NGB一体机方案详解课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,NGB,一体机方案详解,1,一、,NGB,1.1 NGB,概念,中国下一代广播电视网（,NGB,）是以有线电视数字化和移动多媒体广播（,CMMB,）的成果为基础，以自主创新的,“,高性能宽带信息网,”,核心技术为支撑，构建的适合我国国情的、,“,三网融合,”,的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。,2,3,1.1 NGB,概念（续）,NGB,是,2008,年,3,月,4,日广电总局王太华局长和科技部万钢部长共同签署了国家高性能宽带技术网和中国下一代广播电视网继续创新合作协议，这次协议中首次提出了中国下一代广播电视网,NGB,的概念。,科技部和广电总局将联合组织开发建设，计划用三年左右的时间建设覆盖全国主要城市的示范网，预计用十年左右的时间建成中国下一代广播电视网（,NGB,），使之成为以,“,三网融合,”,为基本特征的新一代国家信息基础设施。,4,1.2 NGB,特点,NGB,核心传输带宽将超过每秒,1,千吉比特、保证每户接入带宽超过每秒,40,兆比特，可以提供高清晰度电视、数字视音频节目、高速数据接入和话音等,“,三网融合,”,的,“,一站式,”,服务，使电视机成为最基本、最便捷的信息终端，使宽带互动数字信息消费如同水、电、暖、气等基础性消费一样遍及千家万户。,NGB,还具有可信的服务保障和可控、可管的网络运行属性，其综合技术性能指标达到或超过国际先进水平，能够满足未来,20,年每个家庭,“,出门就上高速路,”,的信息服务总体需求。,5,1.3 NGB,技术核心,NGB的核心（骨干城域）网,：,3TNet,。,即,Tbit传输，Tbit路由，Tbit交换,1,）,Tbit,级波分复用干线（,WDM,）：,采用双纤双向传输方式，支持,2.5Gb/s,和,10Gb/s,，今后可升级到,40Gb/s,，最大传输容量可达,16010Gb/s,，今后可升级到,240 10Gb/s,甚至,240 40Gb/s,。,6,1.3 NGB,技术核心（续）,2,）,Tbit,级城域网,核心,智能光网（ASON）,核心交换能力为1.28Tbps的疏导型光交换机，交换粒度为 VC-4 (155Mb/s)，端口速率为STM-16(622Mb/s)和STM-64 (2.5Gb/s)，端口波长符合ITU-T标准。控制平面基于GMPLS 协议栈，支持多种类型的保护和恢复方案。,3TNet,是高速传送、路由、交换的集合，核心是智能光网（,ASON,），这主要属于干线网和城域网的范畴。,7,1.3 NGB,技术核心（续）,3,）,边缘,智能光多业务平台,汇聚层的基于下一代,SDH,、,10G,以太网和弹性分组环,(RPR),技术的新一代多业务平台。具有灵活的多业务接口；大容量的数字交叉连接矩阵；大容量、支持三层功能的分组交换结构；采用,GFP,的映射协议的支持,10G,以太网和弹性分组环的线路卡；具备电路分插复用、业务疏导、分组交换、电路交叉连接等功能；具备多粒度的带宽交换和管理。,8,1.3 NGB,目前的难点,以,3TNet,为核心技术来支持,NGB,，能解决为中国广电建设高速干线网和先进城域网的问题，但并不能解决涉及千家万户的接入网问题。,接入网,(access network),按,ITU-T,定义是联接业务交换机与最终用户的网络，被称为信息高速公路的最后一英里。由于涉及千家万户，在技术上受经济条件的制约比骨干网、城域网都更厉害。,9,1.3 NGB,目前的难点（续）,典型的宽带业务每户带宽需求约为下行,2030Mbps,（,2,路标清节目,5Mbps,、,1,路高清节目,8Mbps,、高速上网,8Mbps,、,IP,语音,0.4Mbps,，合计约,22Mbps,），这对广电,HFC,网络提出了很高的要求。,从目前来看，较为适合广电,HFC,网大规模宽带接入的方式为,EPON+EOC,和,EPON+LAN,方案。,二、广域网络技术,2.1 OSI/RM,OSI/RM,即开放系统互连参考模型，是国际标准化组织,ISO,为了实现不同计算机系统之间以及不同网络之间的数据通信，于,1981,年提出的一个网络体系结构模型。,OSI,规定了可以互联的计算机系统之间的通信协议，遵从,OSI,协议的网络通信产品都是所谓的开放系统，而符合,OSI,标准的网络也被称为第三代计算机网络。,10,11,OSI,的分层模型,12,2.1,OSI/RM,（续）,1,）,物理层：,负责原始比特流的传输,，电子信号传输和硬件接口,。数据传输单位是比特。,（关键词：,信号,、,介质,）,2,）,数据链路层：,负责信息可靠地在物理链路上传输，和这层相关的有物理地址、网络拓扑结构、网络存取、错误通报、数据包顺序、流量控制。数据传输单位是帧。（关键词：,数据帧,和,介质存取控制,）,3,）,网络层 ：,负责提供连通性和路径的选择。数据传送单位是分组或包。（关键词：,路径选择,、,路由,、,编址,）。,13,2.1 OSI/RM,（续）,4,）,传输层：,把要传输出去的信息分成细的分段，把收到的分段整合成原信息。