有线电视双向网络改造的技术选择与应用

史志红

（山东广电网络有限公司招远分公司，山东 招远 265400）

有线电视双向网络改造的技术选择与应用

史志红

（山东广电网络有限公司招远分公司，山东 招远 265400）

本文首先对有线电视网络改造的思路进行了介绍，然后对目前广电双向网改造中所采用的技术，进行了比较、分析，最后对招远广电网络双向改造的情况进行了详细论述。

有线电视网；双向改造；EPON；EoC

1 引言

当前，广电系统正经历着一场深刻的技术革命，有线广播电视正处于全国数字电视整体转换的历史时期。广电运营商除了传统广播电视业务的运营外，对数字电视、语音通信、宽带数据等双向多业务融合的有效支持，实现综合全业务运营，逐步向综合业务提供商转变已成为世界普遍认同的趋势。国家明确提出：要加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施的建设，推进“三网融合”。近年来，下一代网络也是业内一直讨论的焦点，基于广电的HFC网络，如何进行网络建设和改造，实现双向传输，顺利过渡到下一代有线电视网络，逐步开展全新的数字电视业务和丰富的增值业务，是广电行业面临的巨大挑战和历史机遇。

2 网络改造的思路

“光进铜退”是有线电视网络改造的趋势，也是网络向宽带化、双向化发展的要求，有线电视网络双向化改造应将光纤进一步向用户端推进，最终实现高可靠、高带宽、高承载能力、可管理、可运营的目的。

因此，在有线电视网络双向化的规划建设中，应扩大光纤的覆盖范围，实现光纤向楼头延伸、并逐步向光纤到户发展。机房在出缆时，应考虑大芯数光缆，机房到各光点有2芯即可，以减少主干光缆的芯数。

目前，全国正在大规模进行有线电视数字化整转，要避免网络仅仅满足有线电视数字化整转要求，即不能为整转而改网，网络应向双向化、数字化、光纤化方向发展，这才是有线改网的真正目的。

3 网络改造的技术选择

3.1 Cable Modem（CM）技术

Cable Modem技术系统主要由IP网络、DHCP服务器、CMTS、HFC同轴网络及用户终端的CM组成。CMTS与CM通过HFC同轴网络相互连接，进行计算机通信业务。其下行占用一个频点与有线电视一同下传，上行在5～65MHz范围内。

图1 Cable Modem网络结构

由图1可见，要实现计算机通信，HFC网必须是双向的，即双向光工作站、双向干线放大器、双向用户放大器及用户面板都需更换，同时要调测光工作站上下两根光纤。还要通过计算，调整干线放大器、用户放大器的反向增益，使各支路的反向衰减电平差在允许的范围内。

Cable Modem方式的优点是下行带宽宽（85～860MHz），通过频分复用的方式，可开展多种数据业务。其缺点主要表现在五个方面：

（1）必须基于双向HFC网络来实现，对网络的建设质量要求较高。从实践经验来看，双向HFC网络的性能质量受施工能力和工程管理影响较大，对工程技术人员素质要求较高。

（2）噪声汇聚影响系统的带宽和性能，后续维护工作量巨大。

（3）CMTS的带宽成本较高，制约了业务的发展。

（4）带宽低，占用光纤；一个标准频道下行最大只有51Mb/s。

（5）产业化程度不高，可供选择的设备及系统数量较少。

3.2 EPON技术

EPON的系统结构如图2所示。EPON系统主要由光线路终端（OLT）、无源光网络（PON）和光网络单元（ONU）组成。在EPON系统中，有源设备包括放在分前端的设备OLT和放在单元或用户家的设备ONU；无源部分包括分前端到用户端的光纤和光分路器。

图2 EPON系统结构拓扑及工作原理

EPON采用以太网帧结构、点到多点结构、无源光纤传输方式，极大地简化了网络结构。目前，EPON技术在双向网的改造中被广泛应用，是因为此技术的组网方式非常适合有线电视的星型网络结构，只需在原来的光纤网络上做简单的配置，即可在较短的时间里完成网络的组建。

EPON系统特点及优势：

⊙ 节省光纤资源，上下行通道只占用一根光纤；

⊙ 系统可提供非常高的带宽；

⊙ 系统相对成本低，建设期较短；

⊙ 由于中间链路为无源光网络，有电信级的高可靠性；

⊙ 可接入业务多，传输距离远，组网灵活；

⊙ 维护简单，维护成本低；

⊙ 不存在反向噪声问题。

4 有线电视网络用户接入技术

4.1 基于CMTS系统的接入技术

从图1可以看出，采用CMTS方式进行双向网络改造，从目前开展的业务来看，宽带接入可顺利实现，但从今后开展其他业务，尤其是需要高带宽的业务时，就会明显表现出处理能力的不足。

