HomePlugAV硬件培训EOC

1、硬件交流资料2010年12月第1部分简述目前目前HFC改造的普遍技术模式改造的普遍技术模式有源EOC无源EoC比较项目HomePlug AVHomePNA(3.0)WiFiMoCA/C-LINK通信方式半双工半双工半双工半双工半双工半双工半双工半双工全双工全双工/ /半双工半双工标准IEEE P1901IEEE P1901ITU G.9954ITU G.9954802.11/g/n802.11/g/nMoCAMoCA 1.0 1.0802.3802.3调制方式OFDM/OFDM/子载波子载波QAMQAM自自适应适应FDQAM/QAMFDQAM/QAMOFDM/BPSK,QPSK,OFDM/BP

2、SK,QPSK,QAMQAMOFDM/OFDM/子载波子载波QAMQAM自适应自适应基带基带ManchesterManchester编码编码占用频段1.8-30MHz1.8-30MHz4-28MHz4-28MHz2400MHz2400MHz或变频或变频800-1500MHz800-1500MHz0.5-25MHz0.5-25MHz信道带宽28MHz28MHz24MHz24MHz20/40MHz20/40MHz50MHz50MHz25MHz25MHz可用信道1 11 13 3不重叠信道不重叠信道15151 1物理层速率(Mbps)200,200,共享共享128,128,共享共享54/108,54

3、/108,共享共享270,270,共享共享10, 10, 独享独享MAC层速率(Mbps)100,100,共享共享80,80,共享共享25,25,共享共享135,135,共享共享9.6, 9.6, 独享独享MAC层协议CSMA/CACSMA/CA，TDMATDMACSMA/CACSMA/CACSMA/CACSMA/CACSMA/CACSMA/CA，TDMATDMACSMA/CDCSMA/CD客户端数量253253N N1616（up to up to 20482048）各厂家不同各厂家不同3131不受限制不受限制/ /由交换由交换端口数确定端口数确定广播电视频率资源分配数据信号530上行数据信

4、号565上行中华人民共和国国家标准 GY/T 106-1999有线电视广播系统技术规范 模拟电视FM广播数字电视数字电视85108750（MHz）下行55047开路电视信号分配方案1000 （MHz）FM广播模拟电视 数字电视数字电视 数据信号85108 111下行CATV频率分配方案GY/T 106-1999MoCA和WiFi 有源EoC在技术方案的选择上分高频和低频两个方向，MoCA、WiFi技术是在860MHz以上的高频技术，这会带来如下主要问题：1：衰减大 2：有线网主要使用5M1G的频段，实测显示1G以上的频段分支分配器（指标 为5M1G）的适用性不好 ，故改造代价高。3：手机GSM

5、信号等干扰还在其中，衰减也大。而且中国有许多农村的网络， 550MHz对高频也是一个大难点。 MoCA在美国1300万的客户中90%在美国龙头电信运营商Verizon，用于FTTH家庭接入 。WiFi为无线传输，信道特性与有线的不同，用在同轴电缆上抗干扰等性能不好 低频技术，衰减小，可满足光节点覆盖，可过两级放大器 电缆的衰减特性。电缆的衰减和电缆的结构等特性相关，下面列的是通用的电缆的衰减特性。电缆的衰减和电缆的结构等特性相关，下面列的是通用的75欧电缆不同频率的大致衰减特性。欧电缆不同频率的大致衰减特性。75-5电缆的衰减，50M5dB/100m；750M20dB。（室内电缆）75-7电缆

6、的衰减：50M3.2dB/100m；750M13dB。 （入户电缆）75-9电缆的衰减：50M2.3dB/100m；750M10dB。（主干或分配电缆）75-12电缆的衰减：50M1.9dB/100m；750M8dB。（主干电缆） CATV衰减都是指网络设计最高可用频率（如衰减都是指网络设计最高可用频率（如750M，860M）的衰减，因此从上）的衰减，因此从上面可以看出，低频面可以看出，低频50M的衰减基本只有高频的衰减基本只有高频750M的的1/4左右。左右。75欧姆同轴线缆衰减HomePlug AVHomePlugAV是在电力线上进行数据的传输，抗干扰性比较强，这对于易受干扰的低频技术而言

