1、论文广电网络EOC工程规划部署方案与设计资料广电网络EOC工程规划部署方案与设计申报专业： 通信类 申报职称： 工程师 工作单位： 西安大唐电信有限公司 姓名： 殷 涛 关键字：PON:Ethernet PassiveOptical Network，无源光网络EoC Ethernet:OverCoax 同轴电缆以太网，OLT OpticalLineTerminal CMTS:CableModemTerminalSystems，电缆调制解调器终端系统CSMA:Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问PPPOE:InternetProtocol，因特网协议OLT
2、:Optical line terminal，光线路终端ONU:Optical Network Unit，光节点QoS:Quality of Service，服务质量HFC:Hybrid FiberCoaxial，混合光纤同轴电缆网OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术SNR:Signal/Noise，信噪比TDMA:Time Division Multiple Access，时分多址TDD:Time Division Duplex，时分双工VOD:Video On Demand，视频点播技术RF:Radio Frequ
3、ency,射频1、 前言当数字电视在中国蓬勃发展的同时，双向数据业务正在以前所未有的速度渗透到人们的生活中。数字电视的平台可以为广大用户提供丰富的节目，更在完全颠覆电视只能被动收看的观念，正因为可以提供互动平台，可以让用户参与到节目中来，可以根据自己的需要定制、点播节目，数字电视才具有了无比广阔的前景。但是数字电视的平台需要有双向网络来支持，汽车再好，没有好的路也是枉然！所以与数字电视相配套的信息告诉公路建设就成了当务之急。广电网络建设必须首先解决的是把HFC网络从单向网络改为双向网络，经过多年的试验和尝试，结合当前无源光网络和以太网技术的发展，EPONLAN或EPONEOC(Ethernet
4、 Over Coax)方式是最合适当前广电HFC双向改造的方案。在广电运营技术升级上我们总的设计原则是：1、开放性：确保网络的开放性和互连互通，开放的接口，实现网络设备的统一管理。2、可运营性：向用户提供不同类型的服务，良好的业务管理能力，支持对用户的接入管理、身份认证、业务认证、带宽许可、地址管理和服务质量（QOS），并针对不同的业务提供灵活的计费方式，确保网络的可运营特性。3、可管理性：需要统一的分级、分权管理能力的网管系统，实现统一的网络业务调度和管理，降低网络运营成本。4、可增值性： 根据竞争和企业发展的需要，要充分考虑业务的扩展能力，能针对不同的用户需求提供丰富的宽带增值业务，使网络
5、可持续赢利。5、可扩充性：考虑到用户数量和宽带业务种类发展的不确定性，要建设成完整统一、组网灵活、易扩充的弹性网络平台，能够随着需求变化，充分留有扩充余地。6、安全可靠性：网络设计充分考虑整个网络的稳定性，支持网络节点的备份和线路保护，提供网络安全防范措施。2、 有线电视网络现状经过20多年的建设和发展，我国有线电视网络作为国家重要的信息化基础设施，已成为世界上用户规模最大的有线电视网络。目前，全国拥有1.87亿有线广播电视用户、农村用户约为5700多万户，近 4300个有线电视前端；国家级光缆线路4万公里，省级及地市光缆线路超过10万公里，地市、县分配网近300万公里；百余家有线网络公司开始
