有线接入网定位与技术发展(辽宁).ppt

有线接入网定位与技术发展,辽宁交流 中广协会技术工作委员会 姚永 2020/8/12,一、接入网定位,电信城域网,宽带IP接入网（城域网组成部分）,业务接 入控制点 BRAS,OLT,EoC用户,LAN用户,CPE,五类线,终端,ONT,终端,CNU,终端,FTTH用户,PTN,ACR（ME60）,ONU,OLT,CMTS,终端,集团客户,同轴分配,ONU+CBAT,集团客户,同轴分配,ONU+CBAT,同轴分配,双向化改造涉及范围主要在驻地,楼道交换机,CPE,终端,汇聚交换机,业务接 入控制点 SR,CPE,城域骨干 业务接入控制层,广电宽带IP城域网发展,OLT,EoC用户,LAN用户,CPE,五类线,终端,ONT,终端,CNU,终端,FTTH用户,ONU,OLT,CPE,同轴分配,C-DOCSIS,集团客户,同轴分配,ONU+CBAT,同轴分配,垂直方向减少层次融合、两端汇聚，扁平化；水平方向业务（管道）分离技术简单，网络单一，降低成本。都是为了简化、优化,楼道交换机,CPE,终端,省级核心,地市级汇接 （控制上移）,骨干透明传输,ONU+CBAT,DOCSIS 融合,二、规划,（不讲）1 业务规划：决定对带宽、技术指标、 QoS的要求 1.1业务种类做什么？ 1.1.1视频 1.1.1.1视频广播：单向 SDV：MPEG-2编码6Mbps，H.264或AVS编码1.5-2Mbps HDV：MPEG-2编码20Mbps，H.264或AVS编码8-12Mbps 信道本身没有附加时延和抖动，不存在组播 1.1.1.2交互视频 点播：准单向下行SDV：H.264或AVS编码1.5-2Mbps；HDV：H.264或AVS编码8-12Mbps 互动：双向H.264或AVS编码8-12Mbps 1.1.1.3视频监控：准单向上行64k2M 1.1.1.4 1.1.2互联网 1.1.2.1宽带上网 准单向下行，随着网页内容的丰富（文字、图片、Flash、视频）、用户体验要求的提高，几十k2M以上,1.1.2.2游戏： 80k信令，新一代多人在线游戏和云游戏双向5M以上 1.1.2.3网路视频 直播、点播，由于采用P2P技术，目前多数可以看成双向对称，双向2M 1.1.2.4即时通信 视音频、邮件，双向64k2M 1.1.2.5上、下载 4M以上 1.1.3通信 1.1.3.1VoIP：双向100k 1.1.3.2视频通信双向64k2M 1.1.4网管 1.1.5用户管理,1.2业务规模做多大？ 总用户 双向渗透率 各种业务订户 各种业务激活用户数 各种业务最大并发量与平均并发量 1.3业务发展时间什么时间做？ 先考虑眼前的，再考虑三年之内的,2 带宽规划（不讲）,带宽需求需要根据业务需求、应用场景、组网模式（P2P、P2MP）用流量工程进行测算，需要对大量统计数据进行分析。 为了准确反映网络流量，了解各种业务所需带宽，需要对各种业务作出流量模型。 简单推算，各种业务的带宽（L）属性可以有以下变量： T平均业务时长（视音频业务，主要是视频业务） C总用户数（覆盖用户数） c订户数量，cCN，N订户比率（到达率）。到达率与竞争优势、业务适应性、业务定价以及用户经济能力、受教育程度、年龄、性别、职业、行为习惯等因素相关。 M激活（在线）订户数量，Mcm，m峰值激活（在线）订户比率。主要和订户数量以及时间相关。订户数量越大，峰值在线率越低；时间主要指时间段，比如特定节假日、特定事件、特殊内容发生时段等，还有工作时间、休息时间。 n并发率，主要和平均业务时长、内容更新速度相关 l单位业务流量，实际发生的单个业务流量。主要和业务性质、编码方式相关，一旦选定就是固定的。,某项业务流量LL（l,T,C,c,M,n）L（l,T,C,N,m,n） 其中忙时使用率和在线率是最难掌握的两个变量，不同的业务有不同的 模型，而且是随业务发展和时间变化的，需要不断统计分析。 每种业务单位带宽l 每种业务订户c 每种业务激活订户数M 每种业务平均并发率nm 每种业务峰值并发率np 每种业务平均带宽需求Lm=lMnm 每种业务最大带宽需求Lp=lMnp 最大带宽满足度Q 这种业务的带宽需求L=QLp 100%满足平均并发量 根据不同业务，70-100%满足最大并发量 上网、下载70%，监控100% 总带宽需求L总=L（注意，这是可用带宽需求，规划带宽要有充分余量）,3 技术指标,3.1基本指标 吞吐量：净数据速率 注意区分端口(PHY)速率、MAC层速率，统一概念（附件SPC200计算） 丢包率：数据允许丢包，可以重传，视音频等实时业务不能重传，必须控制（0.1%） 误包（码）率：数据不允许误传，视音频可以有误码，机顶盒纠错前10-4，纠错后10-12 时延：游戏、语音通信 游戏高手响应时间ms级：延迟20ms，很好；50ms，好；100ms，可接受。 语音通信150ms，时延大造成回音、误判 抖动：视音频类实时业务50ms 根据“YD-T 1171-2001 IP网络技术要求-网络性能参数与指标”规定，QoS划分为4个等级,与各等级对应的IP网端到端性能指标如下表所示：,端到端包括若干电路段和网络段，接入网只是一个网络段内的一部分。