一種通用EoC局端解決方案設(shè)計

摘要：目前，主流的HFC網(wǎng)絡(luò)雙向改造的方案包括CMTS+CM方案、FTTP＋LAN方案、EPON＋EoC方案。本文對EPON+EoC方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對幾種EoC技術(shù)進(jìn)行了分析對比。本文提出了一種創(chuàng)新的通用EoC局端解決方案設(shè)計，該解決方案具有并發(fā)用戶數(shù)高、傳輸帶寬高、抗干擾能力強(qiáng)的特點?；谠摻鉀Q方案設(shè)計的局端設(shè)備，在某地方臺進(jìn)行了實測，效果良好。

關(guān)鍵詞：EPON、EoC、雙向網(wǎng)改造、MOCA

中圖分類號：TN915.62

1．引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，各種新型的高速交互式業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，人們對于網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求也越來越高，各種先進(jìn)的寬帶接入技術(shù)使得用戶能夠享受到日益豐富的數(shù)字多媒體服務(wù)。目前比較成熟的寬帶接入技術(shù)主要包括ADSL、HFC、FTTH等等。

HFC（HybridFiberCoaxial）網(wǎng)絡(luò)，即光纖和同軸電纜相結(jié)合的混合網(wǎng)絡(luò)，也就是光纖到用戶社區(qū)，進(jìn)入用戶的“最后一公里”采用同軸電纜。我國的有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過了20多年的發(fā)展，總長度現(xiàn)已超過300萬公里，光纖干線達(dá)到26萬公里，覆蓋用戶近1.5億戶。然而，我們大多數(shù)有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)仍然是單向網(wǎng)絡(luò)，必須進(jìn)行雙向改造，才能開展多功能和個性化的交互業(yè)務(wù)。為了應(yīng)對日益激烈的競爭，提升多業(yè)務(wù)服務(wù)能力，充分發(fā)揮現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)勢，進(jìn)行HFC網(wǎng)絡(luò)雙向化改造勢在必行。目前，主流的HFC網(wǎng)絡(luò)雙向改造的方案包括CMTS+CM方案、FTTP＋LAN方案、EPON＋EoC方案。本文主要是基于EPON＋EoC方案，實現(xiàn)HFC雙向網(wǎng)的改造。

2．EPON+EoCHFC雙向網(wǎng)改造方案

2.1EPON技術(shù)及系統(tǒng)構(gòu)成

無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)透明性較好，原則上可適用于任何制式和速率的信號。根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的不同，可以分為APON/BPON（基于ATM）、GPON（基于ATM和GEM）、EPON/GEPON（基于以太網(wǎng)）等。在這幾種PON技術(shù)中，GPON技術(shù)完美，標(biāo)準(zhǔn)完善，但成本高、產(chǎn)業(yè)鏈不完整。APON/BPON存在帶寬有限、技術(shù)復(fù)雜、承載IP業(yè)務(wù)效率低等問題。EPON可以支持1.25Gbit/s對稱速率，將來還可能升級到10Gbit/s；而EPON標(biāo)準(zhǔn)化工作開展得早，其采用的802.3標(biāo)準(zhǔn)系列已經(jīng)成為業(yè)界最重要的標(biāo)準(zhǔn)，目前市場上已有的G比特級PON產(chǎn)品更多的是遵循EPON標(biāo)準(zhǔn)，所以EPON是目前有線電視城域網(wǎng)建設(shè)中的最佳方案。

EPON系統(tǒng)采用單纖波復(fù)用技術(shù)，在一芯光纖上轉(zhuǎn)送上下行兩個波，上行波長1310nm，下行波長1490nm。一個典型的EPON系統(tǒng)由OLT、ONU/ONT、POS組成，如圖1所示。

OLT（OpticalLineTerminal）在廣電組網(wǎng)系統(tǒng)中放置于前端或分前端。它既是一個交換機(jī)，又是一個多業(yè)務(wù)提供平臺。數(shù)據(jù)下行，OLT采用廣播方式；數(shù)據(jù)上行，來自各個ONU的多種業(yè)務(wù)信息以時分復(fù)用的方式耦合到一根光纖，最終送到位于局端的OLT接收端。

POS（PassiveOpticalSplitter）是無源光纖分光器，是一個鏈接OLT和ONU的無源設(shè)備，功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)并集中上行數(shù)據(jù)，可多級連接，靈活組網(wǎng)。

ONU/ONT位于用戶端。兩者區(qū)別在于，ONT直接位于用戶端，ONU與用戶間還有其它網(wǎng)絡(luò)如以太網(wǎng)。ONU的主要功能是接收光信號并將其轉(zhuǎn)換為客戶需要的形式。在光纖鋪設(shè)到樓的條件下，ONU放置于樓道，下連EOC局端設(shè)備。

EPON系統(tǒng)具有帶寬高、分配靈活、成本低、維護(hù)簡單、容易擴(kuò)展、可靠性高、服務(wù)有保障的優(yōu)點，非常適合承載多業(yè)務(wù)，

2.2EoC技術(shù)

