楊振宇　李文

摘要：將EPON技術(shù)和EOC技術(shù)相結(jié)合，統(tǒng)一網(wǎng)管，組成整體，可以為廣電三網(wǎng)融合的發(fā)展提供接入網(wǎng)絡(luò)的最佳技術(shù)。EPON+EOC可提供數(shù)據(jù)、視頻、語音于一體的三種播放的綜合承載，通過一張接入網(wǎng)提供過去多張網(wǎng)絡(luò)的功能。該方案在開發(fā)過程中充分考慮中國國情和當(dāng)前廣電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，在駐地網(wǎng)層面利用廣電網(wǎng)已有的CABLE網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì)，節(jié)約了大量的綜合布線成本和運(yùn)維投資，兼具高性能和低成本。EPON+EOC技術(shù)滿足廣電數(shù)字電視的雙向改造和國家三網(wǎng)融合的需要，將推動(dòng)NGB產(chǎn)業(yè)在中國的深入發(fā)展，是面向廣電運(yùn)營商N(yùn)GB網(wǎng)絡(luò)接入層首選技術(shù)。

關(guān)鍵詞：EPON EOC 雙向改造 三網(wǎng)融合

EPON（Ethernet Passive Optical Network）技術(shù)由于高帶寬、易維護(hù)的特點(diǎn)成為當(dāng)前FTTX的主流承載技術(shù)，目前產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展完善，是電信運(yùn)營商接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的首選技術(shù)。但是由于在駐地網(wǎng)層面采用光纖直接到戶的成本較高，傳統(tǒng)電信運(yùn)營商基本上采用了FTTB+LAN或FTTB+DSL的方案，這樣在盡量節(jié)約駐地網(wǎng)投資的前提下，獲得了最佳的網(wǎng)絡(luò)性能。

EPON+EOC技術(shù)是在現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上構(gòu)造的適用于廣電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)字帶寬用戶接入網(wǎng)絡(luò)，它在不影響現(xiàn)有CATV正常工作的前提下，以先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，將以太網(wǎng)信號(hào)合成在同軸電纜中與原有的CATV信號(hào)一起傳輸，用于承載基于IP的數(shù)據(jù)、語音和視頻等業(yè)務(wù)。它以較少的改造成本和工程量將原來單向的CATV網(wǎng)絡(luò)改造成為一個(gè)雙向的、能夠承載多種業(yè)務(wù)的雙向?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，具有良好的適應(yīng)性和靈活的組網(wǎng)方案。

EPON是一種利用無源光纖（PON）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接入的寬帶接入技術(shù)，由IEEE802.3 EFM（Ethernet for the First Mile）工作組提出。EPON采用點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式，非常適合于在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。典型的EPON系統(tǒng)由OLT（Optical Line Terminal）、ONU（Optical Network Unit）、POS（passive Optical Splitter）組成。OLT放在中心機(jī)房（CO：Central Office），ONU放在網(wǎng)絡(luò)接口單元（NIU：Network Interface Unit）附近或與其合為一體。POS是無源光纖分支器，是一個(gè)連接OLT和ONU的無源設(shè)備，它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)并集中上行數(shù)據(jù)。

OLT（Optical Line Terminal）放在中心機(jī)房，它可以是一個(gè)L2交換機(jī)或者L3路由器，在下行方向它提供面向無源光纖網(wǎng)絡(luò)的光纖接口；在上行方向它提供GE（Gigabi Ethernat），將來10Gb/s的以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定型后，OLT也會(huì)支持類似的高速接口。在一個(gè)EPON系統(tǒng)中，OLT既是一個(gè)交換機(jī)或路由器，又是一個(gè)多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)（MSPP），它提供面向無源光纖網(wǎng)絡(luò)的光纖接口。根據(jù)以太網(wǎng)向城域和廣域發(fā)展的趨勢，OLT上將提供多個(gè)Gbit/s和10Gbit/s的以太接口，支持WDM傳輸。為了支持其他流行的協(xié)議，OLT還支持ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SONET的連接。如果需要支持傳統(tǒng)的TDM話音，普通電話線（POTS）和其他類型的TDM通信（T1/E1）可以被復(fù)用連接到PSTN接口。OLT除了提供網(wǎng)絡(luò)集中和接入的功能外，還可以針對(duì)用戶的QoS/SLA的不同要求進(jìn)行帶寬分配、網(wǎng)絡(luò)安全和管理配置。在EPON的統(tǒng)一網(wǎng)管方面，OLT是主要的控制中心，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的功能，如在OLT上通過定義用戶寬帶參數(shù)來控制用戶業(yè)務(wù)質(zhì)量，通過編寫訪問控制列表層來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全控制，通過讀取MIB庫獲取系統(tǒng)狀態(tài)以及用戶狀態(tài)信息等，還能提供有效的用戶隔離。

