EoC技術(shù)在廣電寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

史少華

（山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司招遠公公司，招遠 265400）

EoC技術(shù)在廣電寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

史少華

（山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司招遠公公司，招遠 265400）

本文首先對EoC技術(shù)進行了簡要介紹，然后對主流EoC系列標(biāo)準(zhǔn)進行了比較，最后就EoC技術(shù)在招遠廣電寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用實踐情況進行了詳細闡述。

EoC；廣電網(wǎng)絡(luò)；寬帶接入

1　引言

隨著有線電視數(shù)字化的推進，建設(shè)下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）提上議事日程，廣電網(wǎng)絡(luò)的雙向化改造已經(jīng)成為必然的趨勢。在接入網(wǎng)的改造中，為了解決“最后一公里”的入戶問題，有多種技術(shù)方案，其中EoC（Ethernet over Coax）產(chǎn)品經(jīng)過近幾年的發(fā)展完善，逐步成為主流解決方案之一，并在一些地方開始商用。EoC技術(shù)能夠充分利用廣電同軸接入網(wǎng)絡(luò)資源，通過對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的改造實現(xiàn)雙向通信，承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、視頻、語音等多種業(yè)務(wù)的融合，因而得到了廣泛關(guān)注。

2　EoC技術(shù)簡介

EoC技術(shù)是在同軸電纜上傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號的技術(shù)，即以以太網(wǎng)系列技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)接入技術(shù)，物理傳輸介質(zhì)是同軸電纜，數(shù)據(jù)傳輸可以使用基帶傳輸技術(shù)也可以使用調(diào)制傳輸技術(shù)。根據(jù)技術(shù)方法的不同，EoC技術(shù)可歸納為無源基帶傳輸、有源調(diào)制傳輸兩大類技術(shù)。

無源EoC采用的是將基帶的以太數(shù)據(jù)流信號直接混入或分離的技術(shù)，沒有經(jīng)過調(diào)制，其實質(zhì)就是一種基于同軸的以太局域網(wǎng)，其最大的特點是通過無源器件的處理就可實現(xiàn)。它適合于集中分配型同軸網(wǎng)絡(luò)，不適合樹型，也不能過分支分配器。從改造情況看，無源EoC改造必須具備兩個條件：一是局端數(shù)據(jù)信號必須到樓道；二是EoC下行通道不能有分支分配器，且不能有額外干擾源。這兩個條件，導(dǎo)致采用無源EoC技術(shù)的廣電雙向網(wǎng)絡(luò)改造成本非常大，無法適用于廣電的樹型和星型網(wǎng)絡(luò)。

有源EoC不同于無源EoC，它是采用頻分復(fù)用技術(shù)將預(yù)先調(diào)制的以太IP數(shù)據(jù)信號與CATV信號混合在一起，然后通過同軸分配網(wǎng)傳輸至用戶端分離出CATV信號和IP數(shù)據(jù)信號，IP數(shù)據(jù)信號進行解調(diào)還原成原始以太數(shù)據(jù)信號。有源EoC由于采取了一些適應(yīng)CATV網(wǎng)絡(luò)特性的處理技術(shù)，所以能克服無源EoC的缺點，能適應(yīng)樹型、星型以及混合型網(wǎng)狀網(wǎng)，能夠過分支分配器，具有傳輸距離遠、帶寬高、支持QoS、支持集中網(wǎng)管等優(yōu)點，能夠很好地滿足HFC同軸分配網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點。

3　EoC系列標(biāo)準(zhǔn)比較

有源EoC技術(shù)目前是研究和使用的潮流，大多是基于調(diào)制技術(shù)的。主流的技術(shù)主要有：基于電力線的HomePlug、基于電話線的HomePNA、基于同軸電纜的MoCA、源自無線接入的Wi-Fi降頻技術(shù)和H3C的EPCN技術(shù)等。

（1）HomePlug AV。HomePlug AV的物理層采用正交頻分（OFDM）調(diào)制技術(shù)，總子載波數(shù)為1155，在2～28MHz頻段使用917個有效子載波；每個子載波可自適應(yīng)選擇BPSK，QPSK到1024QAM的調(diào)制技術(shù)；采用Turbo FEC錯誤校驗；物理層線路速率達到200Mb/s，凈荷為150Mb/s，接近電力線信道的通信容量，最大鏈路衰減60dB，抗噪聲性能極強。

HomePlug AV的MAC層支持基于周期同步機制的TDMA和CSMA/CA，TDMA面向連接，提供QoS保障，確保帶寬預(yù)留、高可靠性嚴(yán)格的時延抖動控制，CSMA面向優(yōu)先級，提供四級優(yōu)先級；數(shù)據(jù)傳輸能力較高，MAC層傳輸速率達到100Mb/s；小字節(jié)（64Byte）下吞吐率仍然較好，可達到25Mb/s。

