ＥＰＯＮ在有線電視ＨＦＣ網(wǎng)絡(luò)上的優(yōu)勢與應(yīng)用

楊　華

中圖分類號:TN94文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0710013-01

目前,廣電網(wǎng)絡(luò)正面臨著數(shù)字電視的變革,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)促進(jìn)了業(yè)務(wù)模式的變化和廣電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步,同時(shí)也帶來了新的市場機(jī)會和發(fā)展可能,使廣電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn),用EPON技術(shù)構(gòu)建雙向網(wǎng)絡(luò),可實(shí)現(xiàn)光纖到戶,大大加快全民的信息化進(jìn)程。

CATV(共天線電視/有線電視/電纜電視)網(wǎng)絡(luò)原本旨在傳送模擬的廣播電視信號到用戶的電視機(jī)上。為這一目標(biāo),CATV網(wǎng)絡(luò)采用樹形拓?fù)涠宜念l譜都分配用作下行模擬信道。典型地,CATV網(wǎng)絡(luò)采用混合光纖同軸電纜(HFC)結(jié)構(gòu)(圖1)。光纖連接頭端至光接收機(jī),光接收機(jī)至用戶之間為同軸電纜傳輸。網(wǎng)絡(luò)的同軸部分使用放大器、延長放大器和分配器來支持眾多用戶。

面對來自電信運(yùn)營商提供互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的競爭,有線電視運(yùn)營商通過在HFC網(wǎng)絡(luò)上提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)參加到競爭中。在HFC上提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求更換原本僅下行放大模擬信號的光接收機(jī)、放大器為雙向光接收機(jī)、放大器以使上行數(shù)據(jù)通過。此外,為防止多用戶同時(shí)發(fā)送上行數(shù)據(jù)而發(fā)生沖突還需媒質(zhì)介入進(jìn)行控制。但是,CATV網(wǎng)絡(luò)承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主要局限在于它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是僅為傳送廣播模擬業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的,所以導(dǎo)致高峰期上網(wǎng)速度很慢。

現(xiàn)有的寬帶接入解決方案不能提供足夠的帶寬以支持需求日益增長的VoD、互動(dòng)游戲、雙向視頻會議等業(yè)務(wù)。接入網(wǎng)發(fā)展的下一步就是把光纖接到辦公室、居民樓或居民家里。不同于原來的光纖作為饋線的結(jié)構(gòu),接入網(wǎng)的新發(fā)展是光纖貫穿整個(gè)接入網(wǎng)。成本與DSL或雙向HFC相當(dāng)、支持Gbit/s級速率的新光纖接入網(wǎng)開始出現(xiàn)了。

圖1混合光纖同軸電纜(HFC)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

PON(無源光網(wǎng)絡(luò),圖2)是點(diǎn)對多點(diǎn)的、信號源至目的之間沒有有源器件的光網(wǎng)絡(luò)。PON內(nèi)部使用的部件是無源的光部件,像光纖、光分路器等。PON接入網(wǎng)僅需要(N+1)個(gè)光收發(fā)器和L光纖。

EPON(以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò))是PON技術(shù)中最新的一種,由IEEE802.3

EFM(Ethernet for the First Mile)提出。EPON是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式、基于高速以太網(wǎng)平臺和TDM(Time Division Multipexing)時(shí)分MAC(Media Access Control)媒體訪問控制方式提供多種綜合業(yè)務(wù)的寬帶接入技術(shù)。

圖2無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

EPON的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面:

1.下行數(shù)據(jù)以變長以太包的形式從OLT下行廣播到多個(gè)ONU,每個(gè)以太包帶有邏輯鏈路標(biāo)識符(LLID),以確定該以太包是發(fā)給ONU1、ONU2還是ONU3,某些以太包還可能是發(fā)給所有ONU的(廣播包),或發(fā)給特定的ONU組的(多組包),當(dāng)資料到達(dá)ONU時(shí),ONU接收專門發(fā)給它的以太包而丟棄發(fā)給其它ONU的以太包,例如,ONU1接收以太包,但只將以太包傳輸給最終用戶。(圖3)

2.上行數(shù)據(jù)利用時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)管理上行傳輸,其中1個(gè)傳輸時(shí)隙是專門用于某個(gè)ONU的,各個(gè)時(shí)隙都保持同步,彼此間留有間隙,使各個(gè)ONU的資料匯合到公共光纖的時(shí)候不會發(fā)生碰撞。在注冊以后,每個(gè)ONU在OLT預(yù)先安排的時(shí)隙報(bào)告自己的用戶資料隊(duì)列情況,(服務(wù)等級、隊(duì)列長度等)OLT根據(jù)各個(gè)ONU的報(bào)告及既定策略給每一個(gè)ONU安排發(fā)送時(shí)隙的起點(diǎn)和長度,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)帶寬分配。(圖4)