因此接入网只能分配到端到端指标的一小部分。接入网究竟应该分配多少指标？目前没有看到标准。“YD-T 1171-2001 IP网络技术要求-网络性能参数与指标”中建议的15000km假想参考链路指标分配，0级QoS对应的接入网关平均总时延10ms，时延变化（抖动）16ms。,中国电信对城域网的指标要求，其中包括接入网：,中华人民共和国通信行业标准YD/T5117-2005宽带IP城域网工程设计暂行规定征求意见稿要求（正式发布时删掉了）：单向延迟20ms （暂定值） CableLabs20ms抖动 20ms （暂定值） 20ms包丢失率1% （暂定值） 1E-7可用性 99.9%（暂定值）要注意端到端指标。延迟要求最高的是游戏（无标准）。游戏时延对广电运营商而言往往不是因为接入网，而是出口。注意业务开展时间，语音通信短期内开展不了，短期内时延指标不要苛求，更不要当成唯一重要指标。,电信城域网指标如下表所示：,可用度,可用度=MTBF（平均无故障时间）/MTBF+MTTR（平均修复时间）99.9%（电信） 平均无故障时间如何计算？故障如何定义？以申报为准？修复时间如何计算？ 可用度=满足指标的时间/总运行时间90%？ 是个值得研究的课题，需要运营商共同完成,时延、抖动、丢包都跟带宽利用率密切相关。根据Cisco测试数据，一条2M链路当带宽5分钟平均利用率50%时，时延不到5ms，当带宽利用率80%时时延超过10ms，之后直线上升。有研究证明，90%的丢包源自拥塞，根据美国Sprint公司Internet瞬间流量抽样，瞬间流量是平均流量的3倍，在没有缓存或缓存溢出情况下就很容易丢包时延还跟MAC层协议、DBA调度周期、交织深度、重传机制相关,3.2条件指标 发送电平：注意带宽对测量的影响，影响干扰和被干扰 接收灵敏度和噪声门限 抗反射 抗脉冲噪声，注意发送电平 抗窄带干扰，注意发送电平 在线终端数 并发终端数 能耗 环境适应性,电平相同，幅度不同，幅度影响大,干扰,窄带干扰：指频谱宽度小于10kHz、以1MHz频谱宽度计量的干扰 左表是CableLabs给出的实例,单频干扰：不同频率、不同幅度的信号对速率的影响 脉冲干扰：幅度+8dBc，不同宽度、间隔时间的脉冲对丢包的影响，左图是测试脉冲组合,微反射,由于同轴电缆的不均匀性和网络中各种接口、接头的失配都会 造成反射 越靠近两端的反射影响越大 每个反射信号虽然都很微弱，但许多微弱的反射信号叠加却可能影响传输信号 DOCSIS标准对信道微反射要求：,反射延时（ns）,500,1000,1500,反射总功率（dBc）,下行,上行,上、下行,微反射,IEEE802.14标准对信道微反射要求,串接二分支结构,最严重的反射发生在楼层间和用户开路的情况。楼层间由于分支分配和滤波器反射损耗最小值是16dB，因此经过两次反射（变成同向）最小损耗32dB（一般不会同一频点在两个器件端口都是最差点，因此实际反射损耗大于32dB），3m-5同轴5MHz损耗大约3/1002dB=0.06dB，往返损耗0.12dB可以忽略。末端用户开路对同一楼层用户的影响为-22-10m电缆损耗=-22.2dB。楼道之间的影响相当于两层楼之间，不同的是延迟时间长一些。主要是分配器输出和底层分支输入端之间的反射，用户开路影响较顶层小，因为分支损耗较大。,串接二分支结构多径相对延时与增益,串接四分支结构多径相对延时与增益,下表忽略电缆损耗与器件延时,端到端IP/以太网，优先采用有统一标准的、简单的 轻载（电信最低等级要求：城域骨干网链路应保证正常情况下每天5分钟链路平均带宽利用率达到65%的时间累计不超过2小时） 统一策略：骨干层、接入层一致、连续的QoS策略。 接入层(二层）主要采取基于802.1Q、802.1ab（双层VLAN，内层用户，外层业务）的业务、用户分类标识和基于802.1P的CoS优先级；核心层（三层）主要采用IP包和MPLS包中的优先级。标记最小时延、最大吞吐量、最高可靠性、最低费用。 层级之间可以相互映射。 流量监控、流量整形（令牌缓冲）、拥塞管理（队列调度）、带宽限制 高等级业务和客户独享带宽 DBA DOCSIS、MoCA流分类、参数化QoS，实现端到端有困难 VPN,3.3 QoS,3.4组播 3.5 IPV6 3.6 安全：用户安全、网络安全 3.7网管 3.8公平、全面评判技术指标：占用相同带宽资源前提下对业务的承载能力和吞吐量、丢包率、时延、抖动的综合指标评估 抗干扰往往以增加时延或降低频谱效率为代价，低时延往往以降低抗干扰性能或牺牲频谱效率为代价,4 如何选择适用技术（不讲）,4.1对1、2、3的满足度 4.2成本测算（TCO，生命周期内总体拥有成本） 4.2.1建设成本(CAPEX)测算 设备 辅料 工程 4.2.2运维成本(OPEX)测算（包括对人员素质要求） 折旧 耗电 故障率 操作、维护难度（网管、技术复杂度、多维关联度、开通、配置、检测） 维修难度 4.3技术发展前景：明确应用时间段,是否进行过HFC双向改造 线缆质量、年限 工程质量、年限 光节点大小、位置 光缆敷设余量 设备、器件质量、年限 改造和更新周期 5 选择设备比选择技术重要，选择伙伴比选择设备重要（双向） 现阶段多数网络公司技术实力、人员素质不足 设备供应商存在同样问题，好概念不等于好技术，好技术不等于好产品（规划院测试，相同技术不同设备指标不同），好产品不能保证运营好、高回报,4.4 网络现状与规划（不讲）,三、现阶段双向改造技术的选择（专家研讨成果）,1、技术选择不单纯是技术问题，要考虑竞争、业务承载、自身管理（包括运营支撑）等多个方面和历史资产、原有技术体系、人员技术水平等多种因素和性价比、发展趋势。 