EPON+EOCLAN技术在湖北广电双向改造

EPONEPON EOC LANEOC LAN 技术在湖北技术在湖北广电双向改造广电双向改造 1 项目背景项目背景 电缆接入技术 EoC 作为下一代广播电视网 NGB 的关键技术之一 即 基于同轴电缆 通过数字调制技术来承载以太网业务和其他综合业务 实现下 一代广播电视网 NGB 的用户宽带接入 目前 有线电视双向网络改造的解决 方案有 CMTS CM EPON LAN EPON EOC FTTH 等多种方案 用这种技术进行双向化 有线广播电视网络宽带改造 可以有效发挥有线电视网易普及 成本低 频带 宽的优势 促使得有线电视网络建设成为千家万户的多媒体信息平台 满足广 大人民群众的多方面需求 推进三网融合 2 双纤三波双纤三波 和和 单纤三波单纤三波 技术分析技术分析 EPON 系统使用单模光纤 在一芯光纤上利用上下行两个波 上行波长 1310 nm 下行波长 1490 nm 传输双向数据 一个典型的 EPON 系统由光线路终端 OLT Optical Line Termination 光网络单元 ONU Optical Network Unit ONT Optical Network Termination 光分配网络 ODN Optical Distribution Network 组成 如下图所示 光分配网络包括光分路器 Splitter 和光纤 光分路器是无源光纤分支 器 是一个连接光线路终端和光网络单元的无源设备 它的功能是分发下行数 据并汇聚上行数据 图 3 1 EPON 网络结构示意图 EPON 网络是一个点到多点的网络结构 与 HFC 光分配网络结构类似 可以 灵活组建成树型 总线型以及混合型网络结构 在 EPON 系统中 CATV 光信号的传输有两种方式 分别是 单纤三波 和 双纤三波 a 单纤三波 即在一根纤芯中传输三个波长 因为 EPON 光信号占用 了 1310nm 与 1490nm 的波长 因此 CATV 光信号必须工作在 1550nm 波 长 示意图如下 图 3 2 单纤三波 示意图 为了保证 CATV 光接收模块接收到的光功率在正常范围之内 1550nm 的 CATV 光信号一般需经过光放大 然后与 OLT 的 PON 口输出的数据光信号进行合 波之后在同一个 ODN 光分配网络里传输 ONU 设备一般集成了无源分波器件与 CATV 光接收模块 混合数据的光信号到达 ONU 端后经过分波 EPON 数据光信号 进入 PON 光模块输出数据信号 CATV 光信号进入 CATV 光模块输出射频电视信 号 在使用单纤三波方案的时候 需要注意 EPON 传输过程中 下行 1490nm 的数据 IDLE 码会对下行 1550nm 的 CATV 信号在 62 5MHz 及倍频处造成单频干 扰 需要对 IDLE 进行扰码以减少甚至避免此干扰 同时下行方向 1550nm 的 CATV 信号因为功率较大 还需要考虑其对 1490nm 数据信号的非线性干扰 因 此我们应选用波长隔离度在 30dB 以上的波分复用器 注意以上问题后单纤三波 方案还是切实可行的 但在有较多富裕光纤的时候可以优先考虑双纤三波 双纤三波 即 EPON 数据光信号与 CATV 光信号分别在不同的纤芯中传 输 因为 EPON 的光网络结构与传统 HFC 的光网络结构类似 因此可以做到同路 由 也即 同缆不同芯 此时对 CATV 光信号的波长没有要求 可以是 1310nm 或是 1550nm 示意图如下 图 3 3 双纤三波 示意图 考虑到湖北广电的HFC网络已经建成 并且一般在敷设光缆时都会有多余的 纤芯 可以抽出一芯用于EPON 所以我们建议广电在进行接入网双向改造时采 用 双纤三波 方式 单纤三波 的方式可以应用于FTTH建设中 以减少入户 光纤的数量 3 EPON LAN 双向网改双向网改 图 3 4 EPON LAN 接入组网示意图 新建小区可以在布放有线电视的同轴电缆时同时将五类线布放到位 因此 可以避免单个用户申请开通业务时再去施工 缩短了业务开通周期 降低了施 工成本 采用EPON LAN的解决方案 EPON和CATV网络相对独立 同时提供宽带 接入和数字电视的上行信息传递 均通过EPON承载 针对不同应用场景 可以提供两种入户方式 1 入户方式一 楼道采用M3 