6、播出有线数字电视，2010年底有线数字电视用户总量达到9000多万户，多个城市完成了有线数字电视整体转换，为用户提供多种类的广播式业务，部分网络公司在有线电视网络中率先实现了宽带数据接入、视频点播等双向功能业务。 2003年7月广电总局发布了关于印发有线广播电视网改造指导意见的通知，广发技字2003705号文件，通知要求各地广电部门根据本地的实际情况和需求制订切实可行的有线广播电视网改造计划。该指导意见提出用户网改造坚持以HFC为主，以数字式广播电视业务作为用户网改造后的主体业务发展方向，兼顾数据业务服务，使有线广播电视网更好地满足广大观众的需求。在2010年6月，国务院召开了国家的三网融合协
7、调小组会，会上通过了三网融合试点方案。试点方案把三网融合进程明确分为两个阶段：2010年到2012年为试点阶段，2012年到2015年为推广阶段。对于一个广电网络公司来说，要在传输网中实现三网融合，首先要进行的工作就是网络的双向改造。数据网络的典型结构分为核心、汇聚、接入三层，在广电数据网络的核心和汇聚层设备选择上，已有众多经电信运营商长期运营验证过的设备备选，已经不存在技术上的问题。由于广电网络公司已拥有的布署到千家万户的同轴电缆网络资源，采用何种技术在同轴电缆上开展双向数据业务，完成快速覆盖，成为了摆在各广电网络公司面前的一道难题。下面将在前面各章节的基础上，对我国有线电视网络的情况进行分
8、析，选择出最适合最后300米双向改造的技术。 目前，国内大部分有线电视网络是单向广播式网络，用户到广电中心的回传通道没有打通；部分地区有线电视网络仍为550 MHz以下的系统，光节点用户超过了500户，甚至达到2000户以上。有线电视网络这种状况不能满足电视终端用户开展双向业务的迫切需求，有线电视网络亟待双向化改造。3、 有线电视网络基本结构有线电视单向网络是一个单方向传输宽带广播式信号的信道。利用广播信道构建的传输和分配平台称为广播平台。广播信道基本结构模型通常由一个总前端和若干个分前端、一级和二级传输网、接入分配网三大部分组成。 有线电视双向网络是通过建立双向的城域网和接入网为用户提供综合
9、业务的双向传输系统。双向网络基本结构模型通常由城域网、接入网、用户端等几部分组成。其逻辑结构图如下： 图1有线电视逻辑结构图上图为单向HFC网络和有线电视双向网的逻辑结构示意图，有线电视网双向化改造以后，单向广播电视业务继续保持原有的HFC逻辑链路，双向业务路由和逻辑分层与采用的网络双向化改造技术相关。城域网：有线电视双向网的城域网有两部分构成，第一部分为总前端和分前端构成的广播网络，第二部分为由IP网络核心路由、交换和传输以及汇聚路由交换构成的高速数据主干网络。广播网络一般采用星型和/或环型架构，能够提供数字和模拟电视广播的功能；数据主干网络一般网状联结，具有提供大容量高速数据路由、交换、转
10、发以及汇聚的功能。接入网：有线电视双向网的接入网有两种基本结构，一种是基于光电转换和同轴电缆的双向数据传输网络，另一种是基于光电转换和五类线的双向数据传输网络。用户端：有线电视双向网的用户端接入线路有两种类型，一类采用同轴电缆入户的接入类型，另一类是采用五类线入户的接入类型。目前广电的HFC网络大致可以分为以下两个部分： 从广电机房（前端/分前端）到光节点的光纤段；广电在建设电视网的时候，一般从机房到光节点布放了光纤。可以采用光纤收发器、或者xPON技术（EPON或者GPON），只需利用其中的一芯光纤，即可完成从广电机房（前端/分前端）到光节点的光纤段双向改造。即：把IP数据信号传输到了光节点
11、。 从光节点到用户的同轴分布网络这一段是HFC网络的同轴电缆部分。结构复杂，多为树型和星型混合的拓扑结构。需要根据业务发展规划，结合同轴分布网路的实际情况，以及EoC系统的性能指标，进行综合考量，统筹设计，才能确保以最少的投资，以最快的速度，建设最具性价比的双向化同轴网络。4、 大唐电信产品解决方案目前有线电视行业正在进行数字化整体转换。有线电视数字化使整个有线电视的业务、运营模式发生了革命性的变化。大家都意识到，单纯的模数转换没有实际意义，只有开展新业务、提供新服务、为用户创造新价值，才能使整体转换取得真正成功。新业务和新运营模式对网络提出了新的要求，最集中的体现就是要求网络实现双向。在广电