常规数据递送面向连接或无连接。包括 全双工或半双工、流控制和错误恢复服务。数据传送单位是报文。 （关键词：,服务质量,，,可靠性,）,5,）,会话层：,负责建立、管理、结束两部计算机间的通信会话，会话层给表示层提供服务。会话层及其以上层次的数据传送单位一般都统称为报文。 （关键词：,会话,、,交谈,）,6,）,表示层：,为应用层提供信息表示方式的服务，主要为上层用户解决用户信息的语法问题。（关键词：,一种通用格式,）,7,）,应用层：,是最接近用户的一层，它给用户应用软件提供了网络服务。它与其它六层的不同是它不提供服务给另一层，只提供服务给七层外的软件。如浏览器、,QQ,等。,14,2.2 TCP/IP,OSI,参考模型研究的初衷是希望为网络体系结构与协议的发展提供一种国际标准，但由于,Internet,在全世界的飞速发展，使得,TCP/IP,协议得到了广泛的应用，虽然,TCP/IP,不是,ISO,标准，但广泛的使用也使,TCP/IP,成为一种事实上的标准。,ISO,的,OSI,参考模型的制定，也参考了,TCP/IP,协议集及其分层体系结构的思想。而,TCP/IP,在不断发展的过程中也吸收了,OSI,标准中的概念及特征。,15,2.2,TCP/IP,（续）,TCP/IP,体系的特点：,开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；,独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互连网中；,统一的网络地址分配方案，使得整个,TCP/IP,设备在网中都具有唯一的地址；,标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。,16,2.2 TCP/IP,（续）,TCP/IP,分为四个层次，分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层。,TCP/IP,的层次结构与,OSI,层次结构的对照关系如下图所示：,17,2.2 TCP/IP,（续）,TCP/IP,各层功能：,1,）,网络接口层,：也被称为网络访问层，它不包含物理层和数据链路层协议，只定义了能使用,TCP/IP,与物理网络进行通信的网络接口，这种物理网络包括多种广域网（如,ARPANET,、,ATM,、,X.25,共用数据网等）以及各种局域网（如以太网、令牌环网等）。,18,2.2 TCP/IP,（续）,TCP/IP,各层功能：,2,）,网际层,：是在,TCP/IP,标准中正式定义的第一层，又称为,IP,层。主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（,IP,数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机，在网际层中，最常用的协议是网际协议,IP,，其他一些协议用来协助,IP,的操作。,网际层另一个重要服务是在互相独立的局域网上建立互联网络。互联网络中，连接两个以上网络的节点称为路由器（在,TCP/IP,中，有时也叫网关），网间的报文根据它的目的地址通过路由器传送到另一个网络。,19,2.2 TCP/IP,（续）,TCP/IP,各层功能：,3,）,传输层,：也被称为主机至主机层，又称,TCP,层。与,OSI,的传输层类似，主要负责主机到主机之间的端对端通信，该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方法，即,TCP,协议和,UDP,协议。,TCP,（传输控制协议）是一个可靠的面向连接的数据传送协议。,UDP,（用户数据报协议）是一个不可靠的、无连接的、直接面向多种应用业务的数据传送协议。,20,2.2 TCP/IP,（续）,TCP/IP,各层功能：,4,）,应用层,：是最高层，它与,OSI,模型中的高三层的任务相同，用于提供网络服务，比如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。,21,2.3,局域网模型,局域网采用的标准主要为美国电气与电子工程师协会,IEEE802,标准。,IEEE 802 LAN,参考模型与,ISO/OSI,参考模型的对应关系：,22,2.3,局域网模型（续）,局域网数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制子层（,LLC,）和介质访问控制子层（,MAC,）。,MAC,子层主要完成于具体传输媒介有关的功能。如将上层交下来的数据封装成帧进行发送（接收时相反）；实现和维护,MAC,协议；比特差错检测；寻址等。,LLC,子层主要完成于媒体访问无关部分的主要功能。如建立和释放数据链路层的逻辑连接；提供与高层的接口；差错控制；给帧加上序号等。,23,2.3,局域网模型（续）,IEEE 802,规定了局域网中最常用的介质访问控制方法：载波监听多路访问,/,冲突检测（,CSMA/CD,）。它是一种随机争用型的介质访问控制方法。