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(diǎn)。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），低頻（PLC，HomePNA）等不同技術(shù)。本文從廣電網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和要求出發(fā)，對各種有源EoC技術(shù)進(jìn)行對比和分析。
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)?/span>HFC（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(shí)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(diǎn)（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(shí)現(xiàn)路由冗余備份。
用戶分配網(wǎng)一般指光節(jié)點(diǎn)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1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(diǎn)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)。
圖1 有線電視網(wǎng)絡(luò)常用結(jié)構(gòu)
作為解決最后接入方案，如電信大部分雙絞線能適應(yīng)xDSL接入技術(shù)類似，EoC技術(shù)選擇上必須考慮滿足大部分現(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。下圖是某實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的部分用戶分配網(wǎng)絡(luò)：
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? 廣電網(wǎng)絡(luò)中300M，550M，750M，860M系統(tǒng)說明。
– 分支器，分配器的指標(biāo)都是5M～1000M，但實(shí)際上高頻的效果都是比較差的，插入衰減，放射等指標(biāo)都會變壞。
– 廣電頻率說明：一是Cable電纜限制；電纜質(zhì)量不夠好，到高頻時輻射大，屏蔽性能下降，抗干擾能力下降。二是放大器的工作頻段限制，有不同的截止頻率。
? 電纜的衰減特性。電纜的衰減和電纜的結(jié)構(gòu)等特性相關(guān)，下面列的是通用的75歐電纜不同頻率的大致衰減特性。（-5，-7是電纜的粗細(xì)）
75-5電纜的衰減，50M～5dB/100m；750M～20dB。（室內(nèi)電纜）
圖2 用戶分配網(wǎng)絡(luò)圖
如上圖所示，一般光節(jié)點(diǎn)到樓道后，其分配網(wǎng)絡(luò)就是由分支器、分配器和入戶電纜組成，分配網(wǎng)絡(luò)中的分支器，分配器在標(biāo)稱頻率范圍內(nèi)（一般為5M～1GHz），都可以看成是固定衰減，一般在35～40dB左右。
光節(jié)點(diǎn)輸出電平一般為110dBuV，廣電入戶信號為70±3dBuV（所有頻率），放大器主要是補(bǔ)償線路衰減。不同電纜的衰減特性如下：
75-5電纜的衰減，50M～5dB/100m；750M～20dB/100m。 （室內(nèi)電纜）
75-7電纜的衰減：50M～3.2dB/100m；750M～13dB/100m。 （入戶電纜）
75-9電纜的衰減：50M～2.3dB/100m；750M～10dB/100m。 （主干或分配電纜）
75-12電纜的衰減：50M～1.9dB/100m；750M～8dB/100m。 （主干電纜）
