基于EPON的三網(wǎng)融合接入網(wǎng)技術(shù)
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1 引言
隨著國(guó)務(wù)院對(duì)三網(wǎng)融合政策的批復(fù),有線電視網(wǎng)向前演進(jìn)為下一代廣播電視網(wǎng)(NGB)的浪潮已經(jīng)不可阻擋,NGB的骨干網(wǎng)和內(nèi)容平臺(tái)都已經(jīng)有相對(duì)成熟的解決方案,接入網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)由于解決方案的復(fù)雜性和占總體投資比例的重要性而成為當(dāng)前NGB建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
2 接入網(wǎng)技術(shù)方案
EPON技術(shù)由于高帶寬、易維護(hù)、遠(yuǎn)距離覆蓋的特點(diǎn)成為當(dāng)前FTTx的主流承載技術(shù),目前產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展完善,是電信運(yùn)營(yíng)商接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的首選技術(shù)。但是由于在駐地網(wǎng)層面采用光纖直接到戶的成本較高,傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商基本上采用了FTTB+LAN或FTTB+DSL的方案,這樣在盡量節(jié)約駐地網(wǎng)投資的前提下,獲得了最佳的網(wǎng)絡(luò)性能。
廣電運(yùn)營(yíng)商長(zhǎng)期專注于HFC網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),擁有著龐大的HFC接入網(wǎng)絡(luò),利用HFC作為入戶媒介可實(shí)現(xiàn)最大的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。廣電HFC網(wǎng)絡(luò)中的同軸電纜網(wǎng)是一種理想的數(shù)據(jù)傳輸媒介,尤其在最后100m的帶寬支持能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于五類線或電話線資源。因此,在廣電網(wǎng)絡(luò)雙向改造中如何融合光纖和HFC兩種介質(zhì),深入挖掘現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)價(jià)值,被廣電運(yùn)營(yíng)商所關(guān)注。目前比較經(jīng)濟(jì)可行的雙向改造技術(shù)方案有3種:CMTS,EPON+LAN和EPON+EoC。
(1)CMTS適合稀疏模式網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域
CMTS利用現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò),通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行QPSK/QAM調(diào)制,在HFC低頻端進(jìn)行雙向傳輸。CMTS的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)較成熟,網(wǎng)管能力強(qiáng),可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模雙向覆蓋。缺點(diǎn)是CMTS噪聲匯聚效應(yīng)影響系統(tǒng)的帶寬和性能,同軸電纜及接頭質(zhì)量要求較高,后續(xù)維護(hù)工作量較大;對(duì)于大多數(shù)有線電視運(yùn)營(yíng)商而言,上行噪聲是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題,尤其是在低頻帶。CMTS設(shè)備包轉(zhuǎn)發(fā)能力弱,無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的高帶寬業(yè)務(wù)需求,可承載業(yè)務(wù)有限,無(wú)法提供全業(yè)務(wù)承載,后續(xù)系統(tǒng)擴(kuò)容成本巨大。CMTS的Cable接入屬于共享線路方式,如果只作寬帶接入和上網(wǎng),在用戶數(shù)量不太多的情況下比較適合廣電開(kāi)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。對(duì)于目前國(guó)內(nèi)用戶集中居住,用戶需要長(zhǎng)時(shí)間占用網(wǎng)絡(luò)、大流量吞吐數(shù)據(jù),單位帶寬下降明顯,不利于高帶寬業(yè)務(wù)的開(kāi)展,采用CMTS實(shí)現(xiàn)大范圍的用戶寬帶接入不夠經(jīng)濟(jì)。
(2)EPON+LAN適合于高密度用戶新建小區(qū)