（2）HomePNA3.1。HomePNA3.1的物理層采用頻率分集正交幅度（FDQAM）調(diào)制技術(shù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)干擾情況，最多分裂為16個子載波，一般而言，在較低的SNR傳輸環(huán)境下，F(xiàn)DQAM的效率優(yōu)于QAM，但其抗干擾能力不如OFDM；在擴展的4～36MHz功率譜密度掩碼內(nèi)，支持最大32MHz的帶寬，能夠提供范圍為4～320Mb/s的物理層數(shù)據(jù)速率。

HomePNA3.1的MAC層采用基于CSMA/CA技術(shù)的同步MAC協(xié)議模式來提供無沖突媒質(zhì)接入；在主機控制下，通過預(yù)先規(guī)劃好所有媒質(zhì)訪問的時序來避免沖突；提供QoS服務(wù)，采取八種不同優(yōu)先等級的幀傳送方式，MAC層速率可達150Mb/s。

（3）MoCA。MoCA物理層的工作頻帶為800～1500MHz，每個信道帶寬50MHz，15個信道可選；物理層采用多子載波OFDM技術(shù)，每個子載波調(diào)制方式為BPSK～256QAM自適應(yīng)，每信道傳輸速率270Mb/s；MAC層工作方式TDD/TDMA，吞吐率130Mb/s；多信道可并行工作。

（4）Wi-Fi降頻。降頻Wi-Fi技術(shù)采用的是802.1l協(xié)議，把2.4 G H z的數(shù)據(jù)信號降頻到9 0 0M H z～1.1GH z范圍內(nèi)，每個信道帶寬為20MHz；物理層采用多子載波OFDM技術(shù)，每個子載波調(diào)制方式為BPSK～256QAM自適應(yīng)，每信道傳輸速率54Mb/s；MAC層工作方式CSMA/CA，吞吐率54Mb/s；多信道可并行工作。

（5）EPCN。EPCN是H3C針對廣電雙向網(wǎng)絡(luò)改造和家庭寬帶接入應(yīng)用提出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，該技術(shù)屬于有源EoC技術(shù)范疇，但有效解決了其他有源EoC的技術(shù)局限。EPCN物理層采用基于Homeplug的技術(shù)，MAC層采用類似EPON的技術(shù)，借助H3C在以太網(wǎng)、EPON、ADSL等接入網(wǎng)技術(shù)的積累，在QoS、帶寬管理、多用戶多業(yè)務(wù)共享、Cable線路質(zhì)量評估、線路診斷等方面都做了詳細的更改和定義，是符合Cable網(wǎng)絡(luò)的一種MAC技術(shù)。

通過物理層采用同軸線纜，鏈路層采用以太網(wǎng)技術(shù)，引入點到多點通信控制技術(shù)，使得以太網(wǎng)在點到多點的同軸接入網(wǎng)中進行承載。并通過專有技術(shù)解決CABLE網(wǎng)絡(luò)從光節(jié)點到用戶端跨越分支分配器、放大器等導(dǎo)致衰減大的問題，實現(xiàn)了單臺CC網(wǎng)絡(luò)集中器的最大覆蓋，物理層速率、支持的最大用戶數(shù)和抗干擾能力也得到很大提升。

EPCN技術(shù)使用OFDM調(diào)制方式，在2～30MHz頻段使用近千個子載波；每個子載波可以單獨進行BPSK，QPSK，8QAM，16QAM，64QAM，256QAM，1024QAM調(diào)制；OFDM中各個子載波頻譜有1/2重疊正交，這樣提高了OFDM調(diào)制方式的頻譜利用率。在接收端通過相關(guān)解調(diào)技術(shù)分離出各載波，同時消除碼間干擾的影響。并且采用Turbo FEC錯誤校驗結(jié)束，大大的提升了EPCN的抗干擾能力。

4　EoC技術(shù)在招遠廣電的應(yīng)用

4.1EoC技術(shù)選擇

目前，在業(yè)界EoC產(chǎn)品方案多種多樣，規(guī)模、成熟度不一，不同的EoC技術(shù)有不同的優(yōu)缺點，選擇哪一種，就要根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)情況，綜合成本、速率來考慮。2008年底，招遠廣電技術(shù)人員在對主流EoC技術(shù)進行認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合招遠廣電網(wǎng)絡(luò)普遍存在一級電放大器及雙向可尋址集線器高頻不便于跨接的現(xiàn)狀，決定選用低頻的EoC技術(shù)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的雙向化。我們選擇了多個廠家基于HomePlug Turbo，HomePlug AV及BPL的EoC設(shè)備進行了實驗室環(huán)境和用戶環(huán)境的多次應(yīng)用測試和比較，并重點對H3C的產(chǎn)品進行了測試。

