广电宽带网络相关技术

广电宽带网络相关技术一、NGB11 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。1：L 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。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。13 NGB技术核心NGB的核心（骨干+城域）网：3TNeto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4OGb/s,最大传输容量可达160xl0Gb/s,今后可升级到240x 10Gb/s甚至240 x40Gb/So13 NGB技术核心(续)2) Tbit级城域网核心一智能光网(ASON)核心交换能力为1.28Tbps的疏导型光交换机，交 换粒度为VC4 (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。13 NGB技术核心（续）3）边缘一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。13 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ITUT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。13 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04Mbps, 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 + LA N方案。二、广域网络技术21 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。15OSI的分层模型应用层第刀昙应川层协议第6层表示层农示层协议第5层会话広协议第4层第3层传输层网络层物理层应用层76接I 表示层65接【 会话层54接口 一 传输层43接口 一 网络层3-2 接 LI 数据懺路层 2-1接【一物理层应用层 7-6 接口 表示层0 65接口 会话层 5-4接I】 传输层 43接口 网络层 32接口 数据链路层 2接口 物理层#21 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）。21 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。常规数据递送一面向连接或无连接。 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。22 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WTCP/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。22 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。2.2 TCP/IP (It)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：I OSI与TCP/IP体系结构的比较7 应用层6 表示层5 会话层4 运输层网络层TCP/IP期体系结构TCP/IP 三午肪务层次/71应用层（各种应用层协垃如TELNET. FTP.SMTP 等：i各种应用服务运输层（TCP或UDF1）网陆层IP运输畅务一 _ （可靠或不可靠）”771无连接分组交忖服务网路接口层1 检理层2.2 TCP/IP 偉）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（女口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）。22 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。2.2 TCP/IP 偉）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。22 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。27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: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，岀现冲突后，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网络互联网络互连的类型分以下几种：局域网一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；局域网一广域网互连；广域网一广域网互连；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；24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:应用层表示层会话层传输层网络层 数据链路层网关应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层物理层3324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丄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 0NU （光网络单元）以及0DN （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。31 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APONo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AP0N标准 的Gigabit PON (GP0N)标准，其二是由IEEE 802. 3ah工作组负责制定的 Ethernet PON (EPON)标准。3：L 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80kin上传送 1000Mbit/s； c.点到多点光纤上的以太网（EP0N）,在最长 20kin 上传送 1000Mbit/so此外，该工作组还将定义以太网的运行、管理、 维护（0AM）,使它具有远端故障显示、远端环回 和链路监测等功能。3：L 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 全光冋申最佳白6最启一英里的舖浜方案。27；EPON原理；EPON原理OLTONUPOSODN无源光网络（EPON）POS-一光线路终端光网络单元-无源光分路器/耦合器-一光纤分布网OXTTT#32 EPON原理（续）按0NU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0NU称为0NT； FTTB： 0NU安置在楼棟或楼棟单元，即光纤到楼; FTTC： 0NU安置在街边，即光纤到街边；除了FTTH/FTT0是光纤入户外，从0NU到用户采用 双绞线或铜轴电缆接入用户。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/ONTo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/ODNoa）光线路终端OLT： 0LT位于根节点，通过P0N/0DN与各个0NU相连。在下行方向（即向0NU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），0LT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。昱2 EPON原理(续)b) P0N/0DN：由光纤+无源光纤分配器组成。它是一 个连接OLT和0NU的无源设备。0NU：放在用户驻地侧，接入用户终端设备。4932 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 肉容，如下鹵所示。MPCP是MAC控制层的组件， MPCP主要完成两种功能：0NU自动发现、注册和测距。