天津有线电视网双向eoc改造设计

1 有线电视网双向改造设计及调试有线电视网双向改造设计及调试 一、设计概述 根据天津有线网络目前的实际需求及以后网络发展的需要，结合现有网络 结构对有线电视网络的双向进行设计。 天津有线网络改造前承载模拟电视等单向广播业务，目前网络按照光站 （接收机）直接覆盖用户的方式改造,为满足交互电视业务以及互连网接入等业 务的需要，计划进行双向化改造。本设计采用 EPON+MOCA 技术进行双向网改造。 二、设计原则 有线电视网络的双向改造设计以可靠性、先进性、可扩展性、开放性和标 准性、安全及可管理性为设计原则，充分考虑现有有线电视单向网络条件。本 设计采用 EPON+MOCA 技术进行双向网改造。EPON 技术是目前已经很成熟的一种 光纤输出设备,中国电信,网通都有标准,设备的先进性及通用性已得到证实,在 这里就不再重复说明了。 1）可靠性 本设计主要考虑网络设计可靠性。选用先进成熟可靠的技术方案和产品， 从供电、传输、设备、接口等方面都作了充分的考虑，确保双向系统的稳定运 行和业务正常开展。 2）先进性 同轴接入网设备(EOC)目前还没有标准,有各种同轴接入技术,如 MOCA，WIFI，HOMEPLUG，HOMEPNA 等。各种技术都有自己的优缺点,其中的 MOCA 及 HOMEPLUG 是最被看好的两种接入技术。MOCA 上下行都采用 TDMA 方式，完全 可以保证带宽，是目前业内公认的传输速度最快,QOS 最优异的电缆网接入设备,但 由于工作频率为 800-1550MHz,因此传输距离相对较近，而 HOMEPNA 工作在低频， 最大的优势就是传输距离远。根据天津有线网络上分支分配器的质量情况看， 在本次频点安排上建议采用 975-1025MHz 频端。具体电原理框图如下 头端原理框图 以太网 CPU IXP420/425 主芯片 EN3011 调制解调 EN1011 高通RF OUT PCI Flash SDRAM 终端原理框图 FLASH微控制器 主芯片 EN3230 调制解调 EN1010 以太网 双工器 INOUT 天津有线网络目前网络按照光站（接收机）直接覆盖用户的方式改造，因 此完全克服了 MOCA 传输距离问题，目前 MOCA 最大的传输损耗可达 80dB,另外 天津使用的无源网络设备性能指标优异，可以保证同目前的网络进行无缝连接。 因此天津有线完全可以采用技术先进的 MOCA 技术来改造同轴接入网。MOCA 技 术系统数据传输能力较高，单信道最大传输能力达到 130Mbps 以上，并有很强 的抗干扰能力；系统设备类型齐全，包括局端设备、终端设备、有源中继设备， 无源跨接设备等，网络适用性强。本设计方案充分考虑了网络结构的优化问题， 随着技术不断发展、新的标准和功能不断增加，网络可以通过不中断的升级服 务提供更先进、更多的功能，服务更多的用户。 3）可扩展性 用户需求和技术的发展是长期的、渐进的，本次设计必须保证可扩展性。 本次设计为初期改造设计，目标是实现小区用户双向全接入，每用户带宽较窄。 随着网络增值业务的不断发展，用户带宽需求必将大大增加，要求业务承载能 力更高。因此本次设计充分考虑到目前新建网络业务需求和今后较长时间内业 务发展的需要， MOCA 方案可支持多信道工作，每个信道 50MHz 带宽，步长 25MHz，频率使用范围为 800-1550MHz，因此系统组网能力较强，带宽拓展方便。 设计方案不仅能满足现在的业务需求，而且能够保证用户中长期的需求，保证 基于本设计方案的系统符合主流技术发展的趋势，可以随着业务需求扩展和技 术进步进行平滑升级，保证总体工程的可延续性。 本公司的 MOCA 设备，为了保证以后的频率叠加,符合 MOCA 标准提出的最大 可工作频点为 1500MHz,设备内部的滤波器采用的为双工方式(目前常规采用的 是带通方式),虽然在抗高斯噪声上有所降低,但是设备的可拓展上有了很大提供,可 以支持 800-1550MHz 整个频带，完全可以保证以后升级需求. 目前 MOCA 常规可 以 4 个频段的捆绑,最大物理层速度超过 1000Mbps.另外可以把目前最大的调制 128QAM,提高到 256QAM,进一步提高系统速度.另外目前支持 175Mbps 的头端芯 片也很块推出，目前的终端完全兼容新的版本。 