HFC 網(wǎng)絡(luò)雙向改造主流技術(shù)對(duì)比

張雁翔

(太原理工大學(xué)信息化管理與建設(shè)中心，山西 太原 030024)

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三部分組成。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

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)6199 萬(wàn)，占全國(guó)有線廣播電視用戶的35.63%。由此可以看出，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)，具有高帶寬能力，對(duì)于開展高速數(shù)據(jù)接入十分有利，但是原HFC 網(wǎng)絡(luò)是單向的結(jié)構(gòu)，換句話說(shuō)就是信號(hào)只能從前端傳到用戶，無(wú)法進(jìn)行反向傳輸，更無(wú)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［4-6］、EPON+ 無(wú)源EoC［7］、EPON+ 有源EoC［8-9］。下面通過(guò)對(duì)這四種技術(shù)的分別介紹，來(lái)進(jìn)行一個(gè)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(guò)RF(Radio Frequency，射頻)和以太網(wǎng)接口來(lái)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，可以較好地利用現(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)本身卻存在著諸多缺陷。

(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，且維護(hù)和運(yùn)行故障排查所需的技術(shù)在短期內(nèi)無(wú)法解決。

(2)上行和下行帶寬無(wú)法滿足用戶需求。目前采用CMTS 技術(shù)進(jìn)行改造，如圖2所示。DOCSIS3.0 能到達(dá)的水平是上行速率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(wú)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(wú)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)。譬如，在每個(gè)光節(jié)點(diǎn)增加回傳發(fā)射機(jī)、所有的放大器進(jìn)行雙向改造、同軸電纜需進(jìn)行升級(jí)等。

2.2 EPON 技術(shù)

EPON(以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))是一種新型的光纖線接入網(wǎng)技術(shù)，采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)和無(wú)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(guò)一個(gè)單一的光纖接入系統(tǒng)，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻、語(yǔ)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(lái)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。在EPON 技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)最后100m 接入用戶的載體方式不同，具體分為EPON+LAN、EPON+無(wú)源EoC、EPON+有源EoC。

2.2.1 EPON+LAN

采用LAN 技術(shù)，在最后100m 通過(guò)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，如圖3所示。

圖3 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)，1000 M 到小區(qū)，1000 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);(4)HFC 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(méi)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)于老小區(qū)而言，需要重新鋪設(shè)五類雙絞線;(3)需要運(yùn)營(yíng)和維護(hù)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，且維護(hù)人員素質(zhì)要求高?？傮w下來(lái)的投入成本是比較大的。

2.2.2 EPON+無(wú)源EoC

采用EoC 技術(shù)，直接通過(guò)同軸電纜接入用戶，如圖4所示。

圖4 基于EPON+無(wú)源EoC 改造示意圖

無(wú)源EoC 技術(shù)指的是無(wú)需調(diào)制直接在同軸電纜上傳輸以太網(wǎng)基帶信號(hào)。因?yàn)?0 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(guò)箝位電路來(lái)恢復(fù)直流分量，當(dāng)然也就不能穿過(guò)分支分配器(當(dāng)然也不能穿過(guò)放大器)，所以必須改造為帶射頻分配器的經(jīng)過(guò)平衡不平衡變換的同軸電纜網(wǎng)橋，也就是說(shuō)必須改造原有的分配網(wǎng)或干脆跨過(guò)分支分配器，但跨過(guò)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(guò)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85db 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。具體成本如下:(1)需重新布設(shè)光纖資源，實(shí)現(xiàn)光纖到樓;(2)需要入戶施工，并重新安裝數(shù)據(jù)/同軸用戶盒;(3)系統(tǒng)抗干擾能力較弱，易受到電磁干擾，影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量;(4)不能穿越放大器和分支分配器。

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的光口在節(jié)點(diǎn)處上聯(lián)PON的光口，ONU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0.6db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 ～27M 范圍，但抗干擾和抗多徑的能力沒(méi)有絲毫問(wèn)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)備不用重新改造，當(dāng)然也無(wú)需入戶施工和重新布線;(3)因?yàn)椴淮嬖诨鶐oC 不能跨接分支分配器的問(wèn)題，所以不用改造原有的分配網(wǎng);(4)設(shè)備具有良好的魯棒性，不增加維護(hù)量，可有效地利用原有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如放大器、分支分配器等。

通過(guò)對(duì)以上四種技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹和比較，最后得出表1所示的結(jié)果。

表1 四種技術(shù)的比較

3 結(jié)論

通過(guò)前面的介紹和分析可以明顯地看出，在HFC 網(wǎng)絡(luò)的雙向改造中，EPON+有源EoC 技術(shù)比其他三種技術(shù)有非常明顯的高通信質(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。因此我們可以得出這樣的結(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。

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