POS是無源光纖分支器，是一個(gè)連接OLT和ONU的無源設(shè)備，它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)和集中上行數(shù)據(jù)。無源分光器的部署相當(dāng)靈活，由于它是無源操作，幾乎可以適應(yīng)于所有環(huán)境。一般一個(gè)POS的分線率為8、16，并可以進(jìn)行多級(jí)連接。ONU放在用戶駐地側(cè)CPE。EPON中的ONU主要采用以太網(wǎng)協(xié)議，在中帶寬和高帶寬的ONU中實(shí)現(xiàn)了成本低廉的以太網(wǎng)第二層交換甚至是第三層路由功能。這種類型的ONU可以通過堆疊來為多個(gè)最終用戶提供很高的共享帶寬。由于使用以太網(wǎng)協(xié)議，在通信的過程中不再需要協(xié)議轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)ONU對(duì)用戶數(shù)據(jù)的透明傳輸。從OLT到ONU之間可以實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。ONU也支持其他傳統(tǒng)的TDM協(xié)議，而且不會(huì)增加設(shè)計(jì)和操作的復(fù)雜性。在更高帶寬的ONU中，將提供大量的以太接口和多個(gè)T1/E1接口。當(dāng)然，對(duì)于光纖到家（FTTH）的接入方式，ONU和NIU可以被集成在一個(gè)簡單的設(shè)備中，不需要交換功能，從而可以在極低的成本下給終端用戶分配所需的帶寬。

在EPON系統(tǒng)中，從OLT經(jīng)過1：N光無源分路器到ONU的為下行信號(hào)，從ONU到OLT的為上行信號(hào)。EPON系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過不定長的數(shù)據(jù)包傳輸，數(shù)據(jù)包長度依照IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議，最長為1518字節(jié)。下行信息采用廣播方式從OLT發(fā)給多個(gè)ONU。每個(gè)包攜帶信頭唯一標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)到達(dá)所要到達(dá)的特定ONU，有一些包發(fā)給所有的ONU，稱為廣播包，還有一些包是發(fā)給一組ONU的，稱為多播包。數(shù)據(jù)流通過光分路器后分為N路獨(dú)立的信號(hào)，當(dāng)ONU接收到數(shù)據(jù)流時(shí)，只提取發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包，將發(fā)給其他ONU的數(shù)據(jù)包丟棄。從各個(gè)ONU到OLT的上行數(shù)據(jù)通過時(shí)分多址（TDMA）方式共享信道進(jìn)行傳輸，OLT為每個(gè)ONU都分配一個(gè)傳輸時(shí)隙。這些時(shí)隙是同步的，因此當(dāng)數(shù)據(jù)包耦合到一根光纖中時(shí)，不同ONU的數(shù)據(jù)包之間不會(huì)產(chǎn)生碰撞。上行技術(shù)是EPON的核心技術(shù)，對(duì)于采用TDMA上行技術(shù)方案的EPON系統(tǒng)的主要技術(shù)包括：定時(shí)與往返延時(shí)補(bǔ)償技術(shù)、TDMA復(fù)用技術(shù)、帶寬動(dòng)態(tài)分配技術(shù)、初始測距和即插即用技術(shù)。

EOC（以太數(shù)據(jù)通過同軸電纜傳輸）技術(shù)是將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)IP DATA和有線電視信號(hào)TV RF采用頻分復(fù)用技術(shù)在同一根同軸電纜里共纜傳輸?shù)募夹g(shù)。EOC技術(shù)方案有低頻方案和高頻方案兩種。低頻方案所用頻段為5～65MHz，低頻技術(shù)主要有HomePNA、HomePlug BPL和HomePlug AV，后兩種也被稱為PLC技術(shù)。高頻方案所用頻段在900MHz以上，高頻技術(shù)方案主要有WiFi（降頻）和MOCA。

HomePNA是Home Phoneline Networking Alliance（家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟）的簡稱，Home PNA技術(shù)可以利用家庭已有的電話線路，快速、方便、低成本地組建家庭內(nèi)部局域網(wǎng)，利用家庭內(nèi)部已經(jīng)布設(shè)好的電話線和插座，不需要重新布設(shè)5類線，增加數(shù)據(jù)終端如同增加話機(jī)一樣方便。HomePNA 3.0提供了對(duì)視頻業(yè)務(wù)的支持，除了可以使用電話線為傳輸媒體外，也可使用同軸電纜，HomePNA over Coax為廣電行業(yè)應(yīng)用HomePNA技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。它可與大部分家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如Ethernet、802.11及IEEE1394等設(shè)備聯(lián)接使用。HomePNA的調(diào)制方式為FDQAM，有8個(gè)子載波，MAC層工作模式為CSMA/CA。