有線電視分配網(wǎng)絡(luò)中宣稱的衰減都是指網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)最高可用頻率（如750M，860M）的衰減，因此從上面可以看出，低頻50M的衰減基本只有高頻750M的1/4左右。而隨著光纖價格逐年下降，4芯的光纖已經(jīng)接近-7電纜的價格，光纖收發(fā)器的價格也越來越低，而且光纖的壽命長（一般可達(dá)10年，而電纜一般5～7年），因此現(xiàn)在新鋪設(shè)線路（主干和分配電纜）都是采用光纖替代同軸。因此在EoC網(wǎng)絡(luò)中首先必須考慮電纜分配網(wǎng)絡(luò)的衰減。
2、 有源EoC低頻和高頻對比
按照有線數(shù)字電視頻道配置指導(dǎo)性意見以及實(shí)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，二是高頻860MHz以上。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，因此低頻可擴(kuò)展至110MHz。
圖3 有線電視網(wǎng)頻率分配圖
如果采用高頻技術(shù)，考慮到實(shí)際要和860MHz數(shù)字電視頻道兼容，而頻段隔離濾波器的性能和通帶和阻帶的變比相關(guān)，阻帶太窄，高頻隔離、混合濾波器成本很高且很難做好，因此高頻實(shí)際頻率要采用925MHz以上頻率才比較合適。由于我國GSM下行采用935～960MHz頻道，且基站的發(fā)射功率大，電纜等串?dāng)_與頻率的1.5次方成正比，必須考慮給頻道的干擾。同時考慮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)存在大量550MHz，750MHz的網(wǎng)絡(luò)，無法滿足高頻傳輸?shù)囊螅掖蟛糠址种Х峙淦麟m然是5～1000MHz，但是850MHz以上高頻的特性基本都會變差，超過1GHz頻率后，特性更是難以保證。另外，一般光節(jié)點(diǎn)用戶覆蓋范圍為數(shù)百米，按照上述電纜的衰減和頻率的開方成正比，50MHz衰減大約為800MHz的四分之一。因此，采用高頻技術(shù)實(shí)際可用可靠頻道為925～1000MHz，無法滿足現(xiàn)有光節(jié)點(diǎn)覆蓋。
如果采用低頻技術(shù)，由于低頻衰減較小，即使等效75-5電纜400m長度的衰減也才20dB，加上35～40dB的衰減，也小于60dB，可基本滿足光節(jié)點(diǎn)覆蓋。
3、 有源EoC技術(shù)對比
從上面低頻和高頻的分析，低頻更合適EoC的傳輸，但眾所周知，HFC網(wǎng)絡(luò)低頻存在匯聚噪聲和低頻干擾大的問題，因此必須對有源EoC的低頻技術(shù)和高頻技術(shù)進(jìn)行對比分析，為有源EoC的技術(shù)選擇提供理論依據(jù)。
目前采用高頻的EoC技術(shù)有兩種，一種是基于WiFi的WLAN技術(shù)，另一種是基于MoCA(Multimedia over Coax Alliance 同軸電纜多媒體聯(lián)盟)技術(shù)。WiFi技術(shù)中有采用降頻到1GHz左右和直接使用兩種。直接將WLAN信號耦合到同軸電纜上，由于WLAN是2.4GHz頻道，衰減太多，基本不用考慮。本文中僅針對降頻的WLAN產(chǎn)品來分析。
首先來說明WLAN技術(shù)，不可否認(rèn)，WLAN是一種經(jīng)廣泛驗(yàn)證和規(guī)模使用的無線技術(shù)，但其MAC和PHY特性是適應(yīng)無線多徑傳輸、快速衰弱的時變信道，通過分集、多天線等來解決信號快速衰弱、信號盲點(diǎn)的問題。而Cable信道是一種相對比較穩(wěn)定的信道，其信道的三大特性：衰減、延遲失真、噪聲等都相對穩(wěn)定。因此這兩種信道的不同導(dǎo)致效果差別很大。主要存在以下問題：
圖4 WLAN子載波示意圖
a. 抗干擾能力差。WLAN雖然也是采用OFDM技術(shù)，但是所有信道都是采用同樣的調(diào)制方式（BPSK，4QAM～64QAM），不能根據(jù)每一個信道的SNR來調(diào)整比特分配，完全依靠誤碼率來調(diào)整速率，粒度太粗。只有52個信道（4個導(dǎo)頻音，48個承載信道），頻率帶寬312.5KHz。高頻噪聲容易注入，由于電纜和接頭，分支分配器的高頻屏蔽性能下降（高頻噪聲的穿透力強(qiáng)），因此GSM和他高頻等噪聲容易注入。
