張 斌，周友良，張 麗

（江蘇省高郵市廣播電視臺(tái)，江蘇 高郵 225600）

責(zé)任編輯:許 盈

為了將高郵有線電視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和改造成為高可靠、高帶寬、高承載力、可管理、可運(yùn)營的雙向網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，采用EPON+EoC或者EPON+LAN技術(shù)進(jìn)行城區(qū)網(wǎng)絡(luò)的雙向化改造[1-3]。采用EPON技術(shù)進(jìn)行城區(qū)HFC網(wǎng)絡(luò)雙向改造，實(shí)際上是建設(shè)兩張物理上完全獨(dú)立的網(wǎng)，一張是HFC下行網(wǎng)，傳輸模擬信號和數(shù)字電視信號；另一張是雙向交互網(wǎng)，傳輸全部交互業(yè)務(wù)，兩張網(wǎng)同纜不同纖。

建設(shè)雙向傳輸網(wǎng)絡(luò)，是為了開展業(yè)務(wù)傳輸業(yè)務(wù)信號。明確地講，開展業(yè)務(wù)是目的，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)以及技術(shù)都是手段。電視業(yè)務(wù)是其中一個(gè)最大的業(yè)務(wù)類別，電視業(yè)務(wù)中收益最高的是個(gè)性化的互動(dòng)電視及資訊業(yè)務(wù)。開展業(yè)務(wù)的用戶終端是電視機(jī)，電視用戶網(wǎng)絡(luò)是同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)存在于用戶室內(nèi)的每一個(gè)房間。

由于用戶室內(nèi)電視網(wǎng)絡(luò)的普遍存在，充分利用室內(nèi)電視網(wǎng)絡(luò)對廣電開展業(yè)務(wù)的意義非常重要。因?yàn)橛脩羰覂?nèi)網(wǎng)絡(luò)的廣泛性及現(xiàn)在存在的客觀事實(shí)，改造非常困難。現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)就是同軸電纜網(wǎng)三波的“EPON+HFC”或者兩纖三波的“EPON+HFC”。EPON方案中的光纖以太網(wǎng)部分在線纜的路由中與HFC共纜，作為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)存在，同時(shí)為HFC網(wǎng)絡(luò)部分承擔(dān)上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/p>

1 城域網(wǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)和改造方案

高郵城區(qū)設(shè)立4個(gè)獨(dú)立分前端機(jī)房，分別位于城西文化宮路老廣電局、城東新廣電中心、城南步康化園和城北開發(fā)區(qū)服裝城，節(jié)點(diǎn)之間有光纜路由形成環(huán)網(wǎng)，保障網(wǎng)絡(luò)的安全性。環(huán)網(wǎng)示意圖如圖1所示。

2002年，高郵廣電建設(shè)完成寬帶城域網(wǎng)，經(jīng)過數(shù)次技術(shù)改造，現(xiàn)廣電中心節(jié)點(diǎn)部署核心交換機(jī)——思科6509，其他節(jié)點(diǎn)部署匯聚交換機(jī)——思科4006，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號的處理。

2 EPON設(shè)計(jì)、建設(shè)和改造方案

2.1 EPON技術(shù)簡介

PON是采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式。PON主要有EPON和10G EPON等。

EPON系統(tǒng)使用單模光纖，在一芯光纖上傳輸雙向數(shù)據(jù)，EPON系統(tǒng)由光線路終端（OLT）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）和光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）組成。

EPON可提供上下行對稱1 Gbit/s的接入速率，支持10 km和20 km兩種最大傳輸距離，多用戶共享帶寬，支持的用戶分支比為1∶16和1∶32，最高可達(dá)1∶64。在10 Gbit/s以太主干和城域環(huán)的基礎(chǔ)上，EPON是全光網(wǎng)中最佳的最后1 km的解決方案。

