HFC网络双向改造主流技术对比.pdf

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1、随着计算机网络、电信网络和有线电视网络的发展，“三网 融合” 已成为必然趋势1。对于广电运营商而言， 要想在激烈的竞 争中获得一席之地， 除了掌握内容和集成播控权以外， 还必须加 快 HFC网络的双向改造工程， 为 “三网融合” 奠定坚实的基础。 1HFC 网络 HFC （Hybrid Fiber Coaxial， 光纤同轴混合网） 是目前应用最 多的网络， 该网络主要由光纤干线、 同轴电缆干线和用户配线 3 部分组成， 其拓扑结构为树形结构。见图 1。 据广电总局的最新数据显示2， 截止到 2009 年， 我国的有线 电视用户已达到 1.74 亿， 数字电视用户达 6 199 万， 占全国有

2、线 广播电视用户的 35.63%。 由此可见， 推进有线电视网络的双向改 造已成为必然。 2HFC 网络双向改造技术 有线电视网络在我国有着广泛的接入基础，且具有高带宽 能力， 对于开展高速数据接入十分有利。 但是传统的 HFC网络是 单向的结构， 换句话说就是信号只能从前端传到用户， 无法进行 反向传输， 更无法实现交互式业务。因此， 需要对 HFC 网络进行 双向改造， 使其具备双向通信能力。 目前，现有的 HFC 网络双向改造技术主要有 CMTS+CM3、 EPON+LAN4， 5， 6、 EPON+ 无源 EoC7、 EPON+ 有源 EoC8， 9。下面 通过对这 4 种技术的介绍来

3、进行比较。 2.1CMTS+CM 技术 CMTS （Cable Modem Termination System， 线缆调制解调器局 端系统 ） 是 HFC网络数据接入局端设备， 实现数据网与模拟射频 网络的连接。而 CM （Cable Modem， 线缆调制解调器） 则是通过 RF （Radio Frequency， 射频） 和以太网接口来连接 HFC 网络和用 户终端， 两者结合实现网络数据的转发、 协议的处理及射频调制 解调等功能。 该技术的优势在于技术标准和产品都比较成熟， 可以较好的 利用现有的网络， 同时具有良好的可扩展性。但该技术本身却存 在着几点缺陷。 （1 ） 对网络的工艺要

4、求较高， 否则回传噪声将严重影响网络 的稳定性。 在我国的大部分地区实施比较困难， 存在一定难度， 而 且维护和运行故障排查所需的技术在短期内也无法解决。 （2 ） 上行和下行带宽无法满足用户需求， 目前采用 CMTS 技 术进行改造， 见图 2， 即使采用 DOCSIS3.0 也只能达到上行速率 120 Mbit/s， 下行速率 160 Mbit/s。如果有 100 个用户共享， 每户只 能分到上行 1.2 Mbit/s， 下行 1.6 Mbit/s， 是远远无法满足日益增长 的高带宽业务的需求的。 （3 ） 维护比较困难。 对设备调试和测试都需要专业人员进行， 而目前在我国， 专业人员的数

5、量无法满足如此庞大的需求， 这将 严重影响到网络的可靠性。 （4 ） 投资成本太高， 是该技术的一个致命弱点， 见表 1。 2.2EPON 技术 EPON （以太无源光网络） 是一种新型的光线接入网技术， 采 HFC网络双向改造主流技术对比 蒯万成 （ 太原理工大学，山西太原030024 ） 摘要：针对HFC 网络的双向改造中常用的 4种接入网技术，通过对 4种技术原理的分析 和优缺点的对比，认为 EPON+ 有源 Eoc 技术从成本、带宽、扩展性和灵活性等多个角度 看，都是最适合的接入网技术。 关键词：HFC 网络； EPON+ 有源 EoC 技术； 接入网技术 中图分类号：TP393.1文

6、献标识码：A文章编号： 1000- 8136(2011)02- 0146- 03 图 1HFC 网的拓扑结构 图 2基于 CMTS+CM 改造示意图 表 1CMTS+CM 改造投入成本表 建设改造成本运营维护成本 1、 投入 CMTS； 2、 在每个光节点增加回传 光发射机； 3、 所有电放大器进行双向 改造。 1、 网络设计专业化要求高， 人工成本明显； 2、 上传噪声的漏斗效应应明显； 3、 网络设计困难， 网络层级复杂， 排故困 难； 4、 同轴电缆需进行升级。 前端 光纤 光节点 放大器 同轴电缆 用户 用户 用户 用户 用户 用户 同轴电缆 放大器光节点 光纤 前端 投入 CMTS

