一、HFC网络回传问题

由光纤和同轴电缆网络混合组成的HFC(Hybrid Fiber Coaxial)网络一般采用星型或者树形的拓扑结构。要构成双向网络，从前端(Headend)到光节点通过光纤传输，每个光节点另需1根光纤来实现双向通信。也可以利用波分复用(WDM)技术，如果要接入光放大器提升下行总功率，需要引入波分复用器件。构建双向HFC网络，开展宽带接入业务，实现回传需要很多根光纤，而且还需要很多光接收机将前端光信号回传，同时会产生噪声。若一个HFC网络采用星型结构，有n个光节点，则上下行各需要n根光纤，前端还需要n个回传光接收机，而回传噪声将会在前端汇聚，劣化回传信号的载噪比，甚至导致回传系统无法正常工作。

二 PON技术及其特点

无源光网络(Passive Optical Network，PON)技术，是一种新兴的透明的宽带接入技术。PON网络起始于前端的线路终端(OLT)，终止于光节点的光网络单元(ONU)。中间使用普通光分路器进行光能量分路。

下行信号是从前端的OLT到用户端的ONU；上行信号是从ONU到OLT。PON网络中多个ONU共享光纤和前端OLT的回传光接收机。PON下行采用时分复用(TDM)方式，信号广播式下发，“一发多收”；上行采用时分多址(TDMA)技术，各个光节点共用一根光纤进行回传，“多发一收”。前端只有一个回传光接收机，各个ONU单元轮流发送信号，实现光纤和回传光接收机的资源共享。

PON网络有总线型、树形、星型等拓扑结构。PON系统一般采用无源单(双)星形拓扑，分路比达到1∶16~1∶32，每个光节点可与数十个到数百个用户端设备相连。

PON网络的安装、开通和维护运营成本相对较低，并且具有提供透明宽带的传送能力，因此PON技术在接入网领域得到大量的应用。

三、结合PON技术的HFC双向光网络的设计

结合HFC双向光网络的特点，我们提出采用PON网络技术构建双向HFC光网络的设计方案。该方案下行仍采用原有的光端机，下行占用一根光纤，所有光节点的业务回传占用一根光纤。

系统采用无源光分路技术，网络可以进行多级无源光分支，前端与光节点可以星型、树型、总线型三种基本拓扑结构组网，分别适用于不同的应用场合。

双向HFC网络目前开展的主要业务是IP业务，所以采用E-PON技术是最合适的，它不需任何复杂的协议，光信号就能精确地下行传输到ONU；来自光节点ONU的数据也能被集中传送到前端。在物理层，可以使用1000Base的以太PHY； 同时，增加MAC控制命令进行控制和优化各ONU与前端OLT之间突发性数据通信和实时的TDM通信。在协议的第二层，可以采用成熟的全双工以太网技术，使用TDM技术后，ONU在自己的时隙内发送数据报，网络中没有碰撞，所以不需CSMA/CD，从而充分利用带宽。另外，E-PON技术通过在MAC层中实现802.1p以及动态带宽分配(DBA)技术来提供与A-PON类似的QoS。

下行设计采用QAM调制器，将数据信号调制到电视信号的空闲频带内，和下行TV信号混合后送入下行的光发射机。下行的数据信号除了净荷外还要加上管理开销。在光节点将光信号转化为电信号，TV信号送到用户，QAM信号被解调，根据TDM时隙分配，解出各个光节点本地的信号； 回传可以采用价格便宜的1310nm的FP激光器，甚至LED，回传调制是采用我们已经研发成功的“突发模式(Burst-Mode)”数字光发射电路。回传信号以数字调制的形式，在前端分配给自己的时隙内将信号回传到前端。这样，前端仅仅使用一台回传数字光接收机就可以接收所有光节点的信号，而且克服了回传噪声的影响。