1、 EoC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.1 廣電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀
1.2 下一代廣電網(wǎng)絡(luò)(NGB)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
2、 多種基于無源同軸網(wǎng)的寬帶接入(EoC)方案
2.1 有源EoC技術(shù)頻率應(yīng)用
2.2 HomePNA技術(shù)方案
2.3 HomePlug技術(shù)方案
2.4 Wi-Fi 降頻技術(shù)方案
2.5 MoCA技術(shù)方案
3、 EoC 系統(tǒng)主要方式技術(shù)參數(shù)對比
4、 評估測試結(jié)論
1、 EoC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
伴隨廣播數(shù)字化進(jìn)程,為配合數(shù)字電視多種業(yè)務(wù)加快發(fā)展,建設(shè)寬帶、雙向的有線電視網(wǎng)絡(luò),為有線電視用戶提供Internet,VoD,交互電視等綜合多媒體業(yè)務(wù)已經(jīng)得到廣泛認(rèn)同。而我國廣電同軸電纜Cable接入覆蓋達(dá)1.5億用戶,是覆蓋最廣泛的有線線路之一,同時同軸電纜擁有寬頻率,高帶寬等特性,因此如何在現(xiàn)有的同軸網(wǎng)絡(luò)上承載以太網(wǎng)、IP業(yè)務(wù),提供Ethernet Over Cable成為各種技術(shù)的焦點。目前主流技術(shù)有無源EoC和有源EoC,有源EoC中有基于高頻(MoCA,WiFi降頻),低頻(HomePlug BPL、 HomePlug AV、HomePNA)等不同技術(shù)。本報告書從廣電網(wǎng)絡(luò)特點和要求出發(fā),對各種有源EoC技術(shù)進(jìn)行對比和分析。
1.1 廣電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀
目前廣電網(wǎng)絡(luò)基本是為適合廣播電視傳輸?shù)幕诠饫w同軸混合傳輸?shù)腍FC(Hybrid Fiber Coax)網(wǎng)絡(luò)。通常由一個總前端和若干分前端、一級和二級光鏈路干線、用戶分配網(wǎng)三大部分組成。
一級光鏈路一般是指總前端之間、總前端和分前端之間或者分前端之間的光路,一般采用環(huán)型、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)路由冗余備份,在光鏈路物理連接上仍采用星型結(jié)構(gòu)方式;二級光鏈路一般是指分前端到光節(jié)點(Optical Node)之間的光路,一般采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),條件好的地方可能采用環(huán)型、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)路由冗余備份。
用戶分配網(wǎng)一般指光節(jié)點到用戶家中的同軸電纜分配網(wǎng)絡(luò),一般采用樹型結(jié)構(gòu)。典型的廣播電視網(wǎng)絡(luò)如圖所示。目前用戶分配網(wǎng)的線路參差不齊,區(qū)別較大,一般只考慮正向傳輸指標(biāo),較少考慮反向傳輸指標(biāo)。
隨著光進(jìn)銅退的發(fā)展趨勢,光纖會越來越靠近用戶端,光節(jié)點覆蓋用戶數(shù)也會逐步減小,-9,-12電纜會逐步被光纖替代,逐步消失,同樣放大器也會逐步減少到1級或者無源網(wǎng)絡(luò)。
有線電視網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)
1.2 下一代廣電網(wǎng)絡(luò)(NGB)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
國家廣播電影電視總局科技司《面向下一代廣播電視網(wǎng)(NGB) 電纜接入技術(shù)(EoC)需求白皮書》對下一代廣電網(wǎng)絡(luò)(NGB)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述
