EoC技術(shù)在廣電寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

史少華

（山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司招遠(yuǎn)公公司，招遠(yuǎn) 265400）

EoC技術(shù)在廣電寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

史少華

（山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司招遠(yuǎn)公公司，招遠(yuǎn) 265400）

本文首先對(duì)EoC技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，然后對(duì)主流EoC系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較，最后就EoC技術(shù)在招遠(yuǎn)廣電寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用實(shí)踐情況進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

EoC；廣電網(wǎng)絡(luò)；寬帶接入

1　引言

隨著有線(xiàn)電視數(shù)字化的推進(jìn)，建設(shè)下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）提上議事日程，廣電網(wǎng)絡(luò)的雙向化改造已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。在接入網(wǎng)的改造中，為了解決“最后一公里”的入戶(hù)問(wèn)題，有多種技術(shù)方案，其中EoC（Ethernet over Coax）產(chǎn)品經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展完善，逐步成為主流解決方案之一，并在一些地方開(kāi)始商用。EoC技術(shù)能夠充分利用廣電同軸接入網(wǎng)絡(luò)資源，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的改造實(shí)現(xiàn)雙向通信，承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、視頻、語(yǔ)音等多種業(yè)務(wù)的融合，因而得到了廣泛關(guān)注。

2　EoC技術(shù)簡(jiǎn)介

EoC技術(shù)是在同軸電纜上傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)的技術(shù)，即以以太網(wǎng)系列技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)接入技術(shù)，物理傳輸介質(zhì)是同軸電纜，數(shù)據(jù)傳輸可以使用基帶傳輸技術(shù)也可以使用調(diào)制傳輸技術(shù)。根據(jù)技術(shù)方法的不同，EoC技術(shù)可歸納為無(wú)源基帶傳輸、有源調(diào)制傳輸兩大類(lèi)技術(shù)。

無(wú)源EoC采用的是將基帶的以太數(shù)據(jù)流信號(hào)直接混入或分離的技術(shù)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制，其實(shí)質(zhì)就是一種基于同軸的以太局域網(wǎng)，其最大的特點(diǎn)是通過(guò)無(wú)源器件的處理就可實(shí)現(xiàn)。它適合于集中分配型同軸網(wǎng)絡(luò)，不適合樹(shù)型，也不能過(guò)分支分配器。從改造情況看，無(wú)源EoC改造必須具備兩個(gè)條件：一是局端數(shù)據(jù)信號(hào)必須到樓道；二是EoC下行通道不能有分支分配器，且不能有額外干擾源。這兩個(gè)條件，導(dǎo)致采用無(wú)源EoC技術(shù)的廣電雙向網(wǎng)絡(luò)改造成本非常大，無(wú)法適用于廣電的樹(shù)型和星型網(wǎng)絡(luò)。

有源EoC不同于無(wú)源EoC，它是采用頻分復(fù)用技術(shù)將預(yù)先調(diào)制的以太I(xiàn)P數(shù)據(jù)信號(hào)與CATV信號(hào)混合在一起，然后通過(guò)同軸分配網(wǎng)傳輸至用戶(hù)端分離出CATV信號(hào)和IP數(shù)據(jù)信號(hào)，IP數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)還原成原始以太數(shù)據(jù)信號(hào)。有源EoC由于采取了一些適應(yīng)CATV網(wǎng)絡(luò)特性的處理技術(shù)，所以能克服無(wú)源EoC的缺點(diǎn)，能適應(yīng)樹(shù)型、星型以及混合型網(wǎng)狀網(wǎng)，能夠過(guò)分支分配器，具有傳輸距離遠(yuǎn)、帶寬高、支持QoS、支持集中網(wǎng)管等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地滿(mǎn)足HFC同軸分配網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

3　EoC系列標(biāo)準(zhǔn)比較

有源EoC技術(shù)目前是研究和使用的潮流，大多是基于調(diào)制技術(shù)的。主流的技術(shù)主要有：基于電力線(xiàn)的HomePlug、基于電話(huà)線(xiàn)的HomePNA、基于同軸電纜的MoCA、源自無(wú)線(xiàn)接入的Wi-Fi降頻技術(shù)和H3C的EPCN技術(shù)等。