NetworkPhysicalMACNetworkMAC-CMACPhysical#32 EPON原理（续）#32 EPON原理（续）EPONEthernet#32 EPON原理（续）EPON的光纤网络结构：0LT和0NU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5132 EPON原理（续）EPON的光纤网络结构：总线型拓扑X2EPONMM(M)EPON的光纤网络结构:环型全保护的拓扑结构53X2EPONMM(M)EPON的光纤网络结构:主干路带保护的树型拓扑#X2EPONMM(M)EPON的光纤网络结构:主、支路带保护的树型拓扑5532 EPON原理（续）EPON传输距离：0LT到0NU/0NT的最远距离受两个因素影响：第一、它由光线路终端（0LT）的发射光功率、 0NU的光接收灵敏度和0DN的损耗决定。第二、是光网络单元0NU同时发射的风险。因为光 网络终端共享光纤馈线和晃线路终端的端口，崩 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0NU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 务无法靈续。 P0N标准将这个最大距离定为20kmoEPON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0NU之间的最大距离限制。光分路器到0LT的 距离决定了0NU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lkin；二是光分路器距离OLTlOkm, 因而其服务半径为lOkmo在两个服务区域内都有 32个ONU。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0NU的服务半径内少于32个用户，每用户 分摊的0LT成本就很高。*如果在0NU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0LT端口，结果导致 每用户分摊的0LT成本陡增。*如果在0LT的20kin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0LT设备，结果导致 每用户分艇的0LT成未非常高。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。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 ；ONU2 无ONU3EPON系统的信号传输：下行方向（由0LT到0NU）采用广播方式，每一个 0NU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0NU到0LT）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0LT分 配静态或者动态带宽的方式，给每个0NU分配一个 时间没有重叠、时隙可变的传输窗口，用于0NU数 据的传递。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。0LT发送“门（GATE）消息”给 0NU用来分配时隙，而0NU采用“报告（Report） 消息”向0LT获取时隙或者请求时隙。通过接入控 制机制将各个0NU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。6532 EPON原理（续）EPON系统的信号传输：#32 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0NU的平均可用带宽是 32Mb/so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 至IJ1:16,可使每用户的带宽增至64Mb/so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。6733 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。34 EPON设备功能1）0LT 0LT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。 0LT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、 0AM、网络安全等。34 EPON设备功能（续）2) P0N P0N是一个简单的无源设备，它由光纤分路器组成。用于连接0LT和多个0NU,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）0NU功能 0NU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。7134 EPON实际应用EPON +1550nm 解快方棗Salira 25001 J5?B3n rn-IrfQOAIdOnm分前娥WOMONU 3350OMCinm1 C-OOi i rn居民棱光节点T! 14SO/131Ormi光节点nONU 33：d 55Or m-I#34 EPON实际应用系统采用单光纤3个波长来传输全业务： 0LT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，P0N可以覆盖20kin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。5534 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。光发射机光接收机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。5734 EPON实际应用（续）EPON + CATV1550nm 光纤系统1).WDM1 490/ 113 10 nmOLT1 550 nm光发射机RF分光器1 550 nm分光器1310 nmONU光接收机#34 EPON实际应用（续）2) EP0N + CATV1310nm光纤系统5934 EPON实际应用（续）#34 EPON实际应用（续）分光器1310 nm1310 nmRF光发射机分光器光接收机#34 EPON实际应用（续）1、0LT每千兆光口可带用户数： 0LT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P0N提供光纤接口，根据以太网 向城域网及广域网发展的态势，0LT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0LT提供24个千兆光口。 每个千兆光口可带的用户数目计算如下：1、0LT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 女口，同时使用率为50%,则可覆盖50栋楼。2、0LT的最佳安装位置0LT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0NU。把0LT 放置在分前端机房，则可以通过0LT连接多个小区, 充分利用0LT的端口和分前端的大量光纤资源。3、光分配网（0DN）的设计与应用在0DN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。0DN系统的设计主要与城 市居民小区的物理分布有关。4、0NU/0NT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0NU,即每栋楼一个ONU。0NU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。653.5 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、EOC4EOC概念黑缈F黠?是務翩言冒睾奇轴讒踹匕？僱输癬盟茫网络信号的帧格式没有改变。我们称67现在涌现岀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“调制型EoCoover Coax Alliance。我们总称之“有源EoC”或4.2 EOC工林理广电城域网的接入网采用EPON到楼的结构时，0UN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0NU,五类线入户方案i ）采用多用户输出端口的ONU： 个0NU平均带宽 32Mbps, 一个24 口ONU可供24个用户共享32Mbps。0NU每 个输出端口 （RJ45）用五类线直接接入用户。ii）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。6942 EOC工作原理（续）b）多个用户共用一个0NU,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, E0C通过一种介质变换器来实现。