基于EPON EOC技术构建广电综合业务宽带接入网课件

1、 基于EPON+EOC技术构建广电综合业务宽带接入网主讲：段金国什么是HFC网络？工作方式：在局端有前端设备进行有线电视信号处理，把信号调制到指定的载波上，主干线路使用光纤传输载波信号，在用户小区使用同轴分配网络分配下行载波信号。定义：HFC是Hybrid Fiber Coax的缩写，意思是混合的光缆同轴电缆网，用光缆取代干线电缆，是当前线电视网络的主要方式。以我们公司为例，现有的网络全部是光缆+电缆的结构，即HFC网。构成：一个完整的HFC网包括前端、光缆干线、同轴电缆分配三个局部组成。开展方向：I、光进铜退、单向变双向、单一业务变多功能。单向HFC结构示意图第 4页广电现有网络特点_双向改

2、造需求分析低本钱地改造广电单向网络，为交互式电视提供数据回传通道建立广电特色的IP宽带网，为用户提供宽带上网电视的业务捆绑效劳，并具备竞争性IP宽带网符合主流IP技术开展趋势，能保证至少5年内用户对带宽的需求，并留有便利的升级扩容方式，便于今后开展各种宽带增值业务充分利用广电现有线缆和机房资源，减小投资本钱新建的IP宽带网能便于管理维护，减小日后运营维护本钱可针对新用户开展新的电信业务单向播送网络，无法适应互动多媒体业务仅提供视频传输，无法开展更多电信业务城域机房资源缺乏 EPON+EOC 广电网络双向改造解决方案 什么是EPON什么是EOCEPON+EOC 构建广电综合业务双向网PON的开展

3、历程 (1)PON的开展 光纤接入从技术上可分为两大类：有源光网络(AON，ActiveOpticalNetwork)和无源光网络(PON，PassiveOptical Network)。PON是一种纯介质网络，由于消除了局端与用户端之间的有源设备，它能防止外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护本钱，是电信维护部门长期期待的技术。PON的业务透明性较好，原那么上可适用于任何制式和速率的信号。目前基于PON的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON，其主要差异在于采用了不同的二层技术。 APON二层采用的是ATM封装和传送

4、技术，因此存在带宽缺乏、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题，未能取得市场上的成功。 为更好适应IP业务，第一公里以太网联盟EFMA在2001年初提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术，工作小组对其进行了标准化，EPON可以支持对称速率，随着光器件的进一步成熟，将来速率还能升级到10Gbit/s。由于其将以太网技术与PON技术完美结合，EPON成为了非常适合IP业务的宽带接入技术。EPON技术简介EPON的优点 EPON的优点主要表现在以下几个方面： 本钱低，维护简单，容易扩展，易于升级。EPON结构在传输途中不需要电源，节省电力，容易铺设，不占用小区机房，无需任何有源光模块，长期

5、运营本钱和管理本钱的节省很大。 EPON系统这种无源点对多点的光网络和原有广电HFC网络中的光网络完全类似。在光纤到楼道的布局方式中可以多个楼道共用一芯主干光纤，并且可以根据用户的实际地理分布情况和用户数灵活分光布纤，接入大量用户，大量节省主干光纤。 EPON系统是面向未来的技术，完全基于以太网标准协议，模块化程度高，扩展容易，投资回报率高，是日后向全IP网络过渡的一个很好的选择。 上下行数据都在同一芯光纤传输，完全解决双向传输问题，提供高对称带宽。EPON目前可以提供上下行对称的的带宽。 带宽分配灵活，效劳有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。EPON可以通过DBA(动态带宽算法)、

6、DiffServ、PQ/WFQ、WRED等来实现对每个用户进行带宽分配，并保证每个用户的QoS。EPON技术简介EPON的传输原理 EPON传输原理 上下行传输不同：EPON从OLT到多个ONU下行传输数据和从多个ONU到OLT上行传输数据是十分不同的，所采取的不同的上行/下行技术分别如图3所示。 启动与注册：当OLT启动后，它会周期性地在本端口上播送允许接入的时隙等信息。ONU上电后，根据OLT播送的允许接入信息，主动发起注册请求，OLT通过对ONU的认证本过程可选，允许ONU接入，并给请求注册的ONU分配一个OLT端口惟一的一个逻辑链路标识LLID。 下行方式：下行数据从OLT到多个ONU

