易 斌

（天津廣播電視網(wǎng)絡有限公司，天津 300384）

有線電視網(wǎng)絡從單項變?yōu)殡p向，開展增值業(yè)務，提高有線電視網(wǎng)絡價值，經(jīng)歷了漫長的過程，其中有等待也有煎熬。從當初的DOCSIS標準，到如今的LAN，MoCA，Home Plug AV等方式，可以說是百花齊放，各有優(yōu)缺點?，F(xiàn)在隨著MoCA國際標準出臺及技術(shù)的成熟，高覆蓋、低投入、抗噪能力強、網(wǎng)絡可靠性高等優(yōu)點的體現(xiàn)，為該技術(shù)的普及推廣提供了源動力[1]。

天津廣電網(wǎng)絡公司采用無源網(wǎng)絡EPON+MoCA方式進行網(wǎng)絡布局，經(jīng)過3年的網(wǎng)絡改造、網(wǎng)絡優(yōu)化，目前雙向網(wǎng)絡覆蓋用戶已達200余萬戶，每個光節(jié)點覆蓋用戶100～150戶（無源分配網(wǎng)結(jié)構(gòu)）；網(wǎng)絡運行穩(wěn)定，用戶反映良好，高清互動、寬帶等增值業(yè)務穩(wěn)步推進。

1 MoCA技術(shù)[2-5]

1.1 MoCA原理

MoCA采用OFDM調(diào)制和TDMA/TDD（時分多址/時分雙工）數(shù)字調(diào)制技術(shù)后與原有電纜網(wǎng)信號混合在同軸電纜網(wǎng)中進行傳輸，在用戶端經(jīng)高低通分離后采用終端EoC設備還原數(shù)據(jù)基帶信號，完成數(shù)據(jù)傳輸；MAC部分的TDMA是采用軟件來實現(xiàn)的。每個載波最高可進行128QAM調(diào)制，每個信道理論上最大的物理數(shù)據(jù)速率為270 Mbit/s，最大的有效數(shù)據(jù)速率為130 Mbit/s。隨著鏈路損耗的加大或鏈路SNR的降低，依次降低為64QAM，32QAM，16QAM，8QAM，QPSK，BPSK調(diào)制方式，實際有效數(shù)據(jù)速度就會成倍降低。設備典型發(fā)送電平3 dBm；接收電平范圍0～-75 dBm；典型時延為3 ms。

由于MoCA采用800～1500 MHz頻段，所以對5～1000 MHz的電纜網(wǎng)絡來說還是具有相當大的挑戰(zhàn)，它對MoCA的實際表現(xiàn)影響很大。

頭端原理框圖如圖1所示，終端原理框圖如圖2所示。

圖2 終端原理框圖

1.2 MoCA設備選型

1）MoCA局端設備（NC）。用于控制制MoCA網(wǎng)絡中各CPE收發(fā)以太報文，并完成網(wǎng)絡管理、接入控制等功能，如圖3所示。

該設備每個頻道最大的物理數(shù)據(jù)速率為270 Mbit/s，有效數(shù)據(jù)速率為130 Mbit/s，單信道MAC層速率可達到120 Mbit/s；使用頻段為800～1500 MHz，每個頻道帶寬為50 MHz，步長為25 MHz，共有15個頻道，目前采用975～1025 MHz帶寬；每個信道可以支持一個NC（局端）設備，每個NC支持31個CPE（終端用戶）設備；對用戶報文進行VLAN透傳，管理接口允許指定到任一個VLAN；支持對用戶的接入控制；管理方式為Console，Telnet，SNMP；內(nèi)置FTP客戶端，支持遠程升級；發(fā)送功率為3 dBm，支持自動功率控制；接收電平范圍為0～-75 dBm；調(diào)制方式:OFDM（正交頻分調(diào)制）和TDMA/TDD（時分多址/時分雙工）；自動搜索局端設備工作的頻點；典型時延為3 ms；接口:2:10/100 Mbit/s以太網(wǎng)網(wǎng)口，2×-5 F座，DC電源插座；功耗小于6 W。

2）多路混合器，如圖4所示。

混合器型號:2路混合器、3路混合器、4路混合器。MoCA IN端口為EoC頭端數(shù)據(jù)信號輸入端口，2路混合器插損9 dB、3路混合器插損12 dB、4路混合器插損 13 dB；-12 dB端口為外載波（900～1200 MHz）信號輸入端口同時也是MoCA NC輸出信號測試端口，即從-12 dB端口到RF OUT口衰減12 dB；IN口為光站DVB信號輸入端口，混合器插損3.5 dB。