2、现阶段各种技术都有各自的优势，也有缺陷和不足，每种技术都有成功的案例也有失败记录，没有必要分出优劣、高下；技术进步永无止境。只要有合适的条件，只要坚持，没有实现不了的技术。 3、不管选择哪种技术，都要努力做好，要坚持，不要犹豫。并且都要首先搞好基础网络，把网络改造不断推向前进。 4、目前EoC已经可以支撑现阶段的业务应用，经过一段时间运营比较稳定。EoC目前在统一网管、互联互通、多业务支持等方面还需要改进和完善，并需要标准化。 技术选择往往不是选择最先进的技术，搞技术的人要特别注意不要沉迷于技术的先进性，永远找不到“最先进”，只有越来越先进 应该左看右看，不要左等右等,关于具体技术方案的选择,1.关于FTTx 优先实现FTTB，有需求、有条件的新建别墅区提倡采用FTTH模式。 光进铜退、首先实现光纤到楼，从而实现同轴无源化，使得同轴共享带宽的用户缩小到50户左右或更小，这是总局提出的要求，也已经成为多数运营商的共识。 FTTH相对于同轴接入的主要优势是低能耗、少维护。随着PON设备的持续降价和FTTH整体技术的成熟，电信运营商纷纷开始规模部署，电网也通过光纤复合低压电缆（OPLC）到处试点FTTH。有线网络运营商面对这种形势必须有清醒的认识和恰当的对策。目前最适合部署FTTH的就是新建别墅区：一方面，别墅区用户消费能力较高，对各种高带宽应用（视频通信类）有实际需求；另一方面，别墅区FTTH接入的总体成本（建设成本和生命周期总运维成本）不比其它方式高。因此有线运营商应该以新建别墅区为FTTH切入点。而且其他运营商也必然如此，因此要抢占先机。但目前普遍推行FTTH对有线网既不现实也无必要：普遍的带宽需求没有那么高；改造成本还不够经济，特别是相对于电信的设备采购成本处于劣势；竞争环境下有线也不可能在FTTH占有较大份额；同轴带宽资源在接入网最后100米应用场景下相当长时期内足以抗衡FTTH。特别是密集居住的楼群，同轴接入有明显的成本优势。,已经规模部署了CMTS的地方，应该继续把DOCSIS技术用好，尽快扩大覆盖范围和提高渗透率，特别是提高内置CM的机顶盒比率。目前和今后一段时间内内置CM的成本会低于内置EoC。这对快速部署业务是有利的，特别是基于机顶盒的高清互动、用户数据挖掘。这样还可以摊薄前期CMTS的投资。特别是保护长期建立的与DOCSIS相适应的业务和运维体系，包括人才。 同时关注后续技术演进：M-CMTSEPoCDPoE。 尚未部署CMTS的地方原则上不推荐DOCSIS技术 DOCSIS技术现阶段主要有三大弱点： 1、上行带宽不足； 2、上行体系架构光纤用量太大而且由此引起扩展极不灵活； 3、物理层由于考虑兼容，十多年不变，已经相对落后。 太复杂、单位带宽成本太高和国外公司垄断是在中国推广不开的主要原因 C-DOCSIS针对以上几点做了改进，但也舍弃了CMTS的核心路由汇聚（改由OLT侧系统集成），单位带宽成本要做到与其它EoC相当目前有难度，仅IPQAM的单位带宽成本就不低于其它EoC,2. 关于DOCSIS,LAN方式是成熟技术，比较简单，因此稳定；每用户的独享带 宽较高，跟其它接入方式相比，在高渗透率的情况下还有成本优势； 而且是跟电信有竞争的接入方式。因此在已经实现FTTB或光纤到楼道、已经规模部署或有条件规模部署五类线的地方EPON+LAN是比较适用的技术方案。 采用EPON+LAN模式进行双向改造，要解决好单元之间布线和防雷问题（最好光纤到楼道，没有楼道间布线），要规划好五类线入户之后的多终端、多业务接入和室内连接方式，还要解决好长期维护管理（包括网络配置、业务开通）问题，这些是五类线接入的短板。 注意时间成本和隐性成本 需要注意，从长远看，同轴电缆是广电网络的宝贵资源，而且至今还是广电独有。因此充分挖掘同轴资源的价值、发挥同轴接入的优势是广电网络的重要课题和必须解决的问题。基于同轴的接入技术不成功、不成熟，中国有线网络的双向化改造很难全面进行。EoC在现阶段存在的问题是可以解决的，一旦解决了这些问题，那就会比五类线更有优势。,3.关于EPON+LAN,4.关于EPON+EoC,4.1高频 总局建议高频调制选用HiNoC方案，但目前HiNoC还没有量产的芯片，只有验证样机。因此实际上目前高频可选的主要是MoCA和降频WiFi技术。 高频调制方案的优点是：频谱资源较丰富，扩展性好；频谱较干净，干扰小。