溫一泉

摘要：隨著廣電網(wǎng)絡雙向寬帶化進程的推進，特別是廣電運營傳統(tǒng)業(yè)務與數(shù)據(jù)業(yè)務深度融合，將傳統(tǒng)的視頻業(yè)務作為基石，融合雙向的數(shù)據(jù)、點播、互動等業(yè)務的需求牽引，形成廣電特色的雙向寬帶網(wǎng)絡（以下簡稱雙向網(wǎng)）是大勢所趨。本文簡要介紹廣電網(wǎng)絡雙向寬帶網(wǎng)現(xiàn)狀，就基于Home Plug AV 技術的EOC系統(tǒng)的技術特征、主要工程問題、測試方法進行闡述，提供快速、有效、妥善解決EOC常見問題的參考。

關鍵詞：EOC OFDM 信噪比 功率電平 互調 侵擾 吞吐量

在雙向網(wǎng)建設中，技術形態(tài)紛繁復雜，逐步形成了幾個重要的技術流派，主要有基于DOCSIS技術的HFC網(wǎng)絡，基于Home Plug AV 技術的EOC網(wǎng)絡（EOC種類眾多，本文以Home Plug AV為例說明），基于PON技術的FTTH網(wǎng)絡等。這三種主流技術網(wǎng)絡形態(tài)各有特色。HFC是最傳統(tǒng)的廣電雙向網(wǎng)，采用上行時分復用+下行頻分復用的技術方案，其大容量數(shù)據(jù)傳送，對傳統(tǒng)廣電的CALBE網(wǎng)絡拓撲適應能力強都是其優(yōu)點，但是反向噪聲漏斗造成的通信質量弱化和運維強度大是其主要缺點。HFC一般部署在人口稠密的大都市，投資效應較好。FTTH是最接近電信網(wǎng)絡的一種新興廣電雙向網(wǎng)，采用上行時分復用+下行波分復用的技術方案，其設備通用性帶來的透明化，與電信網(wǎng)充分融合帶來的未來三網(wǎng)融合平滑過渡以及帶寬優(yōu)勢，都是其他網(wǎng)絡難以比擬的。同時，其良好的傳輸可靠性也大大減輕了運維強度，是高滲透率接入網(wǎng)的一個主要選擇。但是，由于要重新鋪設光纖網(wǎng)絡，對既有網(wǎng)絡的繼承性、入戶困難等因素是阻礙FTTH發(fā)展的重要瓶頸。EOC網(wǎng)絡是從家庭駐地網(wǎng)技術反向衍生到接入網(wǎng)的技術，采用跳頻的OFDM技術，有較好的抗干擾能力。其拓撲簡單，成本低，部署簡便，在低網(wǎng)絡滲透率、中低帶寬的接入應用下有較好的性價比，在無雙向網(wǎng)基礎的區(qū)域有很好的補充作用。

本文從三個角度，對EOC系統(tǒng)的技術特征、主要工程問題、測試方法進行闡述，以期為EOC網(wǎng)絡規(guī)劃、運維工作技術人員提供參考。

EOC系統(tǒng)的技術特性

EOC 是Ethernet Over Coax 的英文縮寫，即基于有線電視同軸電纜使用以太協(xié)議的接入技術?，F(xiàn)在則將所有的在Cable上傳輸數(shù)據(jù)的技術都稱為EOC。EOC種類眾多，我們以目前市場主流的Home Plug AV標準進行基準進行討論。

2000年3月，由Cisco、HP、Motorola及Intel等數(shù)十家企業(yè)共同成立Home Plug Power Line Alliance（家庭電力線網(wǎng)絡聯(lián)盟），以電力線架設局域網(wǎng)絡的構想終于有了一致的標準和具體的進度。家庭電力線網(wǎng)絡聯(lián)盟隨后在2001年6月發(fā)表電力線網(wǎng)絡的第一份標準——Homeplug1.0。2003年2月開始Home Plug AV制定工作，2005年8月，家庭電力線網(wǎng)絡聯(lián)盟批準了新的Home Plug AV標準。①

Home Plug AV的目的是在家庭內部的電力線上構筑高質量、多路媒體流、面向娛樂的網(wǎng)絡，專門用來滿足家庭數(shù)字多媒體傳輸?shù)男枰?。它采用先進的物理層和MAC層技術，提供200Mbps級的電力線網(wǎng)絡，用于傳輸視頻、音頻和數(shù)據(jù)。Home Plug AV的物理層使用OFDM調制方式，它是將待發(fā)送的信息碼元通過串并變換，降低速率，從而增大碼元周期，以削弱多徑干擾的影響。同時它使用循環(huán)前綴（CP）作為保護間隔，大大減少甚至消除了碼間干擾，并且保證了各信道間的正交性，從而大大減少了信道間干擾。當然，這樣做也付出了帶寬的代價，并帶來了能量損失：CP越長，能量損失就越大。OFDM中各個子載波頻譜有1/2重疊正交，這樣提高了OFDM調制方式的頻譜利用率。在接收端通過相關解調技術分離出各載波，同時消除碼間干擾的影響。