HomePlug（HomePlug Powerline Alliance）主要有HomePlug BPL和HomePlug AV兩種，HomePlug技術(shù)能實(shí)現(xiàn)在電力線、電話線以及同軸電纜上數(shù)據(jù)傳輸。目前廣電行業(yè)已將該類技術(shù)廣泛應(yīng)用到同軸電纜，采用OFDM正交頻分多路復(fù)用技術(shù)，工作頻率為2-28MHz，PHY速率可達(dá)72Mbps。HomePlug采用的基本技術(shù)特征是：其物理層采用的是具有高級(jí)前向糾錯(cuò)、通道預(yù)估和自適應(yīng)能力的OFDM調(diào)制方式，而在MAC層則綜合使用具有QoS保證的TDMA時(shí)分多址有序接入和CSMA競爭接入兩種方式，并通過快速自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求（ARQ）可靠傳送。HomePlug BPL和HomePlug AV的調(diào)制方式均為OFDM，HomePlug BPL子載波數(shù)量為1024或896個(gè)，HomePlug AV子載波數(shù)量為1155個(gè)，可用917個(gè)。HomePlug BPL的MAC層工作模式為TDMA，HomePlug AV的MAC層工作模式為CSMA/CA。MAC層都采用Master-Slave結(jié)構(gòu)，TDMA確保高性能和QoS，CSMA確保即插即用。由于HomePlug技術(shù)是基于電力線傳輸基礎(chǔ)上發(fā)展的，考慮到電力線應(yīng)用的惡劣環(huán)境，其協(xié)議中關(guān)于糾錯(cuò)方面考慮較多，在一定程度影響了其傳輸時(shí)有效數(shù)據(jù)載荷的效率，但同時(shí)也增強(qiáng)了該方案的抗干擾性能。

Wi-Fi降頻技術(shù)方案也稱WLAN，采用802.11b標(biāo)準(zhǔn)，通常應(yīng)用是采用高頻段2.5GHz，在Cable上承載時(shí)，可移頻至950M，占用40M頻寬，可為用戶提供108MHz的物理層速率；WLAN自身是一種經(jīng)廣泛驗(yàn)證和規(guī)模使用的無線技術(shù)，目前越來越多的終端內(nèi)置了WLAN模塊，但在廣電特殊的應(yīng)用環(huán)境下不可能照搬WLAN技術(shù)，必須降頻使用，因此應(yīng)用上又有新的特點(diǎn)。其調(diào)制方式為OFDM，子載波數(shù)量為64或52個(gè)，MAC層工作模式為CSMA/CA。

MoCA是同軸電纜多媒體聯(lián)盟，MoCA以同軸電纜（Coax）來提供多媒體視頻信息傳遞的途徑，它們利用Entropic的技術(shù)（c-link）作為MoCA1.0規(guī)范的依據(jù)，為多媒體業(yè)務(wù)提供更好的QoS。MoCA的頻率與原廣電的頻率不同，從800MHz到1500MHz，每一個(gè)頻段50MHz，MOCA技術(shù)的調(diào)制速率最高，達(dá)270Mbps。MoCA是專門為適應(yīng)Cable網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的一種用于家庭聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，和WLAN相比，帶寬更寬，抗干擾能力也更好。其調(diào)制方式為OFDM，子載波數(shù)量為256個(gè)，MAC層工作模式為CSMA/CA。

各方案在物理層性能、數(shù)據(jù)處理能力、組網(wǎng)能力、業(yè)務(wù)和設(shè)備管理能力以及設(shè)備穩(wěn)定性等方面均各有特點(diǎn)與優(yōu)勢。各種技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的EOC系統(tǒng)有較大差異，目前不能實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)方案設(shè)備間互連互通。EPON系統(tǒng)主要由OLT和ONU以及分離器（Splitter）構(gòu)成，OLT提供到IP城域網(wǎng)，IPTV承載網(wǎng)，NGN軟交換網(wǎng)上行接口。針對(duì)最終用戶不同的業(yè)務(wù)需求，運(yùn)營商可靈活選擇終端ONU設(shè)備，滿足FTTH/FTTB/FTTC/FTTC+EOC等多種應(yīng)用場景。典型的組網(wǎng)方案如圖1所示。