但不是没有干扰，需要特别注意浪涌和移动通信的相互干扰 采用高频调制方案要特别注意分支分配器的质量和用户室内布线，防止因为这两个问题造成链路损耗过大,MoCA,MoCA是目前唯一专为同轴介质开发的家庭联网技术，在技术上有一定优势。 产业链成熟：全球超过60个成员，芯片、设备、MSO、电信运营商、直播卫星运营商、千万量级的市场 机顶盒SoC（家庭联网） 发展趋势：从家庭联网-接入（同轴分配主从结构，不适合家庭联网） 前期芯片厂家对中国市场不够重视，导致其市场占有率低。 目前中国市场只有MoCA1.0的产品，和其它技术相比，技术上也没有明显优势，某些方面已经落后。 C.link是MoCA系列接入产品，与MoCA不同 今年有C.link1.1的产品上市，明年有2.0的产品，可能是C-DOCSIS之外最早上市的1G级别吞吐量的EoC技术 QoS：针对实时视音频应用优化，低延时，高带宽 随着FTTB的推进，MoCA近期应用扩展也较快，在成都、天津等地都有规模应用 接入市场只有一家芯片厂商,WiFi,调制EoC从WiFi开始 WiFi进入市场较早，相对成熟、稳定 市场占有率较高，在济南等地单一城市部署超过10万线。 应用方案较多：独立终端、机顶盒内置模块、USB接口或RS232接口模块。 WiFi的最大优势是成本低、普及 芯片可选范围大、开放的体系架构 应用方案较多：独立终端、机顶盒内置模块、USB接口或RS232接口模块。 最大劣势是少有芯片厂商针对同轴接入优化（同轴接入比重太小，只有六合万通，太弱）,低频调制技术总局推荐现阶段优先选用兼容P1901的 HomePlug AV技术。总局推荐后，Homeplug AV成为现在最主流的接入技术之一，多个省选择其作为双向改造首选的EoC技术。在运营商和厂商共同努力下已经部分解了决互通问题（相同芯片、不同厂家的局端和终端互通）。 多家芯片厂商，但目前不能互通 在时延、组播、多终端接入、小包特性等方面有明显不足，而基于电力线的设计对于同轴应用又有许多不必要的开销。因此在成都会议上代表们就提出需要针对同轴应用进行优化、改造。 芯片厂家正在修改固件、优化软件 应该肯定，总局当初的推荐没有错，大家都朝一个方向走，一定会越来越好。成本也会较快降低,4.2低频,HomePlug AV改进,CSMA仅用于注册发现 数据传输采用TDMA 根据SLA以64kbps的粒度静态、动态分配带宽（DBA） 4级优先级，保障语音业务低延时 包聚合提高短帧效率 支持组播 QCA6411低价终端（1M上/10M下，立足于跟ADSL竞争和机顶盒应用）,HPNA,ITUT G.9954标准，目前应用3.1版本 频谱：最初3.0使用低频段421MHz，3.1版本可以有4个频段：420，1228，3652，436，实际同轴12-44，32-64 调制：QAM(16-1024)、FDQAM（2-16个载波） 最高速率：32MHz10bit/s/Hz=320Mbps 吞吐率：200Mbps 延时：2030ms MAC层协议：CSMA/CA, TDMA,高效率：上行采用微时隙（32s）发送令牌，避免碰撞，降低开销，降低时延。 支持终端:126 一家芯片厂商（G.hn多家）,dates,HomePNA 3 Spectral Behavior 频谱特性,Each replication adds 3 db system margin over QAM 每增加一倍复制，增加3dB QAM系统余量,建议高低频混合应用,充分利用频谱资源，总带宽增加 低频广覆盖 高频少干扰、低延时,目前有不少地方看中了其价格低廉的优势。但这是EoC发展初期的过渡方 案，采用窄带方案的唯一理由就是价格低。但是目前继续采用已经有明显 不足和风险：第一，EoC已经逐步成熟，价格持续降低；特别是WiFi和降频WiFi，如果做成机顶盒模块（内置或RS232接口、USB接口外接）完全可以做到和窄带相当的价位；其它方案一旦上量，做成SoC（cable modem和MoCA已经有SoC）所增加的成本也会很低。这样，窄带方案的价位优势就不复存在，而性能却远不如各种EoC。因此窄带方案没有延续性，而其它方案、特别是WiFi是可持续发展的。第二，窄带不能满足三网融合业务需求。第三，窄带只能解决回传，必须配合下行广播，这和完全的双向网络是不同的体制。在实现交互业务时必须增加IPQAM以及大量配套的光发射机、光接收机的投入。因此在技术和成本两方面都不见得是恰当的选择。第四，存量机顶盒改造有风险。开展增值业务并非加个回传模块那么简单，往往还需要CPU的运算能力、内存和各种业务系统等软硬件的支持、配合；还有串口供电等问题，工程上也不是都很容易解决。因此这种方案不宜提倡，特别是今后部署的机顶盒不应再用窄带方式。 6.关于基带 前期有价格和户均带宽优势，现在基带无法满足NGB需求，网络适应性差，工程、维护比较麻烦，分期施工成本高，不宜再推荐,5.