EPON+LAN方案是通過(guò)EPON網(wǎng)絡(luò)接入到樓宇,通過(guò)ONU提供以太網(wǎng)接口,用戶接入通過(guò)以太網(wǎng)五類線實(shí)現(xiàn)。采用這個(gè)方案實(shí)現(xiàn)用戶語(yǔ)音和互聯(lián)網(wǎng)接入,有線電視信號(hào)仍通過(guò)HFC線路實(shí)現(xiàn)。它的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟,設(shè)備商較多,接口和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。該方案適合于高密度用戶和大帶寬業(yè)務(wù)需求新建小區(qū)的第一次綜合布線時(shí)一次完成,而對(duì)于已經(jīng)開(kāi)通有線電視的老用戶需要重新進(jìn)行布線,小區(qū)樓道和入戶布線施工難度較大,用戶一般不愿意接受。
(3)EPON+EoC適合現(xiàn)有CATV用戶的首選技術(shù)
EPON+EoC技術(shù)是在現(xiàn)有的HFC網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上構(gòu)造一個(gè)適用于廣電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)字帶寬用戶接入網(wǎng)絡(luò),它在不影響現(xiàn)有的CATV正常工作的前提下,以先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù),將以太網(wǎng)信號(hào)合成在同軸電纜中與原有的CATV信號(hào)一起傳輸,用于承載基于IP的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻等業(yè)務(wù)。它以較少的改造成本和工程量將原來(lái)單向的有線電視網(wǎng)絡(luò)改造成為一個(gè)雙向的、能夠承載多種業(yè)務(wù)的雙向?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)。采用EoC技術(shù)具有良好的適應(yīng)性和靈活的組網(wǎng)方案,充分利用了廣電原有的同軸接入網(wǎng)資源,節(jié)省了入戶部分的線路投資。
將EPON技術(shù)和EoC技術(shù)相結(jié)合,統(tǒng)一網(wǎng)管,組成整體解決方案,可以為廣電三網(wǎng)融合NGB的發(fā)展提供接入網(wǎng)絡(luò)的最佳技術(shù)。EPON+EoC可提供數(shù)據(jù)、視頻、語(yǔ)音于一體的三種播放的綜合承載,通過(guò)一張接入網(wǎng)提供過(guò)去多張網(wǎng)絡(luò)的功能。該方案在開(kāi)發(fā)過(guò)程中充分考慮中國(guó)國(guó)情和當(dāng)前廣電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況,在駐地網(wǎng)層面利用廣電網(wǎng)已有的Cable網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì),節(jié)約了大量的綜合布線成本和運(yùn)維投資,兼具高性能和低成本。EPON+EoC技術(shù)滿足了廣電數(shù)字電視的雙向改造和國(guó)家三網(wǎng)融合的需要,將推動(dòng)NGB產(chǎn)業(yè)在中國(guó)的深入發(fā)展,是面向廣電運(yùn)營(yíng)商N(yùn)GB網(wǎng)絡(luò)接入層首選技術(shù)。
3 EPON和EoC組網(wǎng)技術(shù)
(1)EPON技術(shù)
光纖作為傳輸高速率、大容量、多業(yè)務(wù)的最佳媒質(zhì),早已在骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用,在接入網(wǎng)層面,光纖也已經(jīng)得到了普及與應(yīng)用。光纖具有壽命長(zhǎng)、可靠性高、抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),光傳輸具有很強(qiáng)的帶寬擴(kuò)展能力,并且容易實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)平臺(tái)的融合。
EPON技術(shù)是將以太網(wǎng)與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的技術(shù),按照IEEE802.3ah國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可以支持1.25Gbit/s對(duì)稱速率。作為光纖接入網(wǎng)的重要解決方案,EPON技術(shù)具有ADSL,LAN等無(wú)法比擬的特性,也比APON,BPON,GPON等技術(shù)更為高效地滿足了“Everything over IP”的多業(yè)務(wù)接入需求。EPON接入網(wǎng)絡(luò)具有投資成本低、操作和維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),為運(yùn)營(yíng)商解決“最后一公里”問(wèn)題提供了一種非常經(jīng)濟(jì)有效的寬帶接入解決方案。目前,EPON技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到了大規(guī)模的應(yīng)用,得到國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商和廠商的支持和認(rèn)可。
