基于EPCN技术的有线电视接入网络双向改造实践

山东广电网络有限公司招远分公司 邢浩田

一、引言

随着有线数字电视整体转换工作的顺利推进，如何开展增值服务成为有线电视运营商在后整转时代面临的新命题。面对IPTV的挑战，广电运营商如何对有线电视用户接入网络进行双向化改造，就成当前急切解决的问题。目前，在广电双向改造方案中，除了CMTS，LAN等方式的接入外，EPON+EPCN技术方案正在受到业界的关注。特别是EPCN有效地解决了HFC网络最后100米的双向宽带接入问题，利用原有同轴电缆传输数据信号，具有广覆盖、建设快、投入低、高带宽、易维护等特点。

2009年招远广电与杭州华三通信技术有限公司（H3C）合作，采用EPON+EPCN方式，对原有HFC网络进行了双向改造，成功开通了互联网接入业务，并实现了对接入网中有源设备的全程全网管理。现将实现情况综述如下。

二、EPCN技术

EPCN技术是针对广电网络现状开发的有源EoC调制技术，把点到多点的同轴分配网络作为物理层传输介质，适用于星型、树型等任意拓扑结构。EPCN采用正交频分复用（OFDM），基本思想是将高速的数据流分配到多个相互正交的子载波上同时传输，具有抗频率选择性衰减和窄带干扰能力强，对脉冲噪声和信道快衰落有较强的抵抗力的优点。

1. EPCN频率分布

广播电视信号频率是80～1000MHz，EPCN将数据信号调制到7～30MHz频率，然后将CATV信号和调制后的数据信号混合传输，下行方向传输CATV和数据信号，上行方向传输数据信号，为双向数字电视平台提供回传通道。频率分布如图1所示。

图1 EPCN频率示意图

2. 传输原理

EPCN系统的上下行数据采用了不同的传输方式，这是专门为了适应Cable网络共享媒质的特性而设计的。每当STA上电后，STA会搜索CCO，并在CCO上注册自己的MAC地址，同时CCO给每一个STA分配一个惟一的终端设备标识（TEI）。

下行方向，数据从CCO到多个STA以时分复用技术（TDM）广播到各个STA。当数据信号到达STA时，STA根据TEI在物理层上做判断，接收给它自己的数据帧，摒弃那些给其他STA的数据帧。如图2所示，STA1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。

图2 上下行传输原理

上行方向，采用时分多址接入技术（TDMA）和载波检测多路复用（CSMA）传输上行流量。TDMA面向连接，提供QoS保障，确保带宽预留、高可靠性和严格的时延抖动控制。CSMA面向优先级，提供四级优先级，基于128位AES严格加密。

这种有源EoC的物理层使用OFDM调制方式。将待发送的信息码元通过串并变换，降低速率，从而增大码元周期，以削弱多径干扰的影响。在2～28MHz频段使用917个子载波，每个子载波可以单独进行B/SK，QPSK，8QAM，16QAM，64QAM，256QAM和1024QAM调制，OFDM中各个子载波频谱有1/2重叠正交，这样提高了OFDM调制方式的频谱利用率。在接收端通过相关解调技术分离出各载波，同时消除码间干扰的影响。采用Turbo FEC错误校验，物理层线路速率达到200Mb/s，可支持双向100Mb/s的连接。

三、EPCN技术应用实践

1. 接入网络双向改造结构

招远广电接入网络双向改造结构如图3所示，EPON和EPCN系统采用H3C公司的相关设备。OLT设备（带EPON业务板的S7506E交换机）放置于广电小区中心机房，OLT上行连接城区网设备。ONU（ET254-L）设备放置于小区或者楼道，OLT与ONU之间通过无源分光器以点对多点方式连接。

图3 招远广电接入网络双向改造结构图

EPCN系统由头端CLT（CC600E/CC602）、终端CNU（CB201E/CB203E）、同轴分配网等部分组成。头端与ONU放置在一起，将以太网调制，并与CATV信号混合，在楼道同轴分配网中传送。终端实现解调功能，将以太网数据信号与CATV信号分离，数据信号通过网口链接PC，实现上网功能。利用EPON+EPCN提供的IP通道，可实现点播信号回传，提供VoD增值服务，利用联通NGN平台提供VoIP业务。

2. EPCN光节点覆盖入户方式

（1）光节点覆盖方式。EPCN头端和ONU放置在小区光节点位置如图4所示。业务开通初期开通率比较低，为了降低成本，把EPCN头端和ONU放置在光节点位置，完成对小区的广覆盖，从而快速完成双向改造。随着业务开展，可以在光节点位置增加EPCN头端，为用户提供高带宽。

图4 EPCN光节点覆盖入户方式

（2）楼道覆盖方式。EPCN头端和ONU放置在楼道位置如图5所示。随着业务推广深入，业务开通率逐步提高，终端接入越来越密集，头端放置在光节点位置已不能满足用户带宽接入需求，可把EPCN头端和ONU放置在楼头，完成对楼道的密集覆盖，为用户提供高带宽。