3）MoCA終端設備（CPE）:MoCA網(wǎng)絡兩端口用戶終端設備。部署于用戶家庭，在MoCA局端設備的控制下通過同軸電纜網(wǎng)絡傳輸以太報文，如圖5所示。設備支持對用戶報文進行硬件加去VLAN標簽以及標記報文優(yōu)先級處理，方便多業(yè)務的開展。

每個頻道最大的物理數(shù)據(jù)速率為270 Mbit/s，有效數(shù)據(jù)速率為130 Mbit/s；使用頻段為 800～1500 MHz，每個頻道帶寬為50 MHz，步長為25 MHz，共有15個頻道，目前采用975～1025 MHz帶寬；支持硬件加、去VLAN標簽功能；配置方式:支持局端配置和用戶端配置兩種模式，局端配置模式優(yōu)先；典型發(fā)送電平為3 dBm；接收電平范圍為0～-75 dBm；調(diào)制方式為OFDM，TDMA/TDD；典型時延為3 ms；功耗小于6 W。

1.3 天津市MoCA技術(shù)組網(wǎng)方案

在HFC最后幾百米同軸網(wǎng)絡中，利用MoCA方案進行雙向網(wǎng)絡改造，可獲得用戶帶寬高、業(yè)務支持能力強、部署速度快、抗干擾能力強、后續(xù)擴容和升級兼容好等諸多優(yōu)勢。

目前天津市有線電視分配網(wǎng)絡采用野外光站無源分配方式，覆蓋1～3棟樓，用戶都在數(shù)百戶，如圖6所示。光站到用戶終端采用無源同軸電纜分配網(wǎng)直接覆蓋用戶，無放大設備。在分配網(wǎng)上可快速實現(xiàn)雙向網(wǎng)的覆蓋。在小區(qū)光節(jié)點箱鋪設光傳輸設備和MoCA局端，DVB廣播信號和數(shù)據(jù)射頻信號經(jīng)混合器混合后通過同軸電纜傳輸?shù)角Ъ胰f戶，用戶直接用雙向機頂盒和MoCA終端設備即可實現(xiàn)雙向互動功能。可滿足IPQAM的雙向互動數(shù)字電視信息化的開展，也能滿足用戶的帶寬、IP電話和需求。

2 網(wǎng)絡建設要求

EPON為點到多點的以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)，簡化了光系統(tǒng)的設計難度，OLT向各個ONU廣播通信，先將信號時分復用成時隙流，然后經(jīng)光分路器廣播至ONU；各ONU在規(guī)定的時隙接收信息。一個OLT端口可覆蓋32/64個ONU，上下行速率達1.25 Gbit/s（詳見EPON設計方案）。

針對目前天津廣電數(shù)字電視用戶分配網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，為滿足高頻EoC技術(shù)對傳輸網(wǎng)絡要求，網(wǎng)絡改造采取光進銅退的原則，網(wǎng)絡設計具體要求如下:

1）用戶電纜分配網(wǎng)為無源網(wǎng)絡，光節(jié)點覆蓋的用戶數(shù)小于150戶；采用野外高輸出光站直接驅(qū)動用戶的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

2）由于每臺MoCA頭端在線戶數(shù)為31戶，考慮到滿載情況（按4端口光站核算），每個節(jié)點最多覆蓋4×31=124戶，網(wǎng)絡覆蓋用戶在線率可達82.6%。

3）編織網(wǎng)同軸電纜屏蔽衰減必須≥90 dB，鋁管同軸電纜屏蔽衰減必須≥110 dB。

4）分支分配器、用戶終端盒等無源器件帶寬必須滿足5～1000 MHz。

5）野外光站箱體必須為落地箱體安裝（1150 mm×680 mm×450 mm）；光站若安裝在弱電間（弱電豎井）可采取壁掛式箱體（500 mm×500 mm×200 mm）安裝，必須采用室內(nèi)型樓頭光站；箱體應設計有散熱孔，并保證設備散熱良好。

6）光節(jié)點具備220 V電源，負荷必須≥500 W；電源線路及取電位置必須安全可靠，電源板統(tǒng)一采用帶開關的雙排六聯(lián)插座（子彈頭），上聯(lián)空開，確保設備連接可靠。