通過(guò)EPON系統(tǒng)設(shè)備,利用FTTH/FTTB光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋家庭、企業(yè)用戶可以提供最大帶寬達(dá)1Gbit/s的傳輸速率。運(yùn)營(yíng)商可以用經(jīng)濟(jì)的造價(jià)和極少的光纜線路投資,方便地實(shí)現(xiàn)高速上網(wǎng),IPTV組播/點(diǎn)播等高帶寬IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送。
EPON系統(tǒng)主要由OLT(Optical Line Terminal,光纖線路終端)和ONU(Optical Network Unit,光纖網(wǎng)絡(luò)單元)以及分離器(Splitter)構(gòu)成,OLT提供到IP城域網(wǎng),IPTV承載網(wǎng),NGN軟交換網(wǎng)上行接口。針對(duì)最終用戶不同的業(yè)務(wù)需求,運(yùn)營(yíng)商可靈活選擇終端ONU設(shè)備,滿足FTTH/FTTB/FTTC/FTTC+EoC等多種應(yīng)用場(chǎng)景。典型的EPON組網(wǎng)方案如圖1所示。
圖1 EPON組網(wǎng)方案(2)EoC技術(shù)
EoC是指在同軸電纜上傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的技術(shù)。EoC系統(tǒng)由頭端、終端、同軸分配網(wǎng)等部分組成。頭端一般放在光節(jié)點(diǎn)位置,起分發(fā)上層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)、匯聚終端設(shè)備的作用;終端放在用戶家里接入用戶電腦或互動(dòng)機(jī)頂盒;同軸分配網(wǎng)絡(luò)是從有線電視網(wǎng)光節(jié)點(diǎn)位置到用戶家里的網(wǎng)絡(luò),除了同軸線纜以外,還包括有源放大器,EoC跳接器,分支/分配器等設(shè)備。
目前常用的EoC頭端設(shè)備是基于HomePlugAV技術(shù)的有源調(diào)制的接入?yún)R聚設(shè)備,它的主要功能是將數(shù)據(jù)基帶信號(hào)以O(shè)FDM方式調(diào)制到7~30MHz頻段,再與有線電視網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行混合后在有線電視HFC網(wǎng)的同軸電纜上傳輸。常用的EoC用戶端設(shè)備是基于HomePlug AV技術(shù)的用戶端的調(diào)制解調(diào)設(shè)備,其主要功能是將各類用戶終端設(shè)備電腦,機(jī)頂盒,IP話機(jī)等,接入到EoC系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)以同軸電纜為介質(zhì)的雙向?qū)拵Ы尤搿?/p>
針對(duì)廣電運(yùn)營(yíng)商的EPON和EoC技術(shù),OLT放置在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端,ONU放置于樓層,連接EoC(Ethernet over Cable)局端設(shè)備,通過(guò)HFC入戶。用戶通過(guò)有線電視同軸電纜線傳輸和接收數(shù)據(jù)信號(hào),同時(shí)不影響有線電視信號(hào)的傳輸和接收。EoC主機(jī)最大帶寬可達(dá)80M以上,最多可帶64個(gè)從機(jī),多個(gè)從機(jī)共享主機(jī)帶寬。主機(jī)在連接一定數(shù)目從機(jī)的情況下,從機(jī)的帶寬可自動(dòng)調(diào)節(jié),用QoS可設(shè)置從機(jī)的帶寬,主機(jī)可進(jìn)行SNMP網(wǎng)絡(luò)管理。橋接器可以延伸有線電視信號(hào)的傳輸距離,跨接各種有線電視信號(hào)放大器,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸,真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)和電視信號(hào)一線傳輸。
目前EoC主流產(chǎn)品采用HomePlug AV/BPL技術(shù),EoC頭端設(shè)備為纜橋交換機(jī),纜橋交換機(jī)是同軸數(shù)據(jù)網(wǎng)中對(duì)有線電視單向放大器跨接的設(shè)備,它將混合后的信號(hào)通過(guò)頻率分割的方式,使數(shù)據(jù)信號(hào)不經(jīng)過(guò)放大器,有線電視信號(hào)經(jīng)放大后通過(guò)跨接器再次與數(shù)據(jù)信號(hào)混合。
纜橋交換機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì),主要模塊有CATV模塊,ONU模塊,EoC頭端模塊,主控交換模塊。這些模塊都作為可選模塊配置在相應(yīng)的機(jī)箱里。其中主控交換模塊只有在多端口纜橋交換機(jī)中才有應(yīng)用。模塊化設(shè)計(jì)的好處在于,可以更加靈活地滿足廣電運(yùn)營(yíng)商不同時(shí)期的需求和遠(yuǎn)期的靈活擴(kuò)展,最大限度地降低投資成本,獲得高回報(bào)。