針對(duì)廣電運(yùn)營商的EPON+EOC技術(shù)。OLT放置在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端，ONU放置于樓層，連接EOC局端設(shè)備，通過HFC入戶。用戶通過有線電視同軸電纜線傳輸和接收數(shù)據(jù)信號(hào)，同時(shí)不影響有線電視信號(hào)的傳輸和接收。EOC主機(jī)最大帶寬達(dá)到80M以上，最多可帶64個(gè)從機(jī)，多個(gè)從機(jī)共享主機(jī)帶寬。主機(jī)在連接一定數(shù)目從機(jī)的情況下，從機(jī)的帶寬可自動(dòng)調(diào)節(jié)，用QoS可設(shè)置從機(jī)的帶寬，主機(jī)可進(jìn)行SNMP網(wǎng)絡(luò)管理。橋接器可以延伸有線電視信號(hào)的傳輸距離，跨接各種有線電視信號(hào)放大器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)和電視信號(hào)一線傳輸。

目前EOC主流產(chǎn)品采用Homeplug AV/BPL技術(shù)，EOC頭端設(shè)備為纜橋交換機(jī)，采用模塊化設(shè)計(jì)，主要模塊有CATV模塊、ONU模塊、EOC頭端模塊和主控交換模塊。這些模塊都作為可選模塊配置在相應(yīng)的機(jī)盒里。其中主控交換模塊只有在多端口纜橋交換機(jī)中才有運(yùn)用。模塊化設(shè)計(jì)的好處在于，可以更加靈活地滿足廣電運(yùn)營商不同時(shí)期的需求和將來的靈活擴(kuò)展，極大限度地降低投資成本，獲得高回報(bào)。

不同地區(qū)的運(yùn)營商可根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、用戶密度、覆蓋率、開通率和用戶的帶寬需求情況，選購不同接口數(shù)量的纜橋交換機(jī)，安裝場合可以選擇室內(nèi)或室外。用戶終端設(shè)備按網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)量主要分單接口、雙接口和四網(wǎng)絡(luò)接口。EOC頭端模塊數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行配置，每個(gè)模塊提供一路電視信號(hào)輸入和一路Cable混頻口，可同時(shí)傳輸和接收數(shù)據(jù)信號(hào)和有線電視信號(hào)的混合信號(hào)。CATV接入模塊支持單CATV接入口，提供一路有線電視接口，可傳輸有線電視信號(hào)。

主端通過耦合器可以支持多路下連同軸通道。采用高性能的光器件，分光比為1：32時(shí)覆蓋距離達(dá)到20km，分光比為1：64時(shí)覆蓋距離達(dá)到10km；1：64時(shí)平均帶寬可以達(dá)到15Mbit/s，滿足用戶的帶寬需求。典型應(yīng)用如圖2所示，現(xiàn)網(wǎng)已鋪設(shè)光節(jié)點(diǎn)，纜橋交換機(jī)不用配置CATV模塊，通過射頻電纜接入到纜橋交換機(jī)，ONU模塊配置在纜橋交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)或互動(dòng)電視信號(hào)的回傳。

如果現(xiàn)網(wǎng)由于光接機(jī)下移，纜橋交換機(jī)需要集成光接收功能。這時(shí)纜橋交換機(jī)需要配置CATV模塊，通過光纖將電視信號(hào)接入到纜橋交換機(jī)。ONU模塊配置在纜橋交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)或互動(dòng)電視信號(hào)的回傳。另外一種情況，如果現(xiàn)網(wǎng)已鋪設(shè)光節(jié)點(diǎn)，ONU放置在外，接入幾個(gè)單端口的纜橋交換機(jī)，數(shù)據(jù)信號(hào)通過線纜接入到纜橋交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)或互動(dòng)電視信號(hào)的回傳，電視信號(hào)通過射頻電纜接入到纜橋交換機(jī)。

廣電運(yùn)營商采用EPON+EOC技術(shù)有助于綜合利用網(wǎng)絡(luò)資源，快速完成NGB接入層的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化”“雙向化”改造，減少大量的重復(fù)建設(shè)，節(jié)約建設(shè)和運(yùn)維成本。采用EPON+EOC方案，用戶無需對(duì)室內(nèi)布線做任何更改，只需增加CNU終端設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)雙向、交互、多功能、多業(yè)務(wù)，享受三網(wǎng)融合帶來的豐富內(nèi)容。

（作者單位：江西省廣播電視網(wǎng)絡(luò)傳輸有限公司）