在光傳輸改造方面,相比有源光網(wǎng)絡(luò)(AON)技術(shù),無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備成本低,并且其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與HFC網(wǎng)光纖部分的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相類似,因此在現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)中采用PON技術(shù),不需要對現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大幅度改造,需要在原來的光網(wǎng)絡(luò)上作相應(yīng)的配置,可在較短時間內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)的升級。在光傳輸改造方面,除了采用PON技術(shù)以外,還可以利用其他各種光接入技術(shù)。采用PON技術(shù)作為光接入技術(shù)是作為一種典型應(yīng)用,并不排斥其他光接入技術(shù)的應(yīng)用。
同軸電纜寬帶接入網(wǎng)絡(luò)用于解決電纜接入改造技術(shù)問題。由同軸電纜寬帶接入技術(shù)和無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一起構(gòu)成有線電視網(wǎng)寬帶接入技術(shù)?;陔娎|接入技術(shù)(EoC)的有線電視寬帶接入網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)如下圖所示:
作為寬帶接入解決最后100米的方案,如電信大部分利用雙絞線和xDSL接入技術(shù),廣電對EoC技術(shù)上選擇應(yīng)考慮利用大部分現(xiàn)有用戶分配網(wǎng),小部分網(wǎng)絡(luò)做很少的改動就能提供簡單方便的即插即用解決方案。
典型的用戶分配網(wǎng)絡(luò)涉及的設(shè)備有:Cable電纜,分支器,分配器,放大器,還可能有尋址器:
評估測試環(huán)境與主要測試項目
2、 多種基于無源同軸網(wǎng)的寬帶接入(EoC)方案
目前可以用于無源同軸網(wǎng)的雙向接入技術(shù)越來越多,通稱為EoC(以太數(shù)據(jù)通過同軸電纜傳輸)。
2.1 有源EoC技術(shù)頻率應(yīng)用
按照有線數(shù)字電視頻道配置指導(dǎo)性意見以及實際應(yīng)用,目前有線電視網(wǎng)絡(luò)受網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、分配網(wǎng)絡(luò)線路衰減、前端發(fā)射設(shè)備、放大器等因素影響,存在300M,550M,750MHz,860M的網(wǎng)絡(luò)。為兼容現(xiàn)有的頻率分配,可供EoC使用頻率有兩個部分,一是低頻5~65MHz,將來隨著數(shù)字化改造完成,且88~108是FM頻道,在同軸電纜中仍可傳輸,因此低頻將有可能擴展至110MHz,低頻技術(shù)主要有HomePNA和HomePlug BPL、HomePlug AV,后兩種也被稱為PLC技術(shù)。
有線電視網(wǎng)頻率分配圖
如果采用高頻技術(shù),考慮到實際要和860MHz數(shù)字電視頻道兼容,我國目前大部分分支分配器支持5~1000MHz,因此,實際采用高頻技術(shù)實際可用頻率為900~1000MHz,高頻技術(shù)方案主要是WiFi (降頻)、MOCA。
2.2 HomePNA技術(shù)方案
HomePNA是Home Phoneline Networking Alliance(家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟)的簡稱,Home PNA技術(shù)可以利用家庭已有的電話線路,快速、方便、低成本地組建家庭內(nèi)部局域網(wǎng),利用家庭內(nèi)部已經(jīng)布設(shè)好的電話線和插座,不需要重新布設(shè)5類線,增加數(shù)據(jù)終端如同增加話機一樣方便。
目前,該組織共發(fā)布了三個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),1998年發(fā)布HomePNA V1.0版本,傳輸速度為1.0Mbit/s,傳輸距離為150米;1999年9月發(fā)布V2.0版本,傳輸速度為10Mbit/s,傳輸距離為300米。到了2003年所推出的3.0版規(guī)格(2005年成為世界標(biāo)準(zhǔn)—ITU G.9954),將傳輸速率大幅提升到128Mbps,且還可擴充到240Mbps。