7、增加回传 光发射机 对放大器进 行双向改造 科学之友Friend of Science Amateurs2011年1月 146- 用点到多点结构和无源光纤传输， 具有高带宽、 长距离、 高分光、 扩展性强和灵活快速的服务重组等优点， 通过一个单一的光线接 入系统， 便可实现对视频、 语音和数据的综合业务的接入， 具有良 好的经济性。 由于 EPON网络的拓扑结构和目前 HFC 网络的结构十分相 似，所以在 HFC网络的基础上进行 EPON 的改造就显得相对容 易。 只要将 OLT(OPTICAL LINE TERMINAL， 光缆终端设备)放置 在前端， 将 ONU(OPTICAL NETWO

8、RK UNIT， 光节点)放置在原来 的光节点位置，就可完成 HFC 网络的改造实现双向化。见图 3。 在 EPON技术的基础上， 根据最后 100 m 接入用户的载体方 式不同，具体分为 EPON+LAN、 EPON+ 无源 EoC、 EPON+ 有源 EoC。 2.2.1EPON+LAN 采用 LAN技术， 在最后 100 m通过五类双绞线接入用户。 该 技术实际上就在原有的 HFC 网络的基础之上，重新铺设了一条 EPON的回传通道。见图 4。 该技术的优势在于： 网络升级方便， 用户终端不需要运营 商承担； 接入带宽大， 可以实现 1 000 M到小区， 1 000 M/100 M 到

9、楼道， 100 M到用户； 网络的可扩展性好， 有利于承载所有业 务的运营； HFC 网与 EPON 网可以同时运营， 维护方便， 单个 网络出故障不影响另一个网络； 光传输采用 EPON 技术， 传输 系统中没有有源设备， 不占用同轴电缆的资源。 但同时也存在着缺点与不足， 具体如下： 施工量和施工难 度都较大， 并且需要入户施工； 对于旧小区而言， 需要重新铺设 五类双绞线， 总体下来的投入成本是比较大的。具体见表 2。 2.2.2EPON+ 无源 EoC 采用 EoC技术， 直接通过同轴电缆接入用户， 见图 5。 无源 EoC 技术指的是无需调制直接在同轴电缆上传输以太 网基带信号。10

10、 Mbps 的基带信号存在着直流分量，因而基带 EOC 不能连接耦合电容，否则需要经过箝位电路来恢复直流分 量， 当然也不能穿过分支分配器 （也不能穿过放大器） ， 所以必须 改造为带射频分配器的经过阻抗变换、 平衡不平衡变换的同轴电 缆网桥，也就是说必须改造原有的分配网或干脆跨过分支分配 器，但跨过分支分配器意味着需要在楼内重新布置五类线， 而 10base- T的传输距离标准是不能超过 100 m的， 因而影响了基带 EoC 的全方位、 全网络的使用， 而且基带信号滤波器的带外抑制 度必须大于 85 db 以上， 否则当下载的速度接近全速 10 m时， 会对 200300 Mh 的下行电视

11、信号产生干扰， 具体成本见表 3。 2.2.3EPON+ 有源 EoC 虽然同样采用 EoC 技术，但有源 EoC 技术指的却是把基带 信号调制到射频后在同轴电缆上传输。ONU（OPTICAL NET- WORK UNIT，光节点 ） 的光口在节点处上联 PON 的光口， ONU （OPTICAL NETWORK UNIT，光节点） 的以太网口下联 Cable router 头端， 头端的射频口下联双工器 （内置在头端里面） 的 L 端 口、 原有的光接收机的射频输出连接双工器的 H 输入端口， 由于 双工器只有 0.6 db 的插损， 原有的同轴电缆分配接入网可以不做 任何调整， 头端的下联

12、端口与原有的分配电缆连接， 这样数据信 号与射频电视信号同缆传输到终端接入的用户。 该技术的优势在于射频载波频率占用带宽在 727 m 范 围， 但抗干扰和抗多径的能力没有丝毫问题， 该频率范围刚好在 HFC 网络频率覆盖范围的回传通道，完全不影响正向基本广播 电视业务的发展；由于通信的物理层在 HFC 网络频率覆盖范 围的回传通道， 所有的网络设备不用从新改造， 当然也无需入户 施工和从新布线；因为不存在基带 EOC 不能跨接分支分配器 的问题， 所以不用改造原有的分配网。具体成本见表 4。 通过对以上 4 种技术的简单介绍和比较， 最后得出的结果见 表 5。 图 4EPON+LAN 改造示

13、意图 表 2EPON+LAN 投入成本表 CATV 同轴 电缆光纤 光节点 ONU 同轴 电缆 IP 分光器 光缆终端 设备 OLT EOC 交换机 双绞线 电脑 数字电视 机顶盒 光电 转换 EOC 终端 图 5基于 EPON+ 无源 EoC 改造示意图 表 3EPON+ 无源 EoC 投入成本表 表 4EPON+ 有源 EoC 投入成本表 建设改造成本运营维护成本 1、 需重新布设光纤资源， 实现光纤到楼； 2、 需入户施工； 3、 重新建设五类线网络， 增加以太网交换 机等设备。 需要运营和维护两个网络， 且 维护人员素质要求高。 建设改造成本运营维护成本 1、 需重新布设光纤资源， 实