EPON技術(shù)具有以下5個(gè)方面的優(yōu)勢：

1）節(jié)省了光纖光纜資源。EPON技術(shù)采用單纖雙波技術(shù)，在一根光纖上傳輸雙向數(shù)據(jù)。同時(shí)其點(diǎn)到多點(diǎn)的樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也與廣電的HFC網(wǎng)絡(luò)的樹形光纜分配網(wǎng)的結(jié)構(gòu)相一致。

2）運(yùn)營維護(hù)成本低。OLT與ONU之間全程無源傳輸，故障率大大降低；光纖具有天然的抗電磁干擾特性，任何的電磁干擾都不會(huì)影響光纖承載的信號，從而可以為用戶提供質(zhì)量穩(wěn)定的服務(wù)；有網(wǎng)管，可運(yùn)營可管理。

3）易擴(kuò)容。隨著用戶和業(yè)務(wù)的增長，光節(jié)點(diǎn)會(huì)逐漸往用戶端靠近。而EPON是點(diǎn)到多點(diǎn)的樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)光節(jié)點(diǎn)往下移分成n個(gè)光節(jié)點(diǎn)時(shí)，只需在原光節(jié)點(diǎn)處增設(shè)一個(gè)無源光分路器即可。原光節(jié)點(diǎn)至前端機(jī)房的光纖的芯數(shù)不需增加。不需對原有光纜線路進(jìn)行改造。

4）長距離、高帶寬接入。在1∶32光分路比情況下可以傳輸20 km，克服以太網(wǎng)銅線傳輸距離只有100 m的限制，同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加簡單，層次更加清晰。其接入帶寬達(dá)到1 Gbit/s。

5）多業(yè)務(wù)接入。EPON支持多種業(yè)務(wù)的開展，帶寬分配靈活，針對不同業(yè)務(wù)可以提供良好的QoS保證，是目前支持三網(wǎng)融合最好的FTTx接入技術(shù)。

2.2 高郵城區(qū)前端雙向設(shè)備部署

分前端機(jī)房部署核心層交換機(jī)或者匯聚層交換機(jī)、OLT等數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)和小區(qū)雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號的匯聚。

省網(wǎng)絡(luò)公司提供的互動(dòng)信號通過波分系統(tǒng)接入本臺(tái)中心機(jī)房聯(lián)通至本臺(tái)門戶交換機(jī)——思科2960，下聯(lián)至核心交換機(jī)——思科6509，通過城域網(wǎng)連接匯聚層交換機(jī)，級聯(lián)OLT設(shè)備，形成數(shù)據(jù)的交換路由。省至市縣路由簡圖如圖2所示。

圖2 省至市縣路由簡圖

高郵EPON網(wǎng)絡(luò)OLTONU采用樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，示意圖如圖3所示，其中SNI代表業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口，VNI代表用戶網(wǎng)絡(luò)接口，IFODN代表PON專用接口。

目前本臺(tái)選用的EPON設(shè)備是深圳新格林耐特公司的產(chǎn)品OptiWay EL5600-06，它是新格林耐特公司自行開發(fā)的框式EPON OLT設(shè)備，具有高性能、大端口密度、易于安裝、便于擴(kuò)展、成本低廉等特點(diǎn)，1個(gè)主控插槽，5塊業(yè)務(wù)卡插槽，并支持混插千兆上行子卡和萬兆子卡。在點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)多種IP/Ethernet業(yè)務(wù)接入，可以支持IPTV/VOD、VoIP、可視電話等各種基于IP的新興寬帶業(yè)務(wù)，也可以為商業(yè)用戶提供VPN、視頻會(huì)議等業(yè)務(wù)。在提供千兆級的光纖傳輸容量的同時(shí)，充分利用系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和良好的可擴(kuò)展性來降低寬帶業(yè)務(wù)的開通和管理成本。

2.3 EPON網(wǎng)絡(luò)部署

2.3.1 EPON光通道損耗

EPON光通道損耗式如

光通道損耗＝（光纖衰耗系數(shù)×傳輸距離＋光分路器插損＋活動(dòng)連接頭損耗＋光纜線路富余度）≤EPON系統(tǒng)光功率預(yù)算 （1）

式中：光纖衰耗系數(shù)(含熔接損耗)取0.36 dB/km；分光器插損中，1∶4均分的為7 dB，1∶8均分的為10 dB；活動(dòng)連接頭損耗為0.5 dB/個(gè)；光纜線路富余度中，傳輸距離≤10 km時(shí)取2 dB。

