广电有线网络宽带接入技术探讨

梅　锋

【摘要】

随着有线电视数字化整体转换工作的不断深入，有线网络朝着双向、交互、多功能方向发展步伐的不断加快，采用哪种接入技术实现高效率、高带宽、高质量的接入网改造成了广电运营商亟待解决的问题。本文在介绍目前已有的接入方案基础上，重点阐述了EPON＋有源调制EOC技术的实际应用，为大家理性的选择接入网改造技术提供了参考依据。

概述

随着接入网技术的不断发展和成熟，目前，在有线电视网络双向改造的方案中，除了传统的CMTS＋CM入户方案外，各种标准的，非标准的技术异彩纷呈。总结起来，主要有以下几种：

1、EPON＋基带EOC技术：采用基带传输，一般使用0～30MHz的低频段，必须使用星形同轴网络，通过楼栋同轴以太网桥分线端入户，用户家中采用无源面板连接相应设备，传输速率一般不超过10Mbps，技术简单；

2、EPON＋调制EOC技术：采用OFDM调制技术，一般使用2～30MHz的低频段，调制速率可达到100Mbps，无需改造现有网络，用户端接Modem即可实现高速宽带上网；

3、EPON＋LAN技术：将主干光纤分成多路高带宽光纤，将光纤通过光分路器等连接到楼栋，通过交换机中转，采用五类线入户，可以轻易实现100Mbps到桌面；

4、HomePlug over Coax：全称HomePlug Powerline Networking Alliance（家庭电力线网络联盟），这本是一种电力线上网的技术，但也可加载到铜线之上，采用的频带也是30MHz以下的低频，为了增强抗干扰能力和提高传输带宽，进行了调制。物理层带宽可到70M左右；

5、HomePNA over Coax：全称Home Phoneline Networking Alliance（家庭电话线网络联盟），这本是使用在电话线上的一种家庭网络技术，但3.0版本把同轴线缆也扩展为其载体之一，采用的频段也是低频段，在5.5MHz～9.5MHz的频带上物理带宽可达到128M；

6、WiFi over Coax：采用802.11b标准，采用高频段2.5GHz，在Cable上承载，可移频至950M，占用20M频宽，可为用户提供108Mbps的物理层速率；

7、MoCA：全称是Multimedia over Coax Alliance（同轴电缆多媒体联盟），是同轴电缆的拥护者成立的联盟，其目的是充分利用70%家庭的客厅以及83%家庭的主卧室内装有同轴电缆。基于同轴电缆的家庭网络技术，其扫描频率与原广电的频率分开，是从800MHz到1500MHz，其每一个频段50MHz，可以支持31个用户或62个用户，共享高达270M的物理带宽；

8、PLC：全称是Power Line Communication（电力线通信），是指利用中、低压电力线作为通信介质，实现数据、语音和图像等综合业务传输的通信技术。它在1.6～30MHz的频带上传输信号。发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输。在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5～45Mbps之间；

9、UCLink：在现有单向HFC网络上采用叠加网的方式实现同轴宽带接入。UCLink采用QAM调制解调方式，将上行信号放在800～900MHz，下行信号放在900～1000MHz的频率范围，是上、下行速率完全对称的传输结构。电缆在800-1000MHz范围的衰减很大，传输距离短，而信道内常规干扰最低。

在以上所述解决方案中EPON(Ethernet passive optical networks）+EOC(Ethernet Over Coax)技术方案正在越来越受到关注和广泛应用。我方的小区试点项目采用深圳市波导实业有限公司的C@BLTEL™ 有源调制EoC

产品，下面作重点阐述。

工作原理

EPON

EPON的工作原理如下图所示：

EPON采用树形或星型分支结构，利用单纤波分复用技术，下行波长为1490nm，上行波长为1310nm、1550nm（可选用于CATV视频业务广播传输）。

在下行方向通过TDM（时分复用）广播的方式发送802.3帧（是“一发多收”方式），并用LLID（逻辑连接标识）来指示各时隙是属于哪个ONU的，各ONU根据LLID收取属于自己的下行数据（即时隙），其他时隙的数据则丢弃。和我们的HFC网络的下行完全一样，是“一发多收”。

上行方向通过TDMA（时分多址接入）方式实现接入，各ONU在OLT的控制下，只在OLT指定的时隙发送自己的数据，各ONU的时隙在光合路器处汇合，PON系统的测距和多址接入控制保证在上行方向上的任意一个时刻只有一个ONU发送信号，各ONU的数据不会发生冲突。因此上行方式和我们的HFC网络的不一样，采用“多发一收”，实现光纤和回传光接收机的资源共享。