,CSMA/CD,协议的工作过程通常可以概括为：先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发。,在采用,CSMA/CD,协议的总线,LAN,中，各节点通过竞争的方法强占对媒体的访问权利，出现冲突后，必须延迟重发。因此，节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确定的，它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。,24,2.4,网络互联,网络互连的类型分以下几种：,局域网,局域网互连,同构网互连：具有相同协议的局域网互连；,异构网互连：不同协议的局域网互连；,局域网,广域网互连；,广域网,广域网互连；,网络互连需解决的问题：,处理互连网络的帧、分组、报文和协议的差异问题；,25,2.4,网络互联（续）,网络互连从通信协议的角度来看可以分成四个层次：,26,2.4,网络互联（续）,1,）物理层的连接设备主要是中继器。中继器是最低层的物理设备，用于在局域网中连接几个网段，只起简单的信号放大作用，用于延伸局域网的长度。严格地说，中继器是网段连接设备而不是网络互连设备。,2,）数据链路层互连的主要设备是网桥。网桥在网络互连中起到数据接收、地址过滤与数据转发的作用，它用来实现多个网络系统之间的数据交换。网桥可以实现局域网互联。,27,2.4,网络互联（续）,3,）网络层互连的主要设备是路由器，可以实现多个网络之间互连，功能包括路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术等。路由器要求节点在网络层以上的各层使用相同或兼容的协议。,4,）传输层及以上各层协议不同的网络之间的互连属于高层互连。实现高层互连的设备是网关。网管又叫网间协议变换器，一般用于不同类型、差别较大的网络系统之间的互连。,三、,EPON,技术,3.1 EPON,概念,PON:,即无源光网络。是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的,OLT,（光线路终端）、用户侧的,ONU,（光网络单元）以及,ODN,（光分配网络）组成。所谓,“,无源,”,，是指,ODN,中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器等无源器件组成，因此其管理维护的成本较低。,EPON,：就是基于以太网技术的无源光网络。,28,29,3.1 EPON,概念（续）,最初,PON,标准是基于,ATM,的，并由,ITU/FSAN,定义了相应,G.983,建议，即,APON,。,目前则有两个颇为引人注目的新的,PON,标准：,其一是由,ITU/FSAN,负责制定的用来替换,APON,标准的,Gigabit,PON,（,GPON,）标准，,其二是由,IEEE,802.3ah,工作组负责制定的,Ethernet,PON,（,EPON,）标准。,30,3.1 EPON,概念（续）,IEEE1998,年发布完千兆以太网标准后，致力于研究如何支持三种接入网拓扑以及相应的物理层：,a.,铜线上以太网（,EoVDSL,），在,750m,上传送,10Mbit/s,；,b.,点到点光纤上的以太网，在最长,80km,上传送,1000Mbit/s,；,c.,点到多点光纤上的以太网（,EPON,），在最长,20km,上传送,1000Mbit/s,。,此外，该工作组还将定义以太网的运行、管理、维护（,OAM,），使它具有远端故障显示、远端环回和链路监测等功能。,31,3.1 EPON,概念（续）,目前，,IP/Ethernet,应用占到整个局域网通信的,95%,以上。,EPON,由于使用了经济和高效的结构，是连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。,10G,以太主干和城域环的出现也将使,EPON,成为未来全光网中最佳的最后一英里的解决方案。,32,3.2 EPON,原理,33,3.2 EPON,原理（续）,按,ONU,安放的位置，可以将,EPON,分为三种接入方式：,FTTH/FTTO,：,ONU,安置在用户家中或办公室中，即 光纤入户，此时,ONU,称为,ONT,；,FTTB,：,ONU,安置在楼棟或楼棟单元，即光纤到楼；,FTTC,：,ONU,安置在街边，即光纤到街边；,除了,FTTH/FTTO,是光纤入户外，从,ONU,到用户采用双绞线或铜轴电缆接入用户。,34,3.2 EPON,原理（续）,一套典型的,EPON,系统由硬件和软件两大部分构成：,1,）硬件部分主要包括有源网络设备和无源光分配网两大部分。,有源设备包括：光线路终端,OLT,、光网络单元,/,光网络终端,ONU/ONT,。,无源光分配网：由局端到用户端的光纤和无源光分配器组成。称为无源光网络,/,光分配网,PON/ODN,。,35,3.2 EPON,原理（续）,a,）光线路终端,OLT,：,OLT,位于根节点，通过,PON/ODN,与各个,ONU,相连。