廣電有線網(wǎng)絡(luò)寬帶接入技術(shù)探討

梅　鋒

【摘要】

隨著有線電視數(shù)字化整體轉(zhuǎn)換工作的不斷深入，有線網(wǎng)絡(luò)朝著雙向、交互、多功能方向發(fā)展步伐的不斷加快，采用哪種接入技術(shù)實現(xiàn)高效率、高帶寬、高質(zhì)量的接入網(wǎng)改造成了廣電運營商亟待解決的問題。本文在介紹目前已有的接入方案基礎(chǔ)上，重點闡述了EPON＋有源調(diào)制EOC技術(shù)的實際應(yīng)用，為大家理性的選擇接入網(wǎng)改造技術(shù)提供了參考依據(jù)。

概述

隨著接入網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，目前，在有線電視網(wǎng)絡(luò)雙向改造的方案中，除了傳統(tǒng)的CMTS＋CM入戶方案外，各種標準的，非標準的技術(shù)異彩紛呈?？偨Y(jié)起來，主要有以下幾種：

1、EPON＋基帶EOC技術(shù)：采用基帶傳輸，一般使用0～30MHz的低頻段，必須使用星形同軸網(wǎng)絡(luò)，通過樓棟同軸以太網(wǎng)橋分線端入戶，用戶家中采用無源面板連接相應(yīng)設(shè)備，傳輸速率一般不超過10Mbps，技術(shù)簡單；

2、EPON＋調(diào)制EOC技術(shù)：采用OFDM調(diào)制技術(shù)，一般使用2～30MHz的低頻段，調(diào)制速率可達到100Mbps，無需改造現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，用戶端接Modem即可實現(xiàn)高速寬帶上網(wǎng)；

3、EPON＋LAN技術(shù)：將主干光纖分成多路高帶寬光纖，將光纖通過光分路器等連接到樓棟，通過交換機中轉(zhuǎn)，采用五類線入戶，可以輕易實現(xiàn)100Mbps到桌面；

4、HomePlug over Coax：全稱HomePlug Powerline Networking Alliance（家庭電力線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟），這本是一種電力線上網(wǎng)的技術(shù)，但也可加載到銅線之上，采用的頻帶也是30MHz以下的低頻，為了增強抗干擾能力和提高傳輸帶寬，進行了調(diào)制。物理層帶寬可到70M左右；

5、HomePNA over Coax：全稱Home Phoneline Networking Alliance（家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟），這本是使用在電話線上的一種家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但3.0版本把同軸線纜也擴展為其載體之一，采用的頻段也是低頻段，在5.5MHz～9.5MHz的頻帶上物理帶寬可達到128M；

6、WiFi over Coax：采用802.11b標準，采用高頻段2.5GHz，在Cable上承載，可移頻至950M，占用20M頻寬，可為用戶提供108Mbps的物理層速率；

7、MoCA：全稱是Multimedia over Coax Alliance（同軸電纜多媒體聯(lián)盟），是同軸電纜的擁護者成立的聯(lián)盟，其目的是充分利用70%家庭的客廳以及83%家庭的主臥室內(nèi)裝有同軸電纜?；谕S電纜的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其掃描頻率與原廣電的頻率分開，是從800MHz到1500MHz，其每一個頻段50MHz，可以支持31個用戶或62個用戶，共享高達270M的物理帶寬；

8、PLC：全稱是Power Line Communication（電力線通信），是指利用中、低壓電力線作為通信介質(zhì)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音和圖像等綜合業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。它在1.6～30MHz的頻帶上傳輸信號。發(fā)送時，利用GMSK或OFDM調(diào)制技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)進行調(diào)制，然后在電力線上進行傳輸。在接收端，先經(jīng)過濾波器將調(diào)制信號濾出，再經(jīng)過解調(diào)，就可得到原通信信號。目前可達到的通信速率依具體設(shè)備不同在4.5～45Mbps之間；

9、UCLink：在現(xiàn)有單向HFC網(wǎng)絡(luò)上采用疊加網(wǎng)的方式實現(xiàn)同軸寬帶接入。UCLink采用QAM調(diào)制解調(diào)方式，將上行信號放在800～900MHz，下行信號放在900～1000MHz的頻率范圍，是上、下行速率完全對稱的傳輸結(jié)構(gòu)。電纜在800-1000MHz范圍的衰減很大，傳輸距離短，而信道內(nèi)常規(guī)干擾最低。

