淺析EPON技術的廣電雙向網(wǎng)改良

鄢利元

1 引言

同軸電纜支線、光纖干線以及用戶分配網(wǎng)絡是傳統(tǒng)廣電網(wǎng)絡HFC網(wǎng)的主要構成，電視節(jié)目傳播是以光信號形式為主，在到達光節(jié)點后轉化為電信號，并在分配網(wǎng)絡作用下輸送至用戶接收端。傳統(tǒng)廣電網(wǎng)絡HFC網(wǎng)僅僅表現(xiàn)為下行傳輸單向網(wǎng)絡，雙向網(wǎng)絡改造是建立在傳統(tǒng)HFC廣播網(wǎng)絡技術之上的業(yè)務革新，通過在用戶分配網(wǎng)上搭建雙向平臺的形式實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳播。廣電雙向網(wǎng)改的開展實現(xiàn)了對現(xiàn)有廣電業(yè)務的拓寬，改造之后的網(wǎng)絡可兼具政府工程業(yè)務、交互視頻業(yè)務、寬帶接入業(yè)務、專線互聯(lián)業(yè)務及電視WEB業(yè)務等綜合服務業(yè)務。本文重點分析了基于EPON技術的廣電雙向網(wǎng)改良問題。

2 EPON技術的基本模型

作為一種全新的寬帶接入技術，EPON技術采用的是點對點的網(wǎng)絡結構模式，在高速以太網(wǎng)平臺、無源光纖傳輸方式和MAC媒體訪問控制方式的綜合業(yè)務輔助下實現(xiàn)對業(yè)務范圍的合理拓展。如圖1所示，完整的EPON模型主要由OLT、ONU和POS三個部分構成。

圖1 EPON模型

OLT的安裝位置一般選擇在分前段機房或是中心機房，它是整個EPON系統(tǒng)模型的核心構成元素，其主要網(wǎng)絡功能表現(xiàn)為四個方面：①通過對用戶帶寬參數(shù)的重新定義來對用戶業(yè)務質量進行合理控制；②建立在訪問控制列表編寫基礎之上的網(wǎng)絡安全控制；③從MIB庫中對系統(tǒng)狀態(tài)和用戶信息進行統(tǒng)計；④實現(xiàn)不同用戶之間的相互隔離。

作為無源光分路器的一種，POS的主要功能在于連接ONU和OLT，主要功能模式表現(xiàn)為集中上行數(shù)據(jù)和分發(fā)下行數(shù)據(jù)兩個方面，能夠適應幾乎所有環(huán)境。

ONU的位置選擇一般在路邊或是樓道，借助以太網(wǎng)協(xié)議對以太網(wǎng)第二層進行交換，除此之外還能夠優(yōu)化以太網(wǎng)第三層的路由功能。通過堆疊的方式來擴展網(wǎng)絡共享帶寬，這就實現(xiàn)了網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的高速傳送。

不難分析，EPON系統(tǒng)模型有效沿襲了TDM和以太網(wǎng)的技術特性，提高了以太網(wǎng)的管理功能，在降低光纖資源使用量的同時也提供了最佳的QOS保證，這對于廣電雙向網(wǎng)絡改造而言意義重大。

3 基于EPON技術的廣電雙向網(wǎng)改良研究

與HFC光傳輸網(wǎng)絡結構相類似，EPON在網(wǎng)絡結構部署方面有著更加顯著的技術與成本優(yōu)勢，這顯然有效拓展了HFC雙向網(wǎng)絡結構的業(yè)務范圍。與此同時，EPON網(wǎng)絡在雙向網(wǎng)絡構建過程中還能夠借助獨立組網(wǎng)的形式來加快互動電視業(yè)務的回傳速度，使得IP數(shù)據(jù)輔助下的視頻和話音業(yè)務更加多元化。對于有線電視雙向化改造而言，無線寬帶固定接入的方式作為一種潛在的雙向化改造途徑，其顯著優(yōu)勢在于避免了室內布線的環(huán)節(jié)，使得樓邊光傳輸網(wǎng)絡與無線寬帶固定接入點相互連接，戶內設備數(shù)據(jù)交換往往通過無線方式展開，由于現(xiàn)階段國內關于無線固定接入技術的研究尚處于起步階段，EPON技術的應用有效解決了無線電頻率和資源問題，它與WDM技術的結合通過有線傳輸網(wǎng)絡的應用不僅有效節(jié)省了對光纖網(wǎng)絡資源的使用，同時也實現(xiàn)了對HFC雙向改造投資成本的控制。

EPON主要由光分配器、光線路終端接口和光網(wǎng)絡單元構成，通過對數(shù)據(jù)業(yè)務接入操作來對各路數(shù)據(jù)流或互聯(lián)網(wǎng)接口進行適配并最終將其導入傳輸網(wǎng)絡當中。借助單纖粗波分復用技術，EPON通過數(shù)據(jù)信號及光纖傳播廣播，采用EDFA傳播廣播式數(shù)字電視與1550nm波長光發(fā)射機相結合的方式對電視信號進行模擬。EPON數(shù)據(jù)上行波長為1310nm，數(shù)據(jù)下行波長為1490nm，利用TDM技術真正做到共享帶寬，這很大程度上是以太網(wǎng)纖化的一種形式轉化過程。雙向網(wǎng)絡的形成建立在EPON平臺基礎之上，這就使得廣電HFC的網(wǎng)絡寬帶業(yè)務平臺更加多元化，其業(yè)務范圍主要包括：