介质变换器分为：无源的E0C基带型有源的E0C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。无源E0C工作原理：无源E0C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。7142 EOC工作原理（续）基带E0C传输技术基本原理：利用有线电视信号在111860MHz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。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。75无源EOC网络架构图77无源EOC网络架构图数悄1310 1490波长电视佶号150渡长：电观网* EDFA-Internet整合后的OLT备OLT H#42 EOC工作原理（续）基带E0C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。使用无源E0C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。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O 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100mo有源E0C工作原理：有源E0C的头端将0NU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E0C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E0C的用户端设备E0C- 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0UN,再由EPON系统完成数据上传。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BI0C技术。低频调制E0C采用标准的PLC或HPNA技术以及非标 准的如H3C EPCN技术。8542 EOC工作原理（续）EPON +EOC应用案例示意图光擠收机CATVOLT伺紬电锲光接收机ONU（2）分ONU城域小区/门栋分起槪呛向放A2S分支ZSEoc MAsTKk楼逍用户1）釆用WLAN （WiFi）的EOCWLAN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：I I I 7 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。1）采用WLAN （WiFi）的EOC同轴WiFi系统工作于2.4GHz,典型应用见下图。用户二用户一用户三PC （WIFI网络适 配器）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。釆用802. llg标准,PHY速率可达54Mbps,实际吞 吐量可达22Mbps o2）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 100Mbpso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。2）采用MoCA （同轴电缆多媒体联盟）的EOC特点：在8001550MHz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 80Mpbso 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：112dB|j v；接收电平范围：109dB|j v63. 75dB|j v,接收电平动态范 围45dB；系统动态范围48dB；典型时延：3mso93MOCA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 Modemo9542 EOC工作原理（续）3）采用PLC技术的EOCPLC （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） o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。 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/34-62MHzo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/so实际吞吐量 仅100Mb/so一个Homeplug AV设备头端支持的CPE最多可达64 个。97Homeplug AV Over Coax设备头端犊栋分网络42 EOC工作原理（续）Homeplug AV在同轴电缆上传输数据原理如下图:数据OFDM电视星孫分支分K结构Homeplug AV Over Coax客户端2-30 MHz 87-B70MHZ数据终瑞电视信号Homeplug AV Over Coax设备头端犊栋分网络采用PLC技术的E0C使用中注意点：由于工作在230MHz/3462MHz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-E0C产品要能实现以太网的通信协议和用户业 务管理。874.2 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。#4）采用HPNA的E0C 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。894）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（最大电平衰减一61dbm）,最大提供带 宽128Mbpso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160-320MbpsoHPNA3. 0系统配置图分的端讨干环分前端骨干环分前端光节点光纤光节点分光塚有光纤樓道/信怠縮ONU CLT問铀|：NU CLT 冋恤CNU、CNUCNUCNUCNUJCNUCNUCNUCLT为同轴电缆线路终端，CNU为同轴网络单元42 EOC工作原理（续）4）采用HPNA的E0C使用中注意点： 1、由于现有产品工作在428MHz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。95比较项目HomePNAWiFi比较项目HomePNAWiFi通信方式半双工标准化ITU G.9954半双工802.ll/g/n比较项目HomePNAWiFiFDQAM/QAM时延30ms30ms调制方式OFDM/BPS占用频段4-28MHZ2400MHZ或变频信道带宽24MHZ20/40MHZ可用信道113物理层速率(Mbps)128共享54/108共享MAC层速率(Mbps)80共享25共享MAC层协议CSMA/CACSMA/CA客户端数量16 或32/6432左右QoSHPNAWiFi WME(多3RQOS+GQOS媒体扩展)QPSCQAM比较项目HomePNAWiFi比较项目HomePNAWiFi1 技术成熟度离，后续发展快；2频率高.损耗大，降低了速率。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HomePlugMOCA/C-LINK无源EOC半双工半双工全双工/半双工HomePlug AVMOCA 1.0802.3OFDM/子戦波 QAMOFDM/子載波QAM基带 Manchester自适应自适应编码2-28MHZ800-1500MHZ0.5-25MHZ26MHZ50MHZ25MHZ1151200共享270共享10独享100共享135共享9.6独享CSMA/CA.TDMACSMA/CA, TDMACSMA/CD16 或3231不受限制/由交换端口QoS mapped to8个802.1D优先级802.Id Annex802.1dAnnexH .9映射到2个或3个优先级H.230ms5mslms1. 速率与接入节点 数成反比，节点越多性能越低。2. 支持的芯片厂家较多。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.92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9001100MHz 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。43 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E0C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。9395