高帶寬需求下的HFC+EPON+LAN雙向網改實例

郭冰松

（廣州珠江數碼集團有限公司 工程建設中心，廣東 廣州 510010）

目前，廣州珠江數碼的HFC網絡都是采用CMTS的方式覆蓋并進行雙向改造。但在網絡改造中，一些陳舊的城中村有線電視網絡往往環境復雜，若用傳統的CMTS方式進行改造，勢必要進行全網絡改造，投入與產出差距較大，且改造起來十分費時費勁[1-3]。但這些區域的用戶對寬帶網絡的需求非常集中，商業潛力不可低估。因此，為了滿足市場需求，快速完成雙向網絡覆蓋，改造后的網絡支持戶均接入帶寬20 Mbit/s的高帶寬業務，嘗試采用HFC+EPON+LAN的組網方式來完成雙向網改。

1 網絡現狀和業務需求

瑞寶村是這次網絡改造的試點。瑞寶村原使用單向光站和樓放，接入網較為陳舊，但可滿足傳統數字電視需求。分前端機房到光站有2芯光纜，1芯在用，1芯備用。光站覆蓋約800戶，共16個樓放，每個樓放覆蓋最多50戶。用戶較為集中，用戶終端到樓放不超過100 m。改造前瑞寶村網絡拓撲如圖1。

圖1 改造前瑞寶村網絡拓撲圖

業務需求分析：此次網絡改造必須滿足現有和未來業務的需要，目前珠江數碼共有3類主營業務，包括DVB數字電視、寬帶以及互動電視。DVB數字電視可利用原有HFC網傳輸，網絡改造主要針對寬帶和互動電視業務。根據市場發展需要，每戶寬帶接入帶寬最高10 Mbit/s；互動電視采用微軟Mediaroom平臺方案，現有1080 i高清點播、高清直播等電視節目，每戶需要帶寬約10 Mbit/s，改造后的網絡需滿足兩種業務同時開展，即每戶接入帶寬20 Mbit/s。按照光機覆蓋800戶，最終寬帶接入率30%，每戶帶寬10 Mbit/s，在線率70%，并發率20%計算，寬帶業務下行需要的總帶寬為336 Mbit/s。互動電視業務最終接入率15%，每戶帶寬10 Mbit/s，在線率50%，并發率100%，下行需要帶寬為600 Mbit/s，總業務下行帶寬需要936 Mbit/s。上行以寬帶為主，按照每戶1 Mbit/s帶寬，需要上行總帶寬33.6 Mbit/s。

2 EPON+LAN網改方案

2.1 網絡設計方案

從前端到光機的距離大約是10 km，使用原備用纖芯。OLT采用20 km的GEPON口，輸出光功約4 dBm，ODN部分選用分路1∶16，光衰減約13.5 dB，按照1310 nm每公里連直熔點衰減約0.4 dB/km，法蘭頭衰減0.5 dB/個，鏈路總衰減約為20 dB。ONU接收靈敏度最少約-24 dBm，網絡設計預留了光功率變化±4 dB的裕量。為了節約成本、充分利用資源，接入網按需布放，開通業務的用戶使用超5類線接入。

2.2 EPON+LAN改造后網絡結構

網絡改造后，ODN+LAN和原來HFC網絡并行。在原光站附近安裝室外光纖配線箱，箱內采用1∶16光分路器，在原樓放附近安裝ONU綜合接入箱及ONU共16臺。光纖配線箱到ONU綜合接入箱采用2芯光纜連接，1芯使用，1芯備用。接入網使用室外超5類線按需拉放。網絡改造后如圖2所示。

圖2 改造后瑞寶村網絡拓撲

2.3 用戶端配置

在EPON網絡上承載兩種業務，兩種業務既要同時傳送又要互不干擾。在OLT上把兩種業務分別劃分到兩個不同的VLAN，OLT的GEPON口和ONU的FE口均支持Hybrid端口能轉發不同VLAN的報文。當有用戶報裝，需要在用戶終端安裝小型4口交換機，該交換機支持自定義VLAN，最終VLAN報文在小型交換機終結，交換機4個端口可分別對應不同VLAN，開通多種業務。管理人員可以在ONU上分別對每用戶每種業務進行2層QOS管理。

2.4 EPON+LAN改造完成后的網絡特點

EPON+LAN改造完成后網絡特點如下：1）網絡改造不影響原有網絡，不影響原有業務。2）無源光網絡沒有入侵噪聲，網絡穩定。3）減少不同環節的協議轉換，減少網絡時延。4）接入帶寬大，能滿足長期業務需要。5）有源設備都支持SNMP協議，減少現場維護工作量。6）接入網按需布放，能縮短建設周期和降低建設成本。

3 網絡改造投入對比

下面比較EPON+LAN網絡改造和基于DOCSIS 3.0 CMTS的HFC雙向改造的主要投入對比。投入對比分外線投入成本、前端設備投入成本、機房資源投入3部分。

3.1 外線投入成本對比

基于DOCSIS 3.0 CMTS的HFC雙向改造，外線部分需采取一次性全網改造，改造范圍從光站到入戶終端，改造內容包括光站、主支干電纜、樓放、接入網電纜、分支分配等。