（1）HomePlug AV。HomePlug AV的物理層采用正交頻分（OFDM）調(diào)制技術(shù)，總子載波數(shù)為1155，在2～28MHz頻段使用917個(gè)有效子載波；每個(gè)子載波可自適應(yīng)選擇BPSK，QPSK到1024QAM的調(diào)制技術(shù)；采用Turbo FEC錯(cuò)誤校驗(yàn)；物理層線(xiàn)路速率達(dá)到200Mb/s，凈荷為150Mb/s，接近電力線(xiàn)信道的通信容量，最大鏈路衰減60dB，抗噪聲性能極強(qiáng)。

HomePlug AV的MAC層支持基于周期同步機(jī)制的TDMA和CSMA/CA，TDMA面向連接，提供QoS保障，確保帶寬預(yù)留、高可靠性嚴(yán)格的時(shí)延抖動(dòng)控制，CSMA面向優(yōu)先級(jí)，提供四級(jí)優(yōu)先級(jí)；數(shù)據(jù)傳輸能力較高，MAC層傳輸速率達(dá)到100Mb/s；小字節(jié)（64Byte）下吞吐率仍然較好，可達(dá)到25Mb/s。

（2）HomePNA3.1。HomePNA3.1的物理層采用頻率分集正交幅度（FDQAM）調(diào)制技術(shù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)干擾情況，最多分裂為16個(gè)子載波，一般而言，在較低的SNR傳輸環(huán)境下，F(xiàn)DQAM的效率優(yōu)于QAM，但其抗干擾能力不如OFDM；在擴(kuò)展的4～36MHz功率譜密度掩碼內(nèi)，支持最大32MHz的帶寬，能夠提供范圍為4～320Mb/s的物理層數(shù)據(jù)速率。

HomePNA3.1的MAC層采用基于CSMA/CA技術(shù)的同步MAC協(xié)議模式來(lái)提供無(wú)沖突媒質(zhì)接入；在主機(jī)控制下，通過(guò)預(yù)先規(guī)劃好所有媒質(zhì)訪問(wèn)的時(shí)序來(lái)避免沖突；提供QoS服務(wù)，采取八種不同優(yōu)先等級(jí)的幀傳送方式，MAC層速率可達(dá)150Mb/s。

（3）MoCA。MoCA物理層的工作頻帶為800～1500MHz，每個(gè)信道帶寬50MHz，15個(gè)信道可選；物理層采用多子載波OFDM技術(shù)，每個(gè)子載波調(diào)制方式為BPSK～256QAM自適應(yīng)，每信道傳輸速率270Mb/s；MAC層工作方式TDD/TDMA，吞吐率130Mb/s；多信道可并行工作。

（4）Wi-Fi降頻。降頻Wi-Fi技術(shù)采用的是802.1l協(xié)議，把2.4 G H z的數(shù)據(jù)信號(hào)降頻到9 0 0M H z～1.1GH z范圍內(nèi)，每個(gè)信道帶寬為20MHz；物理層采用多子載波OFDM技術(shù)，每個(gè)子載波調(diào)制方式為BPSK～256QAM自適應(yīng)，每信道傳輸速率54Mb/s；MAC層工作方式CSMA/CA，吞吐率54Mb/s；多信道可并行工作。

（5）EPCN。EPCN是H3C針對(duì)廣電雙向網(wǎng)絡(luò)改造和家庭寬帶接入應(yīng)用提出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，該技術(shù)屬于有源EoC技術(shù)范疇，但有效解決了其他有源EoC的技術(shù)局限。EPCN物理層采用基于Homeplug的技術(shù)，MAC層采用類(lèi)似EPON的技術(shù)，借助H3C在以太網(wǎng)、EPON、ADSL等接入網(wǎng)技術(shù)的積累，在QoS、帶寬管理、多用戶(hù)多業(yè)務(wù)共享、Cable線(xiàn)路質(zhì)量評(píng)估、線(xiàn)路診斷等方面都做了詳細(xì)的更改和定義，是符合Cable網(wǎng)絡(luò)的一種MAC技術(shù)。

