廣電雙向網(wǎng)接入網(wǎng)改造技術(shù)分析

莫淦成

（廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司東莞萬(wàn)江分公司 廣東東莞 523000）

廣電雙向網(wǎng)接入網(wǎng)改造技術(shù)分析

莫淦成

（廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司東莞萬(wàn)江分公司 廣東東莞 523000）

近些年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷的發(fā)展，我國(guó)的通信行業(yè)也取得了快速的發(fā)展。隨著我國(guó)對(duì)三網(wǎng)融合的政策推廣力度不斷加大，各地廣電雙向網(wǎng)接入網(wǎng)改造的步伐逐漸加快。因?yàn)閷?duì)大量的通信數(shù)據(jù)和有線電視信號(hào)傳輸?shù)囊笤絹?lái)越高，以往采用以太網(wǎng)傳輸?shù)姆绞揭呀?jīng)不能滿足用戶對(duì)于數(shù)據(jù)和音視頻業(yè)務(wù)的要求。隨著我國(guó)光纖傳輸?shù)目焖侔l(fā)展，由于光纖具有高效的傳輸效率及很高的安全可靠性，得到了全社會(huì)的廣泛關(guān)注，光纖技術(shù)在廣電雙向網(wǎng)接入網(wǎng)改造中起到了重要的作用。本文首先對(duì)廣電雙向網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，然后對(duì)應(yīng)用最為廣泛的EOC技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)分析，對(duì)廣電雙向網(wǎng)接入網(wǎng)改造具有較高的指導(dǎo)意義。

廣電雙向網(wǎng)接入網(wǎng)；改造；技術(shù)

1 引言

近些年來(lái)，隨著有線電視技術(shù)的升級(jí)，為廣電雙向網(wǎng)接入網(wǎng)改造提供了很大的發(fā)展平臺(tái)。為有線電視網(wǎng)絡(luò)大多使用同軸電纜或光纜等媒介進(jìn)行傳輸，這中網(wǎng)絡(luò)在不同的用戶之間進(jìn)行分配或交換信息，這些信息主要包括聲音、圖像、數(shù)據(jù)及其他信號(hào)。該傳播系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁┒嗵纂娨暪?jié)目，甚至還可以為用戶提供各種信息服務(wù)。進(jìn)人21世紀(jì)后，有線電視正面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。現(xiàn)代的有線電視網(wǎng)絡(luò)已不再是只能傳輸多套模擬電視節(jié)目的單向網(wǎng)絡(luò)，隨著社會(huì)需求的不斷增長(zhǎng)和信息科學(xué)技術(shù)的快速的發(fā)展，有線電視網(wǎng)絡(luò)正在逐步演變成具有綜合信息傳輸交換能力的有線電視網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)可以提供多功能服務(wù)，有線電視網(wǎng)絡(luò)同時(shí)也是一種寬帶交互式多媒體網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可融合在信息高速公路中成為未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)不可缺少的組成部分，以為廣大用戶提供更多適時(shí)的信息?？梢钥隙ǖ氖亲鳛樾畔鬏?shù)氖侄?，有線電視網(wǎng)絡(luò)將長(zhǎng)期存在并得到不斷的發(fā)展。先進(jìn)的有線電視網(wǎng)絡(luò)匯集了當(dāng)代電子技術(shù)許多領(lǐng)域的新成就，體現(xiàn)了現(xiàn)代廣播電視技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的交叉和融合，具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、綜合化等現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)的一切特征。