第一，數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。EPON是以傳輸以太幀為主的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，它能夠允許任何IP幀形式的數(shù)據(jù)傳輸，這對于各種IP業(yè)務而言顯然是展示平臺的拓寬，這其中就涉及到網(wǎng)絡游戲、Internet瀏覽以及IPTV等。各種業(yè)務類型、數(shù)據(jù)鏈路層優(yōu)先級、動態(tài)帶寬分配算法以及VLAN標識等都是數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務的涵蓋范圍。

第二，傳統(tǒng)話音業(yè)務。與傳統(tǒng)電路交換話音及TDM專線業(yè)務量相比較，數(shù)據(jù)業(yè)務量在近幾年的增長有目共睹，面對快速增長的數(shù)據(jù)流量問題，電信運營商通常采取的應對措施主要表現(xiàn)為以太網(wǎng)交換機處理或是IP路由器的敷設，然而在固定比特率業(yè)務處理方面卻很難與實際以太網(wǎng)使用需求相契合。盡管在IP網(wǎng)承載電話業(yè)務方面VoIP有著一定的可行性，然而其中的丟包率、抖動和延遲等問題卻很難得到有效控制。當前關于傳統(tǒng)話音業(yè)務拓展需要從原有IP數(shù)據(jù)業(yè)務出發(fā)，通過多業(yè)務平臺的搭建來提高數(shù)據(jù)業(yè)務本身的適應性，等同與TDM網(wǎng)絡之間的QoS關系，這對于纜線冗余及數(shù)據(jù)分立等問題的解決有著重要的導向作用，它在提高網(wǎng)絡資源利用率和優(yōu)化數(shù)據(jù)管理的同時也達到了對運行成本的控制目的。當前借助以太網(wǎng)傳送時間敏感業(yè)務的途徑主要包括Ethernet plus TDM和TDM over IP兩個方面。憑借設備成本低的優(yōu)勢，Ethernet Plus在保證自身業(yè)務質量的基礎上也實現(xiàn)了對傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡投資的保護，是融合電話業(yè)務及綜合數(shù)據(jù)的技術方案。

第三，增值業(yè)務。EPON網(wǎng)絡環(huán)境下數(shù)據(jù)VPN業(yè)務在企業(yè)用戶中的推廣科針對客戶的特殊需求而展開必要的視頻增值業(yè)務，類似視頻會議或是遠程教學這樣的視頻內容既突出了廣電雙向網(wǎng)絡的技術特征，同時EPON技術在網(wǎng)絡服務中的應用本身也擴大了EPON網(wǎng)絡的資源優(yōu)勢。

圖2 省骨干網(wǎng)絡終期方案

第四，視頻業(yè)務。我國模擬廣播電視將延續(xù)至2015年，廣播電視的全業(yè)務范圍既包括數(shù)字業(yè)務同時也涵蓋模擬電視的內容，從我國數(shù)字電視發(fā)展概況出發(fā)，全業(yè)務網(wǎng)的實施需要將模擬電視與數(shù)字電視相結合，采用循序漸進的方式推動EPON技術在全業(yè)務網(wǎng)范圍內的有效運用，實現(xiàn)CWDM技術與EPON下行通道的疊加與融合。

針對湖南省一些EPON雙向網(wǎng)改造試點工程，其網(wǎng)絡結構表現(xiàn)為“以太網(wǎng)接入、光纖到樓、EPON傳輸”的基本形式，HFC網(wǎng)絡傳輸為860MHz頻帶，單向傳輸與集中接入是同軸電纜網(wǎng)絡的設計原則。這一試點工程的建設目標在于實現(xiàn)EPON的交互式電視業(yè)務、IPTV業(yè)務和Internet接入業(yè)務，以此實現(xiàn)高品質網(wǎng)絡的可運營和可管理模式。在雙網(wǎng)雙平臺改造的基本要求下，光纖到單元是這一試點工程的主要方案，以小區(qū)各單元樓層分配為系統(tǒng)傳輸媒介，采用光纜線路與節(jié)點箱共享的方式，實現(xiàn)了對小區(qū)內光放大器與光接收機的實時監(jiān)控。具體的終期方案如圖所示。

4 結束語

憑借廉價、簡單、可靠性高等優(yōu)勢，EPON技術在廣播電視雙向化改造中的應用成為必然趨勢。隨著電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)技術的不斷融合，傳統(tǒng)單向HFC網(wǎng)已然難以滿足實際的廣播電視業(yè)務需求，伴隨數(shù)據(jù)量的逐漸擴增，關于廣電接入網(wǎng)的研究正日漸朝著成熟穩(wěn)定的技術領域拓展，如何實現(xiàn)多業(yè)務承載、高性價比及可平滑升級成為了當前廣播電視亟需解決的問題。需要注意的是，國內廣播電視領域關于EPON技術的應用研究尚處于起步階段，EPON系統(tǒng)模型與實際廣電網(wǎng)絡環(huán)境的融合仍存在一些弊端，這些問題是今后廣電雙向網(wǎng)改系統(tǒng)化研究的主要方向。

參考文獻：

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