結(jié)合多次的測試結(jié)果得出：基于HomePlug AV 的EoC技術(shù)具有較強的抗干擾能力、傳輸距離遠、能滿足現(xiàn)階段寬帶上網(wǎng)的基本要求。但時延較大且不穩(wěn)定、隨著終端在線和同時上網(wǎng)用戶數(shù)的增加，在上行數(shù)據(jù)流量增大的同時，丟包率明顯上升。

技術(shù)沒有最好，只有更適合。結(jié)合招遠廣電網(wǎng)絡(luò)的狀況，2009年最終選擇了H3C基于EPCN的有源EoC調(diào)制技術(shù)，成功開通了互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)，并實現(xiàn)了對接入網(wǎng)中有源設(shè)備的全程全網(wǎng)管理。

4.2招遠廣電寬帶接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)

招遠廣電寬帶接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，寬帶接入網(wǎng)采用了以太網(wǎng)單邊緣、每用戶每業(yè)務(wù)一個VLAN的方案。EPON和EPCN系統(tǒng)采用H3C公司的相關(guān)設(shè)備。OLT設(shè)備（帶EPON業(yè)務(wù)板的S7506E交換機）放置于廣電小區(qū)中心機房，OLT上行連接城區(qū)網(wǎng)設(shè)備。ONU（ET254-L）設(shè)備放置于小區(qū)或者樓道，OLT與ONU之間通過無源分光器以點對多點方式連接。

EPCN系統(tǒng)由頭端CLT（CC600E/CC602）、終端CNU（CB201E/CB203E）、同軸分配網(wǎng)等部分組成。頭端與ONU放置在一起，將以太網(wǎng)調(diào)制，并與CATV信號混合，在樓道同軸分配網(wǎng)中傳送。終端實現(xiàn)解調(diào)功能，將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號與CATV信號分離，數(shù)據(jù)信號通過網(wǎng)口鏈接PC，實現(xiàn)上網(wǎng)功能。利用EPON+EPCN提供的IP通道，可實現(xiàn)點播信號回傳，提供VoD增值服務(wù)，利用聯(lián)通NGN平臺提供VoIP業(yè)務(wù)。

圖1　招遠廣電寬帶接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4.3光節(jié)點覆蓋入戶方式

（1）光節(jié)點覆蓋方式。業(yè)務(wù)開通初期開通率比較低，為了降低成本，把EPCN頭端和ONU放置在光節(jié)點位置，完成對小區(qū)的廣覆蓋，從而快速完成雙向改造。隨著業(yè)務(wù)開展，可以在光節(jié)點位置增加EPCN頭端，為用戶提供高帶寬。

（2）樓道覆蓋方式。隨著業(yè)務(wù)推廣深入，業(yè)務(wù)開通率逐步提高，終端接入越來越密集，頭端放置在光節(jié)點位置已不能滿足用戶帶寬接入需求，可把EPCN頭端和ONU放置在樓頭，完成對樓道的密集覆蓋，為用戶提供高帶寬。

4.4放大器跨接

EoC調(diào)制的數(shù)據(jù)信號，對雙向網(wǎng)絡(luò)的放大器，只要將放大器的反向通路短接即可，無須增加反向回傳或放大模塊。如果是傳統(tǒng)的單向放大器，通過外接低通旁路器完成，放大器跨接示意圖如圖2所示。

4.5接入系統(tǒng)特點

（1）覆蓋范圍廣。EPCN頭端放在光節(jié)點處，到終端的傳輸距離可達1km，頭端可接入253臺終端用戶，形成廣覆蓋，頭端到終端可過兩級放大器。對放大器改造無源，只需簡單跨接低通旁路器即可。

（2）高帶寬。H3C的EPCN，物理層速率可以達200Mb/s，MAC層帶寬可以達100Mb/s。而且采用的QoS機制和TDMA下行機制可以保證用戶增加情況下的負載均衡，可以支持點播和上網(wǎng)業(yè)務(wù)。且隨著終端用戶的增加，可增加EPCN頭端，為用戶提供高帶寬接入。

（3）運營維護簡單。每戶帶寬可限速，提供精細帶寬管理；終端用戶間二層隔離；黑白名單功能提供嚴(yán)格終端用戶接入控制；全網(wǎng)統(tǒng)一網(wǎng)管，可以管理EPON、EPCN頭端、EPCN終端。并能從EPCN頭端獲取豐富的線路檢測參數(shù)，評價線路質(zhì)量，方便用戶維護線路。