2 有線電視雙向網(wǎng)絡(luò)的特征

雙向傳輸技術(shù)是指在單根饋線上傳輸兩個(gè)方向的信號(hào)。雙向傳輸系統(tǒng)中前端傳向用戶的信號(hào)叫下行信號(hào)，同時(shí)，可以由字面意思得知用戶端傳向前端的信號(hào)叫上行信號(hào)。下行通道（正向通道）從前端下行傳輸至用戶輸出口，上行通道（反向通道）從系統(tǒng)某個(gè)位置上行傳輸至前端。一般情況下，實(shí)現(xiàn)雙向傳輸?shù)姆绞接腥N，分別為：頻率分割方式、時(shí)間分割方式、空間分割方式。雙向傳輸技術(shù)大多使用頻率分割方式，也就是通過(guò)采用不同的頻段來(lái)分別傳輸上、下行信號(hào)。這些信號(hào)可以根據(jù)頻率分割的范圍分為低分割、中分割、高分割三種。頻率分割雙向傳輸可用兩種方式組成，即一套電纜、一套放大器的頻率分割雙向傳輸系統(tǒng)和一套電纜、兩套放大器的頻率分割雙向傳輸系統(tǒng)。由于前者有諸多不足，目前普遍使用一套電纜、兩套放大器的頻率分割雙向傳輸系統(tǒng)。

3 廣電雙向網(wǎng)絡(luò)改造的要求

目前廣電雙向網(wǎng)絡(luò)改造定位于：能夠開(kāi)展視頻、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)，而且可運(yùn)營(yíng)、可管理、可維護(hù)，因此應(yīng)充分考慮和滿足各方面的要求。要立足于廣電網(wǎng)絡(luò)自身優(yōu)勢(shì)，既要滿足近期業(yè)務(wù)的需要，又要兼顧未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃。要技術(shù)成熟、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，符合未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，保證可持續(xù)發(fā)展。要充分利用現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)的同軸電纜資源，體現(xiàn)HFC網(wǎng)絡(luò)的高帶寬特點(diǎn)。要有帶寬保證和質(zhì)量保證，帶寬性價(jià)比高、可靠性強(qiáng)、運(yùn)維成本低。要施工難度低、速度快，能夠根據(jù)業(yè)務(wù)需要靈活分片部署，建設(shè)和用戶開(kāi)通成本低。

4 廣電雙向網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 CMTS技術(shù)

CMTS技術(shù)又叫做線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)技術(shù)，是指應(yīng)用在有線電視傳輸系統(tǒng)中的來(lái)對(duì)有線電視進(jìn)行雙網(wǎng)改造的關(guān)鍵技術(shù)。線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)部分是由線纜調(diào)制解調(diào)終端和CMTS頭端組成的，其中CMTS頭端主要是對(duì)線纜調(diào)制解調(diào)終端設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證、管理和分配等操作，并通過(guò)HFC網(wǎng)絡(luò)的射頻調(diào)制技術(shù)將互聯(lián)網(wǎng)以及IP骨干網(wǎng)的通道分配給各終端。在廣電雙向網(wǎng)絡(luò)中，通常是通過(guò)調(diào)制共纜傳輸對(duì)有線電視信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)針對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)在用戶終端進(jìn)行解調(diào)，將信號(hào)分離出來(lái)，最終實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)與有線電視用戶進(jìn)行連接。由于線纜調(diào)制解調(diào)是采用雙向的HFC網(wǎng)絡(luò)作為其物理基礎(chǔ)進(jìn)行接入，為了實(shí)現(xiàn)HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向化，通常需要經(jīng)過(guò)帶寬分配以及回傳信道通路的方式予以實(shí)現(xiàn)。例如，在傳輸信道的下行中心頻率較小時(shí)，需要?jiǎng)澐殖鲆徊糠謱賻捫诺溃⒋瞬糠中诺赖臄?shù)據(jù)通過(guò)廣播的形式傳送出去。在傳輸信道中，專屬帶寬信道中的信號(hào)首先要經(jīng)過(guò)正交振幅調(diào)制，通過(guò)調(diào)制后專屬帶寬信道的傳輸速率可以大大提升。另外，CMTS和線纜調(diào)制解調(diào)終端還共同組成了有線帶寬網(wǎng)絡(luò)的接入系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，前端路由器和CATV網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)CMTS來(lái)進(jìn)行連接，同時(shí)線纜調(diào)制解調(diào)終端是實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)與CMTS連接的橋梁。