通過(guò)物理層采用同軸線(xiàn)纜，鏈路層采用以太網(wǎng)技術(shù)，引入點(diǎn)到多點(diǎn)通信控制技術(shù)，使得以太網(wǎng)在點(diǎn)到多點(diǎn)的同軸接入網(wǎng)中進(jìn)行承載。并通過(guò)專(zhuān)有技術(shù)解決CABLE網(wǎng)絡(luò)從光節(jié)點(diǎn)到用戶(hù)端跨越分支分配器、放大器等導(dǎo)致衰減大的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)CC網(wǎng)絡(luò)集中器的最大覆蓋，物理層速率、支持的最大用戶(hù)數(shù)和抗干擾能力也得到很大提升。

EPCN技術(shù)使用OFDM調(diào)制方式，在2～30MHz頻段使用近千個(gè)子載波；每個(gè)子載波可以單獨(dú)進(jìn)行BPSK，QPSK，8QAM，16QAM，64QAM，256QAM，1024QAM調(diào)制；OFDM中各個(gè)子載波頻譜有1/2重疊正交，這樣提高了OFDM調(diào)制方式的頻譜利用率。在接收端通過(guò)相關(guān)解調(diào)技術(shù)分離出各載波，同時(shí)消除碼間干擾的影響。并且采用Turbo FEC錯(cuò)誤校驗(yàn)結(jié)束，大大的提升了EPCN的抗干擾能力。

4　EoC技術(shù)在招遠(yuǎn)廣電的應(yīng)用

4.1EoC技術(shù)選擇

目前，在業(yè)界EoC產(chǎn)品方案多種多樣，規(guī)模、成熟度不一，不同的EoC技術(shù)有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇哪一種，就要根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)情況，綜合成本、速率來(lái)考慮。2008年底，招遠(yuǎn)廣電技術(shù)人員在對(duì)主流EoC技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合招遠(yuǎn)廣電網(wǎng)絡(luò)普遍存在一級(jí)電放大器及雙向可尋址集線(xiàn)器高頻不便于跨接的現(xiàn)狀，決定選用低頻的EoC技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的雙向化。我們選擇了多個(gè)廠家基于HomePlug Turbo，HomePlug AV及BPL的EoC設(shè)備進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和用戶(hù)環(huán)境的多次應(yīng)用測(cè)試和比較，并重點(diǎn)對(duì)H3C的產(chǎn)品進(jìn)行了測(cè)試。

結(jié)合多次的測(cè)試結(jié)果得出：基于HomePlug AV 的EoC技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾能力、傳輸距離遠(yuǎn)、能滿(mǎn)足現(xiàn)階段寬帶上網(wǎng)的基本要求。但時(shí)延較大且不穩(wěn)定、隨著終端在線(xiàn)和同時(shí)上網(wǎng)用戶(hù)數(shù)的增加，在上行數(shù)據(jù)流量增大的同時(shí)，丟包率明顯上升。

技術(shù)沒(méi)有最好，只有更適合。結(jié)合招遠(yuǎn)廣電網(wǎng)絡(luò)的狀況，2009年最終選擇了H3C基于EPCN的有源EoC調(diào)制技術(shù)，成功開(kāi)通了互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)接入網(wǎng)中有源設(shè)備的全程全網(wǎng)管理。

4.2招遠(yuǎn)廣電寬帶接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)

招遠(yuǎn)廣電寬帶接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，寬帶接入網(wǎng)采用了以太網(wǎng)單邊緣、每用戶(hù)每業(yè)務(wù)一個(gè)VLAN的方案。EPON和EPCN系統(tǒng)采用H3C公司的相關(guān)設(shè)備。OLT設(shè)備（帶EPON業(yè)務(wù)板的S7506E交換機(jī)）放置于廣電小區(qū)中心機(jī)房，OLT上行連接城區(qū)網(wǎng)設(shè)備。ONU（ET254-L）設(shè)備放置于小區(qū)或者樓道，OLT與ONU之間通過(guò)無(wú)源分光器以點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式連接。

