相关专题：
摘要:从接入网看，光纤无线融合是一种很有前途的架构，文章提出了一种基于光纤无线电(ROF)技术的以太网无源光网络(EPON)和全球微波接入互操作性(WiMAX)融合方案，能够同时在光纤中传输EPON基带信号和WiMAX无线射频信号。在此基础上，文章详细说明了该方案的一些特点，包括数据的上下行传输、冗余保护、漫游等问题。
关键字:EPON；WiMAX；融合；ROF
英文摘要:The convergence of optical and wireless networking is a promising development for future access network architecture. In this article, we propose a converged network integrating Ethernet Passive Optical Network (EPON) and worldwide interoperability for microwave access (WiMAX) technologies based on Radio Over Fiber (ROF)—which can simultaneously transmit EPON baseband signals and WiMAX wireless radio frequency signals. We then elaborate on the characteristics of the converged network and discuss some important issues: upstream and downstream transmission, redundancy protection, and handover.
英文关键字:EPON; WiMAX; convergence; ROF
随着网络电视(IPTV)和视频点播等高带宽需求业务的发展，宽带接入已成为热点技术。为了进一步优化组合资源，降低成本和提供更大带宽、更灵活的宽带接入业务，光纤和无线接入网络的融合成为一种很有前途的架构[1-2]。目前，以太网无源光网络(EPON)[3]以其低成本、高带宽及基于以太网的架构等优势得到越来越广泛的应用。与此同时，由IEEE 802.16[4]所规范的全球微波互联接入(WiMAX) 技术正逐步发展为一种主流的无线宽带接入技术。WiMAX和无线局域网(WLAN)接入技术相比，能提供更大的带宽、更远的距离和更好的服务质量(QoS)支持；和蜂窝技术相比，它能提供更好的数据接入服务。因此，以EPON和WiMAX这两种技术的融合将会弥补各自技术的不足，充分发挥光纤接入技术的高带宽与无线技术的灵活性，给用户带来更好的体验，同时可以大大降低网络整体的建设成本和维护费用。这些优势使得这两种技术广为流行并具有广阔的市场前景。
1 融合方案的现状
EPON 和WiMAX之间的融合可采取的方案主要有2种，一种是基带光纤传输技术，即数字基带信号直接在光纤中传输。该技术的思想是EPON的光网络单元(ONU)和WiMAX的基站直接通过以太网接口来连接，光纤中传输的是以太网帧。这种方案实现难度较低、覆盖范围较大，在带宽分配和QoS保障方面具有相对优势及良好的可实现性，文献[5]中有这方面的论述。该方案中的缺点是基站要实现数字基带信号到无线射频信号的转换，成本相对较高。特别是当无线信号频率较高时，由于无线信号衰减的快，需要建设大量基站来覆盖更多的范围，成本的问题就显得更为突出。另外一种方案是射频光纤传输 (ROF)技术[6]，即无线射频信号直接在光纤中传输。ROF系统中运用光纤作为基站(BS)与中心站(CS)之间的传输链路，直接利用光载波来传输射频信号(RF)。光纤仅起到传输的作用，交换、控制和信号的再生都集中在中心站上，基站仅实现光电转换。这样可以把复杂昂贵的设备集中到中心站点，让多个远端基站共享这些设备，从而减少基站的功耗和成本。目前，已有大量关于无线局域网(WLAN)与射频光纤传输系统相结合的论文，也有全球移动通信系统(GSM)系统和射频光纤传输技术相结合成功商用的实例。WiMAX在同步光纤网络(SONET)上的传输也有着相关的研究[7-8]。
2 融合方案的架构设计
为了实现基于ROF技术的EPON 和WiMAX的融合，本文设计了如图1的基于ROF技术的EPON和WiMAX的融合架构的设计方案。和标准的EPON系统相比，光线路终端(OLT)和光网络单元基站(ONU-BS)都进行了重新设计，说明如下：
(1) 为了节约成本，便于集中处理，我们把原本属于基站的WiMAX物理层的设备都放到了中心节点OLT处加以实现。IEEE 802.16的物理层定义了系统的工作频段为2~66 GHz，还主要规定了2种调制方式： 单载波调制和正交频分复用调制(OFDM) 。在2~11 GHz频段上主要采用OFDM调制。OFDM技术具备非视距传输能力，能有效抗衰减和抗多径，因此本系统采用了OFDM调制和解调设备。
在11 GHz以下频段有3个频段可以使用：2.5 GHz、3.5 GHz和5.8 GHz。考虑到WiMAX的部署情况，本系统采用了3.5 GHz的频段。WiMAX并未规定具体的载波带宽，系统可以采用1.25 MHz~20 MHz之间的带宽。本系统采用了20 MHz的带宽。这里我们并没有考虑到同频干扰的问题，实际应用中可以采用频率复用和扇区划分技术来更好的利用频谱资源和得到更大的系统吞吐量。在ROF系统应用中，如果RF信号工作的频段不高(低于10 GHz)时一般都采用直接调制技术；如果RF信号工作的频段较高(10 GHz以上)时一般采用外调制技术。本系统因为RF信号工作频的不高固采用了直接调制技术。