7、以播送式下行时分复用技术，根据协议，每一个数据帧的帧头包含前面注册时分配的、特定ONU的逻辑链路标识LLID，该标识说明本数据帧是给ONUONU1、ONU2、ONU3，.，ONUn中的惟一一个。另外，局部数据帧可以是给所有的ONU播送式或者特殊的一组ONU组播。在图3的组网结构下，在分光器处，流量分成独立的三组信号，每一组载有到所有ONU的信号。当数据信号到达ONU时，ONU根据LLID，在物理层上做判断，接收给它自己的数据帧，摒弃那些给其它ONU的数据帧。如图3中，ONU1收到包1、2、3，但是它仅仅发送包1给终端用户1，摒弃包2和包3。EPON技术简介EPON的启动与注册OLTONUONU

8、ONU1、OLT启动，开始定时播送允许接入的时隙信息2、 ONU上电后，根据OLT播送的允许接入信息，主动发起注册请求3、OLT通过对ONU的认证本过程可选，允许ONU接入，并给请求注册的ONU分配一个OLT端口惟一的一个逻辑链路标识LLID。发出注册请求认证允许接入接入，分配LLIDEPON技术简介EPON的下行方式OLTONU1ONU2ONU3 下行数据从OLT到多个ONU以播送式下行时分复用技术，根据协议，每一个数据帧的帧头包含前面注册时分配的、特定ONU的逻辑链路标识LLID，该标识说明本数据帧是给ONUONU1、ONU2、ONU3，.，ONUn中的惟一一个。另外，局部数据帧可以是给所

9、有的ONU播送式或者特殊的一组ONU组播。在图3的组网结构下，在分光器处，流量分成独立的三组信号，每一组载有到所有ONU的信号。当数据信号到达ONU时，ONU根据LLID，在物理层上做判断，接收给它自己的数据帧，摒弃那些给其它ONU的数据帧。如图3中，ONU1收到包1、2、3，但是它仅仅发送包1给终端用户1，摒弃包2和包3。用户1用户2用户3EPON技术简介EPON的传输原理 上行方式：对于上行，采用时分多址接入技术TDMA分时隙给ONU传输上行流量。当ONU注册成功后，OLT会根据系统的配置，给ONU分配特定的带宽在采用动态带宽调整时，OLT会根据指定的带宽分配策略和各个ONU的状态报告，动

10、态地给每一个ONU分配带宽。带宽对于PON层面来说，就是多少可以传输数据的根本时隙，每一个根本时隙单位时间长度为16ns。在一个OLT端口PON端口下面，所有的ONU与OLT PON端口之间的时钟是严格同步的，每一个ONU只能够在OLT给它分配的时刻开始，用分配给它的时隙长度传输数据。通过时隙分配和时延补偿，确保多个ONU的数据信号耦合到一根光纤时，各个ONU的上行包不会互相干扰。OLTONU1ONU2ONU3用户1用户2用户3EPON技术简介EPON传输的平安性考虑 平安性考虑 上行方向：ONU不能直接接收到其它ONU上行的信号，所以ONU之间的通信都必须通过OLT，在OLT可以设置允许和禁

11、止ONU之间的通信。在缺省状态下是禁止的，所以平安方面不存在问题。 下行方向：由于EPON网络下行是采用播送方式传输数据，为了保障信息的平安，从以下几个方面进行保障。 所有ONU接入的时候，系统可以对ONU进行认证，认证信息可以是ONU的惟一标识如MAC地址或者是预先写入ONU的一个序列号，只有通过认证的ONU，系统才允许其接入。 对于给特定ONU的数据帧，其它的ONU在物理层上，也会收到数据，在收到数据帧后，首先会比较LLID处于数据帧的头部是不是自己的，如果不是，就直接丢弃，数据不会上二层，这是在芯片层实现的功能，对于ONU的上层用户，如果想窃听到其它ONU的信息，除非自己去修改芯片来实现