7、很重要；PLC技术不能满足目前有线电视接入网的要求，有些模式不适合接入网的要求，而且以前的网络在可靠性、可诊断、可维护、可运营、可管理方面没有保障，电力线通信的国际标准P1901则写入了新的技术标准；HomePlugAV是从市场占有范围等角度考虑：HomePlugAV现在已拥有超过4000万用户的规模，后期厂家也比较多，有效地降低了采用风险；覆盖广，电缆衰减小，放大器改造简单，无源网络改造简单，可靠性高，维护简单，成本低，采用分支分配器等无源器件跨接即可；高带宽，200M的PLC技术，MAC层速率可达100M；可支持用户数多。一个头端至少可支持32个终端，还有能支持64253个终端的产品。 H

8、omePlug AV发展现有的电力线通信联盟：Homplug Powerline alliance：家庭插电联盟。2000年成立，由Intellon，Spidcom，Gigle，Intel，Comcast，Cisco，Motorola等芯片公司、运营商、设备商等发起，以Intellon技术为基础成立的家庭插电联盟。HD-PLC ：High Definition PLC，2007年9月成立，由Panasonic公司组织成立，以Panasonic技术为基础。会员以日本厂家为主。UPA ：Universal Power line Association，通用电力线联盟，2004年5月成立，以DS2芯

9、片厂家为主成立的标准化联盟，该组织为Opera提供技术支持和规范制定。 Opera：Open PLC European Research Alliance开放电力线通信欧洲研究联盟，采用 DS2的技术。CEPCA： Consumer Electronic Power Line Communication Association消费电子电力线通信联盟，是日本制造厂家联盟，致力于不同标准共存，并不制定标准。IEEE组织：电力线工作组P1901，制定类似以太网通信的统一标准，统一上述标准厂家的技术分歧。于08年底达成一致意见，已经于7月份发出来P1901标准的初稿。预计2010年初可以形成正式标准。

10、ITU-T组织：G.hn/G.9660，定义一个解决家庭有线网络通信的统一标准，涵盖电力线Power line，电话线Phone Line，同轴电缆Coax三种有线的统一通信技术。 Homeplug电力线通信联盟由Cisco，Comcast, GE, Intel, , Motorola, Sharp和TI等发起的，主要标准制定是Intellon，以及Arkadas，Giggle，Spidcom，Renesas，Yitran几家芯片公司。Homeplug联盟的目标是使采用电力线供电的电子设备通过相同的电源插座和电线互相连接通信并接入Internet。该联盟成立于2000年3月，早期是为家庭电力线

11、通信制定标准，并于2005年形成Homeplug AV规范。目前致力于Homeplug AV；Homeplug Access BPL；Homeplug Command & Control三个规范的制定工作。目前Homeplug Access BPL标准已经被P1901采用。第2部分物理层核心原理OFDM技术FDM和OFDM比较基本概念加窗基本概念保护间隔基本概念-CP基本概念信道均衡 当信道传输函数非理想时，按理想传输信道设计的无码间干扰系统具有码间干扰。 当信道特性已知时： 解决方法是在接收端前加入信道均衡器，将码间干扰消除或尽量减少。 三种设计均衡器方法 基于ML方法 基于线性滤波

12、器方法 基于判决反馈方法PHY的调制模式 支持BPSK，QPSK，16QAM，64QAM，256QAM，1024QAM。 支持的FEC速率为1/2，16/21。 特殊报文采用特殊的调制和编码方式(提高可靠性) STD-RoBo (Robust Mode) 4Copies Mini-RoBo (5 Copies, PB136) HS-RoBo (2Copies) FC采用的是标准QPSK编码，一个Symbol传输，采用交织和多份Copies第3部分HomePlug AV规范Homeplug AV架构HomePlug AV PHYHomePlug MACConvergence LayerBridg

