企业有线电视网络双向改造的技术方

1、企业有线电视网络双向改造的技术方案分析和探讨济钢电视台网络部主任：孙凤汉企业有线电视网络作为光电网络（是不是应该为“广电网络”）的一个补充，在其发展过程中有其独特的一面。企业有线电视网络建设有较好的连续性和持续性（形容词是否有重复？是否改为“较好的连续性和拓展性”），经过多方面的考察、研究、分析，一旦某种技术被认为为今后几年的发展方向，几年内的网络建设均以某种形式而确立，对于局部网络建设可能资金充裕，其网络建设则围绕发展目标而实现所谓一步到位，其原有网络维护运行到一定时期后一次升级到既定目标，如我公司自1999年是就已确立新建小区实行光站带楼（是否可以改为“FTTB模式”）、楼内集中分支分配、

2、取消楼栋放大器，如今已形成光接收机直接带楼网络模式。随着计算机技术、数字技术、网络传输技术和交换技术的发展，有线电视网络从单向到双向转换成为必然。采用Cable Modem和（建议改为“或”）EPON+EOC两种技术进行双向网改造是当前焦点。下面将就这两种技术技术特点、组网成本等问题做一简单的分析和探讨。 1Cable Modem和EPON的技术特点介绍11 EPON的工作原理介绍EPON是Ethernet over PON的缩写，在PON的基础上，用以太网(Ethernet)协议取代ATM作为数据链路层协议，将以太网技术与PON技术结合，通过以太网协议提供多种业务的宽带接入技术。E

3、PON采用点到多点结构、无源光纤传输方式，上、下行速率目前可达到1.25Gbps，因此也称GEPON。EPON采用MPCP(多点控制协议)使EPON系统具备了下行广播发送，上行TDMA(时分多址接入)的工作机制。一个典型的EPON系统由光线路终端OLT、无源光分路器POS、光网络单元ONU组成。OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)：OLT为光接入网提（供）数据、视频和电话（是否改成“语音”）等业务接口，并经一个或多个ODN与ONU通信，它可以是一个L2交换机或L3路由器。OLT可以直接设置在网络的前端(分前端)，也可以设置在光节点。OLT在物理上可以是独立设备，也可

4、以与混合、复用等其他功能集成在一个设备內。在下行方向，它提供面向无源光纤网络的光线接口，上行方向，OLT提供千兆以太网接口，根据以太网向城域和广域发展的趋势，OLT上将提供多个1G bit/s和lOG bit/s的以太接，支持ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口标准，其PSTN接口支持传统的TDM话音、普通电话线(POTS)和其他类型的TDM通信(T1/E1)的复用。OLT还可以提供（“远程”）网管功能，根据用户的QOS/SLA的不同需求进行带宽分配、网络安全和管理配置。OLT可以根据需要配置多块OLC(Optical Line Card)，OLC与多个O

5、NU通过POS(无源光分路器)连接，一般一个POS的分线率为8、16或32，并可以多级连接。OLT既负责向每个ONU广播信息，还接受各ONU发来的信息，并根据各ONU所携带信息的流量和优先级，动态地为它们分配带宽，并且为运行在同一ONU上的不同业务。ONU(Optical Network Unit光网络单元)：ONU位于用户端，为用户提供数据、视频和电话等业务接口。根据ONU放置的位置，又有光纤到楼、光纤到户的区别；从技术方面，两者均可实现，后者投资费用惊人。POS(Passive Optical Splitter，无源光分路器/耦合器)：POS是一个连接OLT和ONU的无源器件，它的功能是分

6、发下行数据和集中上行数据。ODN(Optical Distribution Network)：位于OLT和ONU之间的由POS和光纤组成的无源光分配网，其主要功能是完成光功率的分配。 EMS(Element Management System网元管理系统)：EMS是对EPON接入网设备进行统一管理的后台网管系统。在一个EPON中，不需任何复杂的协议，光信号就能精确地传送到最终用户，最终用户的数据也能被集中传送到中心网络。在物理层，EPON使用10OOBASE(双工链路标准)的以太PHY (物理接口收发器)，同时在PON的传输机制上，通过新增加的MAC(媒体接入控制器)控制命令来控制和优化各ON