12、。 加密，对于每一对ONU与OLT之间，可以启用128位的AES加密。各个ONU的密钥是不同的。 VLAN隔离：通过VLAN方式，将不同的用户群或者不同的业务限制在不同的VLAN，保障相互之间的信息隔离。EPON技术简介EPON网络解决方案 设计独立互不干扰的两套网络：EPON数据传输网和原有的有线电视承载网 有线电视承载网由数字电视平台、总前端设备、分前端设备、光节点和同轴分配网组成，完全继承和利用广电原有的网络资源，承载原有的播送电视信号。 EPON网络由分前端OLT设备、分光器和放置于楼道的ONU设备组成，提供数据双向传输通道，解决分前端到楼道的光纤双向传输问题，可承载IPTV、数据传输

13、、IPPhone等多种业务。数字电视平台总前端设备分前端设备光节点同轴分配网有线电视承载网EPON网络分前端OLTONU分光器EPON技术简介EPON网络解决方案 播送电视节目根据距离的远近采用1550nm/1310nm“物理星型、逻辑环型的拓扑结构，先由总前端送至分前端，然后再由各分前端采用1310nm波长将信号送至片区内各个光节点。 EPON系统使用单模光纤，在一芯光纤上利用上下行两个不同波长上行波长1310nm，下行波长1490nm传输双向数据。 利用EPON实现FTTB之后的入户方式主要有以下3种 FTTH光纤到户：用户端配置ONU接收数据信息。 LAN：ONU到楼栋后，使用双绞线入户

14、，用户带宽可控制OLT输出端口及楼栋二层交换机进行调节。 EOC：ONU到楼栋，用户端最后100m依然使用同轴电缆入户，尽可能地缩小改造范围，用户端配置EOC模块与ONU进行数据交换。分前端OLTONU分光器ONUONU光纤到户LAN 2双绞线到户EOC模块同轴电缆到户楼栋用户CATV总前端分前端OLT长距1550nm短距1310nm下行1490nm上行1310nm单纤双向EPON技术简介EOC技术1、什么是“EoCEoC原是源于欧洲一些厂家，原文是“Ethernet over Coax，也就是以太网信号在同轴电缆上的一种传输技术，原有以太网络信号的帧格式没有改变。我们称之“无源EoC 。现在

15、涌现出很多的技术和解决方案，将以太网络信号经过调制解调等复杂处理后通过同轴电缆传输。现在也被称之为“Ethernet over Coax，但是与原始所述的有非常大的差异。同轴电缆上传输的信号不再保持以太网络信号的帧格式，严格地从技术的角度讲是不可称之为“EoC的。这类技术主要有以下四种：HomePNA over Coax、HomePlug over Coax、WiFi over Coax、MoCA- Multimedia over Coax Alliance。我们总称之“有源EoC或“调制型EoC。2、EOC根本工作原理 广电城域网的接入网采用EPON到楼的结构时，OUN输出的以太网信号如何入

16、户就成为需要解决的问题。解决方案有两种： a 多个用户共用一个ONU，五类线入户方案 采用多用户输出端口的ONU 一个ONU平均带宽32Mbps，一个24口ONU可供24个用户共享32Mbps 。ONU每个输出端口(RJ45)用五类线直接接入用户。 采用单用户输出端口的ONU 在ONU输出端口接以太网交换机，多个用户共享一个OUN，用五类线直接接入用户。EOC技术 b多个用户共用一个ONU，同轴电缆入户方案 这种方案的实质是将五类线上的以太网信号通过转换，使其能在同轴电缆中传输。这种变换称为EOC，EOC通过一种介质变换器来实现。 介质变换器分为：无源的EOC-基带型 有源的EOC-调制型 实