基于Home Plug AV的EOC產品去除低頻干擾的頻率后，在7-30MHz頻段使用917個子載波；功率譜密度可編程，以滿足不同國家的頻率管制；每個子載波可以單獨進行BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM、256QAM和1024QAM調制；采用Turbo FEC錯誤校驗；物理層線路速率達到200Mbps，凈荷為150Mbps，前同步碼可被HomePlug1.0設備檢測，從而實現(xiàn)兩者共存，但互操作是可選項。同時，Home Plug AV設計了十分高效的MAC層，MAC層都采用Master-Slave結構，支持基于工頻周期同步機制的TDMA和 CSMA。TDMA面向連接，提供QOS保障，確保帶寬預留、高可靠性和嚴格的時延抖動控制。CSMA面向優(yōu)先級，提供四級優(yōu)先級，確保即插即用。工頻周期同步機制確保良好的抗工頻周期同步噪聲的信道適應能力，如調光燈、充電器等產生的諧波?；?28位AES嚴格加密。中央?yún)f(xié)調員CC（Central Coordinator）控制所在電力線網(wǎng)絡設備的活動，并協(xié)調同相鄰電力線網(wǎng)絡的共存，以支持電力線寬帶接入、多電力線網(wǎng)絡運行和隱藏節(jié)點服務。

MAC層的工作方式為CSMA，其工作原理是：發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，邊發(fā)送邊繼續(xù)監(jiān)聽，若監(jiān)聽到沖突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，等待一段時間再重新嘗試。由于采用了CSMA機制，當網(wǎng)絡中Home Plug設備節(jié)點增加時，碰撞的幾率會增加，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾室矔蟠蠼档?。所以在?jié)點設備較少的家庭聯(lián)網(wǎng)場合，它仍是一種很實用、很方便的技術。由于Home Plug 技術是基于電力線傳輸基礎上發(fā)展的，考慮到電力線應用的惡劣環(huán)境，其協(xié)議中關于糾錯方面考慮較多，在一定程度影響了其傳輸時有效數(shù)據(jù)載荷的效率，但同時也增強了該方案的抗干擾性能。

Home Plug AV在同軸電纜上的傳輸完全采用Home Plug協(xié)議，只是修改了前端耦合等電路設計。同軸電纜的傳輸性能要好于電力線，像電磁兼容等原來在電力線上比較難以處理的問題也得到了很好的解決，數(shù)據(jù)流量性能也好于在電力線上傳輸?shù)男阅?。由于Home Plug AV在同軸電纜上的傳輸為多載波的OFDM有源調制方式，工作在30MHz以下頻段。雖然抗干擾較強，但當一點對多點通信時，也是要受到匯聚噪聲的影響。

EOC系統(tǒng)的主要工程問題

與任何雙向網(wǎng)絡類似，EOC系統(tǒng)的主要工程問題也可以分為三個層面。

一、物理層信號傳輸質量問題。物理層信號傳輸質量不佳，會直接影響業(yè)務的聯(lián)通，嚴重的甚至導致業(yè)務中斷，是EOC系統(tǒng)首要的工程問題，具體講：

（一）物理層信號的強度不足引起的問題。這類問題主要是設備故障、線路異常的損耗引起。Home Plug AV 傳輸?shù)念l段一般在5-65M低頻段，屬于CABLE雙向網(wǎng)絡比較惡劣的區(qū)段，OFDM本身有很強的抗干擾特性。因此，Home Plug AV物理層電平很高，一般在110dBV左右，信號的跌落是常見工程問題，也是首先要保證的。使用測試設備的RF監(jiān)測功能，是解決這類問題的有效手段。

（二）信道的干擾。低頻段是干擾最集中的頻段，除了常見的匯聚噪聲、設備過載外的失真外，低頻段還是外部侵入干擾最集中的頻段。Home Plug AV的物理層設計和MAC層的特性，其實都是對信道干擾的有效抑制機制，但對于持續(xù)性的、寬帶覆蓋的、信號強度大的干擾，還是有直接影響的。例如，如果一個短時干擾落在工作頻帶，CSMA機制就會起作用；但如果是持續(xù)性的，且信號強度大，則不僅CSMA，且OFDM的機制也會失效，通信質量就會大大受到影響。當通信信道受到干擾時，表現(xiàn)為通信帶寬急劇下降，無法連線，或者連線后速度慢，甚至完全中斷通信。使用測試設備的信噪比、頻譜掃描、比特負載等測試工具可以有效協(xié)助這類問題的排查。②