PON系統(tǒng)光功率預(yù)算（10 km光模塊）如表1所示。

表1 PON系統(tǒng)光功率預(yù)算dB

2.3.2 分光比及分光方式

為了規(guī)劃、維護(hù)及擴(kuò)展方便，光分路器級聯(lián)形式為二級分光。一般采用等分光分路器。ODN分光比主要采用1∶4或者1∶8兩種規(guī)格；光分路器采用對工作波長不敏感、分光均勻性好的平面波導(dǎo)型光分路器（PLC Splitter），工作波長為1260～1650 nm，光接口為SC/PC接口。

2.3.3 EPON光通道損耗計(jì)算

按高郵城區(qū)最大分光比1∶4級聯(lián)1∶8，分前端至光節(jié)點(diǎn)最長距離10 km、6個(gè)光纖接頭計(jì)算，EPON光通道損耗為25.6 dB〈26 dB，滿足EPON系統(tǒng)光功率預(yù)算要求。

3 雙向HFC網(wǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)和改造方案

新建小區(qū)、CATV分配網(wǎng)較好的地區(qū)雙向HFC網(wǎng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)和改造采用EPON+LAN方案。無法解決五類線入戶地區(qū)及其他地區(qū)情況下，采用EPON+EoC方案。

3.1 HFC傳輸網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案

高郵城區(qū)HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)采用860 MHz頻帶，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為光鏈路采用一級1550 nm環(huán)型光鏈路，二級1310 nm星型光鏈路的結(jié)構(gòu)，每光點(diǎn)平均覆蓋100戶用戶，采用光接收機(jī)直接（或級聯(lián)1～2級放大器）通過同軸電纜覆蓋用戶。

3.2 EPON+LAN結(jié)構(gòu)

EPON+LAN結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

分中心部署光發(fā)射機(jī)、IPQAM等HFC傳輸設(shè)備以及匯聚交換機(jī)、OLT等數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)HFC下行廣播信號的傳輸和雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號的匯聚。

分中心至室外光纜匯聚點(diǎn)布放60B室外層絞式主干光纜，平均距離為2500 m。在光纜匯聚點(diǎn)采用PLC光分路器（1∶4及1∶8插拔式光分路器）進(jìn)行光信號的分配和調(diào)度。

2 來稿首頁注腳應(yīng)注明課題來源及課題名稱，獲基金資助產(chǎn)出的文章應(yīng)以“基金項(xiàng)目：”作為標(biāo)識(shí)注明基金項(xiàng)目名稱，并在圓括號內(nèi)注明其項(xiàng)目編號，并附第1作者簡介：姓名(出生年-)，性別(民族)，籍貫，職稱，學(xué)位，研究方向，E-mail。

光纜匯聚點(diǎn)至樓棟設(shè)備箱布放12B室外中心束管式光纜，平均距離為300 m。樓棟設(shè)備箱內(nèi)置供電器、ONU、光機(jī)、電放大器等。

樓棟設(shè)備箱至樓棟單元接入點(diǎn)布放-9同軸電纜與防水五類線，單元接入點(diǎn)放置集中分配單元，實(shí)現(xiàn)HFC射頻信號的分配；放置交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接入交換。單元接入點(diǎn)布放到終端用戶的-5電纜及五類線，用戶通過五類線，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的雙向化。

3.3 EPON+EoC結(jié)構(gòu)

3.3.1 EPON+EoC結(jié)構(gòu)方案

EPON+EoC結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

分中心部署光發(fā)射機(jī)、IPQAM等HFC傳輸設(shè)備以及匯聚交換機(jī)、OLT等數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)HFC下行廣播信號的傳輸和雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號的匯聚。

