HFC 网络双向改造主流技术对比

张雁翔

(太原理工大学信息化管理与建设中心，山西 太原 030024)

随着计算机网络、电信网络和有线电视网络的发展，“三网融合”已成为必然趋势［1］。对于广电运营商而言，要想在激烈的竞争中获得一席之地，除了掌握内容和集成播控权以外，还必须加快HFC 网络的双向改造工程，为三网融合奠定坚实的基础。

1 HFC 网络

HFC(Hybrid Fiber Coaxial ，光纤同轴混合网)是目前应用最多的网络，该网络主要由光纤干线、同轴电缆干线和用户配线三部分组成。其拓扑结构为树形结构，如图1所示。

图1 HFC 网的拓扑结构

据广电总局的最新数据显示［2］，截止到2009 年，我国的有线电视用户已达到1.74 亿，数字电视用户达6199 万，占全国有线广播电视用户的35.63%。由此可以看出，推进有线电视网络的双向改造已成为必然。

2 HFC 网络双向改造技术

有线电视网络在我国有着广泛的接入基础，具有高带宽能力，对于开展高速数据接入十分有利，但是原HFC 网络是单向的结构，换句话说就是信号只能从前端传到用户，无法进行反向传输，更无法实现交互式业务，因此，需要对HFC网络进行双向改造，使其具备双向通信能力。

目前，现有的HFC 网络双向改造技术主要有CMTS+CM［3］、EPON+ LAN［4-6］、EPON+ 无源EoC［7］、EPON+ 有源EoC［8-9］。下面通过对这四种技术的分别介绍，来进行一个比较。

2.1 CMTS+CM 技术

CMTS(Cable Modem Termination System，线缆调制解调器局端系统)是HFC 网络数据接入局端设备，实现数据网与模拟射频网络的连接，而CM(Cable Modem，线缆调制解调器)则是通过RF(Radio Frequency，射频)和以太网接口来连接HFC 网络和用户终端，两者结合实现网络数据的转发、协议的处理及射频调制解调等功能。

该技术的优势在于技术标准和产品都比较成熟，可以较好地利用现有的网络，同时具有良好的可扩展性。但该技术本身却存在着诸多缺陷。

(1)对网络的工艺要求较高，否则回传噪声将严重影响网络的稳定性。在我国的大部分地区实施比较困难，存在一定难度，且维护和运行故障排查所需的技术在短期内无法解决。

(2)上行和下行带宽无法满足用户需求。目前采用CMTS 技术进行改造，如图2所示。DOCSIS3.0 能到达的水平是上行速率120 Mbit/s，下行速率160 Mbit/s。如果有100个用户共享，每户只能分到上行1.2 Mbit/s，下行1.6 Mbit/s，是远远无法满足日益增长的高带宽业务的需求的。

图2 基于CMTS+CM 改造示意图

(3)维护比较困难。对设备调试和测试都需要专业人员进行，而目前在我国，专业人员的数量无法满足如此庞大的需求，这将严重影响到网络的可靠性。

(4)投资成本太高是该技术的一个致命弱点。譬如，在每个光节点增加回传发射机、所有的放大器进行双向改造、同轴电缆需进行升级等。

2.2 EPON 技术

EPON(以太无源光网络)是一种新型的光纤线接入网技术，采用点到多点结构和无源光纤传输，具有高带宽、长距离、高分光、扩展性强和灵活快速的服务重组等优点，通过一个单一的光纤接入系统，便可实现对视频、语音和数据的综合业务的接入，具有良好的经济性。

由于EPON 网络的拓扑结构和目前HFC 网络的结构十分相似，所以在HFC 网络的基础上进行EPON的改造就显得相对容易。只要将OLT(OPTICAL LINE TERMINAL，光缆终端设备)放置在前端，将ONU(OPTICAL NETWORK UNIT，光节点)放置在原来的光节点位置，就可完成HFC 网络的改造，实现双向化。在EPON 技术的基础上，根据最后100m 接入用户的载体方式不同，具体分为EPON+LAN、EPON+无源EoC、EPON+有源EoC。

2.2.1 EPON+LAN

采用LAN 技术，在最后100m 通过五类双绞线接入用户。该技术实际上就在原有的HFC 网络的基础之上，重新铺设了一条EPON的回传通道，如图3所示。

图3 EPON+LAN 改造示意图

该技术的优势在于:(1)网络升级方便，用户终端不需要运营商承担;(2)接入带宽大，可以实现，1000 M 到小区，1000 M/100 M 到楼道，100 M 到用户;(3)网络的可扩展性好，有利于承载所有业务的运营;(4)HFC 网与EPON 网可以同时运营，维护方便，单个网络出故障不影响另一个网络;(5)光传输采用EPON 技术，传输系统中没有有源设备，不占用同轴电缆的资源。但同时也存在着缺点与不足，具体如下:(1)施工量和施工难度都较大，并且需要入户施工;(2)对于老小区而言，需要重新铺设五类双绞线;(3)需要运营和维护两个网络，且维护人员素质要求高。总体下来的投入成本是比较大的。

