EPON技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用原理與優(yōu)勢研究

梁 昊

[摘要]隨著我國有線電視技術(shù)的迅猛發(fā)展，廣電在光纖網(wǎng)絡(luò)資源和入戶線路資源方面占有很大優(yōu)勢，但舊有的單向HFC網(wǎng)絡(luò)無法滿足新業(yè)務(wù)的需求，EPON(EthernetPassive optical Network：EPON)技術(shù)的成熟為HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向化改造帶來新的契機(jī)。因此，對EPON技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用原理與優(yōu)勢進(jìn)行研究。

[關(guān)鍵詞]EPON HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)合

中圖分類號：TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671—7597(2009)1020111—01

我國的有線電視網(wǎng)絡(luò)因?yàn)槠鸩捷^晚，加之體制等各種原因，使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)在構(gòu)成形式、技術(shù)、開展的業(yè)務(wù)和施工質(zhì)量等各方面還存在諸多的不足，使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。廣電系統(tǒng)在視頻業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)資源和用戶資源方面擁有突出的優(yōu)勢，如何利用自身優(yōu)勢，把握市場發(fā)展并搶得用戶需求的先機(jī)是廣電贏取市場的關(guān)鍵。HFC網(wǎng)絡(luò)與EPON技術(shù)結(jié)合，可以快捷地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)雙向改造，并可以為用戶提供更大帶寬，甚至向FTTH平滑過渡。較之于其它業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，最沒有體系結(jié)構(gòu)的差異，具有天然的優(yōu)勢，建設(shè)成本會最低，從而令HFC網(wǎng)絡(luò)成為最具有競爭能力和廣闊發(fā)展前景的寬帶業(yè)務(wù)接入網(wǎng)。

一、EPON技術(shù)在HFC網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用原理

EPON采用以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)、點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式，極大地簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。結(jié)合HFC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用EPON技術(shù)和HFC技術(shù)的結(jié)合，在廣電網(wǎng)絡(luò)原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上擴(kuò)展新的寬帶數(shù)據(jù)接入功能、迅速占領(lǐng)寬帶接入市場提供了機(jī)會。

(一)前端或分前端。有線電視網(wǎng)絡(luò)能夠開展的業(yè)務(wù)主要有：傳統(tǒng)模擬、數(shù)字電視業(yè)務(wù)：以太網(wǎng)接入業(yè)務(wù)：交互電視數(shù)據(jù)回傳；IP話音業(yè)務(wù)；IP視頻業(yè)務(wù)：其它增值業(yè)務(wù)等。這就要求前端或分前端除了能夠提供模擬、數(shù)字電視業(yè)務(wù)以外還要具有以上其它業(yè)務(wù)的接入功能。經(jīng)過EPON技術(shù)改造的前端或分前端中OLT為EPON的前端設(shè)備：路由器完成各種IP業(yè)務(wù)、電話業(yè)務(wù)及網(wǎng)管系統(tǒng)的接入。

(二)光纜傳輸。WDM的使用，使系統(tǒng)采用的3個(gè)光波長能夠在一根光纖中來傳輸全業(yè)務(wù)，而光纜中僅保留各用和預(yù)留光纖即可，或增加備份路由。PON技術(shù)的采用，使光節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍達(dá)到20km以內(nèi)、數(shù)量16個(gè)以上。

光分路器(ODN)的使用，使網(wǎng)絡(luò)成為點(diǎn)對多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，大大降低了光纖(纜)的使用量。當(dāng)前HFC網(wǎng)絡(luò)的四芯光纜完全能夠滿足EPON網(wǎng)絡(luò)對光纖的需求，并且可以完全保留原HFC網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和光纜路由，僅需增加光接點(diǎn)而己。

(三)用戶端。前端與光纜干線部分的改造可以說是比較簡單，能夠做到立竿見影，但是用戶端的改造難度卻是非常大。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)改造的工作量大，涉及到所有的用戶；(2)改造的資金壓力大；(3)信號的入戶方式對運(yùn)營商和用戶的影響大。我國有線電視用戶數(shù)量大，發(fā)展非常不平衡。目前有線電視網(wǎng)開展的業(yè)務(wù)不同，HFC接入網(wǎng)部分的入戶方式的差異也較大。下面以HFc網(wǎng)只開展了基本的電視信號接入業(yè)務(wù)為例來闡述HFC網(wǎng)絡(luò)的EPON改造。