关于窄带,HFC接入技术发展,HiNoC：2011 CCBN展出样机，海尔2012 年会有32MHz物理带宽、260Mbps物理层速率、160Mbps MAC层速率的芯片 采用拥有核心知识产权的“分布式信道均衡”技术，频谱效率高于MoCA、WiFi 已经进入标准化流程 原预计2012年4月正式颁布 面向100Mbps16MHz的接入技术 高频段、低频段兼容 下一步工作： 系统软件与调度软件的完善 SDK、网管等开发 工程化芯片的推动，2012年5月提供初期样片 小规模试验验证（2-3家运营商） 2012年6月，提供初期样机,HiNoC,HINOC(1.0) 特点,技术体制方面： 速率： 100Mbps16MHz 频段： 750-1006MHz OFDM QPSK 1024QAM自适应调制 TDD/TDMA QOS 高频谱利用率 接入训练信令与信息传输分离，帧结构、控制与测试简单,实现方面： 200Mbps32MHz 占用4-36MHz DBA 流分类、流标记 硬件转发，长短包线速 AGC动态范围60db 业务层速率 5bit/Hz/s SNR 30dB 端端延迟15ms 实测支持高清、高清点播、视频会议、VoIP SNMP 网管，可选择管到HB/HM,C-DOCSIS,2011年5月已在深圳进行系统验证 2012.1数码视讯在黄山中标 2011年底到现在，分别在广州、杭州、江苏、天津、歌华、广西等地进行了实验室测试、现网对接测试、小区内的现网开通用户测试， 总体上各地的运营商比较认可 2月份小批量试产，现在正在做批量转产工作 下行16个频道捆绑，800Mbps吞吐量（每8MHz 50Mbps吞吐量）； 上行4个频道捆绑，160Mbps吞吐量（S-CDMA调制，256QAM，每6.4MHz 40Mbps吞吐量）,C-DOCSIS,C-DOCSIS系统典型实现2,考虑到运行管理的差异性，CMC也可以仅实现射频接口模块的功能，利用汇聚网络设备来实现系统控制模块、分类转发模块的功能，通过所定义的CDMM接口和CDT接口与射频接口模块通信。,实测吞吐量（1:96 DOCSIS2.0）,实测时延和丢包,ECAN（以太同轴接入网）-CAST（同轴接入交换技术）基带EoC的发展 已开通十余试验网 最大优势是同时兼顾了家庭联网和接入的不同需求，可以在接入网中虚拟若干家庭网。相当于家庭网关移到楼头。 电信级体系架构,ECAN局端设备-CLT,ECAN终端设备-CNU,ECAN芯片解决方案简介,终端完全硬件处理，无需CPU和软件，功能由局端控制，便于规模生产，便于互通，成本低廉,局端高性能，多信道MAC集中处理，由DSLAM主控芯片控制多信道（端口）；增加端口只需增加物理通道，实现高性能与低成本的完美结合 占用5-65MHz频段，物理带宽30MHz、35MHz、40MHz可选，频谱位置在5-65MHz范围内可选 40MHz带宽下，每端口物理层速率160Mbps，MAC层速率120Mbps,几个问题,1 关于单载波技术的抗干扰和抗反射问题 根据香农定理，C=Blog2(1+S/N)，其中C代表调制速率（bit/s），B代表物理带宽（Hz），S/N代表信道信噪比。由香农定理可知，16QAM或4VSB（不考虑保护间隔、滤波器滚降等因素，调制指数都是C/B=4bit/s/Hz）的S/N门限大约是12dB，任何调制技术都一样，不能突破这个极限。根据工程实践经验，采用R/S编码的16QAM调制，当纠错前误码率要求1.0E-4时，S/N要求19dB，4VSB与16QAM调制水平相当。 噪声和发送、接收电平测量要注意测量带宽，不同技术要折算到相同带宽对比 1.1 白噪声 根据上面的论述，QAM调制和VSB调制在相同编码方式、相同调制指数、相同误码率时，对信噪比的要求是相同的。OFDM子载波也采用QAM调制，对信噪比的要求是也相同的。新一代技术采用先进的纠错编码方案，比如IEEE P1901的DB-CTC（Turbo）和ITU-T G.9960的QC-LDPC，相对于R/S编码可以增加6-7dB的鲁棒性增益。因此“ECAN-CAST”技术相对于IEEE P1901和ITU-T G.9960的抗干扰性能确实稍逊一筹，但这并非调制技术的问题，而是编码增益造成的。,1.2 窄带和脉冲噪声干扰 单载波调制由于频谱较宽，无法躲避落入带内的窄带和脉冲噪声干扰，但对于固定频率的干扰可以采用估值计算的方法抵消噪声，“ECAN-CAST”技术就采用了这样的算法。但对于时变的噪声就无法采用这样的算法。在这点上，多载波调制由于采用子载波自适应调制和开槽（关断子载波）的方式可以有效抑制窄带和脉冲噪声干扰，并可有效降低对空间有用信号的干扰。不过同轴电缆系统受到的主要干扰还是在特定时间段的低频噪声和固定频率噪声。 1.3 相位噪声 低频段VSB调制在数字域实现，不需要载波频率锁相环，所以系统中没有相位噪声的影响。这点不仅优于多载波调制，而且优于QAM调制。OFDM由于采用正交调制，对相位十分敏感，对相位噪声指标要求很高，这是OFDM调制的主要缺陷之一。 1.4 非线性 多载波调制比单载波调制的峰均比要高许多，OFDM调制比VSB调制峰均比高约6-7dB，这是OFDM的主要缺陷之二。因此VSB调制比OFDM调制的功放器件线性度要求可以低很多。 