,在下行方向（即向,ONU,方向），,OLT,提供面向无源光纤网络的光纤接口；,在上行方向（即向城域骨干网方向），,OLT,将提供,GE(Gigabit,Ethernet),接口，将来，,OLT,也会支持,10Gbit/s,以太网的高速接口。,OLT,通过支持,E1,接口来实现传统的,TDM,话音的接入。,在,EPON,的统一网管方面，,OLT,是主要的控制中心，实现网络管理的主要功能。,36,3.2 EPON,原理（续）,b,）,PON/ODN,：由光纤,+,无源光纤分配器组成。它是一个连接,OLT,和,ONU,的无源设备。,c,）,ONU,：放在用户驻地侧，接入用户终端设备。,37,3.2 EPON,原理（续）,在网络层次结构中,EPON,增加了,MPCP,（多点控制协议）协议功能，它是,MAC,控制子层,MAC-C,的一部分内容，如下图所示。,MPCP,是,MAC,控制层的组件，,MPCP,主要完成两种功能：,ONU,自动发现、注册和测距。,Physical,Network,LLC,MAC,Physical,Network,LLC,MAC,MAC-C,Ethernet,EPON,38,3.2 EPON,原理（续）,EPON,的光纤网络结构,:,OLT,和,ONU,之间的无源光网络可以灵活组建成树形，环形，总线形，以及混合型。,树型拓扑,39,3.2 EPON,原理（续）,EPON,的光纤网络结构,:,总线型拓扑,40,3.2 EPON,原理（续）,EPON,的光纤网络结构,:,环型全保护的拓扑结构,41,3.2 EPON,原理（续）,EPON,的光纤网络结构,:,主干路带保护的树型拓扑,42,3.2 EPON,原理（续）,EPON,的光纤网络结构,:,主、支路带保护的树型拓扑,43,3.2 EPON,原理（续）,EPON,传输距离：,OLT,到,ONU/ONT,的最远距离受两个因素影响：,第一、它由光线路终端（,OLT,）的发射光功率、,ONU,的光接收灵敏度和,ODN,的损耗决定。,第二、是光网络单元,ONU,同时发射的风险。因为光网络终端共享光纤馈线和光线路终端的端口，所以，所有的设备都必须有一套复杂的算法以避免一个以上的,ONU,同时发射。如果发生了同时发射的情况，就会导致业务流发生碰撞，影响大多数业务无法继续。,PON,标准将这个最大距离定为,20km,。,44,3.2 EPON,原理（续）,EPON,传输距离：,对,PON,来说，在选择光分路器的位置时必须考虑,OLT,和,ONU,之间的最大距离限制。光分路器到,OLT,的距离决定了,ONU,到分路器的距离。二者之和不能超过,20km,。,两个例子：一个是分路器距离,OLT 19km,，因而其服务半径只有,1km,；二是光分路器距离,OLT10km,，因而其服务半径为,10km,。在两个服务区域内都有,32,个,ONU,。,45,3.2 EPON,原理（续）,这就导致需要进行复杂的权衡，并且需要评估下列情况： * 如果在,ONU,的服务半径内少于,32,个用户，每用户分摊的,OLT,成本就很高。 * 如果在,ONU,的服务半径内多于,32,个用户，仅仅为了支持第,33,个用户，就需要增加,OLT,端口，结果导致每用户分摊的,OLT,成本陡增。 * 如果在,OLT,的,20km,服务半径以外有新客户，就需要在一个新地点安装一个完整的,OLT,设备，结果导致每用户分摊的,OLT,成本非常高。,因此，在规划设计,EPON,网络的时候，一定要预先将网络覆盖的用户合理地按,1,：,32/64,进行分配，使其不出现上述情况。,46,3.2 EPON,原理（续）,EPON,系统的信号传输：,EPON,采用单纤波分复用技术,上行,1310nm,；下行,1490nm,；,数字,/,模拟电视,1550nm,；,数据发送,数据接收,光发送器,光接收器,ONU 1,ONU 2,ONU 3,OLT,光发送器,光接收器,数据发送,数据接收,1:n,无源光,分路器,介质接入逻辑,介质接入逻辑,波分合路,波分合路,47,3.2 EPON,原理（续）,EPON,系统的信号传输：,下行方向（由,OLT,到,ONU,）采用广播方式，每一个,ONU,将接收到所有下行信息，根据其,MAC,地址提取有用信号。,上行方向（由,ONU,到,OLT,）采用时分方式共享系统。为了避免数据碰撞和公平的信道共享，采用,OLT,分配静态或者动态带宽的方式，给每个,ONU,分配一个时间没有重叠、时隙可变的传输窗口，用于,ONU,数据的传递。,48,3.2 EPON,原理（续）,EPON,系统的信号传输：,为了实现时隙的管理，,IEEE802.3ah,中采用了多点控制协议（,MPCP,），采用,Report,和,GATE,两个,MAC,控制消息来实现。,OLT,发送,“,门（,GATE,）消息,”,给,ONU,用来分配时隙，而,ONU,采用,“,报告（,Report,）消息,”,向,OLT,获取时隙或者请求时隙。通过接入控制机制将各个,ONU,有序接入。,EPON,的上、下行信息速率均为,1,Gb/s,（由于其物理层编码方式为,8B/10B,码，所以其线路码速率为,1.25Gb/s,），由一根光纤采用波分复用实现全双工通信。其结构示意图如下图所示。