在以上所述解決方案中EPON(Ethernet passive optical networks）+EOC(Ethernet Over Coax)技術(shù)方案正在越來越受到關(guān)注和廣泛應(yīng)用。我方的小區(qū)試點項目采用深圳市波導(dǎo)實業(yè)有限公司的C@BLTEL? 有源調(diào)制EoC

產(chǎn)品，下面作重點闡述。

工作原理

EPON

EPON的工作原理如下圖所示：

EPON采用樹形或星型分支結(jié)構(gòu)，利用單纖波分復(fù)用技術(shù)，下行波長為1490nm，上行波長為1310nm、1550nm（可選用于CATV視頻業(yè)務(wù)廣播傳輸）。

在下行方向通過TDM（時分復(fù)用）廣播的方式發(fā)送802.3幀（是“一發(fā)多收”方式），并用LLID（邏輯連接標識）來指示各時隙是屬于哪個ONU的，各ONU根據(jù)LLID收取屬于自己的下行數(shù)據(jù)（即時隙），其他時隙的數(shù)據(jù)則丟棄。和我們的HFC網(wǎng)絡(luò)的下行完全一樣，是“一發(fā)多收”。

上行方向通過TDMA（時分多址接入）方式實現(xiàn)接入，各ONU在OLT的控制下，只在OLT指定的時隙發(fā)送自己的數(shù)據(jù)，各ONU的時隙在光合路器處匯合，PON系統(tǒng)的測距和多址接入控制保證在上行方向上的任意一個時刻只有一個ONU發(fā)送信號，各ONU的數(shù)據(jù)不會發(fā)生沖突。因此上行方式和我們的HFC網(wǎng)絡(luò)的不一樣，采用“多發(fā)一收”，實現(xiàn)光纖和回傳光接收機的資源共享。

有源調(diào)制EOC

深圳市波導(dǎo)實業(yè)有限公司的寬帶接入產(chǎn)品C@BLTEL?接入連接系統(tǒng)，采用HomePlug AV/BPL標準和最新的調(diào)制解調(diào)技術(shù)OFDM+TDM，特有的媒體訪問控制（MAC）協(xié)議，建立從位于小區(qū)的數(shù)據(jù)接入模塊到用戶終端設(shè)備之間透明的數(shù)據(jù)通道，在不需要進行任何其他布線的情況下，以現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)同軸電纜為傳輸介質(zhì)，提供一線到戶的寬帶接入接口。它的主要特征是可實現(xiàn)快速、靈活、低成本地接入寬帶，解決網(wǎng)絡(luò)“最后一公里”的瓶頸，全面滿足商業(yè)用戶和住宅用戶寬帶接入的需求。

系統(tǒng)組成由MP211M（寬帶接入頭端設(shè)備，一個頭端可掛接32～64個用戶端）、MP211S（用戶端設(shè)備）、混頻器、跨接器、隔離器、網(wǎng)管系統(tǒng)。

