交互信道同时存在于广电城域网中，两个信道的各个组成部分相互对应。广播信道的一级光链路干线和交互信道骨干网光纤链路采用“同缆分纤”的空分复用方式组合在一起；广播信道的二级光链路干线和同轴分配网部分如果作为交互信道的接入网，则两个信道在HFC网中以频分复用的方式各自占用不同的频段加以分隔，即频分复用方式组合在一起。
2.广电城域网中的光网络
广电城域网中光网络以广播信道光网络最为复杂多变，交互信道光网络与常规的数字通信网相同，本文不再论述。以下所述的光网络均指广播信道光网络。广电城域光网络主要是星形和树形光网络，以及由它们衍生的星-树光网络和环形光网络，如图3所示。图3所示的光网络均为单向的广播网络。当考虑从光节点向前端/分前端回传信号时，需要建立回传光链路。

图3所示的光网络以及回传光链路既可以利用1310nm皮长的光设备，也可采用1550nm皮长的光设备。但是二者的性能差别很大，从前端至光节点或从前端至分前端的光设备，工作频带是45-860MHz, 而回传光链路的工作带宽则只是5-65MHz。因此，二者对光器件的要求截然不同。回传设备数量大（每个光节点需1-4台光发射机模块），但要求价廉而可靠性高。下行设备发射机指标要求高，而接收机则要求价廉。下行和回传光设备的要求如表1和表2所示。如果下行采用1550nm外调制光发射机，则光链路中需接入EDFA作光放大。

图3 广电城域网光网络结构
 
a)星形光纤网

 
b)树形光纤网

 
c)星-树光纤网

在广电领域网中EDFA通常都作为功率放大器使用，工作在大信号状态，因此，要求EDFA饱和输出光功率大，噪声系数的要求以及对带内的增益平坦度要求不高。广电网对

 
图4 长距离传输中光纤的色散补偿

 
图5 采用CWDM的窄播业务系统

EDFA要求的参数如表3所示。对于超过70Km、最远至200Km的长距离传输，需要3-4个EDFA作光放大，而且为补偿光纤中的自相位调制导致的载波组合二次差拍比急剧劣化，在光链路中应加入光纤色散补偿器DCM，改善光纤得色散特性，使CSO达到系统的要求。图4示出长距离传输时，DCM补偿原理

 
Table 1: main parameters of optical transmitters

 
Table 2: main parameters of optical receivers 

 
Table 3: main parameters of EDFA

图。该系统工作于110-860MHz，传输84个PAL-D频段射频信号时，系统输出的射频指标：S/N=46dB，SO=59dB，TB=63dB，已经完全达到光网络的要求。在广电城域网中使用的DCM器件通常采用谐振腔型的宽带色散补偿器，工作在C波段。之所以不采用色散补偿光纤来补偿单模光纤色散，是由于色散补偿光纤的芯径太细，极易产生受激布里渊散射，从而使系统的射频指标和传输距离受限。而光谐振腔型的DCM可承受高达

 

27dBm的光功率，因此，在广电网中的使用时很适合的。DCM典型参数如表4所示。
Table4.DCM Typical Parameters
随着广电网上业务的迅速发展，为了增加窄播的业务，广电城域网中逐渐采用波分复用技术。同时由于回传业务的发展，在光节点处的光工作站中，回传光发射机采用波分复用技术已经开始实现。为了降低价格，采用无制冷CWDM半导体激光器。如图5所示。

3.小结
本文介绍了广电城域网中光纤网的特点及相应技术，这些技术对光电子器件与传统的光线数字通信系统的要求不同。未来几年将是广电网络升级改造的高峰期，本人认为广电网需要的光电设备及器件必定有较大的发展。