HFC網(wǎng)絡(luò)雙向改造主流技術(shù)對(duì)比

蒯萬成

（太原理工大學(xué)，山西 太原 030024）

HFC網(wǎng)絡(luò)雙向改造主流技術(shù)對(duì)比

蒯萬成

（太原理工大學(xué)，山西 太原 030024）

針對(duì)HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向改造中常用的4種接入網(wǎng)技術(shù)，通過對(duì)4種技術(shù)原理的分析和優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比，認(rèn)為EPON+有源Eoc技術(shù)從成本、帶寬、擴(kuò)展性和靈活性等多個(gè)角度看，都是最適合的接入網(wǎng)技術(shù)。

HFC網(wǎng)絡(luò)；EPON+有源EoC技術(shù)；接入網(wǎng)技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，“三網(wǎng)融合”已成為必然趨勢(shì)[1]。對(duì)于廣電運(yùn)營(yíng)商而言，要想在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中獲得一席之地，除了掌握內(nèi)容和集成播控權(quán)以外，還必須加快HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向改造工程，為“三網(wǎng)融合”奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 HFC網(wǎng)絡(luò)

HFC（Hybrid Fiber Coaxial，光纖同軸混合網(wǎng)）是目前應(yīng)用最多的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)主要由光纖干線、同軸電纜干線和用戶配線3部分組成，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形結(jié)構(gòu)。見圖1。

圖1 HFC網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

據(jù)廣電總局的最新數(shù)據(jù)顯示[2]，截止到2009年，我國(guó)的有線電視用戶已達(dá)到1.74億，數(shù)字電視用戶達(dá)6 199萬，占全國(guó)有線廣播電視用戶的35.63%。由此可見，推進(jìn)有線電視網(wǎng)絡(luò)的雙向改造已成為必然。

2 HFC網(wǎng)絡(luò)雙向改造技術(shù)

有線電視網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)有著廣泛的接入基礎(chǔ)，且具有高帶寬能力，對(duì)于開展高速數(shù)據(jù)接入十分有利。但是傳統(tǒng)的HFC網(wǎng)絡(luò)是單向的結(jié)構(gòu)，換句話說就是信號(hào)只能從前端傳到用戶，無法進(jìn)行反向傳輸，更無法實(shí)現(xiàn)交互式業(yè)務(wù)。因此，需要對(duì)HFC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向改造，使其具備雙向通信能力。

目前，現(xiàn)有的HFC網(wǎng)絡(luò)雙向改造技術(shù)主要有CMTS+CM[3]、EPON+LAN[4]，[5]，[6]、EPON+ 無源 EoC[7]、EPON+ 有源 EoC[8]，[9]。下面通過對(duì)這4種技術(shù)的介紹來進(jìn)行比較。

2.1 CMTS+CM技術(shù)

CMTS（Cable Modem Termination System，線纜調(diào)制解調(diào)器局端系統(tǒng)）是HFC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接入局端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)與模擬射頻網(wǎng)絡(luò)的連接。而CM（Cable Modem，線纜調(diào)制解調(diào)器）則是通過RF（Radio Frequency，射頻）和以太網(wǎng)接口來連接HFC網(wǎng)絡(luò)和用戶終端，兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)、協(xié)議的處理及射頻調(diào)制解調(diào)等功能。

該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品都比較成熟，可以較好的利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)具有良好的可擴(kuò)展性。但該技術(shù)本身卻存在著幾點(diǎn)缺陷。

（1）對(duì)網(wǎng)絡(luò)的工藝要求較高，否則回傳噪聲將嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。在我國(guó)的大部分地區(qū)實(shí)施比較困難，存在一定難度，而且維護(hù)和運(yùn)行故障排查所需的技術(shù)在短期內(nèi)也無法解決。

（2）上行和下行帶寬無法滿足用戶需求，目前采用CMTS技術(shù)進(jìn)行改造，見圖2，即使采用DOCSIS3.0也只能達(dá)到上行速率120 Mbit/s，下行速率160 Mbit/s。如果有100個(gè)用戶共享，每戶只能分到上行1.2 Mbit/s，下行1.6 Mbit/s，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足日益增長(zhǎng)的高帶寬業(yè)務(wù)的需求的。

圖2 基于CMTS+CM改造示意圖

（3）維護(hù)比較困難。對(duì)設(shè)備調(diào)試和測(cè)試都需要專業(yè)人員進(jìn)行，而目前在我國(guó)，專業(yè)人員的數(shù)量無法滿足如此龐大的需求，這將嚴(yán)重影響到網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

（4）投資成本太高，是該技術(shù)的一個(gè)致命弱點(diǎn)，見表1。

表1 CMTS+CM改造投入成本表

2.2 EPON 技術(shù)

EPON（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）是一種新型的光線接入網(wǎng)技術(shù)，采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)和無源光纖傳輸，具有高帶寬、長(zhǎng)距離、高分光、擴(kuò)展性強(qiáng)和靈活快速的服務(wù)重組等優(yōu)點(diǎn)，通過一個(gè)單一的光線接入系統(tǒng)，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻、語音和數(shù)據(jù)的綜合業(yè)務(wù)的接入，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

由于EPON網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和目前HFC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)十分相似，所以在HFC網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行EPON的改造就顯得相對(duì)容易。只要將OLT(OPTICAL LINE TERMINAL，光纜終端設(shè)備)放置在前端，將ONU(OPTICAL NETWORK UNIT，光節(jié)點(diǎn))放置在原來的光節(jié)點(diǎn)位置，就可完成HFC網(wǎng)絡(luò)的改造實(shí)現(xiàn)雙向化。見圖3。