頭端Master和用戶端Slave設(shè)備主要技術(shù)指標：

工作頻率：2～30 MHz

調(diào)制技術(shù)：OFDM+TDM

調(diào)制方式:BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM

物理層帶寬：200/224 Mbps

IP層吞吐量：共享50/70Mbps

通訊協(xié)議：IEEE802.3

鏈路標準：IEEE HomePlug AV/BPL

傳輸介質(zhì)與阻抗： TV Cable 75Ω

供電與功耗： AC90～240V/DC12V 0.8A，3W

工作環(huán)境：-30～80℃，95%

性能測試

我方試點小區(qū)為四棟老式住宅，同軸纜為樹形結(jié)構(gòu)，其中光節(jié)點到第1和2棟經(jīng)過一級放大器，然后再經(jīng)一級放大器到第3和4棟。Master位于匯聚設(shè)備接入節(jié)點即光纖到小區(qū)的光站位置，是C@BLTEL調(diào)制EoC 系統(tǒng)接入連接系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，每一個Master對應(yīng)32～64個C@BLTEL用戶終端設(shè)備Slave。Slave主要負責(zé)完成用戶終端的接入，數(shù)據(jù)報文的轉(zhuǎn)發(fā)，以及接入用戶的控制和管理。Master的上行鏈路是通過EPON連接出口網(wǎng)關(guān)，下行鏈路是通過同軸射頻接口，與光機或放大器的射頻輸出口通過混頻器疊加成一路信號，采用跨接器保證電視信號經(jīng)過放大達到合適指標和EOC低頻信號互不影響（無中繼可跨接上行短接2級雙向電放大器），經(jīng)過同軸分配網(wǎng)，與用戶終端Slave相接。組網(wǎng)示意圖如上：

針對單機性能測試包括：7×24小時穩(wěn)定性、端口隔離度、最高帶寬控制、最低帶寬保證、VLAN劃分及管理、業(yè)務(wù)質(zhì)量QoS、廣播包/未知包的抑制、MAC地址數(shù)限制、數(shù)據(jù)透傳、802.1X授權(quán)認證、組播控制等功能與預(yù)期結(jié)果相符，達到設(shè)備設(shè)計要求。針對整機性能，并發(fā)流測試（軟件版本3-9-9-6-2）共享一個頭端50Mbps出口帶寬。

丟包率實際結(jié)果為最高丟包0.107%,已相當(dāng)趨近電信級城域網(wǎng)對丟包率要求0.1%；

延時平均在100ms左右，屬于正常；

并發(fā)流從最高速率和平均速率在并發(fā)上行或下載時來看，各終端會競爭共享帶寬資源，因此可以高過預(yù)設(shè)定的上下行帶寬值。同一頭端下各終端的上下行帶寬和，如果能維持在共享帶寬值的幅度左右，能帶來較好的并發(fā)下載速率。并發(fā)流最低速率來自于鏈路衰減較大的終端。上行512Kbps下行1Mbps配置，實際帶寬上行463.04Kbps下行814.16Kbps，是很穩(wěn)定的值，上行512Kbps下行2Mbps配置，實際帶寬上行464.48Kbps下行1050.16Kbps，是很適合滿配運營的值。

延時可以控制在200ms左右，達到軟件版本標準；

丟包率最高為0.5％,在實際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中符合電信級運營對丟包率的要求<1％；

四組帶寬測試值的總帶寬均超出共享50Mbps范圍，因競爭機制，會出現(xiàn)個別終端帶寬極高，個別終端帶寬極低，下行帶寬基本只能維持在設(shè)置帶寬值的一半左右；對于簡單的上網(wǎng)頁面瀏覽足以支持，但是對于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，諸如：BT、下載業(yè)務(wù)、在線視頻和網(wǎng)絡(luò)游戲等體現(xiàn)不出優(yōu)勢；同一頭端下各終端的上下行帶寬和，如果能維持在共享帶寬值的幅度左右，能帶來較好的并發(fā)下載速率。上行512Kbps下行1Mbps配置，實際帶寬上行324.69Kbps下行466.16Kbps，能滿足基本上網(wǎng)瀏覽穩(wěn)定運行需求。

結(jié)束語

采用EPON＋有源調(diào)制EOC方式，無需為EPON延伸現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)和光站位置，即EPON的ONU節(jié)點與現(xiàn)有光站共址；它是現(xiàn)行CMTS接入方式很好的補充，利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的同軸電纜、分支分配器資源，無需改造入戶施上難度小，節(jié)省建網(wǎng)成本；支持安全（VLAN）寬帶上網(wǎng)、支持數(shù)字電視雙向業(yè)務(wù)與HDTV業(yè)務(wù)、支持多路組播與大數(shù)據(jù)流并發(fā)應(yīng)用；對于尚未雙向改造、尚未投資開通DOCSIS系統(tǒng)的HFC網(wǎng)絡(luò)，可低投入成本、低工程量、按需即時開通（甚至提供短租）業(yè)務(wù)，布網(wǎng)速度快，一個頭端即可覆蓋一個光節(jié)點，擴容手段方便，增加頭端拆分鏈路可以保證 隨著用戶數(shù)量增加而帶寬不受影響，快速實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)收益。