1.5 微反射 OFDM可以说是天生为抗多径设计的调制技术，它把高速串行的数据流变换为若干路并行低速数据流，每路低速数据流被调制在彼此正交的子载波上，因此可以通过算法抵消多个传输路径的相位差，变害为利。这是OFDM调制相对于单载波调制最大的优势。,“ECAN-CAST”技术采用VSB调制方式，主要在抗窄带和脉冲噪声干扰、抗反射和编码效率等方面相对于P1901、G.hn等技术存在不足。针对这个问题，主要采取了以下对策： 第一，频谱宽度30MHz、35MHz、40MHz可选，频谱位置在5-65MHz范围内可选，躲避干扰严重的频段打得赢就打，打不赢就跑； 第二，采用错误预测滤波器，可以有效地抑制窄带干扰； 第三，主要应用于楼道，减少用户，减少干扰； 第四，降低调制指数，提高接收电平，提高抗干扰能力；第五，尽量选择集中分配方式，减少接头，降低反射。,2 频谱效率,为了提高抗干扰能力，“ECAN-CAST”技术采用2-4VSB调制方式，调制指数只有2-4bit/s/Hz，频谱效率较低。但由于采用了高效的物理层封装技术，封装效率高达90%（规划院测试频谱效率1.75bit/Hz/s）；MAC层采用TDD/TDMA和DBA机制，带宽效率也较高。从应用方式看（图1），CAST主推的是点对点的同轴交换方式，辅以点对少点方式。因此，从应用的角度每户仍然可以保证足够的带宽。在这种应用场景下，频谱带宽没有绝对意义。,3 动态范围,为了提高抗干扰能力，提高了接收电平（55 dB，折算到8MHz带宽只有48dB，跟DOCSIS相当），为了降低相邻信道和对电视信号的干扰，发送电平也较低（105dB折算到8MHz带宽只有98dB）。因此相对于其它EoC技术动态范围较小（50dB）。但设计合理的48户单元，分支、分配器件损耗不会超过28dB，低频段22dB的同轴损耗有足够余量。因此，动态范围并非越高越好，这样设计是合理的，还可兼顾低能耗、低干扰、高信噪比。,4 成本,成本是EoC市场最敏感的一项指标，“ECAN-CAST”技术是面向NGB满足高带宽需求设计的方案。如图2所示，每个“ECAN-CAST”端口（linkn)就相当于其它EoC的一个局端，由于主控和MAC都是统一的，增加信道只需要增加物理层通道，因此端口越多，相对每端口价格就越低。目前MAC芯片还是FPGA搭建的，端口数量也只有2-4个，因此成本还较高。当芯片ASIC化、甚至SoC以后，成本将会大幅度降低，每端口（相当于局端）造价可以和交换机相比。 成本最有优势的是终端。如图3所示，“ECAN-CAST”终端非常简单，由于局端功能十分强大，终端完全受控于局端，不需要CPU，因此成本非常低廉。当市场达到百万量级的时候，终端成本可以降到50元以下。,DECO（Data Transmission with EPON-MAC and Coded-OFDM，基于EPON-MAC和Coded-OFDM的数据传输技术）,单芯片EoC解决方案（已流片成功、有几个试验网） EPON的MAC和G.9960的PHY OFDM调制，512/1024 个子载波，QPSK、16QAM、64QAM和256 QAM自适应 先进的LDPC纠错编码技术 专利的带外管理技术 5-80MHz频段，物理带宽20MHz-70MHz可选，频谱位置在5-80MHz范围内可选 60MHz带宽下，每端口物理层速率336Mbps，MAC层速率250Mbps，TCP/IP速率180Mbps 支持DBA（动态带宽分配） MAC层时延2-10ms。,DECO芯片,EPoC（博通架构）,EPoC是个完整的EPON架构，但在光分路之后的部分支路直接转换成了同轴介质，可以看成把一个ONU转换成了若干CNU EPoC的核心也叫CMC（同轴介质转换器）。跟C-DOCSIS 不同的是，它只进行物理层转换。其中主要是线路编码转换和射频调制解调。EPoC采用下行1.0-1.1GHz及上行1.1-1.2GHz作为全双工频段（可选）。10GEPOC频带需扩展,EPoC（博通架构）,DOCSIS Mediation Layer (DML),OLT侧可以嵌入DML（DOCSIS适配层），把基于DOCSIS建立的OSS、BSS、OAM体系移植到EPON，使EPoC适应各种HFC应用场景：DOCSIS体系和非DOCSIS体系。,EPoC完整保留了EPON协议系统，但同样可以延续DOCSIS体系 其OLT可以嵌入DML （DOCSIS Mediation Layer, DOCSIS适配层）。 可以把它理解为通过DOCSIS体系原有的OSS及OAM系统管理、支撑的EPON：通过嵌入DML实现ONU、CMC、CNU统一管理。使EPoC适应各种HFC应用场景：DOCSIS体系和非DOCSIS体系。 这种技术既可以FTTH方式应用于分散的别墅区，又可在密集居住区以同轴电缆接入多住户，同时可以降低总体部署成本减少了ODN部分投资不需要一次性投入ODN建设 1GEPoC支持256个CNU，10GEPoC支持1024个CNU，可以解决入户后的多终端接入需求。 