HomePNA 3.0提供了對視頻業(yè)務(wù)的支持,除了可以使用電話線為傳輸媒體外,也可使用同軸電纜,HomePNA over Coax為廣電行業(yè)應(yīng)用HomePNA技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。它可與大部份的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,如Ethernet 、802.11 及IEEE1394等設(shè)備聯(lián)接使用。
HPNA3.0是國際(ITU-T)標(biāo)準(zhǔn),目前已到3.1版本,速度將進(jìn)一步提高,由于是ITU-T標(biāo)準(zhǔn),可能會有更多芯片和產(chǎn)品廠家加入。它工作在低頻段(4-28MHz),傳輸損耗小,但干擾大(目前采用12-28MHZ)。
2.3 HomePlug技術(shù)方案
HomePlug(HomePlug Powerline Alliance)是家庭插電聯(lián)盟(HomePlug Powerline Alliance,Inc.)成立于2000年,在全球擁有75個成員,是領(lǐng)先的開發(fā)全球互聯(lián)電力線通訊規(guī)格的開放標(biāo)準(zhǔn)組織。該組織自成立以來陸續(xù)制定了一系列的PLC技術(shù)規(guī)范,包括HomePlug 1.0、HomePlug 1.0-Turbo、HomePlug AV、HomePlug BPL、HomePlug Command&Control,形成了一套完整的PLC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,基本上覆蓋了所有電力通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
HomePlug 技術(shù)能實現(xiàn)在電力線、電話線、以及同軸電纜上數(shù)據(jù)傳輸。目前廣電行業(yè)已將該類技術(shù)廣泛應(yīng)用到同軸電纜,采用OFDM 正交頻分多路復(fù)用技術(shù),工作頻率為2-28MHz,PHY 速率可達(dá)72Mbps。由于HomePlug 技術(shù)是基于電力線傳輸基礎(chǔ)上發(fā)展的,考慮到電力線應(yīng)用的惡劣環(huán)境,其協(xié)議中關(guān)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。
2.4 Wi-Fi 降頻技術(shù)方案
Wi-Fi 降頻技術(shù)方案也稱WLAN,采用802.11b標(biāo)準(zhǔn),通常應(yīng)用是采用高頻段2.5GHz,在Cable上承載時,可移頻至950M,占用40M頻寬,可為用戶提供108MHz的物理層速率;WLAN自身是一種經(jīng)廣泛驗證和規(guī)模使用的無線技術(shù),目前越來越多的終端內(nèi)置了WLAN模塊,但在廣電特殊的應(yīng)用環(huán)境下不可能照搬WLAN技術(shù),必須降頻使用,因此應(yīng)用上又有新的特點。
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2.5 MoCA技術(shù)方案
MoCA是同軸電纜多媒體聯(lián)盟(MultimediaoverCoaxAlliance)的縮寫,MoCA成立于2004年1月,MoCA希望能夠以同軸電纜(Coax)來提供多媒體視頻信息傳遞的途徑;它們利用Entropic的技術(shù)(c-link)作為MoCA1.0規(guī)范的依據(jù),為多媒體業(yè)務(wù)提供更好的QoS。
與其他EOC技術(shù)相比較,MoCA本身就是基于同軸電纜的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù), MoCA的頻率與原廣電的頻率不同,是從800MHz到1500MHz,其每一個頻段50MHz,可以支持31個用戶62個用戶,共享高達(dá)270M的物理帶寬,MOCA技術(shù)的調(diào)制速率最高,達(dá)270Mbps,但在標(biāo)準(zhǔn)化方面,只有一個聯(lián)盟協(xié)議。
3、 EoC 系統(tǒng)主要方式技術(shù)參數(shù)對比
序號 | 參數(shù)/功能 | HomePNA | HomePlug BPL | HomePlug AV | Wi-Fi 降頻 | MOCA |