12、接入网络中存在三种主流的接入网组网方式：CMTS+CM、EPON+EOC以及EPON+LAN。经过多年的试验和尝试，结合当前无源光网络和得天独厚的同轴电缆入户资源，EPONEOC(Ethernet Over Coax)方式是最合适当前广电HFC双向改造的方案。本着“改造最少，投资最小，回报最快”的原则，大唐电信选用有源高频MOCA EoC技术，由于其工作频率的原因，具有对接头不敏感、故障率低的优点，主要适用于用户较为密集的地区，这些地区的同轴电缆网具有以下特点：1、下接的用户多，汇聚噪声较大；2、同轴电缆线路较短，光纤已到楼栋或单元；3、同轴电缆接头数量多，发生接触不良的绝对次数较多。该技术无
13、需铺设新的线路，直接利用现已存在的同轴电缆分配网络将宽带信号接入千家万户，为用户提供internet上网娱乐。大唐电信高频MOCA EOC系统中的头端设备被放置在光站处，头端设备的业务接口有：用于接驳有线电视信号的RF接口和用于接驳以太网信号的RJ45口；同时，头端设备向最终用户方向的同轴分配网络提供一个RF接口用于提供混合了CATV信号和以太网信号的混合信号，该混合信号经过分支分配网络进入用户家中；在用户家中，终端设备将混合信号分离并解调，向上提供一个RF接口用于接入混合信号，同时向用户提供一个用于接驳电视的RF接口和用于连接电脑的RJ45接口。网络整体拓扑网络整体拓扑如上图，从分前端到光节
14、点的广电网一般采用光传输，而以太网信号也常常采用EPON接入网这种光传输形式。 用户家中改造前后对比而在用户家中，不需要任何改造，只需要放置终端，该设备具有一个混合信号输入口用于接驳墙壁上的电视接口，另外还有两个输出口：一个RJ45输出口用于接驳计算机和一个RF输出口用于接驳电视机。我们的EOC产品主要技术特点是： 设备典型发送电平4dBm，接收动态范围4-84dBm。采用存贮转发方式交换报文，典型传发时延为3ms。 根据国内的有线电视频率划分，选用950MHz1500MHz频段进行传输，默认工作频率为1000MHz。硬件采用优化的射频前端设计，抵抗信号在电缆网络上的传输衰耗，增强了对电缆和分
15、支分配器的适应能力。可以在-75dB链路损耗下稳定工作。 采用能抗微波多径以及强单频干扰的OFDM（正交频分复用）调制方式。OFDM调制的每个子载波最高进行128QAM调制。每个信道理论上最大物理层数据速率为270Mbps，理论上可以达到最大130Mbps的以太数据速率。为了抵抗单点干扰，OFDM调制的每个子载波可以随着链路损耗的加大或链路SNR（载噪比）的降低，依次降低为64QAM、32QAM、16QAM、8QAM、QPSK、BPSK调制方式。在实际的应用环境中，设备在65dB链路衰减下，可达到下行80Mbps、上行80Mbps、双向102Mbps的以太报文吞吐量。 局端和用户端设备间交换数
16、据采用TDMA/TDD（时分多址/时分双工）技术。TDMA是Time Division Multiple Access的简写，是指分时传送传送数据的方法。TDD是Time Division Duplex的简写，TDD是在TDMA分时传送数据的基础上，对下行数据和上行数据进行分时传送，在单信道上完成双向数据传输。其它的EOC方案一般是采用CSMA（Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问）进行数据传输，各用户设备在发送信息时先侦听线路上的载波，检测到线路空闲时则进行发送，如果发送失 败则重传。在CSMA方式下，存在多个用户设备同时发送造成线路冲突的现象，在线路