得到运营商（Time Warner Cable、Comcast）、供应商（华为、中兴、烽火、博通、高通、PMC、阿尔卡特-朗讯、思科、Arris、Harmonic Inc）、标准组织（IEEE、CableLabs）关注和支持 北京时间11月11日，在美国亚特兰大举行的“2011 IEEE局域网/城域网标准委员会全体会议”上，IEEE 802.3工作组批准并成立了EPON PHY for Copper （现改为EPON Protocol over a Coax (EPoC) PHY Study Group）Study Group（EPON MAC应用于同轴研究组）。,IEEE目标：多业务光纤同轴混合组网,架构：适应常见的HFC网络拓扑结构,EPoC协议栈,几个问题,MAC是否需要扩展？ EPON MAC效率不高，也不是最适合同轴，EPoC得到支持是因为端到端的概念、因为简单 CMC（有人提议叫ECB，EPON Coax Bridge或OCU，“Optical-Coax Unit”）是个特殊的ONU，它本身不是一个终端，只起数据转发作用，因此OLT对它的管理肯定不同，这在EPON里是没有定义的 CNU也不同于ONU（尽管我们希望完全相同），因为所有数据都要经过CMC转换、转发，每一次CNU接收或发送数据都要CMC协同。也就是说，CNU和CMC是同时工作的，OLT必须使二者协同工作。这更是EPON没有定义的。 只控制光纤一段的时间分配是否满足同时控制两段的要求？特别是同轴域的延时一般大于光纤,同轴介质远不如光纤，必须考虑抗干扰，这就使得物理层比光要复杂得多，适配光物理层的帧结构无法适配同轴的PHY，需增加预测帧、训练序列等。 光纤和同轴两段测距和功率控制显然不同于单纯的光纤段。 如果两段速率等级不一致就会有更多问题（同轴速率很难恒定，需求光纤段速率大于同轴段）。 如何解决这些问题，实现端到端（OLT统一控制、调度、管理ONU和CNU）？ 解决方案之一就是扩展EPON MAC协议，在CMC（或者OCU、或者ECB，叫什么不重要）变换一下帧格式，也许还要增加一些预测帧，同时对数据存储转发，但是保持OLT对CNU的控制、管理、调度。 解决方案之二是扩展EPON MAC协议，在OLT就开始修改MAC：通过注册、发现可以区分ONU、CMC、CNU,OLT对ONU执行原有的基本MAC，对CNU执行扩展的MAC。扩展的MAC是完全适合同轴的，因此到CMC转换时可以只进行PHY转换。关键问题是OLT扩展MAC是否可行？如果可行，这是最简单、最容易做好的方案。,FDD与TDD,10GEPoC双向对称10Gbps需要频谱：21GHz(4096QAM)/21.2GHz(1024QAM)物理频谱，如何规划？如何根据频谱资源逐步升级速率？ TDD与FDD FDD频分对应波分，是最简单、直接的转换；比较容易处理相邻信道干扰（同向电平相当）；时延较低。但频谱规划较困难，分割点确定以后不容易改变。灵活配置频谱必须全频段（上下行之和）直接采样和可变滤波，复杂度、难度、成本大大增加 FDD双向可以分别放大，增加了距离适应性。但扩展频谱的放大器改造是否值得？ TDD同样可以中继，包括RF中继 TDD MAC层跟EPON全双工有差异，但在静态分割双向带宽（1:1或1:10）的前提下没有本质差别，只是工作带宽增加1倍（上下行1:1）或1/10（上下行1:10）；相邻信道干扰较难处理（发送串扰接收），不过在EPoC大带宽应用一般不会多信道。只有同一频段信道多个支路同时使用时会产生发送串扰接收，但可以使得不同支路时间同步，同时收发，这只要采用同一个时钟即可。,同频信道在同一节点多支路应用,CATV广播信号，不同支路不会相互串扰 EPoC同频、不同信号，不同支路有串扰，各支路需要同步收发 这是中国典型应用场景，可以大大节省频谱资源 初期可以一个节点支持4个48户（4栋楼）后期可以1个节点支持4个12户（楼道）,最近的进展（不讲）,FBC（Full-Band Capture，全频带捕获）直接采样解调 注册发现、MPCP、DBA研究 CMC看成特殊ONU，在光纤域分配前一个LLID字节 CNU当成其下子ONU（当成一个流） 同轴域先在域内完成注册发现，分配后一个LLID字节,TDMA二维映射（不讲）,上图是博通PPT中一副图。图上方蓝色框所示为EPON的时隙，单位是TQ（时间颗粒，长度16ns），图下方红色框所示为同轴的OFDM符号周期。 从EPON到同轴的映射方式是将EPON的比特在同轴上的频率轴从上往下填充，然后在时间轴上从左往右填充。