7、U与OLT之间突发性数据通信和实时的TDM(时分复用)通信，在协议的第二层，EPON采用成熟的全双工以太技术，使用TDM，由于ONU在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMA(码分多址分组数据传输)，从而充分利用带宽。另外，EPON通过在MAC层中实现802.1p来提供与APON类似的QoS。在EPON中，0LT到ONU间的距离最大可达2Okm。EPON中的ONU采用了技术成熟而又经济的以太网络协议。ONU可以通过层叠来为多个最终用户提供很高的共享带宽。因为都使用以太协议，在通信的过程中，就不再需要协议转换，实现ONU对用户数据的透明传送。ONU也支持其他传统的TDM协议，而且不会增

8、加设计和操作的复杂性。在更高带宽的ONU中，将提供大量的以太接口和多个T1/El接口。EPON的数据传输速率是对称1Gbps，当分光比为1:8时，每个ONU的平均速率是125Mbps。如果光纤传输到楼栋，假如每栋楼房60户，平均每个用户的速率是对称2Mbps。这样的带宽传输数据业务没有问题，但如果要传送高清电视节目，传输速率则要达到6Mbps以上，每一台OLT覆盖用户必须小于160户(每一个用户可能是多终端同时在线) ，可通过减小分光比轻易实现。PON（无源光网络）技术因为其树型拓扑结构可以大幅度节约光纤成本、光分配网部分维护成本低、业务提供能力强等优势。但EPON网改一次性投入成本高、网改工

9、程施工难度大，特别是楼宇布线和入户施工都同时存在很大的问题。EPON技术是针对计算机终端的宽带数据业务,五类线入户是最好的选择。但在很多地方根本无法做到五类线入户，必需利用同轴电缆网络而需要采用EOC方式，这有要增加较大的用户接入部份成本。EOC技术将以太网数据信号IP DATA和有线电视信号通才用频分复用技术，利用同轴电缆网络共缆传输。EOC技术分有源与无源两大类，有源EOC相对于无源EOC来说，对现有网络改动较小，较易实现。有源EOC又分为HomePNA、Homelug、MoCA等形式，EOC技术难以解决多地址问题，可以说采用EOC的方式其实一种不得以而为之的权宜之计12 Cable Mo

10、dem技术原理介绍Cable Modem接入技术是利用有线电视HFC网络实现用户宽带数据的接入，是在原有的有线电视广播网络上建立的，该方案光纤传输部分利用空间分割,上、下行信号独立传输，光节点后同轴电缆采用频率分割共缆传输，HFC网络具有5-860/1000MHz的带宽，利用频分复用可以兼容模拟、数据、语音业务即所谓三网融合，按照我国国家标准，上行传输通道为 5-65MHz，下行传输通道为 87-860/1000MHz。Cable Modem系统包括前端设备CMTS(Cable Modem Termination System)和用户端设备Cable Modem，设备之间通过双向HFC网络连接

11、，系统终端Cable Modern完成用户端数据信号的上、下行处理。CMTS是作为前端路由器、交换集线器与CATV网络之间的连接设备，CM通过CMTS与广域网实现连接。CMTS也是管理和控制CM的设备，它的主要配置有：下行频率、下行调制方式、下行电平、DHCP和TFTP与TOD服务器等。其中DHCP服务器用作动态分配给每个CM的IP地址；TFTP服务器作用是记录CM的配置文件，分配每个CM一个或多个服务标识ID来支持不同服务类型，每个服务标识对应于服务类型，服务标识在CMTS与CM之间建立一个映射，CMTS将基于该映射给每个CM分配带宽；TOD称为时间服务器，其作用是给CM提供当前的时间。这三

12、个服务器可安装在同一台物理服务器上。就下行来说，由路由器的数据包在CMTS中被封装成MPEG2-TS帧的形式经过XQAM调制后，通过HFC网传给各CM。在上行方向上，CMTS将接收到的经QPSK调制的数据进行解调并转换成以太帧的形式传给路由器。CMTS同时还负责处理不同的媒体访问控制(对访问用户的IP地址进行受权认正)，这些程序包括下行的时隙信息传输，测距管理以及给各CM分配时分多址访问的时隙。CMTS根据带宽分配算法可将一个小时隙定义为预约小时隙或竞争小时隙，CM通过分配的时隙向CMTS传输数据。上行通道的频率范围为565MHz，每个通道的带宽可为200、400、800、1600、3200k