具体频率叠加图如下 4）标准性 虽然 EoC 宽带接入技术目前还没有广电行业标准，但本设计中的系统技术 指标和相关设备遵循广电的相关技术要求及建议。网络系统、业务系统具有开 放的平台，并支持标准的、开放的接口协议，能够与第三方业务支撑系统、网 络管理系统进行互联互通。 目前我们的网管系统完全遵循 SNMP2.0,并在参于广电的 SNMP 标准的制定工 作。目前我们的网管系统已经同格林威尔的 EPON 系统进行了集成，可以实现同 EPON 统一的网管。 5）安全性及可管理性 本次设计所采用的 MOCA 系统网管能力强，支持 SNMP 网管。方案确保了 前端的智能化管理的正常运行及用户之间的相互隔离，并可实现 MAC 控制管理， 确保了网络系统的安全建设。系统技术方案支持标准的网络管理协议，可以实 现与第三方网络管理系统的对接。 8649751025 Video Services 1175 Freq (MHz) 800 900100011001200130014001500950105011501250135014501550 1150 1300135014751525 c.LINK Channel c.LINK Channel c.LINK Channel c.LINK Channel 1000 1125 13251500 三、双向改造方案 1）总体设计 目前天津有线网络按照光站（接收机）直接覆盖用户的方式改造，并已经预 留了数据网络的光纤，光网络结构完全能符合目前的 EPON 的设计理念，目前 数据业务需求量不大的情况下，可以考虑一个 OLT 带 64 个 ONU 的方式，以后 根据实际的业务需求减少到 32 个 ONU 或更少。 天津有线网络光站（接收机）主要是 2-4 端口，并直接覆盖用户。EOC 部 分同样考虑到目前用户数及各用户对数据业务实际需求，采用一个 MOCA 头端 同一个光站直接连接的方式，以后随着业务量的增加再增加头端的数量，或采 用频率叠加地方式来增加数据带宽。 为了保证头端设备的统一性，同时为保证数据业务在安装、调试、维护时 不影响原来的广播业务，建议头端全部采用单路射频输出方式，同二进二出， 三进三出，四进四出的无源混合分配器相连,具体连接入如下 1、两端口光站（接收机） 光站 IN1 IN2 OUT1 OUT2 RF DATA RF DATA MoCA 头端 以太网口 RF OUT -12dB IN MoCA IN 2、三端口光站（接收机） 光站 IN1 IN3 OUT1 OUT3 RF DATA RF DATA MoCA 头端 以太网口 RF OUT -12dB IN MoCA IN IN2OUT2RF DATA 3、四端口光站（接收机） 光站 IN1 IN4 OUT1 OUT4 RF DATA RF DATA MoCA 头端 以太网口 RF OUT -12dB IN MoCA IN IN2OUT2RF DATA IN3RF DATAOUT3 2）家庭内网设计 根据目前天津有线的实际家庭的接入方式，MOCA 终端不会影响目前的广 播系统，具体分析如下 家庭接入方式 1 STB3 2FZ08 2FP 户内 STB2 EOC STB1 1 根据天津有线采用光站直接覆盖用户模式，头端到用户端的最小损耗计算为 35dB,以目前 MOCA 头端最大输出幅度 118dBuV 计算，到 STB1、STB2、STB3 的幅度为 83dBuV，而广电要求机顶盒的接收电平大于 80dBuV，对于 99 个最大频道总功率为 100 dBuV，并常规机顶盒的过激励总功 率超过 110 dBuV，因此 MOCA 下行信号对于 STB1、STB2、STB3 不会有影响。 EOC 反向部分以发送电平最大值 120dBuV 计算，目前本公司的双工隔离度 为大于 35dB，因此到达 STB1 的幅度为 85dBuV，而广电要求机顶盒的接收电 平大于 80dBuV，对于 99 个最大频道总功率为 100 dBuV，并常规机顶盒的过 激励总功率超过 110 dBuV，因此不会有影响。常规两分配的隔离度加上电缆损 耗能达到 25dB，因此输入到 STB2 的幅度为 95 dBuV，相对于机顶盒的过激励 总功率 110 dBuV 也不会有影响。对于 STB3 而言同样输入幅度不会超过 95 dBuV。