EPCN系統(tǒng)由頭端CLT（CC600E/CC602）、終端CNU（CB201E/CB203E）、同軸分配網(wǎng)等部分組成。頭端與ONU放置在一起，將以太網(wǎng)調(diào)制，并與CATV信號(hào)混合，在樓道同軸分配網(wǎng)中傳送。終端實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能，將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)與CATV信號(hào)分離，數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)網(wǎng)口鏈接PC，實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)功能。利用EPON+EPCN提供的IP通道，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播信號(hào)回傳，提供VoD增值服務(wù)，利用聯(lián)通NGN平臺(tái)提供VoIP業(yè)務(wù)。

圖1　招遠(yuǎn)廣電寬帶接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4.3光節(jié)點(diǎn)覆蓋入戶(hù)方式

（1）光節(jié)點(diǎn)覆蓋方式。業(yè)務(wù)開(kāi)通初期開(kāi)通率比較低，為了降低成本，把EPCN頭端和ONU放置在光節(jié)點(diǎn)位置，完成對(duì)小區(qū)的廣覆蓋，從而快速完成雙向改造。隨著業(yè)務(wù)開(kāi)展，可以在光節(jié)點(diǎn)位置增加EPCN頭端，為用戶(hù)提供高帶寬。

（2）樓道覆蓋方式。隨著業(yè)務(wù)推廣深入，業(yè)務(wù)開(kāi)通率逐步提高，終端接入越來(lái)越密集，頭端放置在光節(jié)點(diǎn)位置已不能滿(mǎn)足用戶(hù)帶寬接入需求，可把EPCN頭端和ONU放置在樓頭，完成對(duì)樓道的密集覆蓋，為用戶(hù)提供高帶寬。

4.4放大器跨接

EoC調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)，對(duì)雙向網(wǎng)絡(luò)的放大器，只要將放大器的反向通路短接即可，無(wú)須增加反向回傳或放大模塊。如果是傳統(tǒng)的單向放大器，通過(guò)外接低通旁路器完成，放大器跨接示意圖如圖2所示。

4.5接入系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）覆蓋范圍廣。EPCN頭端放在光節(jié)點(diǎn)處，到終端的傳輸距離可達(dá)1km，頭端可接入253臺(tái)終端用戶(hù)，形成廣覆蓋，頭端到終端可過(guò)兩級(jí)放大器。對(duì)放大器改造無(wú)源，只需簡(jiǎn)單跨接低通旁路器即可。

（2）高帶寬。H3C的EPCN，物理層速率可以達(dá)200Mb/s，MAC層帶寬可以達(dá)100Mb/s。而且采用的QoS機(jī)制和TDMA下行機(jī)制可以保證用戶(hù)增加情況下的負(fù)載均衡，可以支持點(diǎn)播和上網(wǎng)業(yè)務(wù)。且隨著終端用戶(hù)的增加，可增加EPCN頭端，為用戶(hù)提供高帶寬接入。

（3）運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)單。每戶(hù)帶寬可限速，提供精細(xì)帶寬管理；終端用戶(hù)間二層隔離；黑白名單功能提供嚴(yán)格終端用戶(hù)接入控制；全網(wǎng)統(tǒng)一網(wǎng)管，可以管理EPON、EPCN頭端、EPCN終端。并能從EPCN頭端獲取豐富的線(xiàn)路檢測(cè)參數(shù)，評(píng)價(jià)線(xiàn)路質(zhì)量，方便用戶(hù)維護(hù)線(xiàn)路。

（4）可靠性高。EPCN頭端和終端內(nèi)置分離濾波器，實(shí)現(xiàn)掉電旁路，放大器改造也是無(wú)源，這樣即使頭端和終端掉電，也不影響CATV信號(hào)下傳。

5　對(duì)EoC系統(tǒng)的管理和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)

H3C提供了較為強(qiáng)大的IMC（智能管理中心）系統(tǒng)，可以對(duì)EoC設(shè)備（包括終端）進(jìn)行簡(jiǎn)單、有效的管理。