分中心至室外光纜匯聚點(diǎn)布放60B室外層絞式主干光纜，平均距離為2500m。在光纜匯聚點(diǎn)采用PLC光分路器（1∶4及1∶8插拔式光分路器）進(jìn)行光信號的分配和調(diào)度。

光纜匯聚點(diǎn)至樓棟設(shè)備箱布放12B室外中心束管式光纜，平均距離為300 m。樓棟設(shè)備箱內(nèi)置ONU、EoC局端、光機(jī)等設(shè)備。在光機(jī)后插入EoC局端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)HFC信號與數(shù)據(jù)信號的混合，覆蓋光點(diǎn)以下用戶。

樓棟設(shè)備箱至樓棟單元接入點(diǎn)布放-9同軸電纜，單元接入點(diǎn)放置集中分配單元，終端用戶配置EoC終端，通過有線電視分配網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的雙向化。

3.3.2 EoC技術(shù)的選擇

EoC是指在同軸電纜上傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的技術(shù)統(tǒng)稱?，F(xiàn)在業(yè)界的EoC技術(shù)方案主要有無源（基帶）與有源（調(diào)制）EoC，高頻方案與低頻方案。

無源基帶EoC系統(tǒng)的特點(diǎn)是設(shè)備相對簡單廉價(jià)，適用于星型集中分配網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性差，不能透過有源放大器與無源分支分配等設(shè)備；有源調(diào)制EoC通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)進(jìn)行傳輸，可透傳放大器、分支分配器，應(yīng)用于星型網(wǎng)絡(luò)與樹型網(wǎng)絡(luò)。

低頻EoC方案的傳輸信道在40 MHz以下，在有線電視網(wǎng)絡(luò)中，此頻段正在噪聲最為密集的頻段。有線電視網(wǎng)絡(luò)中的線路噪聲（匯聚噪聲）由電網(wǎng)噪聲、電視機(jī)的載頻泄漏、外來干擾等組成。前兩項(xiàng)為線路中匯聚噪聲的主要來源，這兩類噪聲隨著有線電視網(wǎng)絡(luò)下接用戶數(shù)量的增多呈線性增長趨勢，當(dāng)匯聚噪聲累積到一定的程度時(shí)，就會(huì)引起調(diào)制密度的下降，造成傳輸速率下降，甚至引起設(shè)備不能正常建鏈。有線電視接入網(wǎng)上的線路損耗由分配損耗、電纜損耗和接頭損耗組成：分配損耗屬于正常損耗；對于廣電接入網(wǎng)中最常見的物理發(fā)泡聚乙烯絕緣同軸75-5電纜，在50 MHz處電纜的損耗比800 MHz處小15.5 dB，因此低頻EoC的信號在電纜上的每百米損耗要小得多，這對傳輸距離無疑是有積極貢獻(xiàn)的；對于接頭損耗，當(dāng)接頭接觸良好時(shí)，接頭損耗對于高低頻損耗都很小，基本可以忽略不計(jì)。但在接頭接觸不良時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的損耗。從上面的分析可以看出，在低頻EoC方案的工作頻段上，噪聲對其穩(wěn)定傳輸帶來不利影響，而較低的線路損耗對長距離傳輸有利，連接頭接觸不良對傳輸穩(wěn)定性影響較大。

高頻EoC方案在有線電視網(wǎng)絡(luò)中高頻EoC方案的工作頻段，無論是電網(wǎng)還是電視機(jī)載波泄漏產(chǎn)生的噪聲都很小。由于高頻EoC方案的工作頻段噪聲較小，較小的發(fā)送功率和較為簡單的調(diào)制解調(diào)算法就能取得較好的工作穩(wěn)定性。另外，簡單的算法也易于實(shí)現(xiàn)較高的芯片性能，帶來傳輸速率的提升。線路損耗的影響。分配損耗是正常損耗。在高頻EoC的工作頻段，有線電視接入網(wǎng)中的分支分配器件和電纜的損耗都較大，1000 MHz的損耗一般會(huì)比50 MHz的大2～3 dB的器件損耗。在高頻EoC方案1000 MHz附近的工作頻段上，75-5的電纜每百米損耗比50 MHz處大17.2 dB，對長距離傳輸不利。對于接頭損耗，當(dāng)接頭接觸良好時(shí)，接頭損耗對于高低頻損耗都很小，基本可以忽略不計(jì)。但在接頭接觸不良時(shí)，由于芯線分布電容耦合，損耗較小。從上面的分析可以看出，在高頻EoC方案的工作頻段上噪聲較小，對其穩(wěn)定傳輸有利，而較高的線路損耗會(huì)對長距離傳輸帶來困難，連接頭接觸不良對傳輸穩(wěn)定性影響較小。

