I. HFCネットワークのバックホール問題
光ファイバーと同軸ケーブルが混在するHFC（Hybrid Fiber Coaxial）ネットワークは、一般的にスター型またはツリー型のトポロジーを採用しています。双方向ネットワークを形成するためには、フロントエンドから光ノードまでファイバーが伝送され、双方向通信を実現するためには光ノードごとにもう1本のファイバーが必要です。波長分割多重（WDM）を利用することもでき、ダウンリンクの総電力を高めるために光増幅器にアクセスする場合はWDM装置を導入する必要があります。ブロードバンドアクセスサービス用の双方向HFCネットワークを構築するには、バックホールを実現するために多くの光ファイバーが必要となり、フロントエンドの光信号をバックホールするために多くの光受信機も必要となり、同時にノイズが発生します。HFCネットワークがn個の光ノードを持つスター構造を採用する場合、アップストリームとダウンストリームにn本の光ファイバが必要となり、フロントエンドにもn個のバックホール用光受信器が必要となります。このため、バックホールノイズがフロントエンドに集中し、バックホール信号のキャリア対ノイズ比が劣化し、バックホールシステムが正常に動作しなくなることさえあります。
II PON技術とその特徴
パッシブ光ネットワーク（PON）技術は、新たな透過型ブロードバンドアクセス技術です。PONネットワークは、フロントエンドの回線端末から始まり、光ノードの光ネットワークユニットで終端します。PONネットワークは、フロントエンドの回線端末から始まり、光ノードの光ネットワークユニットで終端します。中間では、光エネルギーの分割に通常の光スプリッタが使用されます。
ダウンリンク信号はフロントエンドOLTからユーザーのONUへ、アップリンク信号はONUからOLTへ。PONネットワーク内の複数のONUは、フロントエンドOLTの光ファイバと戻り光レシーバを共有します。PONのダウンリンクは時分割多重方式を採用し、信号をブロードキャストして送出し、信号は複数の受信のために送出されます。アップリンクは時分割多重アクセス（TDMA）技術を採用し、光ノードは戻り伝送のために同じ光ファイバを共有し、信号は複数の受信のために送出されます。PONのダウンリンクは時分割多重方式を採用し、ダウンリンクは信号ブロードキャスト、「1送信1受信」、アップリンクは時分割多重アクセス技術を採用し、各光ノードはバックホール用に1本の光ファイバーを共有、「複数送受信」。フロントエンドのバックホール光受信機は1つだけで、光ファイバーとバックホール光受信機のリソース共有を実現するため、各ONUユニットが交代で信号を送信します。
PONネットワークにはバス型、ツリー型、スター型などのトポロジーがあります。PONシステムは一般的にパッシブ・シングル・スター型トポロジーを採用し、分割比率は1:16～1:32に達し、各光ノードは数十台から数百台のクライアント機器と接続できます。
PONネットワークは、設置、立ち上げ、保守の運用コストが比較的低く、透過的なブロードバンド伝送を提供できるため、アクセスネットワークの分野でPON技術が多くのアプリケーションで使用されています。
III.PON技術と組み合わせたHFC双方向光ネットワークの設計
HFC双方向光ネットワークの特性と組み合わせ、PONネットワーク技術を用いた双方向HFC光ネットワーク構築の設計スキームを提案。この方式では、下りは元の光端末を使用し、下りはファイバーを占有し、すべての光ノードのサービス・バックホールはファイバーを占有します。
システムは受動的な光学分裂の技術を採用し、ネットワークは多重レベルの受動の光学分岐を遂行できます、フロント・エンドおよび光学ノードは異なった適用のためにそれぞれ星、木、バス タイプ 3 つの基本的なトポロジーのネットワーク、である場合もあります。
双方向HFCネットワークの主なサービスはIPサービスであるため、複雑なプロトコルを必要とせず、光信号をONUに正確にダウンリンクできるE-PON技術の採用が最適です。物理層では、1000BaseイーサネットPHYを使用できます。同時に、MAC制御コマンドを追加して、各ONUとフロントエンドOLT間のバーストデータ通信やリアルタイムTDM通信を制御・最適化します。プロトコルの第2層では、成熟した全二重イーサネット技術を使用できます。 TDM技術の使用により、ONUは自身のタイムスロット内でデータグラムを送信し、ネットワーク内で衝突が発生しないため、CSMA/CDが不要となり、帯域幅をフルに活用できます。さらに、E-PON技術は、MACレイヤーに802.1pを実装し、動的な帯域幅割り当て技術を採用することで、A-PONと同様のQoSを提供します。
ダウンリンクの設計ではQAM変調器を使用します。QAM変調器はデータ信号をテレビ信号の空き帯域に変調し、ダウンリンクのテレビ信号と混合してダウンリンクの光送信器に送ります。www.fjjqm.com下行的数据信号除了净荷外还要加上管理开销。光ノードでは、光信号が電気信号に変換され、TV信号が加入者に送られ、QAM信号が復調され、TDMタイムスロットの割り当てに従って、各光ノードのローカル信号が復調されます。バックホールは、安価な1310nmのFPレーザ、あるいはLEDを使用することができ、バックホールの変調は、開発に成功した「バーストモード」を使用します。デジタル光送信回路。戻り信号はデジタル変調され、フロントエンドから割り当てられたタイムスロット内でフロントエンドに伝送されます。このようにして、フロントエンドは、1つのバックホールデジタル光受信機のみを使用して、すべての光ノードからの信号を受信することができ、バックホールノイズの影響を克服することができます。
DBA技術により、各光ノードのリターン信号の帯域幅は、ビジネスニーズに応じて動的な帯域幅割り当てを実現することができ、帯域幅の割り当ては非常にきめ細かく行うことができます。PON技術システムの「ハードウェア解約」技術は、ネットワーク内のデータのセキュリティを保証することができます。
要約すると、PON技術と組み合わせたHFCネットワークの構築は、ブロードバンドサービスアクセスの効果的な方法を達成するために、現在のHFCのソリューションです。