4.2 基于EPON系统的接入技术

4.2.1 EoC接入方式

EoC是基于有线电视同轴电缆网使用以太网协议的接入技术，是目前有线电视双向网络改造中最热门的技术之一。

目前，EoC可以分为无源EoC和有源EoC。无源EoC的设备无需供电，该技术直接把以太网的基带信号耦合到同轴电缆中传输，其设备成本很低。从改造情况来看，无源EoC改造必须具备两个条件：首先，局端数据信号必须到楼道；其次，EoC下行不能有分支分配器，且不能有额外干扰源。这两个条件，导致EoC技术的改造成本非常大，无法适用于广电的树型和星型网络。有源EoC则利用OFDM等技术把以太网信号调制到某个频段上，然后再耦合到同轴电缆上传输，由于采取了一些适应CATV网络特性的处理技术，所以能克服无源EoC的缺点，具有传输距离远、能跨越分支分配器、高带宽、支持QoS、支持集中网管等优点。

EoC的基本原理：有线电视信号在111～860MHz频率传输，基带数据信号在0～20MHz频率传输，使两者在同一根电缆中传输且互不影响。把有线电视信号与数据信号通过合波器，利用楼道内的同轴电缆送入用户家。在用户家再通过分波器将有线电视信号与数据信号分开，送入相应的终端设备。由于采用基带传输，无需调制解调技术，无论楼道端、用户端均为无源设备。

EPON+EoC方案适合小区大楼已经交付使用，新建大楼管径较细、同轴已经入户、不方便或不允许入户进行重新布线的情况。

EoC接入方式结构简单、成本低、维护量小。入户需采用集中分配方式，目前无统一标准，商用化规模不大。

4.2.2 LAN接入方式

EPON+LAN方案符合HFC网络结构，光纤到楼后，在ONU后下挂交换机，通过五类线入户。LAN接入方式组网简单、设备成熟、在用户接入率高时，户均成本低。但需在楼道内重新布线，施工难度大、周期长、小区协调及入户困难。

4.2.3 其他接入方式

MoCA技术是在860～1 500MHz范围内，利用同轴电缆进行数据传输。需对频带进行调制，有楼栋和用户终端设备。此技术支持网络的树型结构，无须对电缆网进行改造，上下行带宽高。但该技术无统一标准，无国产化产品，而且价格偏高。此外还有Wi-Fi（无线接入）、PLC（电力线接入）、同轴交换机等一些接入方式。

5 双向网络改造实践

5.1 双向网络改造结构

基于EPON+EPCN的双向改造方案，即EoC技术，招远广电以总前端机房为核心节点，以12个下属乡镇站加城区2个分前端为汇聚节点的承载网络，稳步推进全市HFC网络双向改造。招远广电双向网络改造原理图如图3所示。

EPON和EoC系统采用相关公司的设备。OLT设备（带EPON业务板）放置于广电小区中心机房，OLT上行连接城区网设备。ONU设备放置于小区或者楼道，OLT与ONU之间通过无源分光器以点对多点方式连接。

EPCN系统由头端CLT、终端CNU、同轴分配网等部分组成。头端与ONU放置在一起，将以太网调制，并与CATV信号混合，在楼道同轴分配网中传送。终端实现解调功能，将以太网数据信号与CATV信号分离，数据信号通过网口链接PC，实现上网功能。利用EPON+EPCN提供的IP通道，可实现点播信号回传，提供VoD增值服务，利用联通NGN平台提供VoIP业务。

图3 招远广电基于EPON+EPCN双向改造原理图

5.2 EPCN光节点覆盖入户方式

（1）光节点覆盖方式。业务开通初期开通率比较低，为了降低成本，把EPCN头端和ONU放置在光节点位置，完成对小区的广覆盖，从而快速完成双向改造。随着业务开展，可以在光节点位置增加EPCN头端，为用户提供高带宽。

（2）楼道覆盖方式。随着业务推广深入，业务开通率逐步提高，终端接入越来越密集，头端放置在光节点位置已不能满足用户带宽接入需求，可把EPCN头端和ONU放置在楼头，完成对楼道的密集覆盖，为用户提供高带宽。