7）設備及線路空余端口必須端接75 Ω負載，避免本地空間的雜散電磁波侵入。

8）所有有源設備外殼必須接地，接地電阻≤10 Ω。

9）光站模擬輸出電平104/110/114 dBμV/（110/550/860 MHz，DVB信號比同頻模擬信號低6 dB）（考慮EoC混合器插損3.5 dB）。

10）用戶終端電平（55CH/56CH）:模擬≥68 dBμV，DVB≥62 dBμV。

3 雙向EoC設計

3.1 總體設計

天津有線網(wǎng)絡光站（接收機）主要是2～4端口，并直接覆蓋用戶。EoC部分同樣考慮到目前用戶數(shù)及各用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務實際需求，采用一個MoCA頭端同一個光站直接連接的方式，以后隨著業(yè)務量的增加再增加頭端的數(shù)量，或采用頻率疊加地方式來增加數(shù)據(jù)帶寬。

為了保證頭端設備的統(tǒng)一性，同時為保證數(shù)據(jù)業(yè)務在安裝、調(diào)試、維護時不影響原來的廣播業(yè)務，建議頭端全部采用單路射頻輸出方式，同2進2出、3進3出、4進4出的無源混合分配器相連。

MoCA設備接入模型:2端口光站（見圖7）、3端口光站（見圖8）和4端口光站（見圖9）。

公司數(shù)字電視無源網(wǎng)絡采用野外型高輸出光站（2端口、3端口、4端口）覆蓋用戶，考慮到目前用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務的實際需求，采用1個EoC局端覆蓋1個光節(jié)點網(wǎng)絡用戶方式進行設備布局，將來可采用增加局端數(shù)量、疊頻技術(shù)及新版本MoCA技術(shù)（目前MoCA為1.0版，將逐步開發(fā)1.1版和2.0版，覆蓋用戶會成倍增加）的方式滿足用戶需求，以達到系統(tǒng)擴容的目的。

3.2 家庭內(nèi)網(wǎng)設計

家庭網(wǎng)絡連接方式如圖10所示。

3.3 系統(tǒng)調(diào)試

EoC系統(tǒng)要求保證每戶接入速率達2 Mbit/s，并確保用戶丟包率，網(wǎng)絡調(diào)試是保證網(wǎng)絡可靠性的關鍵，保證同軸電纜鏈路損耗、反射等指標，可通過測試系統(tǒng)數(shù)字QAM信號電平、MER及BER指標來評估網(wǎng)絡建設質(zhì)量。

下面以2端口光站為例，說明網(wǎng)絡調(diào)試步驟和測試數(shù)據(jù)，其調(diào)試圖如圖11所示。

由于MoCA為基于RF網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其信號頻譜采用突發(fā)調(diào)制，調(diào)制方式為OFDM，需要高端的頻譜儀才能準確測量各項技術(shù)參數(shù)，工程實施中難以實現(xiàn)。但可以根據(jù)MoCA技術(shù)的特點，只要控制好網(wǎng)絡鏈路損耗滿足傳輸要求即可，因此網(wǎng)絡調(diào)試主要是測試無源分配網(wǎng)在MoCA工作頻段上的鏈路損耗，并測量系統(tǒng)DVB信號電平、MER及BER指標來評估系統(tǒng)傳輸質(zhì)量。

調(diào)試的目的是使系統(tǒng)在點A至點B（MoCA頭端OUT端口—EoC終端IN端口）、點E至點C（光站OUT端口—機頂盒IN端口）鏈路損耗在預定范圍之內(nèi)，確保有線電視信號符合網(wǎng)絡傳輸要求，MoCA設備能夠正常穩(wěn)定通信。

1）系統(tǒng)按圖11連接，調(diào)試光站輸出信號電平與設計值一致。

（1）鏈路損耗測試方式1:用信號發(fā)生器在D點插入一個高頻（950 MHz）信號，信號強度120 dBμV，使用頻譜儀在用戶端點B測試該信號，若電平值≥51 dBμV，表示鏈路衰減正常，滿足EoC鏈路衰減要求。

注:D端口為混合器MoCA輸入端監(jiān)測端口（內(nèi)置12 dB分支的雙向通路），公式中“12”為內(nèi)置分支器分支損耗，“3”為內(nèi)置分支器插入損耗。