有源调制EOC

深圳市波导实业有限公司的宽带接入产品C@BLTEL™接入连接系统，采用HomePlug AV/BPL标准和最新的调制解调技术OFDM+TDM，特有的媒体访问控制（MAC）协议，建立从位于小区的数据接入模块到用户终端设备之间透明的数据通道，在不需要进行任何其他布线的情况下，以现有的有线电视网同轴电缆为传输介质，提供一线到户的宽带接入接口。它的主要特征是可实现快速、灵活、低成本地接入宽带，解决网络“最后一公里”的瓶颈，全面满足商业用户和住宅用户宽带接入的需求。

系统组成由MP211M（宽带接入头端设备，一个头端可挂接32～64个用户端）、MP211S（用户端设备）、混频器、跨接器、隔离器、网管系统。

头端Master和用户端Slave设备主要技术指标：

工作频率：2～30 MHz

调制技术：OFDM+TDM

调制方式:BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM

物理层带宽：200/224 Mbps

IP层吞吐量：共享50/70Mbps

通讯协议：IEEE802.3

链路标准：IEEE HomePlug AV/BPL

传输介质与阻抗： TV Cable 75Ω

供电与功耗： AC90～240V/DC12V 0.8A，3W

工作环境：-30～80℃，95%

性能测试

我方试点小区为四栋老式住宅，同轴缆为树形结构，其中光节点到第1和2栋经过一级放大器，然后再经一级放大器到第3和4栋。Master位于汇聚设备接入节点即光纤到小区的光站位置，是C@BLTEL调制EoC 系统接入连接系统的网络节点，每一个Master对应32～64个C@BLTEL用户终端设备Slave。Slave主要负责完成用户终端的接入，数据报文的转发，以及接入用户的控制和管理。Master的上行链路是通过EPON连接出口网关，下行链路是通过同轴射频接口，与光机或放大器的射频输出口通过混频器叠加成一路信号，采用跨接器保证电视信号经过放大达到合适指标和EOC低频信号互不影响（无中继可跨接上行短接2级双向电放大器），经过同轴分配网，与用户终端Slave相接。组网示意图如上：

针对单机性能测试包括：7×24小时稳定性、端口隔离度、最高带宽控制、最低带宽保证、VLAN划分及管理、业务质量QoS、广播包/未知包的抑制、MAC地址数限制、数据透传、802.1X授权认证、组播控制等功能与预期结果相符，达到设备设计要求。针对整机性能，并发流测试（软件版本3-9-9-6-2）共享一个头端50Mbps出口带宽。

丢包率实际结果为最高丢包0.107%,已相当趋近电信级城域网对丢包率要求0.1%；

延时平均在100ms左右，属于正常；

并发流从最高速率和平均速率在并发上行或下载时来看，各终端会竞争共享带宽资源，因此可以高过预设定的上下行带宽值。同一头端下各终端的上下行带宽和，如果能维持在共享带宽值的幅度左右，能带来较好的并发下载速率。并发流最低速率来自于链路衰减较大的终端。上行512Kbps下行1Mbps配置，实际带宽上行463.04Kbps下行814.16Kbps，是很稳定的值，上行512Kbps下行2Mbps配置，实际带宽上行464.48Kbps下行1050.16Kbps，是很适合满配运营的值。

延时可以控制在200ms左右，达到软件版本标准；

丢包率最高为0.5％,在实际网络应用中符合电信级运营对丢包率的要求<1％；

四组带宽测试值的总带宽均超出共享50Mbps范围，因竞争机制，会出现个别终端带宽极高，个别终端带宽极低，下行带宽基本只能维持在设置带宽值的一半左右；对于简单的上网页面浏览足以支持，但是对于网络服务，诸如：BT、下载业务、在线视频和网络游戏等体现不出优势；同一头端下各终端的上下行带宽和，如果能维持在共享带宽值的幅度左右，能带来较好的并发下载速率。上行512Kbps下行1Mbps配置，实际带宽上行324.69Kbps下行466.16Kbps，能满足基本上网浏览稳定运行需求。

结束语

采用EPON＋有源调制EOC方式，无需为EPON延伸现有光纤网络和光站位置，即EPON的ONU节点与现有光站共址；它是现行CMTS接入方式很好的补充，利用现有网络上的同轴电缆、分支分配器资源，无需改造入户施上难度小，节省建网成本；支持安全（VLAN）宽带上网、支持数字电视双向业务与HDTV业务、支持多路组播与大数据流并发应用；对于尚未双向改造、尚未投资开通DOCSIS系统的HFC网络，可低投入成本、低工程量、按需即时开通（甚至提供短租）业务，布网速度快，一个头端即可覆盖一个光节点，扩容手段方便，增加头端拆分链路可以保证 随着用户数量增加而带宽不受影响，快速实现网络收益。