,49,3.2 EPON,原理（续）,EPON,系统的信号传输：,50,3.2 EPON,原理（续）,EPON,网络每用户平均带宽：,在,EPON,中，因为所有用户终端共享,OLT,和光纤，所以每个用户终端的可用带宽也是共享的。可共享的总带宽取决于分光器的分支比。例如，,EPON,的分支比为,1:32,时，每个,ONU,的平均可用带宽是,32Mb/s,。,当需要提高带宽时，,EPON,可以降低光分支比来提高每用户的带宽。例如，,EPON,的分支比从,1:32,降到,1:16,，可使每用户的带宽增至,64Mb/s,。当业务带宽需求与成本相比居于主要考虑时，降低分支比来提高每用户带宽就成为必需的技术措施。,51,3.3 EPON,优点,系统简单，节约投资。,组网灵活，支持多种拓扑结构。,安装方便，基本无需设计与调试，无需远端供电。,适用于点对多点通信。,无电磁干扰和雷电影响。,扩容简单，用户投资得到保证。,EPON,具有同时传输,TDM,、,IP,数据和视频广播的能力，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。,52,3.4 EPON,设备功能,1,）,OLT,OLT,主要具有网络集中和接入的功能：,向上的接口有：,TDM/PSTN,接口，,IP,网接口，电视信号接口，其它网络接口。,向下的接口有：波分复用器（,WDM,）接口，网络管理接口。,OLT,支持的业务和功能有：,IP,、,ATM,、,FR,、,TDM,话音业务、视频点播和,T1/E1,业务、带宽分配、,QoS,、,OAM,、网络安全等。,53,3.4 EPON,设备功能（续）,2,）,PON,PON,是一个简单的无源设备，它由光纤分路器组成。用于连接,OLT,和多个,ONU,，并进行光功率分配。,通常，一个分光器的分支比为,2,、,4,、,8,、,16,、,32,，并可以多级连接。,3,）,ONU,功能,ONU,接收从,WDM,来的光信号，向下提供各种应用接口（如,10/100Mbit/s,以太网接口、电话接口和有线电视接口）。支持数据、话音和视频等业务，负责将上行数据传送到,OLT,，提供以太网第二层和第三层的交换功能，实现内部的路由选择。,54,3.4 EPON,实际应用,55,3.4 EPON,实际应用,系统采用单光纤,3,个波长来传输全业务：,OLT,上,/,下行波长（,1310/1490nm,）通过波分复用，用于传输数据、语音和视频点播等双向业务。,第三个波长（,1550nm,）用于下行,CATV,射频信号传输。,采用这种设计，,PON,可以覆盖,20km,以内,32,个光节点。,主干光纤上同时传输,1490/1550/1310nm,三个波长。节省一芯主干光纤，但是增加了两个高隔离度的,WDM,器件。同时，使,CATV,光节点缩小到一栋楼。,56,3.4 EPON,实际应用（续）,当主干光纤上同时传输,1490/1550/1310nm,三个波长时，节省了一芯主干光纤，但是增加了两个高隔离度的,WDM,器件，同时使,CATV,光节点缩小到一栋楼。,57,3.4 EPON,实际应用（续）,现在可采用独立的两个网络，即建设,EPON,网络时，可以不需要更动原有的,HFC,网络。,HFC,网络的光波长既可以用,1550nm,，也可以用,1310nm,。保护原有,1310nm,网络资源。,1,）,EPON,CATV1550nm,光纤系统,58,3.4 EPON,实际应用（续）,2）EPONCATV1310nm光纤系统,59,3.4 EPON,实际应用（续）,1,、,OLT,每千兆光口可带用户数：,OLT,既是一个交换机或一个路由器，又是一个多业务提供平台，它为,PON,提供光纤接口，根据以太网向城域网及广域网发展的态势，,OLT,在提供千兆光口的同时，还提供多个,Gbit/s,和,10Gbit/s,的以太网接口。,在目前的系统中，每个,OLT,提供,2-4,个千兆光口。每个千兆光口可带的用户数目计算如下：,60,3.4 EPON,实际应用（续）,1,、,OLT,每千兆光口可带用户数：,按,4Mbps/,户计算，每千兆光口可带,250,个用户。,按,20%,的使用率计算，可覆盖用户,1250,户。,按每楼栋（,6,层、,4,单元、一层,2,户）,50,户计算可覆盖,25,栋楼。,如果考虑同时使用率，其覆盖范围还将扩大。例如，同时使用率为,50%,，则可覆盖,50,栋楼。,61,3.4 EPON,实际应用（续）,2,、,OLT,的最佳安装位置,OLT,以放置在城域网络的分前端机房为佳，它上联汇聚交换机，下联无源光网络，通过光纤连接到小区后，再经过光分路器连接到多个,ONU,。把,OLT,放置在分前端机房，则可以通过,OLT,连接多个小区，充分利用,OLT,的端口和分前端的大量光纤资源。,3,、光分配网（,ODN,）的设计与应用,在,ODN,的设计中主要涉及到光缆布线、安全保证、光分路器的级联等问题。,ODN,系统的设计主要与城市居民小区的物理分布有关。,62,3.4 EPON,实际应用（续）,4,、,ONU/ONT,设计中的注意点,1,）在,EPON/FTTB+LAN,的系统应用中，以楼为单位安装,ONU,，即每栋楼一个,ONU,。