EPON+EoC——HFC双向改造的新思路

swordxia

目前全国正在进行数字化整体平移，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。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实现双向。
由于铜资源越来越紧缺，铜价不断上涨，铜缆越来越贵，伦敦金属交易所（London Metal Exchange）的数据显示，铜价在过去的四年内增加了3倍，今年1月到5月价格就上涨了59%，5类线价格上涨了50％；而光纤、光设备不断降价，越来越便宜。光进铜退自然成为发展趋势，光纤越来越靠近用户、每个光节点覆盖的用户数越来越少（2000－500－100）， 目前已经进入FTTP时代。
由于光纤到楼、到单元，同轴电缆无源化。而无源同轴是没有方向性的，因此基于同轴电缆的双向接入技术有了新的发展，最后100米无源同轴双向接入技术成为市场热点。
IP化是网络发展的又一个新动向：新一代编解码技术都是基于IP的，前端必然IP化；前端IP化必然带动传送网的IP化，欧美和印度都已经开始骨干网的IP化；最终的必然趋势是全网IP化。我们必须清醒地认识这一形势并在网络建设和改造当中积极应对和采用IP化技术。
归结起来，整个网络正面临数字化、光纤化、IP化。
目前主流的双向改造方案主要有两种，一种是基于HFC的双向改造方案（CM方案），另一种是光纤收发器到楼＋LAN入户方案
CM方案的最大优势在于高度集中：除了分前端（前端）的CMTS和用户端的CM以外，没有其他有源的数据网设备，因此管理、维护比较方便。CMTS的另一大优势是时间成本低：一旦部署了CMTS，就像电信ADSL一样可以随时开通用户，这对竞争是非常重要的。另外，覆盖范围大，单从宽带接入业务考虑，CMTS可以分期投资，逐步扩充。CM的标准化、成熟度也是其它方案难以比拟的。DOCSIS标准的带宽利用率最高，能达到的吞吐量也最高。DOCSIS3.0采用频道捆绑技术可以提高速率，甚至达到下行1Gbps、上行500Mbps的水平，这是目前所有其它铜缆接入技术无法达到的。在同轴占HFC网络中较大比例的时代，CMTS几乎是基于同轴的唯一可选双向改造方案。但CMTS单位带宽成本太高是这个方案的致命弱点。短期内如果只作宽带接入和上网，每个信道实际接入服务200户以下（覆盖2000户以下），由于共享和非同时应用，上网速度还可以达到200k－2M，如果作流媒体服务（IPTV、VOD等现在流行的新业务），每个用户都需要长时间占用网络、大流量吞吐数据，每个信道只能服务40户以下，成本就太高了。如果CMTS能够降价90％以上（这不太可能）就是一个性价比较高的方案了。另外，反向噪声汇聚也是一个工程和维护头疼的问题。光纤到楼和xPON技术的成熟、产品降价（每线GEPON平均带宽32M，不同渗透率时到户造价2000－6000元，按32户分摊的成本仅62.5－167.5元）使得CM接入方式（当户平带宽1M时造价＞3000元／户）受到越来越大的挑战。
全球只有北美地区CMTS占据了超过60％的宽带接入市场份额，这一方面和政府对有线网络运营商经营多业务的支持有关，另一方面也和北美分散的居住条件有关，但近两年当中应该采用FTTP＋LAN模式。但一定要处理好产权。
FTTP＋LAN模式经常存在的最大问题是时间成本和隐性成本太高：由于需要重新布线，常常需要很长的协调和施工时间，造成客户不满，甚至流失。而为了解决这一问题大规模布线，又造成另一个缺陷：用户开通率低时成本过高。开通率低恰恰是广电行业从事宽带接入服务的普遍现象。
ADSL一线成本已经降到300—400元，户平带宽已经达到1M，这使得我们在与电信运营商的竞争中在成本和带宽上面临极大的压力。
中国有线电视网的现状是90％的网络都还没有进行双向改造，因此现在改造网络完全可以根据各地实际情况和技术的发展选择性价比最高的方案。
在光纤到楼时代，可以用于无源同轴的双向接入技术越来越多，我们应该而且可以寻找新的出路！
目前最值得关注的就是无源光网络和最后100米无源同轴接入技术。
1.无源光网络（PON－Passive Optical Networks）
该技术是为了支持点到多点应用发展起来的光接入技术。基本网络结构见下图：
a) OLT－－Optical Line Terminal，光线路终端
b) ONU－－Optical Network Unit，光网络单元
c) POS－－Passive Optical Splitter，无源光分路器/耦合器
d) ODN－－Optical Distribution Networks，光纤分布网