17、现方法可采用EPON到楼或光节点EoC+无源同轴网接入方案。EOC技术EOC技术的分类 EOCEthernetOverCable主要可分为基带传输、调制传输、扩展应用三类，其中又可细分出很多具体的标准/非标准技术，如基带、MoCA、同轴Wi-Fi、CableRan、UcLink等。下面我们就分别就无源EOC 和有源EOC来分别介绍。EOC技术 一 无源基带EOC工作原理 无源EOC是基于同轴电缆上的一种以太网信号传输技术。其原有的以太网信号的帧格式没有改变，改变的是从双绞线上的双极性差分信号转换成为适合同轴电缆传输的单极性信号。 EOC技术 基带EOC传输技术根本原理： 利用有线电视信号在11

18、1860MHz频率传输，基带数据信号在120MHz频率传输的特性，可以使两者在一根同轴电缆中传输而互不影响。 把电视信号与数据信号通过合路器，利用有线电视网络送至用户。在用户端，通过别离器将电视信号与数据信号别离开来，接入相应的终端设备。EOC技术 基带EOC技术原理如下图。主要由二四变换、高/低通滤波两局部实现。由于采用基带传输，无需调制解调技术，楼道端、用户端设备均是无源设备。 现有的以太网技术是收发共两对线，而同轴电缆在逻辑上只相当于一对线，所以在无源滤波器中需要进行四线到两线的转换。EOC技术 基带EOC网络架构图 EOC技术 基带EOC技术的特点： 漏斗噪声效应极低，每户的干扰噪声点

19、到点地传送到以太同轴网桥，并在此被隔离。而单一用户的干扰噪声电平缺乏以干扰高电平高达127dBV的以太数据信号。系统稳定可靠，维护量小。 带宽大，每户独享10Mb/s，支持VOD、IPTV、Internet业务等。 标准化程度高。 能有效地解决楼内重新敷设五类线的困难。 用户家庭为无源终端，安装方便，价格低。 只适用于星形结构的无源分配同轴网，目前电缆网不太实用，改造较大。 新建小区暗线管充足的情况下可以采用。EOC技术 基带EOC传输技术缺陷： 自环问题 与五类线采用两对线收发别离不同，无源基带技术在链路中引入了不平衡的传输介质同轴电缆，使得收发均要靠一对线来完成。当链路空载时，很容易形成环

20、路即自环。 传输距离 无源基带产品的另一个问题是对传输距离的影响。同轴无源基带系统中五类线的最大传输距离小于100m。 楼道接入交换机 由于大量使用楼道接入交换机，必须考虑其本钱问题。 对局部国产低端交换机进行的测试证明，大局部低端交换机无法满足EoC系统的要求。EOC技术 二 有源EOC工作原理 有源EOC的头端将ONU输出的以太网数据信号对射频载波该射频载波的频率与有线电视频谱不重叠进行调制，已调制的射频载波与有线电视射频信号在EOC头端频分复用后，输入同轴分配网传输到用户。 用户的上传数据信号在EOC的用户端设备EOC-MODEM对上行射频载波进行调制后，通过同轴分配网上传到有源EOC的

21、头端，在此解调为数据信号输出到OUN，再由EPON系统完成数据上传。EOC技术 现有的有源EOC，由于不同生产厂家采用的调制技术不同而有多种产品。 按调制载波频率又可以分为高频调制和低频调制两大类。 高频调制EOC采用标准的WLAN 、MoCA 技术以及非标准的如雷科通BIOC技术。 低频调制EOC采用标准的PLC 或 HPNA技术以及非标准的如H3C EPCN技术。EOC技术下面分四类做一介绍采用WLANWiFi的EOC 采用MoCA 技术的EOC采用PLC技术的EOC采用HPNA 的EOC 其中采用HPNA技术的EOC是比较适合我们使用也是要介绍的的重点EOC技术 采用WLANWiFi的E