17、负荷加重到一定程度时，吞吐量会急剧下降。TDMA/TDD方式与其相比最大的优点在于各用户设备发送上行数据的时机是由局端设备统一安排，没有线路冲突发生。在用户增多，或用户收发大量报文情况下，不会由于冲突造成性能下降。 可以向用户提供31用户和63用户版本的软件版本。31用户版本的软件强调的是高性能，在65dB链路衰减下，可达到下行80Mbps、上行80Mbps、双向102Mbps的以太报文吞吐量。63用户版本软件强调的是高覆盖能力，在同时接入用户的用户大于31户以后，由于用户设备的管理开销，会有性能降低现象，在63用户时，性能会降到下行65Mbps、上行65Mbps、双向83Mbps的以太报文吞
18、吐量。 集群网管。集群网管软件平台使用标准的SNMP协议作为管理协议，支持故障告警、故障日志、设备自动发现、基于角色的操作员访问控制等方便实用的功能。软件平台使用JAVA语言编写，跨平台能力强。 5、 EOC网络改造接入网设计高频EOC由于其工作频率的原因，具有对接头不敏感、故障率低的优点。也同时是因为工作在高频段，-5电缆上的衰减远大于低频段，使得其传输的距离较短，因此，高频EOC产品适合用于接头数量多，传输距离较短的网络环境。在系统规划阶段，首先需要对现场进行考察，查看光点到最远用户在1000MHz处的链路损耗能否满足要求。（注：-5同轴电缆在1000MHz处每百米衰减值按22dBc计算，
19、而高频EOC能保证性能并稳定工作的最大链损值为-60dBc）。一般地，光点到用户少于两级放大器的环境都能满足高频EOC的应用要求。需要注意的是：在一些采用了一级高功率放大器的环境，链损可能会超标，这在规划阶段需要特别注意。在完成网络的物理规划后，需进行网络的业务规划。在进行业务规划时，需先确定接入网需要承载的业务类型。一般地，广电网络中常见的业务有VOD业务、宽带接入业务、网络管理业务。下面将以同时开展这三种业务的网络为例，阐述大唐电信高频EOC是如何完成对业务的支持。大唐电信高频EOC局端设备的主要功能是二层网桥，用于完成以太报文的二层转发，局端设备对VLAN的处理是透传，VLAN标签的添加
20、和剥离是在用户终端完成的。为了方便用户进行远程管理，设备有一个三层接口，并支持TELNET和SNMP协议。终端设备内置交换芯片，默认工作在交换式HUB模式，对用户报文进行透传。可以支持802.1Q标准的VLAN协议，用户的数据口可以工作在Access和Trunk模式。一般地，用户的光网络接入层可能采用以下两种方式来区分业务： ONU输入和输出的报文不带VLAN标签，不在二层网络中区分业务。在我们服务的某用户网络中，VOD业务使用DHCP+分配地址，宽带接入业务采用PPPOE拨号，由宽带接入服务器上的DHCP服务器分配地址，局端设备的网管采用固定地址。每类业务指向不同的默认网关，通过三层交换机上
21、将三类业务报文转发到相应的IP网段。在这种网络中应用我公司的高频EOC时，用户终端不需要进行任何的配置，使其工作在默认的交换式HUB模式即可。为了进行远程管理，局端设备需要配置预先规划好的静态IP地址和默认的管理网关，三层交换机上使用静态或动态路由协议将此网段的网管报文转发到网管工作站所在的网段。 ONU输入和输出的报文带三种VLAN标签，在二层网络中区分业务。在我们服务的另一用户网络中，VOD业务使用DHCP+分配地址，宽带接入业务采用PPPOE拨号，由宽带接入服务器上的DHCP服务器分配地址，局端设备的网管采用固定地址。在在这种网络中应用我公司的高频EOC时，需要打开用户终端的802.1Q