EoC（EthernetoverCoax）是在同軸電纜上傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的技術(shù)統(tǒng)稱。根據(jù)技術(shù)方法的不同，EoC技術(shù)可分為無源基帶傳輸、有源調(diào)制傳輸兩大類技術(shù)。

無源EoC直接把以太網(wǎng)的基帶信號通過無源器件耦合到同軸電纜中傳輸。其技術(shù)原理就是將符合802.3系列標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)信號，在無源EoC設(shè)備中通過阻抗變換、平衡/非平衡變換后，在10～25MHz帶寬內(nèi)與有線電視65～860MHz信號混合通過同一根有線電視同軸電纜入戶，在戶內(nèi)又通過無源設(shè)備將以太信號與RF電視信號分離，從而完成對用戶的雙向網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)的接入。無源EoC方案的優(yōu)點是可使每戶獨享10Mbps帶寬，可平滑過渡到每戶100Mbps。雙向網(wǎng)改施工量較小，較其它技術(shù)能更快、更省的進(jìn)行全面覆蓋。無源EoC的缺點是從樓道到用戶端CABLE網(wǎng)絡(luò)必須為星型，不能使用分支分配器，無法適用于廣電常見的樹型網(wǎng)絡(luò)，抗干擾能力差、對阻抗匹配要求高。

有源EoC主要有以下幾種技術(shù)：①HiNoc，（HighPerformanceNetworkOverCoax）；②MOCA（MultimediaOverCoax）；③HomePlug，（HomerPlugPowerlineAlliance）；④HomePNA，（HomePhonelineNetworkingAllince）；⑤WLAN（Wi-FiAlliance）無線降頻電纜傳輸技術(shù)等。這幾種有源調(diào)制EoC技術(shù)在有線電視同軸電纜傳輸網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)基本相同，均將數(shù)據(jù)信號調(diào)制到能在CATV同軸網(wǎng)傳輸?shù)哪骋活l段上，在光接機(jī)至用戶終端之間的同軸電纜中進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的插入，并在用戶終端通過分離器將IP數(shù)據(jù)信號與電視RF信號分離還原。下行方向傳輸CATV和數(shù)據(jù)調(diào)制信號，上行方向傳輸數(shù)據(jù)調(diào)制信號，為雙向數(shù)字電視平臺提供回傳通道。各種EoC技術(shù)的簡單比較參見表1。

表1 各種EoC技術(shù)比較

比較項目無源EoCHiNOCMOCAHomePlugHomePNAWLAN

頻譜0.5~25

MHz869~1200

MHz800~1500

MHz2~30MHz4~28MHz2.4G/

900MHz

調(diào)制方式基帶編碼OFDM，

自適應(yīng)M-QAMOFDM，自適應(yīng)M-QAMOFDM，自適應(yīng)M-QAMFDQAM，自適應(yīng)M-QAMDSS，OFDM，自適應(yīng)M-QAM

信道帶寬25MHz16MHz50MHz28MHz24MHz20/40MHz

通信方式半雙工、全雙工半雙工半雙工半雙工半雙工半雙工

MAC層協(xié)議CSMA/CDTDMATDMA/TDDCSMA/TDMACSMACSMA、CA

支持客戶端數(shù)由交換端口數(shù)確定326316或326332

傳輸距離100m內(nèi)300m內(nèi)600m內(nèi)300m內(nèi)300m內(nèi)1km內(nèi)

EoC系統(tǒng)的接入設(shè)備由兩部分組成：EoC局端設(shè)備和用戶終端設(shè)備。

EoC局端設(shè)備一般安裝在HFC網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點、放大器或樓道的位置。局端設(shè)備將高速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)分解成多路低速業(yè)務(wù)并調(diào)制（耦合）到同軸電纜中，反之，將同軸電纜中的多路業(yè)務(wù)解調(diào)出來并復(fù)接成高速以太網(wǎng)業(yè)務(wù)流發(fā)送到骨干分組網(wǎng)。EoC用戶終端設(shè)備安裝在用戶家中，負(fù)責(zé)將同軸電纜中的有線電視的TV信號與IP信號分離，或?qū)⑸闲幸蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制后發(fā)送到EoC局端設(shè)備。

2.3EPON+EoC雙向網(wǎng)典型應(yīng)用方案

有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)雙向改造，需要根據(jù)HFC網(wǎng)絡(luò)的實際構(gòu)架來確定。EPON+EOC方案是完全匹配廣電有線的HFC網(wǎng)絡(luò)，利用原有入戶同軸電纜，不需要對入戶電纜重新改造，適合小區(qū)大樓已交付用戶、同軸電纜已經(jīng)入戶、不方便入戶進(jìn)行網(wǎng)改的情況。EPON+EoC充分利用了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，能夠有效降低網(wǎng)改成本。

在典型應(yīng)用方案中，EPONOLT放置在前端或分前端，ONU部署在小區(qū)樓宇樓道中，然后以EoC方式下行。EoC局端設(shè)備將CATV信號和數(shù)據(jù)信號進(jìn)行調(diào)制，通過原有同軸線纜傳送到用戶家中，用戶使用EoC終端設(shè)備解調(diào)出CATV信號和數(shù)據(jù)信號。用戶的交互業(yè)務(wù)請求通過EoC方式上行。EPON+EoC雙向網(wǎng)典型應(yīng)用方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3．EoC局端設(shè)備設(shè)計