,Study Group Reflector and Web,Participation is open to all To subscribe to the EPoC Study Group reflector, send an email to: ListServieee.org with the following in the body of the message (do not include “”): subscribe stds-802-3-epoc end Send EPoC Study Group reflector messages to: stds-802-3-epoclistserv.ieee.org Study Group web page URL: 研究组网址：http:/www.ieee802.org/3/epoc/ 三月会议文件：http:/www.ieee802.org/3/epoc/public/mar12/,下一代HFC技术发展方向一致,海尔HiNoC2.0提案采用EPON MAC透传，OFDM调制，OLT-CNU端到端控制、管理、调度，实现端到端的QoS 华为HiNoC2.0提案和EPoC采用相同的方案 CableLabs向主要厂商征集EPoC方案 共同点：EPON MAC、端到端控制、调度、管理、QoS 共同目标和落脚点： 多业务承载 高性价比 低能耗 少维护,都必须做好的工作,EPoC/HINOC2.0共同要做好的 同轴侧的所有工作！ 在同轴侧失败=完全失败！,机会！,迎头赶上世界先进水平！,拭目以待？,接入网的发展趋势多种技术融合,采用EPON MAC是多种EoC新技术的共同点 国际上在向中国靠拢（EPoC），而中国EoC也在向PON靠拢（EPoC）、向DOCSIS靠拢（C-DOCSIS）。 EPoC重心在Coax PHY，博通采用SDM方案，HiNoC采用OFDM，高通准备采用OFDMA，华为也是 10GEPoC的难点主要是高速率等级的RF 频谱：双向对称10Gbps需要21GHz(12bit/s/Hz)/1.2GHz(10bit/s/Hz)物理频谱 ADC/DAC:高速、高精度 用户终端没有10Gbps的需求，保持终端不变（1Gbps）有利于运营维护，也符合用户利益 设法降低RF级别，降低成本，达到高级别RF同等效果是中国厂商目前的现实选择。,EoC的发展EPONoC（HiNoC/EPoC）,扩展上行频谱 新一代调制编码技术（DOCSIS PHY是弱点。DOCSIS要想前进，只有改造PHY） M-CMTS：上层协议处理（高度集中）与物理承载（分散）分离，同轴分配网只做双向射频传输（M-CMTS应该比C-DOCSIS更有降价潜力和更好的性能，此处的M-CMTS与DOCSIS3.0的M-CMTS上行不同，采用和EPON相同的树形结构，而非星形结构,DOCSIS的发展,CM,ONT,DOCSIS PON,DOCSIS PoC,PHY,M-CMTS Edge-QAM Interfaces,ITU-T DOCSIS3.0与MCMTS,由于采用频道绑定(最多32频道)技术、调制采用1024QAM,速率大大提升(下行1G，上行500M)，配合新一代编解码技术，可以实现IP化。,由于采用频道绑定技术，数据处理不再对应一个通道，因此可以实现前端数据处理和边缘调制分离。视频和数据可以共用边缘QAM调制。,AMP（Advanced MAC and PHY, 先进的MAC及PHY）,CableLabs面向下一代全IP网络的项目 兼容现有各业务系统 下行：多个1Gbit/s 上行：1Gbit/s 尽量减小实现的复杂度 比DOCSIS系列技术有更低的单位带宽成本 最小化芯片、产品、运维成本 能消除窄带干扰与脉冲噪声 不向后兼容，利用先进技术（OFDM） 基于EPON MAC，并对其进行改进 项目回到改进DOCSIS 积极参与、主导IEEE EPoC,最初目标跟EPoC统一，向各大厂商发RFI,同时进行,EPoC和DPoE两个方向的汇聚,把EPON扩展到同轴,EPoC,采用EPON MAC,EoC,EPON,用EPON承载DOCSIS,DPoE,用DOCSIS配置EPON,DOCSIS,EPON,NGHFC,DOCSIS,下一代HFC接入网EPON、DOCSIS、EoC融合,同轴上的EPON,EPON上的DOCSIS,完善的管理和QoS机制、 优秀的MAC、先进的PHY,C-DOCSIS,融合、长期共存,（降频）WiFi,MoCA,HiNoC,HomePlug AV,EPONoC发展方向,长期共存,附件：Spidcom SPC200速率计算,256QAM 调制 调制效率 : 8 bit/Hz/s 端口速率 : 28*8=224 Mbps（物理层速率） OFDM 去掉干扰、定时等，在128个子载波上有不少于110 个有用载波 符号速率 : 224 Mbps *(111) * (110/128) = 171 Mbps（编码后速率） 11%（保护间隔） FEC:RS编码 (224/241) & 维特比校验 (8/12) Symbol net throughput（符号净吞吐量）: 171Mbps*0.62(224/241*8/12) = 106 Mbps（MAC层速率：成帧后、编码前速率） 帧结构 头符号 : 21 数据符号 : 70 频率校正符号 : 10 帧间隔符号 : 10 帧速率（成帧前） : 106 * 0.6370（21701010） = 67 Mbps MAC层 : MAC层效率： 78%（扣除各种控制开销,比如发现、注册、等待、应答、重传、加密等） MAC层之上数据吞吐量 : 67*0.78 = 52 Mbps,