22、功能，并配置每个端口的VLAN值。用户报文进入终端设备后，被终端设备内带的交换芯片打上VLAN标签，经局端设备交换到ONU，ONU将其转发给相应的网关。为了进行远程管理，局端设备需要配置预先规划好的静态IP地址、默认网关以及VLAN值。大唐电信的EOC局端产品有单路和双路射频口的产品可供选用。局端设备内带FTP客户端并支持SNMP协议，可以对局端设备和终端设备进行远程升级和管理。每台EOC局端可以提供大于100Mbps的MAC层吞吐量。大唐电信公司高频EOC能承受最大75dB的链路损耗，为保证系统的稳定，设计值取65dB。下图所示为几种典型的覆盖方案：上图所示的覆盖方案中，假设光站每个端口的输
23、出为110dBuV/Ch，用户入户电平为65dBuV/Ch。链路损耗值为45dB，考虑到入户后的分配损耗，取50dB。离设计要求的60dB最大链路损耗还差10dB，离最大链路损耗值75dB差25dB。这种覆盖方案采用了四台局端，可以提供大于400Mbps的数据带宽，下接的终端数量可以达到31*4=124户，在所有用户并发时，可以提供大于3Mbps的户均带宽。并且链路损耗值的裕度较大，能适应较差分配网络的情况。上图所示的覆盖方案中，假设光站每个端口的输出为110dBuV/Ch，用户入户电平为65dBuV/Ch。链路损耗值为45dB，考虑到入户后的分配损耗5dB，以及双端口局端固有损耗4dB，总的
24、链路损耗值为54dB。离设计要求的60dB最大链路损耗差6dB，离最大链路损耗值75dB差21dB。这种覆盖方案采用了两台局端，可以提供大于200Mbps的数据带宽，下接的终端数量可以达到31*2=62户，在所有用户并发时，可以提供大于3Mbps的户均带宽。有一定的链路损耗值裕度，能适应一般的分配网络。上图所示的覆盖方案中，假设光站每个端口的输出为110dBuV/Ch，用户入户电平为65dBuV/Ch。链路损耗值为45dB，考虑到入户后的分配损耗5dB，以及四端口双工器固有损耗8dB，总的链路损耗值为58dB。离设计要求的60dB最大链路损耗差2dB，离最大链路损耗值75dB差17dB。这种覆
25、盖方案采用了一台局端，可以提供大于100Mbps的数据带宽，下接的终端数量可以达到31户，在所有用户并发时，可以提供大于3Mbps的户均带宽。链路损耗值裕度不多，只能适应分配网络质量较好的环境。大唐电信的EOC局端和终端采用不对称的芯片方案。局端芯片的处理能力远大于终端芯片。因此，随着终端数量的增加，每台局端能提供的共享带宽不发生变化。下图为终端数量vs共享带宽图：上面的三种覆盖方案中，假设每台局端下接的终端数量为31台，31台终端共享100M的带宽。当终端数量减少时，每个终端则可获得更高的数据带宽，下图为终端数量vs户均带宽图：在某些情况下，由于用户密度或业务带宽增加，可能需要对光站一个端口
26、下的共享带宽进行扩容。我公司提供“扩线”和“叠频”两种可选的方案：完成接入网的规划工作后，将进入详细设计阶段。在进行EPON+高频EOC接入网的设计时，须按以下步骤进行：1、 确定每个用户的入户带宽；2、 确定每个高频EOC局端的覆盖用户数；3、 根据每栋数的接入用户数量，估算需使用的高频EOC局端数量；并进行数据节点预布局；4、 根据网络拓朴图，核算预布的数据节点到最远用户的链路损耗是否满足高频EOC应用的要求；计算方式如下：首先，根据网络公司开展的业务，算出每个用户需要的入户带宽。下面以1.8Mbps的标清VOD和2Mbps的宽带这两种典型业务为例，给出估算方法。标清VOD在点播时，每个用
27、户需要占用1.8Mbps的下行带宽，这个流量是较为恒定的，以1.8Mbps计算。宽带业务由于不可能每个用户随时都在下载文件或是刷新网页，所以按1Mbps估算。确定出每个用户的入户带宽为3Mbps。MOCA EOC单个局端设备可以允许31个用户接入，总的大报文吞吐量为104Mbps。根据上面假定的同时开展VOD和宽带业务，这两种业务均为非对称业务，下行流量远大于上行流量，下行报文绝大多数为1518字节的TCP大报文，上行报文大多数为64字节的TCP确认报文。根据我公司的测试结果，综合性能为75Mbps。可以满足75Mbps/3Mbps=25户用户同时上网并进行VOD点播。按50%的用户接入率进行