二、數(shù)據(jù)、協(xié)議層面的聯(lián)通、交換、速率等能力問題。第一類往往是終端設備的設置與局端設置的匹配問題。這類問題最常見，也最需要運維者的網(wǎng)絡調試經驗和能力。EOC設備本身有很多屬性，如MAC地址、USER HFID、MULTI-MASTER ISOLATION等。各EOC設備廠家都會或多或少根據(jù)自己的利益做一些屬性上的限制，例如A廠家的局端設備可能會根據(jù)終端的MAC來判斷終端設備是否為自家產品，是就允許其連接，不是則禁止其連接。同樣的，B廠家的局端設備，可能會根據(jù)USER HFID來識別終端設備是否是自己產品，是就允許其連接，不是就禁止其連接。C廠家可能會根據(jù)MULTI-MASTER ISOLATION來判斷是否允許終端連接。D廠家可能會同時限制以上幾個屬性?？傮w而言，不同廠家的設備兼容性較差。當客戶同時使用多家設備的時候，這個問題尤為突出。各廠家之間的設備交叉使用的時候最易出問題。所以做好互聯(lián)互通尤為重要。前期的互聯(lián)互通測試必不可少，可靠的測試儀表必不可少，后期遇到問題也必須要求設備廠家及時跟進。

第二類是局端設備的故障和互通匹配問題，甚至包括前后軟件版本的不一致。設備使用過程中出問題常見但不可怕，關鍵是要能快速地解決定位問題。使用中局端設備出故障會導致該局端下所有的用戶無法上網(wǎng)，涉及面廣，易引起投訴。所以，一旦出現(xiàn)這個問題，必須快速定位，第一時間解決，借助測量儀表是快速定位問題的有效手段。局端廠家的軟件版本升級也可能導致問題，所以涉及到局端軟件升級的，一定要先在小范圍內測試新版本的軟件的可靠性，以及升級過程的安全性，避免出現(xiàn)大面積局端故障。

三、EOC本身對有線電視傳輸?shù)挠绊憜栴}。Home Plug AV 自身為提升抗干擾能力，使用了兩種物理層手段，一是提升自身的傳輸電平，這個信號電平極高，比正常的電視射頻信號高出很多，一般的有線電視終端的平均數(shù)字電平在60dB？V左右。二是OFDM是寬帶信號，帶寬往往可以覆蓋幾個數(shù)字電視的頻道。一旦EOC信號自身的諧波以及互調產物落入高頻的電視頻段，就會影響電視傳輸，有時候由于OFDM、CSMA的作用，諧波和互調產物是浮動的，會污染電視頻段。使用測試設備的數(shù)字電視功能，可有效地測試這種干擾現(xiàn)象。使用頻譜功能，可協(xié)助排查。

EOC系統(tǒng)的測試

一、鏈路質量測試。③鏈路質量測試是指測試從局端到終端這一段同軸線的鏈路質量，主要指標和意義如圖3，各地可以根據(jù)實際情況來制定自己的合格值，總體要求是保證鏈路質量合格。

二、噪聲干擾測試。Home Plug AV采用自適應的OFDM調制，可根據(jù)新的質量，自動調整載波的調制方式，保證信道的帶寬利用率達到最大，根據(jù)每個載波的調制方式，可推斷出該頻點的S/N，據(jù)此判斷噪聲干擾情況。

三、MPDU測試。用于表征EOC終端之間相互干擾情況的物理量。失敗、碰撞數(shù)量急劇增多時，表示終端設備之間干擾嚴重。

四、EOC屬性設置。EOC儀表要與各個局端廠家的設備連接，所以必須與各個廠家的局端能夠匹配兼容。儀表不能要求所有廠家兼容自己，所以只能改變自己，適應所有局端。

五、EOC頻譜測試。測量EOC局端的信號頻譜。當EOC終端無法上線時，可用測量儀表測試EOC局端頻譜是否正常。因EOC信號是高速突發(fā)信號，正常情況下儀表上顯示的會是尖刺信號。如果無法觀測到如圖所示的信號，則檢測EOC頭端工作是否正常，或查看頭端與終端間的連接線纜是否正常。

運維人員可根據(jù)EOC系統(tǒng)在工程中出現(xiàn)的不同故障，分別采用相應的測試方式查找、分析問題，從而快速、有效地解決好系統(tǒng)問題，確保傳輸?shù)陌踩?、順暢?/p>

（作者單位：江西省廣播電視網(wǎng)絡傳輸有限公司）

注釋：

①田新成，劉獻偉，黃 霞等：《基于Home Plug AV標準的自適應電力線modem設計》，《電力系統(tǒng)通信》，2007（12）。

②許俊國：《EPON+EOC寬帶故障原因和排查思路方法》，《中國有線電視》，2011（11）。

③陳志國，黎 陽，江時珍：《EOC系統(tǒng)關鍵性能測試評估分析》，《廣播與電視技術》，2012（10）。