14、现光纤 到楼； 2、 需要入户施工， 并重新安装数据 / 同轴用户盒。 1、 系统抗干扰能力较弱， 易受到电 磁干扰， 影响网络质量； 2、 不能穿越放大器和分支分配器。 建设改造成本运营维护成本 1、 保留原有的单向光接收机、 单向放大器等设备； 2、 施工简单， 只需要将原有光接收机输出端口与 EoC 头端入口相连，再由头端输出连接电缆分配 网； 3、 无需入户施工； 4、 能很好的兼容传统电视业务。 设备具有良好的鲁 棒性，不增加维护 量，可有效的利用 原有网络设备， 如 放大器、分支分配 器等。 图 3基于 EPON 改造示意图 用户 用户 用户 同轴电缆 放大器 光节点 光纤 前端

15、放置 OLT 放置 ONU CATV 同轴 电缆光纤 光节点 同轴 电缆 IP 光缆终端 设备 OLT 分光器 分绞线 交换机 FTTB+LAN 双绞线 电脑 数字电视 机顶盒 科学之友Friend of Science Amateurs2011年1月 147- 3结论 通过前面的介绍和分析可以明显看出，在 HFC 网络的双向 改造中， EPON+ 有源 EoC 技术比其他 3 种技术有非常明显高通 信质量、 强抗扰能力、 高带宽、 改造方便、 技术难度小等优点， 更 加符合广电对双向改造低成本、 高带宽、 高质量、 可升级和保护 现有投资的要求。 因此可以得出这样的结论， EPON+ 有源

16、EoC技 术是 HFC 网络双向改造的首选技术， 是适应 “三网融合” 需求的 最佳选择。 参考文献： 1王厚芹， 车士义.推进我国三网融合势在必行J.电视技术， 2010， 34 （6 ） ， 109- 112. 2广电总局就 09 年广播电视发展最新数据答记者问.搜狐 网.http:/ 3邢浩， 刘华伟等.浅述 Cable Modem 技术与应用J.有线电 视技术， 2007， 14 （7 ） ， 17- 19. 4孙晓磊， 唐金娥， 刘燕.EPON 技术及其在 HFC 网络双向 改造中的应用J.中国有线电视， 2009(5)， 489- 491. 5余良珂.下一代有限电视网络 EPON

17、接入技术方案分析 和探讨J.中国有线电视， 2010 （4 ） ， 521- 523. 6丁成波， 程高新.EPON 与 HFC 网络的融合及网络接入方 式的探讨J.通信技术， 2010， 43 （1 ） ， 148- 150. 7陈金顺.EPON+ 无源 EoC 技术在广电的应用J.广播与电 视技术， 2010， 37 （3 ） ， 98- 101. 8汲建龙.EPON+EoC 双向网技术在有线电视中的应用J. 广播电视信息， 2010 （4 ） ， 84- 85. 9王汉国.利用 EPON+ 有源 Eoc 技术改造台州有线电视网 络J.有线电视技术， 2009， 16 （1 ） ， 22-

18、 25. 表 54 种技术的比较 CMTS+CM EPON EPON+LAN EPON+ 无源 EoC EPON+ 有 源 EoC 整 体 情 况 通信信 道质量 差，噪声漏斗效应严 重 中 等 ， 双 网 传 输 ， 技术较成 熟 差， 易受到电 磁干扰， 噪声 源集中 好，抗干 扰 能 力 强，信号 传输稳定 适合的 网络结 构 星形 / 树形 重新布设 五类双绞 线网络 星形星形 / 树形 工 程 技 术 传输距 离 /m 30010080500 接入用 户数 38 Mbps/300 100 Mbps/16 10 Mbps/16 200 Mbps/254 线路 改造 否是是否 改造工 程

19、和技 术难度 大。需要计算每个用 户反向电平衡；将网 络中所有器件进行抗 噪防潮处理；将所有 单向器件改造成双向 器件 大。需要 重新布设 五类双绞 线，还要 在楼内和 入户施工 大。 重新改造 分配网络， 无 法穿透分支 分配器， 且需 入户施工 小。网络 适应能力 强，几乎 不用进行 大的改造 运营和维 护成本 高高低低 Mainstream Technological Comparison of HFC Network Bidirectional Transformation Kuai Wancheng Abstract: In the bidirectional transformat

20、ion ofHFC network， four kinds ofaccess network technology are adopted.This paper analyzes their theo- ries and compares the advantages and disadvantages.Then it is suggested that EPON+ active EoC are the most suitable access network technology fromcost， bandwidth， scalabilityand flexibility. Key words: HFCnet； EPON+ active EoCtechnology； access network technology 信息时代蒯万成： HFC网络双向改造主流技术对比 148-