3.1EoC局端設(shè)備系統(tǒng)框圖

EoC局端設(shè)備由光模塊、網(wǎng)管模塊、Master模塊、電源模塊、背板等部分組成。系統(tǒng)框圖如圖3所示。

光模塊內(nèi)含千兆光收發(fā)器和千兆HUB，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

網(wǎng)管模塊含有一個CPU和一個EMAC，可以配置成快速以太網(wǎng)口。網(wǎng)管模塊運行基于WEB的網(wǎng)絡(luò)管理程序，實現(xiàn)對局端設(shè)備的配置管理，實現(xiàn)對線路、局端、光接收機(jī)和電源模塊的監(jiān)控功能。

每個master模塊含有CPU、調(diào)制解調(diào)模塊和EMAC。CPU對調(diào)制解調(diào)模塊和以太網(wǎng)交換芯片進(jìn)行配置管理，作為以太網(wǎng)交換部分與調(diào)制解調(diào)部分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)橋，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)負(fù)載情況，每個EoC局端設(shè)備可以配置1-4個master模塊，最大用戶數(shù)255，局端帶寬可達(dá)400MHz，每用戶的最低帶寬在1MHz以上。

該設(shè)備特點：

高并發(fā)用戶數(shù)：一臺局端設(shè)備可帶63個并發(fā)用戶，按需經(jīng)升級后可擴(kuò)展到255個，充分滿足單棟樓宇接入用戶數(shù)多的需求。

高傳輸帶寬：物理層傳輸帶寬高達(dá)400Mbps，可以為一個頭端設(shè)備下的所有用戶提供高達(dá)200Mbps有效帶寬，充分滿足家庭用戶對各種寬帶業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求。

抗干擾能力強(qiáng)：系統(tǒng)采用OFDM調(diào)制技術(shù)、FEC前向糾錯技術(shù)及信道自適應(yīng)技術(shù)，各個子載波頻率可以選擇關(guān)閉或者開啟，可以避開廣播電臺、無線電臺的干擾。

3.2EMS網(wǎng)管系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

EMS(ElementManagementSystem網(wǎng)元管理系統(tǒng))是對EPON接入網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理的后臺網(wǎng)管系統(tǒng)。整個系統(tǒng)分為后臺服務(wù)和面板視圖兩個部分，后臺負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)設(shè)備、收集設(shè)備數(shù)據(jù)、告警和輪詢設(shè)備的狀態(tài)。模塊結(jié)構(gòu)圖如下：

面板視圖主要負(fù)責(zé)顯示設(shè)備的一些基本信息和配置設(shè)備的參數(shù)，模塊圖如下所示。

圖5 面板試圖結(jié)構(gòu)示意圖

開發(fā)環(huán)境為：

操作系統(tǒng)：windows2000/XP

開發(fā)語言：Java

數(shù)據(jù)庫：MySQL

開發(fā)平臺：AdventNetWebNMS4

網(wǎng)管協(xié)議：SNMPv2

EMS部分功能

節(jié)點管理。系統(tǒng)提供IP視圖來對所有節(jié)點進(jìn)行管理，通過“添加節(jié)點”的方式來發(fā)現(xiàn)節(jié)點設(shè)備并添加到IP視圖上，系統(tǒng)可以一次性添加若干節(jié)點。

故障管理。故障管理主要包括對設(shè)備的告警信息和對事件分析，查詢設(shè)備的歷史告警信息和運行信息，

實時設(shè)備面板狀態(tài)顯示。提供設(shè)備面板視圖，模擬當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)。

系統(tǒng)信息。顯示設(shè)備的名稱、描述、出產(chǎn)地和啟動時間。

采用上述設(shè)計的EoC局端設(shè)備日前已在某地方臺完成實測，效果良好，具體指標(biāo)如下。

局端接口：上聯(lián)支持最多1路TV輸入口，1路數(shù)據(jù)接口；下聯(lián)支持1路混合信號輸出口。

終端接口：支持1路TV輸出口；2路網(wǎng)絡(luò)接口。

穩(wěn)定工作衰減范圍：0～－60db。

支持最大帶寬：100M。

VLAN功能測試：能夠?qū)崿F(xiàn)VLAN劃分和管理：能夠?qū)I(yè)務(wù)和管理的VLAN分開，并可以將不同的業(yè)務(wù)劃分在不同的VLAN中。

QOS測試：支持基于端口、VLAN、MAC的QOS優(yōu)先級。

組播功能測試：支持組播功能。

流量控制：可通過網(wǎng)管軟件手動設(shè)置限速，最小顆粒度為128K。

網(wǎng)管軟件：支持TELNET，SNMP，WEB方式網(wǎng)管。

軟件升級：支持本地，遠(yuǎn)程升級。

干擾測試：帶寬下降至40M左右，延時及丟報率正常。

參考文獻(xiàn)：

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http://www.mocalliance.org/en/industry/white_papers/WhitePaperEoC_in_HFC%5B1%5D.pdf

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文