13、es( Ethernet, PCI )High Layer ApplicationHost interfaceFrame成帧CSMA/CAARQ (Auto Repeat ReQuest)Segment 帧分割，冲突检查 FEC（扰码，交织）调制 桥接，分类，QoS 主机管理控制（MME）AV Bridge （TEI Bridge） Protocol Adaptation Layer H1: Host interface M1: MAC interface Homeplug AV数据处理过程（发送）Ethernet II Data/MME PacketMAC Frame Header 2Byt

14、esATS/Confounder 4BytesICV4BEthernet II Data/MME PayloadSegment 1Segment nSegment/Encryption 512 OctetPB Header 4BytesPBCS 4BytesSegment/Encryption 512 OctetFrame Control 128bit1或者多个PB数据块Frame Control 128bit1或者多个PB数据块PreambleMAC Frame (MSDU)MPDU Payload （Beacon等其他帧也是在此处理）MSDU Payload Phy BlockLong M

15、PDUPhy 发送数据MAC调度Homeplug是采用基于Beacon的周期信道接入访问机制。（Beacon周期等于AC时钟周期的两倍）。按照Beacon来做调度，基于Beacon周期的接入访问控制机制来处理的。Device Association，Authorization，Authentication过程过程 一旦CCO指定，CCo马上建立其AVLN，分配TEI（01），设定NMK，计算NEK。 STA 监听Beacon信息，获取Beacon中的NID（54bit，即表示AVLN，）。然后STA申请TEI 一旦TEI申请完成，即完成Association过程，则使用NMK加入AVLN。 N

16、MK认证成功，则分配到正确的NEK，后续数据传输，管理报文等都是采用NEK来加密。STA发送CC_WHO_RU.REQ报文，单播报文申请获取NID信息;CCo响应CC_WHO_RU.CNF报文，广播报文，报告NID，CCo MAC地址，CCo的HFID信息。STA发送CC_ASSOC.REQ请求CCo联结。CCo应答CC_ASSOC.CNF请求，告知SNID和TEI，以及TEI的Lease Time。第4部分芯片简介INT6400芯片组结构INT7400lINT7400l 500 Mbps 物理层速率l IEEE P1901 兼容 IEEE P1901 兼容l 支持0-30 MHz 基带以及

17、30-50 MHz 扩展频率部分，提高物理带宽，完全满足P1901标准l 支持50 75 MHz Intellon的 P1901 Turbo模式，提供更高的带宽应用l 满足Inter-PHY Protocol (IPP) 共存协议，和其他PLC产品共存l P1901是一个电力线标准，双绞线和同轴线上也可良好工作，支持EoC工作模式l HomePlug AV 兼容和互通，能完全兼容现有产品（产品后向兼容的能力）l 完成了全球的现场实验测试l 动态频谱关闭l 先进的绿色节电性能l 千兆接口: 10/100/1000 RGMII和GMII下代芯片 Int8400 配合HomeplugAV2标准，支持

18、1GHz物理速率。 支持扩展频道到150MHz，支持最高4096QAM子载波速率（理论最高物理可达：150M12bit=1.8Gbps。速率目前支持1024QAM，50MHz带宽，故为500Mbps）。 HomeplugAV2标准进展 市场需求分析已完成, 提供1Gbps以上PHY速率 已成立工作组，标准初稿已提交工作组（Intellon的 Larry Yonge 为该工作组主席） 预计2009底完成Homeplug AV2标准目前电力线产品使用的频道是1.830M，包含HomeplugAV，UPA，HD-PLC都是使用此频道。P1901扩展了电力线使用频道到50MHz，支持500Mbps物理