图5 EPCN楼道覆盖入户方式

3. 实际应用中的干扰问题解决

用户家中一般1～3台电视机，用分支分配器分配信号，家中的宽带电缆调制解调器CNU（CB201E/CB203E）输出的宽带数据信号比较高，如果CNU离家中的电视机较近，有时候能影响电视信号的正常收看。

一般宽带数据采用衰减10～15dB的分支器分支输出或另加10～15dB的衰减器来解决，同时要求家中所用的分支分配器各输出口有较高的隔离度。家中的CNU（CB201E/CB203E）到头端CLT（CC600E）的宽带链路衰减一般在40dB左右，通过分支器或衰减器可衰减10～15dB，使总链路衰减在50～55dB左右，可较好地满足宽带数据链路的要求，又可解决对有线电视信号的干扰问题。

4. 基于EPCN技术的HFC网络双向改造的优势

（1）覆盖范围广。EPCN头端放在光节点处，到终端的传输距离可达1km，头端可接入253台终端用户，形成广覆盖，头端到终端可过两级放大器。对放大器改造无源，只需简单跨接低通旁路器即可。

（2）高带宽。H3C的EPCN，物理层速率可以达200Mb/s，MAC层带宽可以达100Mb/s。而且采用的QoS机制和TDMA下行机制可以保证用户增加情况下的负载均衡，可以支持点播和上网业务。且随着终端用户的增加，可增加EPCN头端，为用户提供高带宽接入。

（3）运营维护简单。每户带宽可限速，提供精细带宽管理；终端用户间二层隔离；黑白名单功能提供严格终端用户接入控制；全网统一网管，可以管理EPON、EPCN头端、EPCN终端。并能从EPCN头端获取丰富的线路检测参数，评价线路质量，方便用户维护线路

（4）可靠性高。EPCN头端和终端内置分离滤波器，实现掉电旁路，放大器改造也是无源，这样即使头端和终端掉电，也不影响CATV信号下传。

（5）为保证数据传输安全性，数据采用128位AES加密，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。

（6）强大的智能网管功能可对接入网中的有源设备进行全程全网管理，清晰展示CLT到CNU逻辑关系，直观显示CLT，CNU设备和链路的工作状态及运行参数，当某些设备参数变化超出设定范围或出现故障时，网管系统可实时报警，使维护人员能够在第一时间调整参数排除故障。

四、双向改造中应注意的问题

（1）应合理选择EPCN的改造目标。从成本角度考虑，应优先选择老旧小区，这些小区对双向网的需求较低，可较大发挥EPCN改造的成本优势。在双向网改造前期，虽然采用EPCN模式投入的

资金较低，但随着用户数的不断增加，改造成本会超过LAN接入方式。所以，若网改小区的未来对双向的需求较高，则不宜采用EPON模式进行改造。

（2）应保证改造网络符合EPCN建设的要求。为了EPCN双向网改造的顺利实施及后期的顺利使用，运营商必须要对目标网络进行评估，若网络不符合改造要求，则首先应对其进行相关调整，使之符合改造要求。若小区网存在楼道或楼层之间的串接，则首先要对其进行集中分配，再进行EPCN改造。串接网络会导致EPCN信号出现逐级衰减的情况，造成同一局端下的同级用户之间的接收、发送信号产生巨大差异，严重影响数据的传输。若不改造，不但会大量增加EPCN有源设备，还会增加故障点和改造成本。

（3）应注意信号的干扰问题。要避免EPCN信号对有线电视信号传输的干扰，特别要注意带外抑制比及输入输出插入损耗的问题。当带外抑制比≥65dB时，可保证不干扰有线电视信号；而输入输出插入损耗≤3dB时，将不会影响有线电视的均衡，且能保证网络调试的正常工作。

当有线电视光站和放大器的输出电平过高时，将会对EPCN信号产生影响。具体表现为：T值比R值小很多，会影响数据传输。通过分析可知，光站和放大器输出电平过高时，有线电视的带外杂散电平也相应提高，若其在EPCN的频段上，就会干扰EPCN局端设备对EOCN终端设备发送信号的接收。因此，光站和放大器的输出必须≤105dB。

五、结束语

招远广电积极探索新技术、新思维和新模式，目前多个小区已完成有线电视网络双向改造，用户反映良好。经测试，在光纤出口处，用PC对FTP服务器时行测试速率达到5Mb/s以上。在EPCN终端的用户处，下载速率达到2Mb/s以上，Tx/Rx速率约大于都20Mb/s。在网络双向改造中，我们可以因地制宜，建设适应本地特点的数字电视平台。EPON+EPCN技术促进了网络融合，与通信运营商合作是一种新的运营模式，既减少投入又有利于多种增值业务的开展，体现了三网融合的优势。

见www.dcw.org.cn