圖3 基于EPON改造示意圖

在EPON技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)最后100 m接入用戶的載體方式不同，具體分為EPON+LAN、EPON+無源EoC、EPON+有源EoC。

2.2.1 EPON+LAN

采用LAN技術(shù)，在最后100 m通過五類雙絞線接入用戶。該技術(shù)實(shí)際上就在原有的HFC網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，重新鋪設(shè)了一條EPON的回傳通道。見圖4。

圖4 EPON+LAN改造示意圖

該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：①網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方便，用戶終端不需要運(yùn)營(yíng)商承擔(dān)；②接入帶寬大，可以實(shí)現(xiàn)1 000 M到小區(qū)，1 000 M/100 M到樓道，100 M到用戶；③網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性好，有利于承載所有業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)；④HFC網(wǎng)與EPON網(wǎng)可以同時(shí)運(yùn)營(yíng)，維護(hù)方便，單個(gè)網(wǎng)絡(luò)出故障不影響另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)；⑤光傳輸采用EPON技術(shù)，傳輸系統(tǒng)中沒有有源設(shè)備，不占用同軸電纜的資源。

但同時(shí)也存在著缺點(diǎn)與不足，具體如下：①施工量和施工難度都較大，并且需要入戶施工；②對(duì)于舊小區(qū)而言，需要重新鋪設(shè)五類雙絞線，總體下來的投入成本是比較大的。具體見表2。

表2 EPON+LAN投入成本表

2.2.2 EPON+無源EoC

采用EoC技術(shù)，直接通過同軸電纜接入用戶，見圖5。

圖5 基于EPON+無源EoC改造示意圖

無源EoC技術(shù)指的是無需調(diào)制直接在同軸電纜上傳輸以太網(wǎng)基帶信號(hào)。10 Mbps的基帶信號(hào)存在著直流分量，因而基帶EOC不能連接耦合電容，否則需要經(jīng)過箝位電路來恢復(fù)直流分量，當(dāng)然也不能穿過分支分配器（也不能穿過放大器），所以必須改造為帶射頻分配器的經(jīng)過阻抗變換、平衡不平衡變換的同軸電纜網(wǎng)橋，也就是說必須改造原有的分配網(wǎng)或干脆跨過分支分配器，但跨過分支分配器意味著需要在樓內(nèi)重新布置五類線，而10base-T的傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)是不能超過100 m的，因而影響了基帶EoC的全方位、全網(wǎng)絡(luò)的使用，而且基帶信號(hào)濾波器的帶外抑制度必須大于85 db以上，否則當(dāng)下載的速度接近全速10 m時(shí)，會(huì)對(duì)200～300 Mh的下行電視信號(hào)產(chǎn)生干擾，具體成本見表3。

表3 EPON+無源EoC投入成本表

2.2.3 EPON+有源EoC

雖然同樣采用EoC技術(shù)，但有源EoC技術(shù)指的卻是把基帶信號(hào)調(diào)制到射頻后在同軸電纜上傳輸。ONU（OPTICAL NETWORK UNIT，光節(jié)點(diǎn)）的光口在節(jié)點(diǎn)處上聯(lián)PON的光口，ONU（OPTICAL NETWORK UNIT，光節(jié)點(diǎn)）的以太網(wǎng)口下聯(lián)Cable router頭端，頭端的射頻口下聯(lián)雙工器（內(nèi)置在頭端里面）的L端口、原有的光接收機(jī)的射頻輸出連接雙工器的H輸入端口，由于雙工器只有0.6 db的插損，原有的同軸電纜分配接入網(wǎng)可以不做任何調(diào)整，頭端的下聯(lián)端口與原有的分配電纜連接，這樣數(shù)據(jù)信號(hào)與射頻電視信號(hào)同纜傳輸?shù)浇K端接入的用戶。

該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于①射頻載波頻率占用帶寬在7～27 m范圍，但抗干擾和抗多徑的能力沒有絲毫問題，該頻率范圍剛好在HFC網(wǎng)絡(luò)頻率覆蓋范圍的回傳通道，完全不影響正向基本廣播電視業(yè)務(wù)的發(fā)展；②由于通信的物理層在HFC網(wǎng)絡(luò)頻率覆蓋范圍的回傳通道，所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不用從新改造，當(dāng)然也無需入戶施工和從新布線；③因?yàn)椴淮嬖诨鶐OC不能跨接分支分配器的問題，所以不用改造原有的分配網(wǎng)。具體成本見表4。

通過對(duì)以上4種技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹和比較，最后得出的結(jié)果見表5。

3 結(jié)論

通過前面的介紹和分析可以明顯看出，在HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向改造中，EPON+有源EoC技術(shù)比其他3種技術(shù)有非常明顯高通信質(zhì)量、強(qiáng)抗擾能力、高帶寬、改造方便、技術(shù)難度小等優(yōu)點(diǎn)，更加符合廣電對(duì)雙向改造低成本、高帶寬、高質(zhì)量、可升級(jí)和保護(hù)現(xiàn)有投資的要求。因此可以得出這樣的結(jié)論，EPON+有源EoC技術(shù)是HFC網(wǎng)絡(luò)雙向改造的首選技術(shù)，是適應(yīng)“三網(wǎng)融合”需求的最佳選擇。參考文獻(xiàn)：

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Mainstream Technological Comparison of HFC Network Bidirectional Transformation

Kuai Wancheng

In the bidirectional transformation of HFC network，four kinds of access network technology are adopted.This paper analyzes their theories and compares the advantages and disadvantages.Then it is suggested that EPON+active EoC are the most suitable access network technology from cost，bandwidth，scalability and flexibility.

HFCnet；EPON+active EoC technology；access network technology

TP393.1

A

1000-8136(2011)02-0146-03