圖3Epon的下行傳輸

圖4Epon的上行傳輸

它的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾點(diǎn):

1.ONU光發(fā)送機(jī)的突發(fā)發(fā)送技術(shù)(激光器突發(fā)驅(qū)動(dòng)、突發(fā)自動(dòng)功率控制)和OLT光接收機(jī)的突發(fā)接收技術(shù)(突發(fā)自動(dòng)判決門限設(shè)置和突發(fā)時(shí)鐘資料恢復(fù));

2.多點(diǎn)控制(MPCP)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),包括注冊、測距和動(dòng)態(tài)帶寬分配及OAM軟件的編制;

3.MAC控制器電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),包括FPGA電路和專用集成電路(ASIC)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),這是EPON的核心技術(shù);

4.與電視網(wǎng)絡(luò)具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),是點(diǎn)到多點(diǎn)的廣播網(wǎng)絡(luò);

5.實(shí)現(xiàn)光路無源化,具有更高的穩(wěn)定性、安全性,大大降低了維護(hù)成本。

EPON系統(tǒng)可以覆蓋10-20公里范圍的接入點(diǎn)。在城市中樓宇分布比較分散,如果采用點(diǎn)到點(diǎn)的組網(wǎng)方式,將占用大量局端端口資源和光纖資源,使用EPON網(wǎng)絡(luò)可以節(jié)省大量局端端口和干路光纖,EPON網(wǎng)絡(luò)分支點(diǎn)是無源設(shè)備,不需要電源等機(jī)房設(shè)施,也可以節(jié)省大量投資。

HFC網(wǎng)絡(luò)的下行結(jié)構(gòu)與無源光網(wǎng)絡(luò)一樣采用星型結(jié)構(gòu),與EPON十分相似。目前的HFC網(wǎng)絡(luò)主要使用1310nm波長,對使用1550nm波長的網(wǎng)絡(luò)或新建網(wǎng)絡(luò)中,可采用EPON+1550nm的方案,這種方案在同一個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)上做簡單的配置,就可在較短時(shí)間內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)的疊加。

EPON在廣電網(wǎng)絡(luò)里的典型方案主要有:

EPON+LAN設(shè)計(jì)方案。在這個(gè)方案中OLT利用分前端光纖到小區(qū)機(jī)房光分路器,光分路器分光接入各個(gè)樓宇/道ONU,ONU采用LAN入戶,承載數(shù)字電視點(diǎn)播信號和寬帶上網(wǎng)等多業(yè)務(wù)。下行的模擬和數(shù)字電視信號通過原有的光纖和HFC線路下行,實(shí)現(xiàn)HFC入戶。另外,如果CATV信號波長為1550nm,可將分前端光纖與OLT進(jìn)行合波,通過一根光纖進(jìn)行傳輸,在小區(qū)機(jī)房進(jìn)行分波,分別分出CATV信號和EPON光信號,由此可有效節(jié)省線路光纖資源。這種方案設(shè)計(jì),可以使單位用戶獨(dú)占線路資源,不存在相互干擾的問題,開展點(diǎn)播業(yè)務(wù)不需要新增用戶的終端投入,比較適合于老小區(qū)的改造,從而有效節(jié)省開通成本。

EPON+EOC設(shè)計(jì)方案。在這個(gè)方案中OLT利用分前端光纖到小區(qū)機(jī)房光分路器,光分路器分光接人各個(gè)ONU,然后以EOC方式下行。EOC合成器安排在小區(qū)樓道,將有線電視信號和數(shù)據(jù)信號進(jìn)行合成。通過原有HFC線纜傳送到用戶家中,最終通過用戶家的EoC終端分離出有線電視信號和數(shù)據(jù)信號,用戶數(shù)字電視點(diǎn)播信號通過EOC方式上行。EOC利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的同軸電纜、分支分配器資源,能夠有效節(jié)省建網(wǎng)成本。這種方案施工難度小,工作量少,設(shè)計(jì)速度快,不受同軸網(wǎng)絡(luò)上的噪聲對系統(tǒng)傳輸質(zhì)量的影響,降低了施工難度。

參考文獻(xiàn):

[1]格倫.克雷默,基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò),北京郵電大學(xué)出版社,2006.1.