對于EPON+LAN改造，用戶接入網部分按需布放，覆蓋率對成本影響比較大。而HFC網絡改造，一次全網改造到位，但CABLE MODEM所占成本也相對比較高，為了準確地比較EPON+LAN和DOCSIS 3.0 CMTS的改造成本，要把業務發展分為初期和后期。業務初期業務開通率5%，業務后期業務開通率30%，統計結果詳見表1。

表1 外線投入成本對比

從表1中得出，在業務發展初期，EPON+LAN成本為54060.00元，DOCSIS 3.0成本成本為73263.20元，2種組網成本相差26.2%；在業務發展后期，EPON+LAN成本為93460元，DOCSIS 3.0成本為123263.2元，成本相差24.1%，變動較少。因此，EPON+LAN方式外線投入成本較低。

3.2 前端設備投入成本對比

基于DOCSIS 3.0 CMTS下行每頻點帶寬約50 Mbit/s（8 MHz，256QAM），上行每頻點帶寬約為10 Mbit/s（3.2 MHz，16QAM）。上下行帶寬需求隨業務增加而增加，成本差異較大，因此也分為業務初期和業務后期2種情況進行比較。CMTS上行和下行頻點用量如表2所示。

表2 上下行帶寬需求比較

而EPON+LAN改造方案內線部分中，OLT采用高密度機箱式GEPON系統，最多支持下行GEPON口44個。每個GEPON口最多支持64個ONU接入。采用1個GE?PON可滿足800用戶到業務發展后期的使用。ONU選用1個GEPON口和16個全雙工FE接口。

設備投入成本見表3，在業務初期，EPON+LAN成本為15000.00元，DOCSIS 3.0成本為71000.00元；在業務后期，EPON+LAN成本為15000.00元，DOCSIS 3.0成本為222000.00元。EPON無論在業務初期還是業務后期，都比CMTS要便宜許多，帶寬越大，成本差距也越大，一次性投入1個GEPON口可解決業務發展初期到后期的過渡。而CMTS在業務發展初期投入較少，但隨著帶寬需求增大，所需要增加的下行和上行也成倍增加。因此，EP?ON+LAN方式前端設備投入成本較低。

表3 前端設備投入成本對比

3.3 機房資源投入對比

EPON+LAN改造對比于DOCSIS 3.0 CMTS改造的另一優點在于使前端的結構變得簡單，減少了射頻系統部分建設，并且能減少設備占位及機房功耗，在目前倡議綠色環保的時代，機房功耗的降低以及機柜數量的減少，必定能減少機房的基礎建設費用，同時在機房選址定位方面也會更加靈活。

由于此次試點覆蓋用戶數較少，單就此進行對比，結果不具備代表性。因此，下面將業務模型按比例擴大，基于CMTS方式組網。前端必要設備有光發射平臺、正向射頻分配平臺、光接收平臺、反向射頻混合平臺、回傳噪聲監測平臺，5個平臺缺一不可。機房正向射頻系統采用2級分配結構，回傳采用2級混合結構，所有平臺都采用高密度模塊式設備。按照業務需求模型，在正向不變情況下，覆蓋120個光節點約48000用戶的互動和寬帶業務大概需要4個滿配42U機柜。而采用EPON的方式，只需要60個GEPON口模塊，合共2臺機箱式OLT，合共1個機柜即可。另兩種方式下的設備功耗詳見表4。因此，無論在機房使用空間還是設備功耗方面，EPON+LAN方式均占優。

表4 機房資源投入對比

因此，綜合上述3方面對比，EPON+LAN方式在各類投入方面有較大優勢。

4 EPON+LAN組網的不足

EPON+LAN組網的優勢是明顯的，從成本上和帶寬上來看，都比使用DOCSIS 3.0的CMTS要更優。但也要清楚的看到，EPON+LAN也有明顯的不足，在帶寬的擴展方面，由于GEPON-ODN-ONU-LAN網絡是純分配的網絡，要繼續擴展帶寬需要再增加GEPON口，這樣等于從GEPON-ODN-ONU再建立1個網絡。這個缺點對于光纖資源不足的地方顯得尤為突出。而對于CMTS組網來說，增加頻點即可增加帶寬，特別是采用M-CMTS方式，使用EAGEQAM以后，CMTS下行成本能有效降低。

5 小結

EPON和DOCSIS 3.0 CMTS都是非常成熟的系統，技術上兩者各有優點，實現上也可互為補充。在今后高帶寬業務需求下，如何快速推進業務，并降低業務成本，通過以上對建設成本和資源投入等方面的對比結果來看，應針對不同網絡特點，不同資源情況，從而選取合適的雙向網絡改造方式。

[1]徐力恒，李建華.融合EPON與DOCSIS的EoC技術與雙向網改方案[J].電視技術，2011，35（12）：4-6.

[2]余自強.基于DOCSIS3.0的雙向HFC網絡規劃方案[J].電視技術，2011，35（14）：35-36.

[3]李建華，凌俏峰，徐力恒.視頻點播在HFC CMTS網絡中的擁塞避免與控制策略[J].電視技術，2011，35（16）：53-56.