0400 ONU 设备提供四个以太端口 下挂楼 道交换机 五类线从楼道交换机连到家里 家庭用户有多业务需求的 可以增 加家庭网关 典型应用为多单元住宅小区 如一栋楼四个单元 采用一个ONU和 四个楼道交换机覆盖 2 入户方式二 楼道采用M3 08 16 24系列ONU 五类线从ONU直接连到家 里 家庭用户有多业务需求的 可以增加家庭网关 M3 08 16 24分别可提供 8 16 24个10M 100M以太网端口 实现整个楼栋单元内用户的接入 典型应用为 高层住家小区 本入户方式可以管理到户 适合高端市场使用 同时此系列的M3 16B0 ONU还可以提供语音接入 采用 内部混线 方式 五类线中的2对线用于传输数据 1对线用于传输语音 五类线入户后通过分线 盒分别接出数据和语音 4 EPON EOC 双向网改双向网改 EPON LAN接入方式需要重新布放五类线 在老小区施工时可能会遇到各种 各样的问题 如与物业的协调 用户不愿意在已经装修好的房屋内重新布线等 等 造成施工成本较高 业务开通周期也长 采用EPON EOC的解决方案 需要 用到独立的同轴电缆线路终端和同轴网络单元 配合EPON系统实现双向网络改 造 EPON EOC双向网改方案能够充分利用入户的同轴电缆资源 充分利用广电 现有HFC网络 保护广电原有快速 简单 投资 低成本的完成改造 4 14 1 EOCEOC 的技术原理 的技术原理 EOC Ethernet Over Cable 是在同轴电缆上传输以太网数据信号的技术 统称 这里我们提到的EOC技术是采用HomePlug AV技术 将数据信号调制到 7 5MHz 30MHz频段 然后把调制后的数据信号和CATV信号混合传输 下行方向 数据信号和传输CATV 上行方向传输数据信号 HomePlug AV的物理层使用正交频分复用 Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM 调制方式 这种方式是将高速的数据流分配到多个相互正 交的子载波上同时传输 每个子载波可以单独进行 8QAM 16QAM BPSK 64QAM QPSK 256QAM和1024QAM 调制 具有窄带干扰能 力强和抗频率选择性衰减 对信道快衰落和脉冲噪声有很好的抵抗力的优点 不需要再次铺设五类线 利用现有分支器 同轴电缆资源实现EOC融合改造 EPON EOC组网示意图如下 图 3 5 EPON EOC 接入组网示意图 4 24 2 针对不同应用场景两种光节点覆盖方式 针对不同应用场景两种光节点覆盖方式 1 室外 带遮蔽 光节点覆盖 光节点在室外 不用考虑防水 太阳直射 问题 建议选择室外型ONU M3 0400 室外型EOC头端EC 51xx EC 51xx将 M3 0400输出的以太网数据信号调制到7 5 30M的低频段后与CATV光接收机输出 的电视信号混频成一路射频信号进入同轴分配网中传输 2 野外光节点覆盖 光节点在野外 需考虑防水 防尘 阳光直射造成的 高温等问题 建议选择CATV光接收机 ONU EOC头端三合一或ONU EOC头端二 合一集成设备EC 6xxx EPON系统的ONU和EOC系统CLT可以根据覆盖用户规模放 在楼道或小区光节点 1台ONU可带多台CLT ONU与CLT通过五类线连接 入户端 EOC终端将混合的射频信号经过高低通滤波后 将7 5 30M的低频 数据信号解调 输出以太网数据信号 高频电视信号直接进入机顶盒 5 VLAN 规划的必要性规划的必要性 1 前期电信用户情况 早期单业务时代 电信运营商为了快速开通上网业务 迅速抢占市场 很 多宽带用户被分配在同一个VLAN内 而随着网络中病毒的泛滥 用户规模的增 加 用户间的相互干扰等问题层出不穷 增值业务难以开展 帐号被盗用 帐 号漫游和资费流失等现象也频繁出现 因此后来电信运营商对接入网都进行了 全面改造 使得接入网具备多业务的接入能力从而解决前期出现的各种问题 其中VLAN规划就是其改造中的一个重点 因此 广电作为多业务接入的后来者 要吸取电信运营商的前期教训 结合网络的特色 选择自己适合的VLAN规划方 式来完成多业务的接入 以EPON为例 其下行方向采用的是广播方式 OLT经无 源分光器把下行信号广播到ONU单元 经过ONU的光 电转换及相应处理后 每个 