2.2.2 EPON+无源EoC

采用EoC 技术，直接通过同轴电缆接入用户，如图4所示。

图4 基于EPON+无源EoC 改造示意图

无源EoC 技术指的是无需调制直接在同轴电缆上传输以太网基带信号。因为10 Mbps的基带信号存在着直流分量，因而基带EoC 不能连接耦合电容，否则需要经过箝位电路来恢复直流分量，当然也就不能穿过分支分配器(当然也不能穿过放大器)，所以必须改造为带射频分配器的经过平衡不平衡变换的同轴电缆网桥，也就是说必须改造原有的分配网或干脆跨过分支分配器，但跨过分支分配器意味着需要在楼内重新布置五类线，而10base-T的传输距离标准是不能超过100 m的，因而影响了基带EoC的全方位、全网络的使用，而且基带信号滤波器的带外抑制度必须大于85db 以上，否则当下载的速度接近全速10 M 时，会对200 ～300 Mh的下行电视信号产生干扰。具体成本如下:(1)需重新布设光纤资源，实现光纤到楼;(2)需要入户施工，并重新安装数据/同轴用户盒;(3)系统抗干扰能力较弱，易受到电磁干扰，影响网络质量;(4)不能穿越放大器和分支分配器。

2.2.3 EPON+有源EoC

虽然同样采用EoC 技术，但有源EoC 技术指的却是把基带信号调制到射频后在同轴电缆上传输。ONU的光口在节点处上联PON的光口，ONU的以太网口下联Cable router头端，头端的射频口下联双工器(内置在头端里面)的L 端口、原有的光接收机的射频输出连接双工器的H 输入端口，由于双工器只有0.6db的插损，原有的同轴电缆分配接入网可以不做任何调整，头端的下联端口与原有的分配电缆连接，这样数据信号与射频电视信号同缆传输到终端接入的用户。

该技术的优势在于(1)射频载波频率占用带宽在7 ～27M 范围，但抗干扰和抗多径的能力没有丝毫问题，该频率范围刚好在HFC 网络频率覆盖范围的回传通道，完全不影响正向基本广播电视业务的发展;(2)由于通信的物理层在HFC 网络频率覆盖范围的回传通道，所有的网络设备不用重新改造，当然也无需入户施工和重新布线;(3)因为不存在基带EoC 不能跨接分支分配器的问题，所以不用改造原有的分配网;(4)设备具有良好的鲁棒性，不增加维护量，可有效地利用原有网络设备，如放大器、分支分配器等。

通过对以上四种技术的简单介绍和比较，最后得出表1所示的结果。

表1 四种技术的比较

3 结论

通过前面的介绍和分析可以明显地看出，在HFC 网络的双向改造中，EPON+有源EoC 技术比其他三种技术有非常明显的高通信质量、强抗扰能力、高带宽、改造方便、技术难度小等优点，更加符合广电对双向改造低成本、高带宽、高质量、可升级和保护现有投资的要求。因此我们可以得出这样的结论，EPON+有源EoC 技术是HFC 网络双向改造的首选技术，是适应三网融合需求的最佳选择。

［1］王厚芹，车士义.推进我国三网融合势在必行［J］.电视技术，2010，4(6):109－112.

［2］广电总局就09 年广播电视发展最新数据答记者问［OL］.搜 狐 网.http://news.sohu.com/20100114/n269585741.shtml

［3］邢浩，刘华伟，李凡，等.浅述Cable Modem 技术与应用［J］.有线电视技术，2007，14(7):17－19.

［4］孙晓磊，唐金娥，刘燕.EPON 技术及其在HFC 网络双向改造中的应用［J］.中国有线电视，2009(5):489－491.

［5］余良珂.下一代有线电视网络EPON 接入技术方案分析和探讨［J］.中国有线电视，2010(4):521－523.

［6］丁成波，程高新.EPON 与HFC 网络的融合及网络接入方式的探讨［J］.通信技术，2010，43(1):148－150.

［7］陈金顺.EPON+无源EoC 技术在广电的应用［J］.广播与电视技术，2010，37(3):98－101.

［8］汲建龙.EPON+EoC 双向网技术在有线电视中的应用［J］.广播电视信息，2010(4):84－85.

［9］王汉国.利用EPON+有源Eoc 技术改造台州有线电视网络［J］.有线电视技术，2009，16(1):22－25.