不同地區(qū)的運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、用戶密度、覆蓋率、開(kāi)通率和用戶的帶寬需求情況,選購(gòu)不同接口數(shù)量的纜橋交換機(jī),安裝場(chǎng)合可以選擇室內(nèi)或室外。用戶終端設(shè)備按網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)量主要分單接口、雙接口和四網(wǎng)絡(luò)接口。EoC頭端模塊數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行配置,每個(gè)模塊提供一路電視信號(hào)輸入和一路Cable混頻口,可同時(shí)傳輸和接收數(shù)據(jù)信號(hào)和有線電視信號(hào)的混合信號(hào)。CATV接入模塊支持單CATV接入口,提供一路有線電視接口,可傳輸有線電視信號(hào)。
主端通過(guò)耦合器可以支持多路下連同軸通道。采用高性能的光器件,分光比為1:32時(shí)覆蓋距離達(dá)到20km,分光比為1:64時(shí)覆蓋距離達(dá)到10km。分光比為1:64時(shí)平均帶寬可以達(dá)到15Mbit/s,滿足用戶的帶寬需求。
(3)EPON+EoC組網(wǎng)應(yīng)用
采用EPON和EoC技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)有線電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行技術(shù)改造,可利用EPON設(shè)備完成光纜干線的雙向改造、用戶同軸電纜接入網(wǎng)雙向改造,使用有源EoC進(jìn)行組網(wǎng),在ONU下接有源EoC頭端,覆蓋光節(jié)點(diǎn)之下的所有用戶,對(duì)有雙向需求的用戶使用EoC用戶端接入。這樣將單向廣播式傳輸網(wǎng)建設(shè)為雙向傳輸網(wǎng)絡(luò)。
EPON+EoC的典型應(yīng)用組網(wǎng)方案如圖2所示,纜橋交換機(jī)放置于樓道或室外,覆蓋一幢大樓或一個(gè)單元?,F(xiàn)網(wǎng)已鋪設(shè)光節(jié)點(diǎn),纜橋交換機(jī)不用配置CATV模塊,通過(guò)射頻電纜接入到纜橋交換機(jī),ONU模塊配置在纜橋交換機(jī),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)或互動(dòng)電視信號(hào)的回傳。
圖2 EPON+EoC應(yīng)用組網(wǎng)方案
如果現(xiàn)網(wǎng)由于光接收機(jī)下移,纜橋交換機(jī)需要集成光接收功能。這時(shí)纜橋交換機(jī)需要配置CATV模塊,通過(guò)光纖將電視信號(hào)接入到纜橋交換機(jī)。ONU模塊配置在纜橋交換機(jī),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)或互動(dòng)電視信號(hào)的回傳。另外一種情況,如果現(xiàn)網(wǎng)已鋪設(shè)光節(jié)點(diǎn),ONU放置在樓外,接入幾個(gè)單端口的纜橋交換機(jī),數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)線纜接入到纜橋交換機(jī),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)或互動(dòng)電視信號(hào)的回傳,電視信號(hào)通過(guò)射頻電纜接入到纜橋交換機(jī)。
4 結(jié)束語(yǔ)
廣電運(yùn)營(yíng)商采用EPON和EoC技術(shù)有助于綜合利用網(wǎng)絡(luò)資源,快速完成NGB接入層的建設(shè),實(shí)現(xiàn)數(shù)字化雙向化改造,減少大量重復(fù)建設(shè),節(jié)約建設(shè)和運(yùn)維成本。采用EPON+EoC方案,用戶無(wú)需對(duì)室內(nèi)布線做任何更改,只需增加CNU終端設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)雙向、交互、多功能、多業(yè)務(wù),享受三網(wǎng)融合帶來(lái)的豐富內(nèi)容。EPON+EoC方案能夠全面提升有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平和業(yè)務(wù)承載能力,發(fā)揮有線電視網(wǎng)頻帶寬、低成本、易普及的優(yōu)勢(shì),使有線數(shù)字電視成為進(jìn)入千家萬(wàn)戶的多媒體信息平臺(tái)。
雙向改造后的有線電視網(wǎng)絡(luò)是承載、提供三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)最重要的網(wǎng)絡(luò),將成為現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)中最重要的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施。廣電網(wǎng)經(jīng)過(guò)雙向改造,采用光纖加同軸電纜的接入方式能為每個(gè)家庭用戶提供可擴(kuò)展的寬帶接入,可以滿足標(biāo)清和高清電視節(jié)目的帶寬需求,用戶欣賞到的畫面質(zhì)量將更銳麗逼真,圖像更清晰。通過(guò)這條“高速路”用戶可以快速方便地處理日常的信息,暢享信息社會(huì)的便捷服務(wù)。