广电双向网接入网改造技术分析

2016-07-13莫淦成

大科技 2016年8期

关键词：接入网以太网双向

莫淦成

（广东省广播电视网络股份有限公司东莞万江分公司广东东莞 523000）

广电双向网接入网改造技术分析

莫淦成

（广东省广播电视网络股份有限公司东莞万江分公司广东东莞 523000）

近些年来，随着我国经济水平不断的发展，我国的通信行业也取得了快速的发展。随着我国对三网融合的政策推广力度不断加大，各地广电双向网接入网改造的步伐逐渐加快。因为对大量的通信数据和有线电视信号传输的要求越来越高，以往采用以太网传输的方式已经不能满足用户对于数据和音视频业务的要求。随着我国光纤传输的快速发展，由于光纤具有高效的传输效率及很高的安全可靠性，得到了全社会的广泛关注，光纤技术在广电双向网接入网改造中起到了重要的作用。本文首先对广电双向网中的关键技术进行了分析，然后对应用最为广泛的EOC技术进行了重点分析，对广电双向网接入网改造具有较高的指导意义。

广电双向网接入网；改造；技术

1 引言

近些年来，随着有线电视技术的升级，为广电双向网接入网改造提供了很大的发展平台。为有线电视网络大多使用同轴电缆或光缆等媒介进行传输，这中网络在不同的用户之间进行分配或交换信息，这些信息主要包括声音、图像、数据及其他信号。该传播系统能够为用户提供多套电视节目，甚至还可以为用户提供各种信息服务。进人21世纪后，有线电视正面临着前所未有的机遇和挑战。现代的有线电视网络已不再是只能传输多套模拟电视节目的单向网络，随着社会需求的不断增长和信息科学技术的快速的发展，有线电视网络正在逐步演变成具有综合信息传输交换能力的有线电视网络，这些网络可以提供多功能服务，有线电视网络同时也是一种宽带交互式多媒体网络，该网络可融合在信息高速公路中成为未来信息网络不可缺少的组成部分，以为广大用户提供更多适时的信息。可以肯定的是作为信息传输的手段，有线电视网络将长期存在并得到不断的发展。先进的有线电视网络汇集了当代电子技术许多领域的新成就，体现了现代广播电视技术、现代通信技术、现代计算机技术的交叉和融合，具有数字化、智能化、网络化、综合化等现代信息网络的一切特征。

2 有线电视双向网络的特征

双向传输技术是指在单根馈线上传输两个方向的信号。双向传输系统中前端传向用户的信号叫下行信号，同时，可以由字面意思得知用户端传向前端的信号叫上行信号。下行通道（正向通道）从前端下行传输至用户输出口，上行通道（反向通道）从系统某个位置上行传输至前端。一般情况下，实现双向传输的方式有三种，分别为：频率分割方式、时间分割方式、空间分割方式。双向传输技术大多使用频率分割方式，也就是通过采用不同的频段来分别传输上、下行信号。这些信号可以根据频率分割的范围分为低分割、中分割、高分割三种。频率分割双向传输可用两种方式组成，即一套电缆、一套放大器的频率分割双向传输系统和一套电缆、两套放大器的频率分割双向传输系统。由于前者有诸多不足，目前普遍使用一套电缆、两套放大器的频率分割双向传输系统。

3 广电双向网络改造的要求

目前广电双向网络改造定位于：能够开展视频、语音、数据等综合业务，而且可运营、可管理、可维护，因此应充分考虑和满足各方面的要求。要立足于广电网络自身优势，既要满足近期业务的需要，又要兼顾未来的发展规划。要技术成熟、标准化程度高，符合未来技术发展趋势，保证可持续发展。要充分利用现有HFC网络的同轴电缆资源，体现HFC网络的高带宽特点。要有带宽保证和质量保证，带宽性价比高、可靠性强、运维成本低。要施工难度低、速度快，能够根据业务需要灵活分片部署，建设和用户开通成本低。

4 广电双向网的关键技术

4.1 CMTS技术

CMTS技术又叫做线缆调制解调器终端系统技术，是指应用在有线电视传输系统中的来对有线电视进行双网改造的关键技术。线缆调制解调器终端系统技术的实现部分是由线缆调制解调终端和CMTS头端组成的，其中CMTS头端主要是对线缆调制解调终端设备进行验证、管理和分配等操作，并通过HFC网络的射频调制技术将互联网以及IP骨干网的通道分配给各终端。在广电双向网络中，通常是通过调制共缆传输对有线电视信号进行处理，同时针对以太网数据信号在用户终端进行解调，将信号分离出来，最终实现以太网与有线电视用户进行连接。由于线缆调制解调是采用双向的HFC网络作为其物理基础进行接入，为了实现HFC网络的双向化，通常需要经过带宽分配以及回传信道通路的方式予以实现。例如，在传输信道的下行中心频率较小时，需要划分出一部分专属带宽信道，并将此部分信道的数据通过广播的形式传送出去。在传输信道中，专属带宽信道中的信号首先要经过正交振幅调制，通过调制后专属带宽信道的传输速率可以大大提升。另外，CMTS和线缆调制解调终端还共同组成了有线带宽网络的接入系统。在此系统中，前端路由器和CATV网络之间通过CMTS来进行连接，同时线缆调制解调终端是实现广域网与CMTS连接的桥梁。