,ONU,一般安装在楼栋中间单元，这样布局有利于对其它单元交换机的业务进行汇聚，因为楼内的,LAN,系统采用,5,类线，最远传输距离为,100,米。,63,3.5 EPON,发展,光纤到户（,FTTH,）是光纤接入的最终发展方向。但由于技术成熟度、成本、业务需求等原因，,FTTH,的大规模实现还需要经历较长的时间，光纤接入将以,FTTB+LAN,、,FTTB+EOC,、,FTTN+ADSL2+,、,FTTN/B+VDSL2,等方式长期存在。,EPON,将在一个较长时期与,DSL,（数字用户线环路）、,LAN,（局域网）和其他接入方式互为补充，共同促进发展。,四、,EOC,4.1 EOC,概念,EoC,源于欧洲一些厂家，原文是,“,Ethernet over Coax,”,，也就是以太网信号在同轴电缆上的一种传输技术，原有以太网络信号的帧格式没有改变。我们称之,“,无源,EoC,”,。,现在涌现出很多的技术和解决方案，将以太网络信号经过调制解调等复杂处理后通过同轴电缆传输，但信号不再保持以太网络信号的帧格式，严格地从技术的角度讲是不可称之为,“,EoC,”,的。这类技术主要有以下四种：,HomePNA over Coax,、,HomePlug over Coax,、,WiFi over Coax,、,MoCA- Multimedia over Coax Alliance,。我们总称之,“,有源,EoC,”,或,“,调制型,EoC,”,。,64,65,4.2 EOC,工作原理,广电城域网的接入网采用,EPON,到楼的结构时，,OUN,输出的以太网信号如何入户就成为需要解决的问题。解决方案有两种：,a,）多个用户共用一个,ONU,，五类线入户方案,）采用多用户输出端口的,ONU,：一个,ONU,平均带宽,32Mbps,，一个,24,口,ONU,可供,24,个用户共享,32Mbps,。,ONU,每个输出端口,(RJ45),用五类线直接接入用户。,）采用单用户输出端口的,ONU,：在,ONU,输出端口接以太网交换机，多个用户共享一个,OUN,，用五类线直接接入用户。,66,4.2 EOC,工作原理（续）,b,）多个用户共用一个,ONU,，同轴电缆入户方案,这种方案的实质是将五类线上的以太网信号通过转换，使其能在同轴电缆中传输。这种变换称为,EOC,，,EOC,通过一种介质变换器来实现。,介质变换器分为：无源的,EOC-,基带型,有源的,EOC-,调制型,实现方法可采用,EPON,到楼（或光节点）,EoC+,无源同轴网接入方案。,67,4.2 EOC,工作原理（续）,无源,EOC,工作原理：,无源,EOC,是基于同轴电缆上的一种以太网信号传输技术。其原有的以太网信号的帧格式没有改变，改变的是从双绞线上的双极性（差分）信号转换成为适合同轴电缆传输的单极性信号。,68,4.2 EOC,工作原理（续）,基带,EOC,传输技术基本原理：,利用有线电视信号在,111,860MHz,频率传输，基带数据信号在,0,20MHz,频率传输的特性，可以使两者在一根同轴电缆中传输而互不影响。,把电视信号与数据信号通过合路器，利用有线电视网络送至用户。在用户端，通过分离器将电视信号与数据信号分离开来，接入相应的终端设备。,69,4.2 EOC,工作原理（续）,基带,EOC,主要由二四变换、高,/,低通滤波两部分实现。由于采用基带传输，无需调制解调技术，楼道端、用户端设备均是无源设备。,现有的以太网技术是收发共两对线，而同轴电缆在逻辑上只相当于一对线，所以在无源滤波器中需要进行四线到两线的转换。,70,无源,EOC,网络架构图,71,4.2 EOC,工作原理（续）,基带,EOC,技术的特点：,漏斗噪声效应极低，系统稳定可靠，维护量小。,带宽大，每户独享,10Mb/s,，支持,VOD,、,IPTV,、,Internet,业务等。,标准化程度高。,能有效地解决楼内重新敷设五类线的困难。,用户家庭为无源终端，安装方便，价格低。,只适用于星形结构的无源分配同轴网。,72,4.2 EOC,工作原理（续）,使用无源,EOC,注意点：,1,）自环问题,与五类线采用两对线收发分离不同，无源基带技术在链路中引入了不平衡的传输介质同轴电缆，使得收发均要靠一对线来完成。当链路空载时，很容易形成环路即自环。,由于存在自环，在使用无源基带器件时，首先要考虑上联交换机的兼容性。交换机如具备环路检测能力，关断自环端口后仍可正常工作，否则，交换机的,MAC,地址表很快将通过广播包的收发而改变，表中所有下联设备的,MAC,地址最终将被自环端口,“,劫持,”,，整个交换机瘫痪，还会影响上一级设备的稳定。,73,4.2 EOC,工作原理（续）,2,）传输距离,无源基带产品的另一个问题是对传输距离的影响。由于同轴电缆的介入，无源基带的信号传输实际是分为三段的，中间为同轴电缆，同轴电缆两侧均为五类线连接，通常，五类线的传输距离一般可达,100,米，引入同轴电缆作为中间传输介质后，虽然同轴电缆本身传输性能优良，不会对以太网信号造成太大衰减，但由于在两端经过了两次介质耦合，信号受到一定损失，因此，同轴无源基带系统中五类线的最大传输距离小于,100m,。