1、EPON+LAN。對于預(yù)留了兩線或具備重新布線條件的建筑；可采用EPON+LAN的技術(shù)。多個(gè)用戶共用一個(gè)ONE，采用五類線入戶方案。結(jié)合ONE的種類，主要有兩種接入方式：(1)采用多用戶輸出端口的0NU，一個(gè)ONO由多個(gè)用戶共享。ONU每個(gè)輸出端口用五類線直接接入用戶。(2)采用單用戶輸出端口的ONO，在ONU輸出端口接以太網(wǎng)交換機(jī)，多個(gè)用戶共享一個(gè)OUN，用五類線直接接入用戶。

2、EPON技術(shù)與EoC(Ethernet over Coax)技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用。對于未預(yù)留網(wǎng)線又不具備重新布線條件或線路距離較長的用戶，可以利用原同軸電纜代替5類線做基帶傳輸。即將以CATV的RF信號和數(shù)據(jù)信號按照頻分復(fù)用的技術(shù)來混頻，在同軸電纜中傳輸，避免樓道內(nèi)的線路改造、鋪設(shè)，完成HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向化。簡單的說EoC就是一種通過有源或無源介質(zhì)變換器(合波器)在同軸電纜中傳輸以太網(wǎng)信號的技術(shù)。無源EoC的原理是把有線電視信號的下行傳輸和IP數(shù)據(jù)雙向傳輸有機(jī)地結(jié)合在一起，用同一根同軸電纜送入用戶，既有大容量清晰的圖像，又有雙向獨(dú)享的寬帶數(shù)據(jù)接入。

3、EPON系統(tǒng)中0NU設(shè)備樓道內(nèi)供電問題的解決。有線電視網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備供電采用的是集中供電(60v)或本地供電(220V)兩種方式。為了解決樓道內(nèi)供電問題，可以通過同軸電纜對EPON設(shè)備進(jìn)行集中低壓供電。光接點(diǎn)的光機(jī)將CATV的射頻信號和60V的電源一同傳送到樓道中，通過分離器將60V電源和CATV信號分開。將分離出的60V電源對EPON系統(tǒng)的0 Nl_、交換機(jī)設(shè)備進(jìn)行集中式供電。

二、EPON在EHFC中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

1、EPON網(wǎng)絡(luò)局端(oLT)與用戶(ONE)之間僅有光纖、光分路器等無源光器件，無需機(jī)房、無需配備電源、無需有源設(shè)備維護(hù)人員。采用一點(diǎn)至多點(diǎn)的拓樸結(jié)構(gòu)，取代點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)，大大節(jié)省了光纖的用量、管理成本。無源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備代替了傳統(tǒng)的ATM／SONET寬帶接入系統(tǒng)中的中繼器、放大器和激光器，減少了中心局端所需的激光器數(shù)目，并且OLT由許多0NU用戶分擔(dān)。

2、采用單纖波分復(fù)用技術(shù)，僅需一根主干光纖和一個(gè)0LT，傳輸距離可達(dá)20公里。在用戶側(cè)通過光分路器分送給最多32個(gè)OME，因此可大大降低0LT和主干光纖的成本壓力。

3、上下行均為千兆速率，下行采用針對不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼挘闲欣脮r(shí)分多址接入(TDMA)共享帶寬。高速寬帶，充分滿足接入網(wǎng)客戶的帶寬需求，并可方便靈活的根據(jù)用戶需求的變化動態(tài)分配帶寬。

4、系統(tǒng)成本低，建設(shè)周期短。點(diǎn)對多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，只需增加0NU數(shù)量和少量用戶側(cè)光纖即可方便地對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容升級，充分保護(hù)運(yùn)營商的投資。

5、EPON具有同時(shí)傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力，其中TDm和IP數(shù)據(jù)采用IEEES02.3以太網(wǎng)的格式進(jìn)行傳輸，輔以電信級的網(wǎng)管系統(tǒng)，足以保證傳輸質(zhì)量。通過擴(kuò)展第三個(gè)彼長即可實(shí)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)廣播傳輸。

6、協(xié)議轉(zhuǎn)換成本低。EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式同時(shí)也是用戶局域網(wǎng)／駐地網(wǎng)的主流技術(shù)，二者具有天然的融合性，消除了復(fù)雜的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來的成本因素。

7、安全性高。EPONT行采用針對不同用戶加密廣播傳輸?shù)姆绞焦蚕韼挘闲欣脮r(shí)分多址接入共享帶寬。支持VLAN、VPN、IPSec和通道技術(shù)等，提供安全的網(wǎng)絡(luò)接入。

8、更好的QoS。系統(tǒng)沒有雙向HFC+Cable gedem的回傳噪聲缺陷。此外，EPON具有同時(shí)傳輸TOM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力，其中TDM和IP數(shù)據(jù)采用IEEE802.3以太網(wǎng)的格式進(jìn)行傳輸，輔以電信級的網(wǎng)管系統(tǒng)，足以保證傳輸質(zhì)量。