b． 覆蓋范圍小。高頻電纜衰減，分支分配器高頻特性不易保證，高頻泄漏大。放大器改造難度大，需要用有源中繼器來跨接，且影響總帶寬。由于有線電視可能最高頻率為860MHz，因此至少需要采用925MHz以上的頻段，才能保證和有線電視之間的頻段隔離。
c． 帶寬窄。54M物理速率，MAC速率為25M左右。WLAN從11g到11n，雖然11n采用40MHz帶寬和多路輸入輸出技術(shù)，能提供很高的帶寬和速率，但11n的MiMo技術(shù)提升性能是針對無線信道多徑信道的，無法在Cable上實(shí)現(xiàn)。從長遠(yuǎn)發(fā)展看，沒有競爭力。
d． 診斷功能、多業(yè)務(wù)功能弱。WLAN技術(shù)主要是用在家庭聯(lián)網(wǎng)無線聯(lián)網(wǎng)，在應(yīng)用到Cable技術(shù)后，沒有針對Cable做診斷、維護(hù)，并且多用戶接入，QoS等方面缺乏支持。
e． 由于增加降頻電路，變成非標(biāo)電路，其成本上升，成本優(yōu)勢降低，調(diào)整誤差比MER變差，非標(biāo)準(zhǔn)WLAN，生產(chǎn)測試?yán)щy，只能采用定性手段來評估。
MoCA是專門為適應(yīng)Cable網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的一種用于家庭聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，也采用高頻，和WLAN相比，其帶寬寬，采用50MHz，子信道也調(diào)整為192KHz，采用真正OFDM技術(shù)，抗干擾比WLAN要好。MoCA作為家庭多媒體互聯(lián)，在北美運(yùn)營商家庭互聯(lián)得到廣泛應(yīng)用。但考慮到家庭網(wǎng)絡(luò)分支分配器少，線路短，線路損耗小，反而是分支分配器的隔離損耗變成主要因素，同時采用1G以上頻道，避開GSM噪聲，因此MoCA作為家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是很好的解決方案之一。但如果作為接入網(wǎng)方案，則存在以下問題：
a． 覆蓋性問題和改造成本問題。高頻衰減大，覆蓋范圍小，只能做到樓道覆蓋，從而導(dǎo)致成本高?？缃臃糯笃餍枰紤]有源設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)引入有源設(shè)備，增加了故障點(diǎn)，并且成本較高。高頻濾波器，信號混合器相比低頻成本要高。
b． 高頻噪聲容易注入。
c． 網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性問題，國內(nèi)存在大量的550MHz，750MHz，很難適應(yīng)高頻傳輸。
d． 芯片成本高，只有一家芯片。長遠(yuǎn)看，低頻因沒有射頻RF電路，直接調(diào)制輸出，信號驅(qū)動簡單，方案成本低。
目前低頻技術(shù)上比較接近要求的有兩種技術(shù)，一是PLC，二是HomePNA?？紤]到低頻不可避免存在噪聲，因此抗干擾能力成為低頻選擇的一個重要指標(biāo)。
HomePNA早期（2.0以前）是基于短距或家庭電話線（Home Phone Line Network Alliance）的一種家庭互聯(lián)技術(shù)之一，到3.0后，同時提供基于家庭電話線和同軸網(wǎng)絡(luò)的寬帶技術(shù)。其使用低頻段（4－20MHz or 12－28MHz），物理調(diào)制技術(shù)采用QAM，FDQAM，雖然FDQAM通過降低數(shù)量，多次拷貝傳輸來提供糾錯，但其抗干擾能力遠(yuǎn)不如OFDM，且MAC技術(shù)主要是考慮家庭互連，接入MAC數(shù)、用戶數(shù)受限制。
圖5 FDQAM調(diào)制示意圖