,74,4.2 EOC,工作原理（续）,有源,EOC,工作原理：,有源,EOC,的头端将,ONU,输出的以太网数据信号对射频载波（该射频载波的频率与有线电视频谱不重叠）进行调制，已调制的射频载波与有线电视射频信号在,EOC,头端频分复用后，输入同轴分配网传输到用户。,用户的上传数据信号在,EOC,的用户端设备,EOC-MODEM,对上行射频载波进行调制后，通过同轴分配网上传到有源,EOC,的头端，在此解调为数据信号输出到,OUN,，再由,EPON,系统完成数据上传。,75,4.2 EOC,工作原理（续）,现有的有源,EOC,，由于不同生产厂家采用的调制技术不同而有多种产品。,按调制载波频率又可以分为高频调制和低频调制两大类。,高频调制,EOC,采用标准的,WLAN,、,MoCA,技术以及非标准的如雷科通,BIOC,技术。,低频调制,EOC,采用标准的,PLC,或,HPNA,技术以及非标准的如,H3C EPCN,技术。,76,77,4.2 EOC,工作原理（续）,1,）采用,WLAN,（,WiFi,）的,EOC,WLAN,的优点：,价格低、标准化程度高，越来越多的终端内置了,WLAN,模块。,WLAN,采用,OFDM,调制技术，动态范围大、抗多径干扰，因此十分强壮。,WLAN,的缺点：,频率高（,2.4GHz,）、损耗大，如果有线入户，同轴分配系统的无源器件需要更换。,布线长时不能保证可靠通信。,78,4.2 EOC,工作原理（续）,1,）采用,WLAN,（,WiFi,）的,EOC,同轴,WiFi,系统工作于,2.4GHz,，典型应用见下图。,79,4.2 EOC,工作原理（续）,1,）采用,WLAN,（,WiFi,）的,EOC,此类技术在入户的最后一段距离内，将WIFI AP的2.4GHz微波信号经阻抗变换后，送入同轴电缆传输，接入端既可使用专用的接收设备，也可使用市场上普遍销售的802.11系列无线网卡。,无线网卡接收既可以使用无线方式，也可用同轴电缆有线连接。,采用802.11g标准，PHY速率可达54Mbps，实际吞吐量可达22Mbps。,80,4.2 EOC,工作原理（续）,2,）采用,MoCA (,同轴电缆多媒体联盟,),的,EOC,MoCA,每个频道占用带宽,50MHz,，物理层速率可达到,270Mbps,，吞吐量达到,100Mbps,。,使用工作频带：因地区而异,如美国使用,860,1550MHz,日本使用,770,1030MHz,。如果选择,1GHz,以下频段可以使用有线电视网络。,目前只有一个芯片厂家（,Entropic,），芯片价格还较高，产品,c.LINK,已经问世。,81,4.2 EOC,工作原理（续）,2,）采用,MoCA (,同轴电缆多媒体联盟,),的,EOC,特点：,在,800,1550MHz,带宽内，每个,50MHz,频道理论上最大物理数据速率,270Mpbs,，最大有效数据速率,130Mpbs,，实际吞吐量,80Mpbs,。,MOCA,不影响原来的电视信号，与,CATV,、,DBS,及,HDTV,并存；,QoS,保证、安全性高、高可靠性、安装方便。,设备典型发送电平：,112dBv,；,接收电平范围：,109dBv,63.75dBv,，接收电平动态范围,45dB,；系统动态范围,48dB,；典型时延：,3ms,。,82,MOCA,技术在同轴电缆上传输交互数据原理如下图：,MOCA能够通过分支分配器，但工作频率高，超过1000MHz需要更换分支分配器和电缆，对网络适应能力较差，家中还需安装MOCA Modem，价格高。一个MOCA主机，可带31个MOCA Modem。,83,4.2 EOC,工作原理（续）,3,）采用,PLC,技术的,EOC,PLC,（电力线通信）技术近来发展很快，,HomePlug AV,标准物理层速率已达到,200Mbps,，吞吐量也达到,80Mbps,（理论可达,100Mbps,）。它和,WLAN,的调制技术、,MAC,层协议都很相似，但由于使用低频段，从技术上有比较优势，适用于最后,100,米是完全可行的。,84,4.2 EOC,工作原理（续）,Homeplug AV,技术既可以用于同轴星形分配网，也可以用于同轴树形分配网。这就使交互数据入户有更灵活的选择。,Homeplug AV,工作在低频段，分为两个频段：,2-30MHz/34-62MHz,。每个频段使用,917,个子载波，每个子载波单独进行,BPSK,、,QPSK,、,8QAM,、,16QAM,、,64QAM,、,256QAM,调制。采用,Turbo FEC,纠错，物理层速率达到,200Mb/s,，净荷,150Mb/s,。实际吞吐量仅,100Mb/s,。,一个,Homeplug AV,设备头端支持的,CPE,最多可达,64,个。,85,4.2 EOC,工作原理（续）,Homeplug AV,在同轴电缆上传输数据原理如下图：,86,4.2 EOC,工作原理（续）,采用,PLC,技术的,EOC,使用中注意点：,由于工作在,2-30MHz/34-62MHz,频段，必须注意回传信号受汇聚噪声的影响。,特别要注意个别用户家里的噪声对整个,PLC,头端覆盖用户的影响。要像在运行,Cable modem,系统一样，将非数据用户用高通滤波器隔离。,PLC-EOC,产品要能实现以太网的通信协议和用户业务管理。