1 | EoC 類型 | 低頻調(diào)制 EoC | 低頻調(diào)制 EoC | 低頻調(diào)制 EoC | 高頻調(diào)制 EoC | 高頻調(diào)制 EoC |
2 | 參考規(guī)范 | HomePNA3.0(3.1) ( ITU-T G.9954) | HomePlug BPL | HomePlug AV | WiFi | MOCA |
3 | 設(shè)備采用芯片 | CopperGate CG3110 | SPIDCOM | Intellon INT6300 | atheros | Entropic |
4 | 工作頻段 | 12MHz-28MHz | 2MHz-62MHz | 5MHz-30MHz | 960MHz-1060MHz | 800MHz-1500MHz |
5 | 輸出電平 (dBmV) | 118.8 | 118.8 | 123.4 | 114.2 | 103.7 | 103.7 |
116.0 | 116.0 | 122.8 | 107.7 | 107.3 | 107.3 |
6 | 鏈路衰減(dB) | 0~60 | 0~60 | 10~75 | 0~55 | 0~70 | 0~70 |
0~60 | 0~60 | 10~75 | 0~45 | 10~65 | 10~65 |
7 | 上下行頻段是否分離 | 否 | 否 | 否 | 否 | 否 |
8 | 是否支持多頻道工作 | 否 | 是,2 頻道:2~30/34~62 | 否 | 是,2 頻道 | 是,4 頻道 |
9 | 每頻道標(biāo)稱帶寬 | 16MHz | 28MHz | 25MHz | 40MHz | 50MHz |
10 | 調(diào)制方式 | FDQAM ,8 個子載波 | OFDM(BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、 256QAM、1024QAM)子載波數(shù)量:1024 或896 | OFDM(BPSK、QPSK、64QAM、256QAM、1024QAM)子載波數(shù)量:1155 個,可用 917 個 | OFDM 子載波數(shù)量:每頻道64 或 52 個子載波 | OFDM 子載波數(shù)量:256 |
11 | MAC 層工作模 式 | CSMA/CA | TDMA | CSMA/CA | CSMA/CA | TDMA |
12 | MAC 層最大傳輸帶寬 | 96.9Mbps | 66.4Mbps | 94.4Mbps | 78Mbps | 120Mbps |
13 | MAC 層數(shù)據(jù)帶寬(Mbps) 包長1518B(下/上行) | 97.73/16.36 | 67.22/65.33 | 95.47/86.94 | 64.23/61.20 | 101.20/63.52 |
14 | MAC 層數(shù)據(jù)傳輸時延(ms )(下/上行) | 2.33/4.26 | 397.82/261.31 | 6.27/3.74 | 1.25/2.83 | 2.71/1.85 |
15 | 是否支持組播 | 支持 | 支持 | 不支持 | 支持 | 支持 |
16 | 是否支持 VLAN | 是 | 是 | 是 | 是 | 是 |
17 | 單局端支持最大終端數(shù) | 32 | 64 | 253 | 256 | 31 |
18 | 中繼方式 | RF 低端通過型橋接器 | RF 低端通過型橋接器 | RF 低端通過型橋接器 | 調(diào)制中繼、無源跨接器 器 | 調(diào)制中繼、 無源跨接器 |
19 | 抗單頻干擾能力(單位:dBmV) | 68 | 100 | 116 | 85 | 115 |
注 :輸出電平、鏈路衰減接收大于等于最大帶寬的 90%為正常工作電平,測試時間24小時。
4、 評估測試結(jié)論
根據(jù)目前評估測試掌握的各種數(shù)據(jù),我們得出以下結(jié)論:
1) 基于各種技術(shù)方案的 EoC 系統(tǒng)均能夠?qū)崿F(xiàn)電視信號與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等綜合業(yè)務(wù)在同軸電纜中的雙向傳輸。
2) 各EoC 系統(tǒng)均有待完善提高;各方案在物理層性能、數(shù)據(jù)處理能力、組網(wǎng)能力、業(yè)務(wù)和設(shè)備管理能力以及設(shè)備穩(wěn)定性等方面均各有特點與優(yōu)勢,目前沒有一種方案能完全具有所有優(yōu)點。
3) 針對不同的應(yīng)用環(huán)境,有可能選擇不同的技術(shù)方案。
4) 各種技術(shù)方案實現(xiàn)的 EoC 系統(tǒng)有較大差異,目前不能實現(xiàn)不同技術(shù)方案設(shè)備間互連互通。