（2）鏈路測試方式2:利用有線電視網(wǎng)絡導頻信號（55CH或56CH）進行EoC鏈路衰減估測。

無源分配網(wǎng)衰減主要為電纜衰減和無源器件衰減，其中無源器件在860 MHz和1000 MHz的衰減指標要求一樣，而單位長度電纜在860 MHz和1000 MHz的衰減量僅相差1～2 dB（100 m，75-7及以上電纜）。電纜分配網(wǎng)平均傳輸距離≤200 m（包括-5室內(nèi)線及外線電纜），電平差值≤4 dB，即可認為:860 MHz鏈路衰減+4 dB=1 GHz鏈路衰減。

若光站輸出電平E點（860 MHz）為114 dBμV，EoC用戶端B點電平為65 dBμV，則有線電視分配網(wǎng)鏈路衰減LTV=45.5 dB（其中EoC局端對有線電視信號的插損為3.5 dB），EoC鏈路1 GHz衰減約為LEoC=45.5 dB+4 dB+無源混合器插損:

① 模式1:2混合器1 GHz插損為9 dB，EoC鏈路1 GHz衰減約為LEoC=58.5 dB。

② 模式2:3混合器1 GHz插損為12 dB，EoC鏈路1 GHz衰減約為LEoC=61.5 dB。

③ 模式3:4混合器1 GHz插損為13 dB，EoC鏈路1 GHz衰減約為LEoC=62.5 dB。

④ 模式4:MoCA頭端1 GHz插損為2 dB，EoC鏈路1 GHz衰減約為LEoC=51 dB。

若EoC鏈路1 GHz衰減≥60 dB，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)調(diào)整如下:可將模式2調(diào)整為模式1或?qū)⒛Ｊ?調(diào)整為模式2，如將模式3調(diào)整為模式1，即2臺MoCA頭端和2臺2混合器，EoC鏈路1 GHz衰減約為58.5 dB，滿足系統(tǒng)設計要求；每個端口增加1臺MoCA頭端，EoC鏈路1 GHz衰減約為51 dB；調(diào)整分配結(jié)構(gòu)，降低傳輸距離，減少光節(jié)點覆蓋戶數(shù)。

（3）鏈路測試方式3:在用戶端用MoCA測試終端進行在線測試，利用網(wǎng)管檢測工作頻率、鏈路衰減、帶寬及上下行流量等參數(shù)。

綜上所述:方式1，測試指標準確，能判斷EoC系統(tǒng)特殊故障，但需要配備高頻測試儀器，投資巨大；方式2，測試指標有誤差，但基本能估算EoC鏈路損耗，可采用普通場強儀測試即可，不需要再投資；方式3，需要MoCA測試終端現(xiàn)場安裝，并須與機房網(wǎng)管配合實施，測試指標準確、可靠。

2）EoC頭端輸出信號對DVB信號影響的測試:須用數(shù)字場強儀測試混合后用戶終端點B處的信號指標，DVB信號指標要求如下:

（1）測試點為光站輸出測試口

調(diào)制誤差率MER≥34 dB；誤碼率BER糾錯前≤1×10-6，糾錯后≤1×10-9。

（2）測試點為用戶終端輸出端口（點B）

無源分配網(wǎng)絡用戶設計電平為（71±3）dBμV（預留2終端擴容）；調(diào)制誤差率MER≥32 dB；誤碼率BER糾錯前≤1×10-6，糾錯后≤1×10-9。

3）EoC終端在線測試

查看系統(tǒng)傳輸時延、丟包率等指標。平均丟包率≤0.1%；傳輸時延≤20 ms。

3.4 業(yè)務設計和VLAN劃分

根據(jù)目前天津有線網(wǎng)絡的實際需求，雙向改造后可實現(xiàn)有線數(shù)字電視業(yè)務、交互電視業(yè)務、互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務、IP電話業(yè)務以及實時、遠程、快捷的各類交互信息服務。

首先將所有業(yè)務歸結(jié)為3種業(yè)務模型，即語音（如VoIP）、視頻（如IPTV）與數(shù)據(jù)（如Internet接入，點播回傳數(shù)據(jù)），由于業(yè)務自身的特性需求，整個傳輸系統(tǒng)需要賦予其不同的發(fā)送優(yōu)先級，可以設置3個優(yōu)先等級，即高、中、低。語音業(yè)務歸入高優(yōu)先級，視頻業(yè)務歸入中優(yōu)先級，數(shù)據(jù)業(yè)務歸入低優(yōu)先級。