22、OC WLAN的优点： 价格低、标准化程度高，越来越多的终端内置了WLAN模块。 WLAN采用OFDM调制技术，动态范围大、抗多径干扰，因此十分强壮。 WLAN的缺点： 频率高、损耗大，如果有线入户，同轴分配系统的无源器件需要更换。 布线长时不能保证可靠通信。 EOC技术 同轴WiFi系统：同轴WiFi系统工作于，一个实际的试验系统，由一个AP头端带6个终端，设备连接如下图，目前该系统仍在运行中。同轴WiFi系统连接图EOC技术 MOCA技术在同轴电缆上传输交互数据原理如以下图： MOCA能够通过分支分配器，但工作频率高，超过1000MHz需要更换分支分配器和电缆，对网络适应能力较差，家中还需

23、安装MOCA Modem，价格高。一个MOCA主机，可带31个MOCA Modem。EOC技术 采用MoCA (Multimedia over Coax Alliance同轴电缆多媒体联盟)的EOC MoCA每个频道占用带宽50MHz，物理层速率可到达270Mbps，吞吐量到达100Mbps。 使用工作频带：因地区而异,如美国使用8601550MHz,日本使用7701030MHz 。如果选择1GHz以下频段可以使用有线电视网络。 目前只有一个芯片厂家Entropic，芯片价格还较高，产品已经问世。EOC技术 MOCA技术在同轴电缆上传输交互数据原理如以下图： MOCA能够通过分支分配器，但工作

24、频率高，超过1000MHz需要更换分支分配器和电缆，对网络适应能力较差，家中还需安装MOCA Modem，价格高。一个MOCA主机，可带31个MOCA Modem。EOC技术 采用PLC技术的EOC PLC电力线通信技术近来开展很快，HomePlug AV标准物理层速率已到达200Mbps，吞吐量也到达80Mbps理论可达100Mbps。它和WLAN的调制技术、MAC层协议都很相似，但由于使用低频段，从技术上有比较优势，适用于最后100米是完全可行的。 EOC技术 使用中注意点： 1由于工作在2-30MHz/34-62MHz频段，必须注意回传信号受会聚噪声的影响。 2特别要注意个别用户家里的噪

25、声对整个PLC头端覆盖用户的影响。要像在运行Cable modem系统一样，将非数据用户用高通滤波器隔离。 3PLC-EOC产品要能实现以太网的通信协议和用户业务管理。EOC技术 采用HPNA 的EOC HPNAHome Phone line Networking Alliance是国际上一些计算机和半导体器件制造公司发起并成立于1998年的标准组织，其最初目的是利用现有 线路，以类似于以太网的技术提供一种低本钱高宽带网络的解决方案，现在已经开展到针对同轴电缆线路的解决方案。 是国际ITUT标准，现已升级到版本。EOC技术 HomePNA采用QAM/FDQAM调制方式，FDQAM增加了信噪比边

26、界，有较好的抗扰性。 目前HomePNA系统主要工作在三个频段： 4MHz21MHz， 12MHz28MHz， 36MHz52MHz， 其大局部频点可以采用256QAM调制技术，并可根据信道实际的SNR要求自适应地使用128QAM，64QAM，32QAM，16QAM，8QAM。 EOC技术 的覆盖能力及规划，主要依据为其传输距离和带宽的分配。目前的传输距离为300米(最大电平衰减61dbm)，带宽最大提供128Mbps。 根据实际测试结果，在300米传输距离的前提下，一般可以覆盖23栋住宅楼。 按照带宽分配计算，每用户可提供最大吞吐90Mbps；考虑同时在线率因素，每个在线用户可提供带宽2Mb

27、ps以上。在标准中，调制带宽将提高到160320Mbps。EOC技术 系统配置图 CLT为同轴电缆线路终端 CNU为同轴网络单元EOC技术 的业务承载能力 网络是在现有HFC网络根底上，进行相应的改造，不仅能满足原有的播送业务需求，同时能实现双向互动效劳，可以提供包括宽带上网、IPTV、语音等各种应用，是具备视频(video)、语音(voice)、数据(data)等各种业务。 全程支持二层的QoS，技术在播送信道上对识别的流可以应用不同的QoS策略：带宽、抖动和延时。在的网络架构下，可以实现基于MAC地址、VLAN、IP、UDP/TCP端口等多种方式的用户识别和业务区分。从而保证了对网络中用户