4.2 EPON技術(shù)

EPON技術(shù)是由IEEE802.3工作組提出的運(yùn)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)男滦屯ㄐ欧绞剑脽o(wú)源光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)以太網(wǎng)中點(diǎn)到多點(diǎn)的傳輸。EPON技術(shù)主要是以光纖傳輸作為基礎(chǔ)，通過(guò)光纖線路終端、光分配網(wǎng)絡(luò)以及光網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行集成形成EPON系統(tǒng)，利用光纖傳輸?shù)母咝院桶踩詠?lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)快速可靠的傳輸。在EPON系統(tǒng)中，傳輸信號(hào)可以是文本和數(shù)據(jù)流，同時(shí)也可以是音頻和視頻業(yè)務(wù)。并且EPON技術(shù)集成了傳統(tǒng)以太網(wǎng)和PON技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)在上行線路中，數(shù)據(jù)流是通過(guò)以太網(wǎng)包的形式進(jìn)行發(fā)送的，而在下行線路中，則是利用PON技術(shù)較高的傳輸速率來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。EPON接入網(wǎng)技術(shù)具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，EPON采用了點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，那么在做系統(tǒng)擴(kuò)容升級(jí)的時(shí)候，僅僅需要增加ONU數(shù)量及部分用戶端光纖線路即可完成，方便快捷且有利于保護(hù)原有資產(chǎn)；其次，EPON采用了單纖波分復(fù)用技術(shù)，傳輸距離遠(yuǎn)，成本壓力低，有利于大規(guī)模使用；最后，EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低，便于維護(hù)，能夠較好地解決目前HFC網(wǎng)絡(luò)中廣泛存在的入侵干擾、回傳噪聲等問(wèn)題。光纖入戶目前看來(lái)是有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的終極目標(biāo)，而當(dāng)前發(fā)展形勢(shì)下，EPON技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)得到了眾多專家的認(rèn)可。隨著終端技術(shù)的不斷改進(jìn)，EPON技術(shù)應(yīng)該會(huì)有更廣闊的前景。

5 廣電雙向網(wǎng)接入網(wǎng)改造中的EPON技術(shù)

5.1 EoC技術(shù)

EoC技術(shù)叫做基于同軸電纜的以太網(wǎng)傳輸，是在同軸電纜上對(duì)以太網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)囊豁?xiàng)技術(shù)。EoC技術(shù)在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，并不改變以太網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的格式和參數(shù)，只是以同軸電纜為傳輸介質(zhì)對(duì)兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間的信號(hào)傳輸提供媒介。EoC技術(shù)的應(yīng)用可以促進(jìn)廣電網(wǎng)中數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)，現(xiàn)如今EoC主要應(yīng)用在調(diào)制傳輸和基帶傳輸兩個(gè)方面。EoC技術(shù)的實(shí)現(xiàn)種類眾多，可以分為有源和無(wú)源的EoC技術(shù)，其中有源的EoC技術(shù)又包括四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系，分別是HomePNA、MoCA、WLAN和Home－Plug。不同的標(biāo)準(zhǔn)體系對(duì)應(yīng)EoC的頻段范圍也不盡相同，其中MoCA和WiFi主要適用于高頻的頻段，對(duì)于噪聲濾除的效果較好。而HomePNA和HomePlug則更多的適用于低頻的頻段，噪聲濾除的效果較差，其中HomePNA的設(shè)備復(fù)雜性較高，對(duì)鏈路進(jìn)行管理和維護(hù)難度較大，并且在廣電網(wǎng)中匹配效果不佳而使用較少。相比較而言，HomePlug則表現(xiàn)出較高的頻帶利用率，并得到較為廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)如今，市場(chǎng)上EoC技術(shù)的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)和種類較多，其中HomePlug、HiNOC和MoCA以及最近提出的EPOC技術(shù)受到了通信行業(yè)的關(guān)注，并得到了廣泛的應(yīng)用。