2． 各种基于无源同轴的宽带接入（EoC）方案
目前可以用于无源同轴网的双向接入技术越来越多，通称为EoC（Ethernet over coax以太数据通过同轴电缆传输）。
2．1 WLAN
WLAN的最大优势在于价格低、标准化程度高，还有越来越多的终端内置了WLAN模块。从技术上讲，采用了OFDM调制技术，动态范围大、抗多径干扰，因此十分强壮。最大的缺点是频率高、损耗大、分配系统的无源器件需要更换。在高密集区（比如高层建筑和其它短布线的地方）目前是一个性价比最高的方案，但布线长时可能不能保证可靠通信（融创经纬有中继方案，但那样就没有性价比高的优势了）。如果只在一个单元内应该没有问题。无线还是家庭联网最有优势的方案之一。为了减少更换无源器件的数量，这种方案还要求集中分配安装方式（这是方向，特别是数字化以后），因此不能普遍适用。目前提供这种方案的接入设备厂家有两种技术路线，一种是纯同轴方案，另一种是同轴加无线方案。前者由于信号全部在同轴中传输，因此损耗小，能覆盖的范围大，不存在干扰和被干扰，安全性好，但用户端设备接口需要定制，不能利用越来越广泛地预置在电脑中的无线模块。由于WLAN的有效吞吐量不高（802.11G只有半双工20M，Super G也只有半双工40M），因此超过100米无源同轴的范围并无实际意义。后者的理念是最后30米无源同轴入户，然后在室内用无线方式连接。这种方式的最大优点是可以利用越来越广泛预置在电
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Changed: 24/11/2006
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脑和其它家电中的无线模块，降低了终端投资。同时移动连接也是用户喜爱的方式。但这种方案存在干扰和被干扰，安全性也不如前者。另外，由于自由空间损耗远大于同轴（2.5GHz信号在1米自由空间中的理论传输损耗＝40dB，在100米－5同轴电缆中的实际传输损耗约36dB），因此室内无线连接的可靠性是个问题。为了保持高速率可靠连接，有时需要增加发射功率，这无疑增加了成本，而且客户端增加发射功率是不现实的，甚至是不允许的（信部无 [2002] 353号文件规定等效全向辐射功率(EIRP)：≤100 mW，也就是20dBm，减去天线增益还不到20dBm）。
WLAN如果能够降低频率而又保持成本优势，将是一个极有竞争力的方案。降低频率有两种办法：第一，射频芯片直接降频；第二，变频。最近已经有些公司开发了700MHz－1000MHz的射频芯片,也有公司采用了变频方案。
2．2 HPNA3.0
HPNA3.0是国际（ITU－T）标准，目前正在制订3.1版本，物理层速率达到320Mbps。调制效率高（最高10bit/Sym），带宽利用率高（16MHz有效带宽达到物理层速率128Mbps），能达到的吞吐量也高（80Mbps）。但目前芯片厂家不多，产品刚刚出来，也不够成熟。因为是ITU－T标准，希望会有更多芯片和产品厂家加入。家庭联网产品，预期降价也会比较快。它也占用低频段（4－28MHz），传输损耗小，但干扰大。3.1版本提高到30－62MHz会有改善。虽然动态范围不及WLAN和PLC，但覆盖最后500米是没有问题的。
2．3 PLC
PLC技术近来发展很快，HomePlug AV标准物理层速率达到200Mbps，吞吐量也达到80Mbps（理论可达100M），它和WLAN的调制技术、MAC层协议都很相似，但由于使用低频段，从技术上有比较优势，不仅可以适用于最后100米，还可以适用于最后1公里。从试验结果看，抗噪声、抗多径是PLC的突出优点。但代价是开销大，效率低。目前还没有国际标准，只有联盟标准（IEEE标准正在制订中）；200M芯片也推出不久，还不够成熟，价格也比较高。它也是家庭联网最具优势的产品，因此发展会比较快，预期降价也会比较快。另外，45M的芯片已经成熟应用多年，吞吐量也有半双工20M左右，和802.11G相当，也是近期可以考虑的一种选择。
2．4 MoCA
MoCA采用和WLAN相同的技术，占用带宽50MHz，因此速率高，可达到270Mbps物理层速率和100Mbps吞吐量。使用频带：800MHz－1500MHz，选择1GHz以下频段可以不用改网。只能支持31个用户。只有一个芯片厂家（Entropic），价格较高，产品不够成熟。
2. 5华为Uclink、普天e视通（CableRAN）、襄樊博创的线缆交换机，还有Arris的CXM等非主流产品都有各自特点，都在一定范围内有所应用，但都是非标准产品。
标准化对分区型接入网而言并非必要，只要产品有突出的性价比优势、能够保证长期服务，都是可以选择的。否则需要谨慎论证。
2.6基带方案在许多情况下也是可以考虑的。比如5类线布线碰到困难的时候或距离较长时，可以利用同轴电缆代替做基带传输（占用0－30MHz频带，10Mbps半双工）增加的无源器件造价每端可以控制在50元以内，这在许多时候比重新布线合算。
基带方式目前只适合点对点的应用，因此需要把楼内布线改造为集中分配方式。楼内布线可以只对楼道垂直部分的布线进行改造，如左图所示：
红线代表重新布线，黑线代表原有布线，只要在原来分支器接头的位置加一个双阴连接器即可。这种改造简单易行，成本也不高，加上便于维护管理，接头少、反射小，是应该提倡的安装模式。
各种EoC方案各有长短，可以结合运营模式、业务需求、网络结构、频带资源等因素灵活应用或混合应用，以适应不同环境，获得较高的投资效益。比如在500户范围内采用HPNA3.0或HomePlug AV方案适应一般宽带、窄带应用；在一个单元接入6户以下范围采用WLAN方案，满足一部分用户在室内无线上网的需求；用基带传输代替五类线。
2．7窄带回传
基于HFC网络的交互应用多数是双向不对称的：下行流量大，上行流量小。比如VOD，比如网络管理，比如双向认证，比如多数电视商务应用，都只需要少量回传信息，因此窄带回传也有相当的应用领域。特别是大量基本型机顶盒只有RS232窄带接口，生产厂商可以开发一些性价比高的产品（比如利用廉价的ISM收发器和单片机芯片）与机顶盒配套，促进交互电视应用发展。这类产品在初级阶段没有必要强调、也不可能标准化。窄带回传和宽带接入可以通过频率划分同时应用。
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