28、的管理控制，业务流的划分，不同业务的多等级效劳。EOC技术 技术特点及应用分析 对原有电视网络的网络结构、承载的业务没有影响；具备QoS能力；同时支持电视、话音和数据业务； 解决了HFC网络的IP联通性(对称速率、全双工、高带宽、QoS保证)，可以利用IP技术的灵活性，在网络上可以开展基于IP的业务，包括现有的VOD/VOIP/VIDEO PHONE等业务； 技术适合于大规模、广覆盖、高并发的网络建设；网络建设可根据用户需要逐步建设、逐步改造。EOC技术 使用中注意点： 1、由于现有产品工作在4-28MHz频段，必须注意回传信号受会聚噪声的影响，也有可能今后会在更高的频段工作。 2、特别要注意

29、个别用户家里的噪声对整个头端覆盖用户的影响。要像在运行DOCSIS系统一样，将非数据用户用高通滤波器隔离。 3、对于串接分支分配器系统，需要进行损耗均衡。 EOC技术EOC产品介绍根据厂家提供的资料 Cisco-SA DigiStar 以太网同轴网络EoC DigiStar EoC设备符合HPNA 3.1 (ITU-TG.9954) 国际标准。其特点有： a具有数据通信速度快、可靠性高和良好的QoS保障， bEoC可对网络中所有的终端设备进行远程管理和状态监控， c能承载各种IP互动业务。EOC产品介绍DigiStar以太网同轴网络局端设备符合国际标准 (ITUT G.9954)符合IEEE

30、802.3u 和TCP/IP符合NetBEUI和IPX/SPX支持PPPoE登录支持DHCP效劳的动态地址分配 QoS优先级控制支持同步MAC协议，链路层协议网络同步自动侦测嵌入式交换机/路由器FDQAM和QAM自适应双向数据业务频率范围12 28 MHz，有线电视业务频率范围54 1000 MHz最高物理层传输速率144Mbps，稳定传输速率96Mbps支持Web-Browse 远程访问和网络监控ECEM支持局端和终端设备的状态监控和远程管理EOC产品介绍DigiStar EoC局端内置路由管理系统显示本地网关IP 地址、子网掩码、MAC 地址、DHCP 以及LAN的端口状态，总的发送接收包

31、的数量，丧失包的数量等局域网信息显示WAN 接口的连接方式、IP 地址、子网掩码、MAC 地址、默认网关地址、DNS 效劳器地址、WAN 口的状态等广域网信息WAN模式支持PPPoE、DHCP客户和静态IP模式支持NAT/NAPT切换可以翻开/关闭任意端口，配置任意端口为WAN或LAN系统状态LED指示固件运行状态、恢复出厂缺省设置状态、设备错误内置Watch Dog 系统，确保软件运行正常硬件复位按钮用于复位设备，以及恢复出厂缺省设置可通过Web 浏览器升级内置管理系统的版本可以查看和设置系统日志、ACL 日志、网页过滤日志、DoS 攻击事件日志和最新连接日志支持SNMP Agent用于Eo

32、C设备网络管理EOC产品介绍DigiStar 以太网同轴网络终端设备符合国际标准 (ITUT G.9954)QoS优先级控制支持同步MAC协议，链路层协议网络同步自动侦测FDQAM和QAM自适应支持局端设备控制和点对点通信双向数据业务频率范围12 28 MHz，有线电视业务频率范围54 1000 MHz 支持10/100Base-T以太网接口MDI/MDIX自切换最高物理层传输速率144Mbps，稳定传输速率96Mbps独立的10/100Mbps以太网接口可支持多个IP设备五个LED状态指示灯可反映电源、计算机或机顶盒的数据通信、HPNA连接以及客户端/主机同步等状态ECEM网管系统支持局端和终端设备的状态监控和远程管理EOC产品介绍ECEM - 网络管理软件主要功能支持基于SNMP协议实现远程管理方式用户信息管理，支持用户信息录入，删除和保存功能支持限制每个终端用户的下载速率和效劳启用、中止支持对用户端设备添