4.2 EPON技术

EPON技术是由IEEE802.3工作组提出的运用无源光网络进行信号传输的新型通信方式，利用无源光纤来实现传统以太网中点到多点的传输。EPON技术主要是以光纤传输作为基础，通过光纤线路终端、光分配网络以及光网络单元进行集成形成EPON系统，利用光纤传输的高效性和安全性来实现信号快速可靠的传输。在EPON系统中，传输信号可以是文本和数据流，同时也可以是音频和视频业务。并且EPON技术集成了传统以太网和PON技术的优点，具体表现在上行线路中，数据流是通过以太网包的形式进行发送的，而在下行线路中，则是利用PON技术较高的传输速率来进行数据传输。EPON接入网技术具有如下几个优点：首先，EPON采用了点到多点结构，那么在做系统扩容升级的时候，仅仅需要增加ONU数量及部分用户端光纤线路即可完成，方便快捷且有利于保护原有资产；其次，EPON采用了单纤波分复用技术，传输距离远，成本压力低，有利于大规模使用；最后，EPON网络结构简单，故障率低，便于维护，能够较好地解决目前HFC网络中广泛存在的入侵干扰、回传噪声等问题。光纤入户目前看来是有线网络发展的终极目标，而当前发展形势下，EPON技术的应用已经得到了众多专家的认可。随着终端技术的不断改进，EPON技术应该会有更广阔的前景。

5 广电双向网接入网改造中的EPON技术

5.1 EoC技术

EoC技术叫做基于同轴电缆的以太网传输，是在同轴电缆上对以太网信号进行传输的一项技术。EoC技术在实现的过程中，并不改变以太网络信号的格式和参数，只是以同轴电缆为传输介质对两点或多点之间的信号传输提供媒介。EoC技术的应用可以促进广电网中数据双向传输的实现，现如今EoC主要应用在调制传输和基带传输两个方面。EoC技术的实现种类众多，可以分为有源和无源的EoC技术，其中有源的EoC技术又包括四个标准体系，分别是HomePNA、MoCA、WLAN和Home－Plug。不同的标准体系对应EoC的频段范围也不尽相同，其中MoCA和WiFi主要适用于高频的频段，对于噪声滤除的效果较好。而HomePNA和HomePlug则更多的适用于低频的频段，噪声滤除的效果较差，其中HomePNA的设备复杂性较高，对链路进行管理和维护难度较大，并且在广电网中匹配效果不佳而使用较少。相比较而言，HomePlug则表现出较高的频带利用率，并得到较为广泛的应用。现如今，市场上EoC技术的实现标准和种类较多，其中HomePlug、HiNOC和MoCA以及最近提出的EPOC技术受到了通信行业的关注，并得到了广泛的应用。

5.2 有源EoC低频和高频的一般技术分析

按照有线数字电视频道配置指导性意见以及实际应用，为兼容现有的频率分配，可供EoC使用频率有两个部分：①低频5～65MHz；②高频860MHz以上。如果采用高频技术，考虑到实际要和860MHz数字电视频道兼容，而频段隔离滤波器的性能和通带与阻带的变比相关，阻带太窄，高频隔离、混合滤波器成本很高且很难做好。现有网络存在大量550MHz、750MHz的网络，因此不能满足高频传输的要求，并且虽然大部分分支的分配器的范围5～1000MHz，但是850MHz以上的高频特性会变差，当超过1GHz频率后，其特性无法得到保证。此外，800MHz的衰减约为50MHz的四倍，采用高频技术无法满足现有光节点覆盖。如果采用低频衰减较小的低频技术，等效电缆400m长度的衰减仅仅20dB，即使考虑加上35～40dB的衰减，也能够基本满足光节点覆盖。

5.3 有源EoC具体技术的分析

从上面低频和高频的分析可知，低频更合适EoC的传输，但HFC网络低频也存在汇聚噪声和低频干扰大的问题，因此必须对有源EoC的具体技术进行对比分析，为有源EoC的技术选择提供理论依据。目前采用高频的EoC技术有两种：①基于WiFi的WLAN技术；②基于MoCA技术。WiFi技术中有采用降频到1GHz左右和直接使用两种，由于WLAN是2.4GHz频道，衰减太多，基本不用考虑。本文中仅针对降频的WLAN技术来分析。WLAN是一种经广泛验证和规模使用的无线技术，但其MAC和PHY特性可以适应无线多径传输、快速衰弱的时变信道。Cable信道有衰减、延迟失真、噪声等都相对稳定的特性，是一种相对可靠的信道。因此这两种信道的不同导致其实际应用效果差别很大。MoCA技术采用OFDM技术，抗干扰比WLAN要好，但如果作为接入网方案，则存在覆盖性、改造成本、高频噪声容易注入、芯片成本高和网络适应性差等问题。