13、Hz，采用QPSK调制方式，对应的数据传输速率为3205120Kbit/s或64010240Kbit/s。上行通道的带宽可根据所需的数据传输速率设定。在同样的带宽内，QPSK调制的速率比16QAM调制方式低，但其抗干扰性能好，适用于噪声干扰较大的上行通道，而16QAM调制适用于信道质量好且要求高速传输数据的场合。   广电宽带接入技术中，CMTS采用DOCSIS2.0欧洲标准时，下行256QAM方式调制，一个8M电视频道带宽可以提供51Mbps的下行传输速率，一台CMTS接入10O个Cable Modem用户，平均每个用户的下行速率约为510Kbps。2Cable

14、 Modem和EPON组网成本介绍我公司的HFC网络在构建时，楼栋光接收机、部分光工作站已有反向光发射模块，采用接入时，只需将原来的部分光工作站增加反向光发射机、机房增加回传接收机即可实现双向传输，双向网络的实现十分简单和快捷，在不改变光节点数量的情况下，HFC网由单向改为双向，光纤传输链路和电缆传输通道需要增加较少投资。当转向EPON+EOC技术时，原有HFC投入不能废弃，HFC网络运行需要安全、可靠、稳定，楼栋光接收机、光工作站状态转发器不兼容以太网协议，原有双向设备因网络管理系统的存在仍需保留。从用户接入方面说，以我公司中心机房所覆盖的8000户分为例，按平均每户接入带宽512Kbps，

15、CMTS方式下，100%用户接入率，每户造价为965元；10%用户接入率，CMTS方式每户造价为965元；EPON+EOC技术时，仍按平均每户接入带宽512Kbps，100%用户接入率，每户造价为423元；10%用户接入率，每户造价为948元。因此，采用哪种形式的接入方式需根据网络实际情况来决策。估算如下表Cable Modem网络建设投资估算（互联网用户接入率100%）设备数量单价（元）总价（元）平均每户投资（元）需购回传光接收机982000196000 需购回传光发射机383000114000 有线电视传输部分  31000040CMTS105000

16、005000000 CM80003002400000 数据部分  74000000925总计  7528082965 Cable Modem网络建设投资估算（互联网用户接入率10%）设备数量单价（元）总价（元）平均每户投资（元）有线电视传输部分  31000040CMTS1500000500000 CM800300240000 (数据部分)  7400000925总计  3325082965  EPON+EOC网络（互联网用户

17、接入率100%）设备数量单价（元）总价（元）平均每户投资（元）有线电视传输部分  31000040OLT42000080000 ONU982000196000 EOC头端984000392000 EOC终端80003002400000 (数据部分)  3068000383总计  3325082423EPON+EOC网络（互联网用户接入率12.5%）设备数量单价（元）总价（元）平均每户投资（元）有线电视传输部分  31000040OLT12000020000 ONU9

18、82000196000 EOC头端984000392000 EOC终端1000300300000 (数据部分)  908000908总计  3325082948由上表可见，如果EPON网络，由于设备需一次安装到位，那么双向网用户入户率将决定成本的高低，按现有的情况分析，在低入户率的背景预期下，建设投资巨大。根据调查，我公司中心机房所覆盖的8000户的家庭电脑互联网接入率为65%户，均以ADSL方式，未来能以有线电视网接入的用户率可能非常低。相对而言，在低于10%的互联网用户接入率的情况下，Cable Modem方案具有技术成熟度高、网改成本低、网改工程施工方便较为简单且易实现；互联网接入率为20%以上时，EPON+EOC模式则经济适用。若不考虑互联网用户接入或把其放在次要问题，对于现在热炒作的IPTV来说，可采用Cable Modem方式传送上行数据，下行视频数据通过IPQAM方式，以现有200M模拟带宽传输150套数字电视节目，剩余400-500M带宽用于IPQAM方式传送点播节目，每一个光发射节点也可实现传输近600套3.75Mbps码流的