（1）“衰減”指標(biāo)，大致反映了物理鏈路的低頻數(shù)字信號(hào)衰減。如出現(xiàn)較大的鏈路衰減，且與理論值出入較大，一般為電纜接頭接觸不良、線(xiàn)纜斷裂、分支分配器損耗或特性發(fā)生變化對(duì)低頻的通過(guò)性較差等因素所導(dǎo)致。

（2）“上/下行速率”指標(biāo)，直觀地反映了鏈路的整體情況。在鏈路衰減、SNR/Carrier值在正常范圍內(nèi)，但下行速率較低，一般為局端與該終端傳輸路徑靠近局端的地方，出現(xiàn)了較大的反射所致，多為接觸不良、阻抗不匹配等。上行速率低與之相反。基于INT6400芯片組EoC的上下行速率的最大值為151，值越大越好，但該值僅能參考，因?yàn)樗荒芨鼫?zhǔn)確、及時(shí)反映網(wǎng)絡(luò)的詳情。

（3）“平均Pre-FEC比特錯(cuò)誤率”指標(biāo)，表示數(shù)據(jù)在物理層傳輸過(guò)程中，由于線(xiàn)路上信號(hào)失真引起的傳輸錯(cuò)誤或誤碼率。如該指標(biāo)數(shù)值較大時(shí)，一般表明通道中有大量的匯集噪聲存在。該值應(yīng)≤2%。

（4）“平均Bits/Carrier”為平均每個(gè)子載波承載的信息量，該指標(biāo)的最大值為10。一般要求≥7，如該值較小，一般表明為通道中有大量的匯集噪聲存在。

（5）“平均SNR/Carrier”為每載波信噪比的平均值。BPSK調(diào)制的最低SNR/Carrier要求為6dB，該值越大越好，一般應(yīng)≥20dB。一般情況下，需將平均Pre-FEC比特錯(cuò)誤率、Bits/Carrier及SNR/Carrier綜合一起來(lái)判斷。

（6）“平均發(fā)送/接收PB CRC錯(cuò)誤率”指標(biāo)，表示終端設(shè)備從以太網(wǎng)口發(fā)送/接收到的CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)報(bào)文所占的比率。反映了數(shù)據(jù)在MAC層的傳送效率。該值要求≤10%，越小越好。在其他指標(biāo)均正常的情況下，該值越大，說(shuō)明線(xiàn)路在對(duì)應(yīng)方向存在較大的反射匯集。

上述參數(shù)，僅為故障判斷提供了參考數(shù)值。具體的網(wǎng)絡(luò)故障，應(yīng)綜合各參數(shù)的指標(biāo)，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的具體拓?fù)湟黄饋?lái)分析、排查。

6　結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，市場(chǎng)上針對(duì)廣電雙向網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)琳瑯滿(mǎn)目，且各有優(yōu)缺點(diǎn)，只有結(jié)合自身的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際，在充分認(rèn)識(shí)和了解技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，揚(yáng)長(zhǎng)避短，并對(duì)其進(jìn)行必要的優(yōu)化或改造，使之與所選擇的技術(shù)相適應(yīng)，以滿(mǎn)足現(xiàn)階段和一段時(shí)期內(nèi)綜合業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，并逐步實(shí)現(xiàn)向NGB的演進(jìn)，牢牢把握下一代HFC接入網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈的主導(dǎo)權(quán)，才能在“三網(wǎng)融合”激烈的競(jìng)爭(zhēng)中，占有一席之地。

EoC Technology in the Application of the Radio and Broadband Access Network

Shi Shaohua
（Zhaoyuan Branch，Shandong Broadcast and Television Information Network Co.， Ltd， Zhaoyuan， 265400）

Firstly gives a brief introduction of EoC Technology，then the mainstream EoC series standards are compared，The application of EoC technology in Zhaoyuan radio and TV broadband access network are discussed in detail.

EoC； broadcasting and TV network； broadband accessing

10.3969/j.issn.1672-7274.2015.01.003

TN94，TN915.6 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1672-7274（2015）01-0016-04

史少華，女，1968年生，助力工程師，主要從事廣播電視技術(shù)工作。

［1］ 李鑒增.寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)［M］.北京：中國(guó)廣播電視出版社，2004

［2］ 潘愛(ài)民譯.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004