ONU会按每个数据包的地址信息 承载属于自己的数据包 为用户服务 2 业务需要安全性 做好VLAN规划可以实现业务的管理精细化 特别是针对互联网业务 可以 很好的隔离用户 防止用户间相互影响 PON在上行方向采用时分服用 TDMA 技术 系统时延补偿和进行测距后 OLT根据一定的规则将不同的时隙分配给每 个ONU 每个ONU的上行信息在指定时隙上传 以避免不同ONU上传的数据发生相 互碰撞干扰 同时实现管理精细化后可以对用户上网实现可溯源 这样既能防 止帐号盗用 资费流失 帐号漫游 也便于对用户进行行为审计等安全工作 3 保证业务质量 使用VLAN规划将不同业务划在不同VLAN内 可以便于网络设备进行QoS标记 从而保证在网络传输中高优先级业务 如IP语音 STB业务 提高用户体验 保证业务质量 增加用户对运营商的信赖 5 15 1 QinQQinQ 技术简介技术简介 PON网络结构十分简单 普遍看好用在解决宽带接入问题上 它提供的宽带 可以满足未来和现在各种宽带业务的需求 被看作是接入网未来发展的方向 QinQ 也称为VLAN Stacking 是将用户网络CVLAN Tag封装在服务商网络或城 域网SVLAN Tag中 使报文带着两层Tag穿越服务商骨干网络 用户网络CVLAN Tag被屏蔽的技术 通常的802 1Q数据帧格式以及携带两层Tag的数据帧格式如下图所示 从中 可以看出两者区别 VLAN Tag DASATypeDATATPIDPrioCFICVLAN SVLAN Tag TPIDPrioCFICVLAN CVLAN Tag DASATypeDATATPIDPrioCFICVLAN a 单层VLAN Tag数据帧格式 b 双层VLAN Tag数据帧格式 图 3 6 802 1Q 数据帧与 QinQ 数据帧格式对比 QinQ最初主要是为扩展VLAN容量而产生的 在原有802 1Q报文的基础上再 增加一层802 1Q标签 可以使VLAN容量增加到4094 4094 主要应用于专线业务 某些专线用户可能希望在分支机构间进行数据传输时可以携带自己的VLAN ID 而用户的VLAN规划可能与运营商的VLAN规划产生冲突 因此通过QinQ技术在用 户的VLAN TAG外再打一层运营商的VLAN TAG QinQ技术现在被利用来解决用户精确定位 业务安全隔离 故障溯源和端 到端QoS等问题 最终实现宽带业务的精绑定 它的内外层标签可以代表不同的 信息 如内层CVLAN Tag用于区分用户 外层SVLAN Tag用于代表业务 其在广 电的一个显著应用是当业务接入侧不能为每个业务打上不同的VLAN TAG时 可 以在网络侧通过灵活QinQ技术来为不同的业务打上不同的VLAN TAG 从而来区 分业务 5 25 2 VLANVLAN 规划的三种模式规划的三种模式 1 PSPV 即PerServicePerVLAN 每业务每VLAN 主要原理是使用单层 VLAN tag 所有相同的业务使用相同的VLAN 2 PUPV 即PerUserPerVLAN 每用户每VLAN 每个用户VLAN不同 但 是特定用户不同业务VLAN也相同 这时需要在上层OLT采用灵活QinQ技术来区 分业务 内层tag代表区域中用户的精确位置 外层TAG代表所在的区域和业务用 户的类型 此时要求BRAS设备能够终结QinQ 3 PUPSPV 即PerUserPerServicePerVLAN 每用户每业务每VLAN 主要原 理是打两层VLAN tag 内层tag代表小区中的用户的业务类型以及精确位置 外 层TAG代表用户所在的业务类型和区域 此时要求BRAS设备能够终结QinQ 5 35 3 VLANVLAN 规划建议规划建议 1 EPON EOC接入方式 EPON EOC 接入方式有以下特点 EOC终端作为一个家庭网关的角色 可以在接入业务侧给不同的业务打上 不同的VLAN TAG 从而解决了多业务接入问题 OLT PON口之间隔离 ONU之间二层隔离 ONU以太网端口之间二层隔离 EOC终端之间二层隔离 从而解决了广播泛滥问题 因此我们建议采用较为简单的 PSPV VLAN 规划 示意图如下 图 3 7 PSPV VLAN 规划 在实际应用过程中 由于 EOC 终端 CNU 的数量众多 为了减轻配置 工作量 CNU 设备的配置可以模板化 比如说