,87,4.2 EOC,工作原理（续）,4,）采用,HPNA,的,EOC,HPNA,是国际上一些计算机和半导体器件制造公司发起并成立于,1998,年的标准组织，其最初目的是利用现有电话线路，以类似于以太网的技术提供一种低成本高宽带网络的解决方案，现在已经发展到针对同轴电缆线路的解决方案。,HomePNA3.0,是国际（,ITU,T,）标准（,G.9954,），现已升级到,3.1,版本。,88,4.2 EOC,工作原理（续）,4,）采用,HPNA,的,EOC,HomePNA,采用,QAM/FDQAM,调制方式，,FDQAM,增加了信噪比边界，有较好的抗扰性。,目前,HomePNA,系统主要工作在三个频段：,4MHz,21MHz,，,12MHz,28MHz,，,36MHz,52MHz,，,其大部分频点可以采用,256QAM,调制技术，并可根据信道实际的,SNR,要求自适应地使用,128QAM,，,64QAM,，,32QAM,，,16QAM,，,8QAM,。,89,4,）采用,HPNA,的,EOC,HomePNA3.0,的覆盖能力及规划，主要依据为其传输距离和带宽的分配。目前,HomePNA3.0,的传输距离为,300,米,(,最大电平衰减,61dbm),，最大提供带宽,128Mbps,。,根据实际测试结果，在,300,米传输距离的前提下，一般可以覆盖,2,3,栋住宅楼。,按照带宽分配计算，每用户可提供最大吞吐,90Mbps,；考虑同时在线率因素，每个在线用户可提供带宽,2Mbps,以上。在,HomePNA3.1,标准中，调制带宽将提高到,160,320Mbps,。,90,HPNA3.0,系统配置图,CLT,为同轴电缆线路终端，,CNU,为同轴网络单元,91,4.2 EOC,工作原理（续）,4,）采用,HPNA,的,EOC,使用中注意点：,1,、由于现有产品工作在,4-28MHz,频段，必须注意回传信号受汇聚噪声的影响。,2,、特别要注意个别用户家里的噪声对整个,HPNA3.0,头端覆盖用户的影响。要像在运行,DOCSIS,系统一样，将非数据用户用高通滤波器隔离。,3,、对于串接分支分配器系统，需要进行损耗均衡。,92,比较项目,HomePNA,WiFi,HomePlug,MoCA/C-LINK,无源,EoC,通信方式,半双工,半双工,半双工,半双工,全双工,/,半双工,标准化,ITU G.9954,802.11/g/n,HomePlug AV,MoCA 1.0,802.3,调制方式,FDQAM/QAM,OFDM/BPSK,OFDM/,子载波,QAM,OFDM/,子载波,QAM,基带,Manchester,QPSK,QAM,自适应,自适应,编码,占用频段,4-28MHz,2400MHz,或变频,2-28MHz,800-1500MHz,0.5-25MHz,信道带宽,24MHz,20/40MHz,26MHz,50MHz,25MHz,可用信道,1,13,1,15,1,物理层速率,(Mbps),128,共享,54/108,共享,200,共享,270,共享,10,独享,MAC,层速率,(Mbps),80,共享,25,共享,100,共享,135,共享,9.6,独享,MAC,层协议,CSMA/CA,CSMA/CA,CSMA/CA,，,TDMA,CSMA/CA,，,TDMA,CSMA/CD,客户端数量,16,或,32/64,32,左右,16,或,32,31,不受限制,/,由交换端口数确定,QoS,HPNA,WiFi WME(,多,QoS mapped to,8,个,802.1D,优先级,802.1d Annex,3RQoS+GQoS,媒体扩展,),802.1d AnnexH.2,映射到,2,个或,3,个优先级,H.2,时延,30ms,30ms,30ms,5ms,1ms,备注,1.,速率与接入节点数成反比，节点越多性能越低。,2.,只有,1,家芯片厂，风险较大。,1.,技术成熟度高，后续发展快；,2.,频率高、损耗大，降低了速率。,1.,速率与接入节点数成反比，节点越多性能越低。,1.,较新的技术， 在,VLAN,和,QoS,等很多方面待完善；,2.,速率与接入节点数成反比，节点越多速率越低。,3.,频率高损耗大降低了速率,1.,速率恒定；,2.,无源可靠性极高；,3.,利用最完善和成熟的,Ethernet,技术,有保障。,2.,支持的芯片厂家较多。,93,各类型,EOC,使用注意点：,高频段工作的,EOC,产品：使用这类产品的问题主要考虑是同轴分配网系统的高频损耗。因为无论是,WiFI,还是,MoCA,产品，它们都工作在,900,1100MHz,频段。,使用低频调制,EOC,产品时要注意两点： 一是要仔细设计和调试送入无源同轴分配网的数据调制信号电平。二是须对串接式分支分配无源同轴分配网进行损耗均衡。对于没有数据业务的用户，都要用高通滤波器将其隔离，以保证数据用户稳定工作。,94,4.3 EOC,应用建议,目前符合广电快速部署的主流技术包括了,FTTB+LAN,模式和,FTTB+,有源,EOC,模式。,对于已完成集中网改的小区，建议采用,“,EPON+EOC,”,解决方案。,对于已完成五类线入户或新小区，建议采用,“,EPON+LAN,”,解决方案。,谢谢！,95,