5.3 实际应用中的干扰问题解决

用户家中一般1～3台电视机，用分支分配器分配信号，家中的宽带电缆调制解调器CNU输出的宽带数据信号比较高，如果CNU离家中的电视机较近，有可能影响电视信号的正常收看。

一般宽带数据采用衰减10～15dB的分支器分支输出或另加10～15dB的衰减器来解决，同时要求家中所用的分支分配器各输出口有较高的隔离度。家中的CNU到头端CLT的宽带链路衰减一般在40dB左右，通过分支器或衰减器可衰减10～15dB，使总链路衰减在50～55dB左右，可较好地满足宽带数据链路的要求，又可解决对有线电视信号的干扰问题。

5.4 网络改造运用的关键技术

5.4.1 EPON技术

目前，EPON技术在双向网络改造中被广泛应用，是因为此技术的组网方式非常适合有线电视网络的星型网络结构，在双向改造中，招远广电EPON系统采用了具有三层交换功能的OLT设备。主要有以下特点：

（1）符合中国电信EPON互能标准。采用兼容中国电信互通标准设计，支持与友商OLT，ONU对接，保护已有投资。

（2）集成OLT、有源无源一体化。业界最大容量的EPON接入，单台最大接入10 240个FTTH用户；增强的PON功能，支持1∶64分光比，支持主干光路保护；减少网络层次、节省成本、降低配置维护工作量。

（3）电信级高可靠性。所有主件支持热插拔、双主控模块冗余备份；交换网冗余、无源背板设计；因此故障率大大降低，确保系统的稳定可靠运行。

（4）丰富的业务、端口类型。支持丰富的2/3层协议；支持EPON、百兆、千兆、万兆等各种类型的以太网接口；提供多种组合接口板，全面满足客户需求。

（5）大容量、高密度端口。最大支持768Gb/s交换量、128K MAC地址表项；整机支持160个EPON端口，每条EPON线路可以支持1.25Gb/s的对称带宽。分布式的体系架构和硬件AISC处理保证IPv4/ IPv6业务线速转发，不存在集中处理的瓶颈，满足网络业务不断发展的要求。

（6）完善的安全保护机制。内置安全机制，可从控制、管理、转发三方面全方位保障网络的安全。

5.4.2 EPCN技术

EPCN技术是针对广电网络现状开发的有源EoC技术。把点到多点的同轴分配网络作为物理层传输介质，适用于星型、树型等任意拓扑结构。EPCN的技术特点主要有：

（1）采用低频传输技术，具有较小的Cable线路衰减特性，传输距离远，在理想环境下可传输1 000米，可实现从光节点到用户家的覆盖而无须任何有源中继设备，改造十分简单。

（2）EPCN技术使用OFDM调制方式，在2～30MHz频段使用近千个子载波，在接收端通过相关解调技术分离出各载波，同时消除码间干扰的影响。大大的提升了EPCN的抗干扰能力。

（3）针对主-从（Master-Slave）这种点对多点组网特点，进行链路层改造，引入EPON MPCP多点控制以太网通信技术，利用以太网技术在点到多点的同轴接入网中进行承载数据信号，适合广电最后1 000米网络特点。

（4）EPCN是和电力线通信排名第一的厂家合作开发，物理层采用基于Homeplug的技术，MAC层采用类似EPON的技术，借助某公司在以太网、EPON、ADSL等接入网技术的积累，在QoS、带宽管理、多用户多业务共享、Cable线路质量评估、线路诊断等方面都做了详细的更改和定义，是符合Cable网络的一种MAC技术。

（5）广电双向网络的最终目标是实现三网融合，能在一张网上承载多业务，满足语音、视频、数据等不同种类业务的承载需求。合作方某公司的EPCN技术从组网能力、业务承载、用户识别、QoS保障、网络管理、网络安全、网络运维等方面提供了全方位的技术支持。

6 结束语

面对三网融合的大趋势以及日趋激烈的竞争形势，有线电视网络作为参与三网融合的市场主体，对其进行网络的升级改造己成为广电运营商当前急切解决的问题。在没有统一标准、统一模式的情况下，各地网络公司应结合网络、资金、人员状况，因地制宜选择双向改造的方案。在加快、加大双向网改造的步伐和规模的同时，一定要扩大光纤的覆盖范围，逐步将光纤向楼推进、向家庭推进，为今后实现高带宽、多业务、交互等方面的网络承载力，打下坚实的基础。

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.01.007

TN510.60

B

1672-7274（2014）01-0032-04