19、速率；后续扩展到100MHz，支持到1Gbps的物理速率。Intellon提出Turbo模式，建议分别提升到75M和150MHz。Int6000系列芯片支持到30MHz最高频率。全部量产。Int7400支持到75MHz频率。2010年Q1量产。Int8400支持到150MHz，目前还在规划阶段。预计2011年Q4推出。所以芯片的频谱使用可以由设备厂家根据客户和各国频率使用要求自定义。第6部分趋势和发展HomePNA HPNA家庭电话线网络联盟，从HPNA1.0的1M速率，已经发展到HPNA3.1，支持320Mbps物理速率。 从字面理解HPNA是家庭电话电话线联盟，支持电话线和同轴电缆媒介，在

20、实际应用中，由于要兼容xDSL频段，特别是VDSL2+等低频段，以及家庭电话线的质量等因素，实际上90%以上的HPNA都是运行在同轴电缆环境的。如AT&T都是使用同轴电缆来做家庭互联。HPNA3.1的工作频段已经从421MHz，1228MHz，3652MHz扩展到36MHz68MHz。HPNA只有一个量产的厂家Sigma design(Coppergate)，且Sigma Design同时在发展G.HN和HomePlug技术，这三种技术互不兼容。 由于HomePNA只有一个芯片厂家，且其中主要客户AT&T一直推动G.HN的发展，因此后续HomePNA应该被G.HN期待，且Cop

21、pergate必须考虑G.HN和现有的HomePNA兼容。 HomePNA采用QAM/FDQAM技术，抗干扰性能不如OFDM，且没有采用FEC技术，丢包率高，噪声环境下，很难稳定工作。而后续不管是有线、还是无线技术，基本都往OFDM方向发展。HomePlugAV/P1901 IEEE采用HomeplugAV作为技术基础，可以后向兼容Homeplug产品。IEEE1901工作组从2005年开始PLC技术标准工作，今年9月正式标准会发布，P1901工作频率250MHz，可扩展到100MHz，支持4096QAM，最高支持1Gbps的物理速率。 目前Atheros（收购Intellon，Atheros

22、是全球第一的无线WLAN芯片厂家）已经发布了第一代符合P1901的芯片AR7400，工作频率最高到75MHz，物理速率到500Mbps，UDP速率在320Mbps，TCP速率为280Mbps左右。 目前支持HomeplugAV的芯片厂家有5家：Atheros/Intellon，Spidcom，Giggle，Sigma design，ST/Akados。除ST/Akados外，其他四家的芯片厂家都已经上市并通过了HomeplugAV认证。其中Atheros和Spidcom把PLC技术应用到国内的EoC市场，是目前国内EoC市场的主流技术。 IEEEP1901期望其在电力线通信的技术标准能向802

23、.11 WLAN和802.3以太网一样，在电力线网络中得到统一和大规模快速部署。HomeplugAV和P1901是兼容的，目前被大部分的芯片厂家接受，因此P1901应该是后续电力线通信的主流技术。HomePlugAV/P1901因适应电力线高噪声环境，线路开销大，编码利用率较低。但抗干扰性能好，如果用在同轴电缆上，线路噪声小，低频衰减下，是很好的解决方案。MoCA MoCA是多媒体同轴电缆联盟，从MoCA1.0，1.1标准发展到现在的2.0；MoCA2.0使用100MHz频率带宽，支持700Mbps的物理速率，400M以上的MAC速率。工作频率可以从500MHz1650MHz。 MoCA是专为同轴电缆家庭多媒体互联的技术，北美的主流运营商在家庭IPTV上大量使用。Broadcom加入MoCA组织后，由于Broadcom技术实力雄厚，并且把MoCA技术集成到其机顶盒芯片。导致Cox，时代华纳等有线电视运营商已经DirecTV卫星电视运营商也开始采用MoCA作为家庭互联，推动MoCA技术快速发展。 MoCA工作在高频段，噪声低，衰减