在確定業(yè)務類型之后，傳輸系統(tǒng)必須能夠識別各類業(yè)務，可以采用不同的VLAN ID來實現(xiàn)。設置VLAN ID的工作可在MoCA上完成，即根據(jù)不同業(yè)務在MoCA終端端口設置不同的VLAN ID即可；業(yè)務的優(yōu)先級采用IEEE 802.1p標簽來實現(xiàn)，該標簽支持8個優(yōu)先級隊列，即0～7。

MoCA系統(tǒng)可以支持3個優(yōu)先級，對應IEEE 802.1p的優(yōu)先級有一個映射關系，即高優(yōu)先級:6～7；中優(yōu)先級:4～5；低優(yōu)先級:0～3。具體的映射關系可以根據(jù)用戶實際需要來設置。

在實施當中可以將語音業(yè)務的IEEE 802.1p標簽設為7，視頻業(yè)務的標簽設為5，數(shù)據(jù)業(yè)務的標簽設為3。這些設置同時也在OLT上配置。

在業(yè)務分發(fā)的交換機/路由器的配置時，需要按照上述要求進行，將連接在不同端口上的不同業(yè)務配置合適的IEEE 802.1q的VALN ID和IEEE 802.1p標簽。MoCA系統(tǒng)需要根據(jù)實際網(wǎng)絡的情況進行VLAN的配置，優(yōu)先級的映射可以是自動完成或有用戶自己來設定。

3.5 帶寬分析

本設計在每個光站（接收機）放置MoCA局端設備（NC），局端設備通過EPON的ONU上聯(lián)，接入帶寬的瓶頸，在MoCA接入系統(tǒng)。本設計中每臺NC先配置1個信道卡，每信道卡數(shù)據(jù)帶寬為100 Mbit/s。

以每個光節(jié)點覆蓋150戶，連接一個NC接入計算，每臺NC可連接31戶，接入率為20.7%，50%并發(fā)，設計每用戶平均接入帶寬為100 Mbit/s/（31×50%）=6.45 Mbit/s。

每用戶6.45 Mbit/s完全可滿足目前用戶業(yè)務需求。因此網(wǎng)絡完全可以考慮一個MoCA頭端帶一個光節(jié)點，接入率為20%；以后隨著用戶及數(shù)據(jù)業(yè)務量增加時增加每臺MoCA頭端上的信道數(shù)（或增加頭端數(shù)量），最多可以增加到4個，達到網(wǎng)絡100%連接。

4 雙向網(wǎng)絡設計注意事項

在進行雙向網(wǎng)絡設計時，需要注意以下事項:

1）嚴格控制網(wǎng)絡設計指標，不符合設計要求的必須進行網(wǎng)改、設備更換。

2）光站設計輸出電平為106/110/114 dB（110/550/860 MHz）—模擬電平，低電平輸出可降低輸出底噪，減少對MoCA信號的干擾。

3）經(jīng)測試，EoC鏈路損耗≥60 dB的網(wǎng)絡必須進行調(diào)整，否則會影響設備的運行穩(wěn)定。

4）業(yè)務開通時必須通過網(wǎng)管檢測設備的工作參數(shù)是否達標，并驗證設計指標。

5）根據(jù)入網(wǎng)用戶在線要求，適當控制光節(jié)點覆蓋戶數(shù)，滿足網(wǎng)絡用戶增容便捷，不宜超過150戶。

6）網(wǎng)絡設計中盡可能采用2，3混合器，4混合器避免使用，該設備隔離度指標偏低。

7）在同一個設備箱中，MoCA頭端≥2臺的，設備頻點不能重疊，并且頻點設置應預留保護頻帶，避免相互干擾。

8）入戶線纜和設備若不符合要求，必須更換，特別是線纜連接接頭和分支分配器。

9）設備安裝必須保證箱體通風和設備散熱，合理布局，直接關系到MoCA設備的穩(wěn)定運行。

[1]李遠東.省網(wǎng)整合后有線電視網(wǎng)絡雙向化改造思考[J].電視技術(shù)，2012，36（6）:5-9.

[2]李鑒增，焦方性.有線電視綜合信息網(wǎng)技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社，1999.

[3]毛京麗.寬帶IP網(wǎng)絡[M].北京:人民郵電出版社，2010.

[4]孫學康，張金菊.光纖通信技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社，2008.

[5]張中荃.接入網(wǎng)技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社，2009.