（4）可靠性高。EPCN頭端和終端內(nèi)置分離濾波器，實現(xiàn)掉電旁路，放大器改造也是無源，這樣即使頭端和終端掉電，也不影響CATV信號下傳。

5　對EoC系統(tǒng)的管理和維護經(jīng)驗

H3C提供了較為強大的IMC（智能管理中心）系統(tǒng)，可以對EoC設(shè)備（包括終端）進行簡單、有效的管理。

（1）“衰減”指標(biāo)，大致反映了物理鏈路的低頻數(shù)字信號衰減。如出現(xiàn)較大的鏈路衰減，且與理論值出入較大，一般為電纜接頭接觸不良、線纜斷裂、分支分配器損耗或特性發(fā)生變化對低頻的通過性較差等因素所導(dǎo)致。

（2）“上/下行速率”指標(biāo)，直觀地反映了鏈路的整體情況。在鏈路衰減、SNR/Carrier值在正常范圍內(nèi)，但下行速率較低，一般為局端與該終端傳輸路徑靠近局端的地方，出現(xiàn)了較大的反射所致，多為接觸不良、阻抗不匹配等。上行速率低與之相反。基于INT6400芯片組EoC的上下行速率的最大值為151，值越大越好，但該值僅能參考，因為它不能更準(zhǔn)確、及時反映網(wǎng)絡(luò)的詳情。

（3）“平均Pre-FEC比特錯誤率”指標(biāo)，表示數(shù)據(jù)在物理層傳輸過程中，由于線路上信號失真引起的傳輸錯誤或誤碼率。如該指標(biāo)數(shù)值較大時，一般表明通道中有大量的匯集噪聲存在。該值應(yīng)≤2%。

（4）“平均Bits/Carrier”為平均每個子載波承載的信息量，該指標(biāo)的最大值為10。一般要求≥7，如該值較小，一般表明為通道中有大量的匯集噪聲存在。

（5）“平均SNR/Carrier”為每載波信噪比的平均值。BPSK調(diào)制的最低SNR/Carrier要求為6dB，該值越大越好，一般應(yīng)≥20dB。一般情況下，需將平均Pre-FEC比特錯誤率、Bits/Carrier及SNR/Carrier綜合一起來判斷。

（6）“平均發(fā)送/接收PB CRC錯誤率”指標(biāo)，表示終端設(shè)備從以太網(wǎng)口發(fā)送/接收到的CRC校驗錯誤的數(shù)據(jù)報文所占的比率。反映了數(shù)據(jù)在MAC層的傳送效率。該值要求≤10%，越小越好。在其他指標(biāo)均正常的情況下，該值越大，說明線路在對應(yīng)方向存在較大的反射匯集。

上述參數(shù)，僅為故障判斷提供了參考數(shù)值。具體的網(wǎng)絡(luò)故障，應(yīng)綜合各參數(shù)的指標(biāo)，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的具體拓撲一起來分析、排查。

6　結(jié)束語

當(dāng)前，市場上針對廣電雙向網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)琳瑯滿目，且各有優(yōu)缺點，只有結(jié)合自身的網(wǎng)絡(luò)實際，在充分認(rèn)識和了解技術(shù)優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，揚長避短，并對其進行必要的優(yōu)化或改造，使之與所選擇的技術(shù)相適應(yīng)，以滿足現(xiàn)階段和一段時期內(nèi)綜合業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，并逐步實現(xiàn)向NGB的演進，牢牢把握下一代HFC接入網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈的主導(dǎo)權(quán)，才能在“三網(wǎng)融合”激烈的競爭中，占有一席之地。

EoC Technology in the Application of the Radio and Broadband Access Network

Shi Shaohua
（Zhaoyuan Branch，Shandong Broadcast and Television Information Network Co.， Ltd， Zhaoyuan， 265400）

Firstly gives a brief introduction of EoC Technology，then the mainstream EoC series standards are compared，The application of EoC technology in Zhaoyuan radio and TV broadband access network are discussed in detail.

EoC； broadcasting and TV network； broadband accessing

10.3969/j.issn.1672-7274.2015.01.003

TN94，TN915.6 文獻標(biāo)示碼：A

1672-7274（2015）01-0016-04

史少華，女，1968年生，助力工程師，主要從事廣播電視技術(shù)工作。

［1］ 李鑒增.寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)［M］.北京：中國廣播電視出版社，2004

［2］ 潘愛民譯.計算機網(wǎng)絡(luò)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004