28、估算，每个EOC局端可以覆盖50个用户。根据上面的计算，可以大致估算出一个区域所需要的高频EOC局端数量。在小区的楼栋分布图上，将EOC局端和数据节点进行预布。最后，根据网络拓朴图，核算每个局端设备到最远的用户的链路损耗值。大唐电信的MOCA EOC设备要求局端到用户终端的链路损耗的计算值不大于65dBc（以局端出口处为0dB参考，双射频端口的局端按60dBc计算）。如果不能满足要求，则需要对光节点和高频EOC局端的位置进行调整，或增加节点的数量来满足链路损耗值的约束条件，最终完成设计。6、 EOC项目模型设计实例4口光机下覆盖200户。业务发展要求对应户数覆盖率100%200开通率50%10
29、0并发率50%501）100%覆盖，即全覆盖，覆盖200户；2）开通率50%，即最多开通20050%=100户；3）并发率50%，即所开通的100户中，最多有一半（50户）同时使用。4）户均设计带宽4Mbps（实际下行2Mbps，上行0.5Mbps）；根据以上业务发展规划要求，得出局端的带宽性能要求如下：下行：2Mbps50=100Mbps；上行：0.5Mbps50=25Mbps。总带宽要求：100+25=125Mbps；5)高频MOCA 局端支持31个用户并发在线，此环境需要2台双通路EOC局端设备，光机的每两路输入至EOC局端设备（高频链路衰减控制在65dbm以内）。7、 高频EOC环境测
30、试概述和总结大唐电信高频EOC在淄博广电高青分公司实验局从6月18日开始运行，目前已运行约2个月左右时间，已经部署两个用户点-李官庄村、石槽村、木李北周村，共计5台CG2000-O-24EA室外头端，70余台CT2000-400四以太网口终端，经过高温、雷击、传输距离、大数据流量等测试，设备运行稳定。网络拓扑结构示意图如下：高青县有线电视网已经过了网络改造，光传输网络全部部署到位，线路质量较好，在工程施工当中发现施工质量、分支分配设备等原因造成了一些网络运行故障，总结如下并对后期网络建设提出建议问题总结：1、 同轴电缆的F头制作工艺标准现象描述：通过施工安装设备，发现网络中有部分同轴电缆的F头
31、没有跟同轴电缆卡紧；同轴电缆未能跟EOC设备紧密融合；同轴电缆铜芯过长。2、 同轴电缆链路连接处的分支分配器接法现象描述：通过我们设备局端所带的链路损耗功能查看有部分用户家的终端到局端的损耗比其他用户过大，通过排查发现是分支分配器的输出接错，应该接分支分配器主路输出，而误接为支路输出，造成损耗过大，进而会造成设备的稳定性。3、 用户自行拧接同轴电缆现象描述：在确定某家链路损耗过大的时候，通过排查获悉用户私自对同轴电缆进行改造，链路汇合处没有用直通进行连接，而是直接通过两条线直接对接，这样会对网络信号的影响非常大。4、 频点干扰导致用户掉线现象描述：安装设备后，有部分用户反映掉线，通过我公司技术
32、人员排查，在频点为975MHz时网络中存在干扰，把频点改为1GMHz，干扰消失，问题排除。5、 非标准分支分配器现象描述：在有线电视网络中，分支器和分配器是常用的两种射频器件，广泛地应用于前端机房和用户接入网络。在高频EOC应用的最后100米有线电视同轴接入网环境中，分支器和分配器是用于对光接收机或线路放大器输出的射频信号进行功率分配。分配器与分支器用于射频功率分配时，所起到的功能是一样的。不同之处仅在于分配器只能等分输入功率，各输出口的输出功率是一样的。而分支器可以从输入信号中分出希望得到的功率，各输出口的输出功率可以不一样。高频EOC的局端一般安装在光接收机后，通过原有的有线电视同轴接入网络将数据信号送到用户室内，在用户端再用EOC终端还原成数据信号。其典型应用如下：如