綜合上述分析的結(jié)果如表2所示。

表2 綜合方案比較結(jié)果

根據(jù)高郵縣級市的實(shí)際情況，用戶總量少、分布廣，經(jīng)綜合考慮，選用低頻、有源調(diào)制EoC技術(shù)搭建雙向網(wǎng)。比較低頻方案有源EoC的二大主流技術(shù)HomePNA與HomePlug AV，Intellon和Spidcom公司的HomePlug AV技術(shù)較適合國內(nèi)的廣電網(wǎng)絡(luò)。比較英特龍6400芯片和速比特200芯片技術(shù)，英特龍6400方案在抗干擾、帶寬、TCP吞吐量、允許鏈路損耗、穩(wěn)定性等方面均優(yōu)于速比特200方案，故高郵廣電選擇英特龍芯片HomePlug AV技術(shù)建設(shè)數(shù)字電視雙向網(wǎng)。

EoC技術(shù)利用廣電原有的同軸電纜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音和視頻的全業(yè)務(wù)接入。一個(gè)典型的有源EoC系統(tǒng)由局端、終端、同軸分配網(wǎng)等部分組成。

本臺(tái)使用的EoC局端設(shè)備為高事達(dá)公司的GSDS1512，放在光節(jié)點(diǎn)位置，起分發(fā)上層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)、匯聚終端設(shè)備作用，它是基于HomePlug AV技術(shù)的低頻有源調(diào)制系列產(chǎn)品的接入?yún)R聚設(shè)備，主要功能是將數(shù)據(jù)基帶信號以O(shè)FDM方式調(diào)制到7.5～30 MHz頻段，再與CATV信號進(jìn)行混合后在有線電視HFC網(wǎng)的同軸電纜上傳輸，在對原有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與布線基本不做改動(dòng)的前提下，將單向廣播式的CATV網(wǎng)絡(luò)上改造成為一個(gè)雙向、寬帶、數(shù)字化的能夠適應(yīng)多媒體業(yè)務(wù)的新型接入網(wǎng)絡(luò)。

使用的EoC終端設(shè)備為高事達(dá)公司的GSSD8512，放在用戶家里充當(dāng)家庭CPE設(shè)備接入用戶計(jì)算機(jī)或互動(dòng)機(jī)頂盒。

4 小結(jié)

本方案著重考慮高郵城區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際使用環(huán)境、HFC雙向網(wǎng)絡(luò)的平滑升級以及EoC技術(shù)的選用。高郵城區(qū)使用高事達(dá)公司的EoC頭端及終端設(shè)備開通雙向用戶業(yè)已超過500戶，經(jīng)實(shí)際測量，在用戶最大鏈路損耗79 dB、電纜使用年限8年的情況下，用戶反映互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)速正常無擁塞、互動(dòng)點(diǎn)播流暢無遲滯，效果很好。

[1]高飛.EPON+EoC技術(shù)在淮陰數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2012，36（10）：60-62.

[2]徐力恒，李建華.融合EPON與DOCSIS的EoC技術(shù)與雙向網(wǎng)改方案[J].電視技術(shù)，2011，35（11）：4-6.

[3]郭冰松.高帶寬需求下的HFC+EPON+LAN雙向網(wǎng)改實(shí)例[J].電視技術(shù)，2012，36（8）：50-52.