PLC電力線通信技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，產(chǎn)品從14M，45M，80M發(fā)展到現(xiàn)在的200M產(chǎn)品。由于電力線噪聲非常大，為保證電力線傳輸，PLC采用OFDM技術(shù)，抗干擾能力非常強(qiáng)，很容易適應(yīng)Coax傳輸。同時，由于電力線可以認(rèn)為是一個開放空間的網(wǎng)絡(luò)，為避免其信號對外輻射，干擾相應(yīng)頻道的無線電臺等，其工作頻率可編程，可按照Cable網(wǎng)絡(luò)要求來調(diào)整。采用PLC有以下特點(diǎn)：
a． 廣覆蓋。接收靈敏度高，采用低頻技術(shù)，電纜衰減小，可滿足光節(jié)點(diǎn)覆蓋，放大器改造簡單，采用無源器件跨接即可。
b． 抗干擾能力強(qiáng)。采用OFDM，最多可支持1155個信道（每個子信道帶寬為24.414KHz），采用電力線調(diào)制物理技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)。
c． 高帶寬。目前200M的PLC技術(shù)，MAC層速率可達(dá)100M。
d． 帶用戶數(shù)多。一個頭端至少可支持32個終端，還有能支持64-253個終端的產(chǎn)品。
采用低頻技術(shù)的目的是做到光節(jié)點(diǎn)覆蓋，光節(jié)點(diǎn)到用戶采用無源同軸網(wǎng)絡(luò)來傳輸，從而降低設(shè)備維護(hù)成本和提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。對現(xiàn)有的同軸分配網(wǎng)絡(luò)基本不做改動，對放大器等設(shè)備進(jìn)行無源低頻旁路，提供低頻通道。其模型如下：
圖6 低頻雙向網(wǎng)光節(jié)點(diǎn)、放大器低頻改造示意圖
從上圖可以看出，采用EoC低頻改造，其噪聲路徑和傳統(tǒng)CMTS的匯聚噪聲區(qū)別很大。主要表現(xiàn)在以下三個方面：
a. EoC匯聚噪聲在光節(jié)點(diǎn)終結(jié)，范圍只覆蓋一個光節(jié)點(diǎn)或者一路cable用戶，而CMTS通過反向光收，在CMTS局端設(shè)備匯聚，覆蓋若干光節(jié)點(diǎn)，因此EoC方式匯聚噪聲用戶數(shù)量大為減少。
b. CMTS信號和電視信號是同一通道，因此光節(jié)點(diǎn)設(shè)備（光發(fā)，光收）、鏈路上的放大器等的低頻噪聲都會耦合到上行低頻通道，且這些噪聲沒有經(jīng)過線路衰減或者衰減較小，對上行接收端信號影響顯著。而EoC低頻技術(shù)相當(dāng)于在現(xiàn)有的廣播網(wǎng)絡(luò)上隔離了一條低頻通道，把光節(jié)點(diǎn)、放大器的低頻噪聲都通過高通濾波器隔離，因此僅需考慮終端噪聲的影響。
c. CMTS系統(tǒng)中，反向通道中仍存在放大或者衰減模塊，該模塊同時對噪聲也進(jìn)行放大或衰減，而EoC改造中，Cable網(wǎng)絡(luò)采用無源網(wǎng)絡(luò)，終端（TV，STB）輸出的噪聲和EoC信號一起傳輸，因此能保持較高的信噪比。
另外由于CMTS采用QAM調(diào)制技術(shù)，頻帶較寬，本身抗干擾能力較弱，且其所有設(shè)備都采用相同速率，而不是按照SNR自適應(yīng)調(diào)整。而EoC采用的是OFDM技術(shù)，可以根據(jù)每一終端，每一個子信道信噪比自適應(yīng)最佳速率，并能快速適應(yīng)信道變化，調(diào)整速率，因此能提供可靠的通信。
4、 小結(jié)
通過上面的分析，可以看出，有源EoC主要解決的還是舊小區(qū)的改造，因此覆蓋、施工簡單、保持現(xiàn)有同軸分配網(wǎng)不改動或者少改動很重要，因此低頻在這方面更為合適。但這僅僅是從技術(shù)上進(jìn)行的分析，實(shí)際的選擇上，需要綜合考慮廠家的規(guī)模、生產(chǎn)能力、研發(fā)能力、售后服務(wù)等多方面的能力，只有能長期投入的設(shè)備廠家才能真正幫助我們廣電完成雙向網(wǎng)的改造。