5.2 有源EoC低頻和高頻的一般技術(shù)分析

按照有線數(shù)字電視頻道配置指導(dǎo)性意見(jiàn)以及實(shí)際應(yīng)用，為兼容現(xiàn)有的頻率分配，可供EoC使用頻率有兩個(gè)部分：①低頻5～65MHz；②高頻860MHz以上。如果采用高頻技術(shù)，考慮到實(shí)際要和860MHz數(shù)字電視頻道兼容，而頻段隔離濾波器的性能和通帶與阻帶的變比相關(guān)，阻帶太窄，高頻隔離、混合濾波器成本很高且很難做好。現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)存在大量550MHz、750MHz的網(wǎng)絡(luò)，因此不能滿足高頻傳輸?shù)囊?，并且雖然大部分分支的分配器的范圍5～1000MHz，但是850MHz以上的高頻特性會(huì)變差，當(dāng)超過(guò)1GHz頻率后，其特性無(wú)法得到保證。此外，800MHz的衰減約為50MHz的四倍，采用高頻技術(shù)無(wú)法滿足現(xiàn)有光節(jié)點(diǎn)覆蓋。如果采用低頻衰減較小的低頻技術(shù)，等效電纜400m長(zhǎng)度的衰減僅僅20dB，即使考慮加上35～40dB的衰減，也能夠基本滿足光節(jié)點(diǎn)覆蓋。

5.3 有源EoC具體技術(shù)的分析

從上面低頻和高頻的分析可知，低頻更合適EoC的傳輸，但HFC網(wǎng)絡(luò)低頻也存在匯聚噪聲和低頻干擾大的問(wèn)題，因此必須對(duì)有源EoC的具體技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，為有源EoC的技術(shù)選擇提供理論依據(jù)。目前采用高頻的EoC技術(shù)有兩種：①基于WiFi的WLAN技術(shù)；②基于MoCA技術(shù)。WiFi技術(shù)中有采用降頻到1GHz左右和直接使用兩種，由于WLAN是2.4GHz頻道，衰減太多，基本不用考慮。本文中僅針對(duì)降頻的WLAN技術(shù)來(lái)分析。WLAN是一種經(jīng)廣泛驗(yàn)證和規(guī)模使用的無(wú)線技術(shù)，但其MAC和PHY特性可以適應(yīng)無(wú)線多徑傳輸、快速衰弱的時(shí)變信道。Cable信道有衰減、延遲失真、噪聲等都相對(duì)穩(wěn)定的特性，是一種相對(duì)可靠的信道。因此這兩種信道的不同導(dǎo)致其實(shí)際應(yīng)用效果差別很大。MoCA技術(shù)采用OFDM技術(shù)，抗干擾比WLAN要好，但如果作為接入網(wǎng)方案，則存在覆蓋性、改造成本、高頻噪聲容易注入、芯片成本高和網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性差等問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文對(duì)廣電雙向網(wǎng)接入網(wǎng)改造技術(shù)的認(rèn)真分析，為了我國(guó)雙向接入網(wǎng)改造提供了技術(shù)參考。

[1]竇瑩.廣電接入網(wǎng)雙向改造的實(shí)踐與思考[J].中國(guó)有線電視，2014（09）：20～22.

[2]高宗敏.EPON和EoC在廣電網(wǎng)雙向改造中的應(yīng)用[J].北京中國(guó)廣播電視出版社，2014（08）：29～30.

[3]朱祥華.現(xiàn)代通信基礎(chǔ)與技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2004.

TN943.6

A

1004-7344（2016）08-0275-02

2016-3-1

莫淦成（1974-），男，助理工程師，大學(xué)本科，從事有線電視網(wǎng)絡(luò)工作。