考虑以后的频率叠加，同样这一连接方式不会对机顶盒有影响。 家庭接入方式 2 2FZ08 2FP EOC1 EOC2 STB1STB2 STB3 户内 根据天津有线采用光站直接覆盖用户模式，头端到用户端的最小损耗计算 为 35dB,以目前 MOCA 头端最大输出幅度 118dBuV 计算，到 STB1、STB2、STB3 的幅度为 83dBuV，而广电要求机顶盒的接收电平大于 80dBuV，对于 99 个最大频道总功率为 100 dBuV，并常规机顶盒的过激励总功 率超过 110 dBuV，因此 MOCA 下行信号对于 STB1、STB2、STB3 不会有影响。 上行信号我们以最恶劣的情况来看，即考虑以后的频率叠加方式，并两个 EOC 同时发送，则对于 STB3 的影响最大。常规分支器隔离度加上两分配损耗及 电缆损耗为 30dB，因此到达 STB3 的幅度为 123-30=93dBuV，而广电要求机顶盒 的接收电平大于 80dBuV，对于 99 个最大频道总功率为 100 dBuV，并常规机顶 盒的过激励总功率超过 110 dBuV，因此不会有影响。EOC1 对于 STB1 的幅度贡 献为 85dBuV（双工隔离度为大于 35dB），EOC2 对于 STB1 的幅度贡献为 95dBuV（两分配的隔离度加上电缆损耗能达到 25dB），而广电要求机顶盒的接 收电平大于 80dBuV，对于 99 个最大频道总功率为 100 dBuV，并常规机顶盒的 过激励总功率超过 110 dBuV，因此不会有影响。STB2 同样是这一情况。 3）系统调试测量及维护 对于 MOCA 系统，要求设备接入后能保证每个终端用户网络层速度大于 80Mbps，并保证用户的丢包率在 10-6以下。因此在测量时要保证同轴链路的损 耗、反射等指标，具体的测试可以通过测试同轴链路的损耗，及同轴的 QAM 信号的 MER 及 BER 指标来对应。 MOCA 头端 RF OUT 到用户终端的本次设计最大损耗不超过 70dB。具体可 能通过插入一个信号，采用数字电视测试仪来测试（天津德力 DC2500 数字电 视测试仪，测试频率为 5-1000MHz）,目前信号源可以采用 MOCA 头端来作为 信号源，具体方式信号源发生器如下图 MoCA 头端 滤波器 950-960MHz滤波器 另外本公司在做一个 950-965MHZ 的载波信号发生器。具体链路损耗的测试 方法见下图（MOCA 头端信号源或 950-965MHZ 的载波信号插入在-12dB IN 口） ： 二进二出无源混合分配器 IN1 IN2 OUT1 OUT2 无源分配 网络 无源分配 网络 MoCA 终端 MoCA 终端 MoCA-12dB IN 三进三出无源混合分配器 IN1 IN3 OUT1 OUT3 无源分配 网络 无源分配 网络 MoCA 终端 MoCA 终端 MoCA-12dB IN IN2OUT2 无源分配 网络 MoCA 终端 四进四出无源混合分配器 IN1 IN4 无源分配 网络 无源分配 网络 MoCA 终端 MoCA 终端 MoCA-12dB IN IN2 无源分配 网络 MoCA 终端 IN3 OUT1 OUT4 OUT2 OUT3 无源分配 网络 MoCA 终端 前端机房发送一个 256QAM 信号，然后通过测试 256QAM 到 MOCA 终端 的 MER 及 BER，具体到 MOCA 终端实现的指标如下： MOCA 头端到终端损耗：66dB（950-965MHZ） ，53dB（862MHZ） MER: 光站输出口的 MER 同到 MOCA 终端的 MER 尽量相同 BER：光站输出口的 BER 同到 MOCA 终端的 BER 尽量相同 目前网络中常见的问题有光站在 1000MHz 是否有带外干扰,如有要求加低通 滤波器,另外实际线路的接头是否接触完好,以免影响反射指标,另外分支分配器 损耗及反射指标是否完好.具体的检修可以在入户的分支或分配口上进行,可以用 可以插入 950-965MHZ 的载波信号发生器或 MOCA 信号发生器及便携式频谱仪 （DS2500）来测量损耗及测量 862MHz 的 MER 及 BER 的指标。 另外针对 MOCA 的测试仪器目前天津德力已经在开发，估计明年 8，9 月份 开始推向市场。 4）业务设计和 VLAN 划分 根据目前天津有线网络的实际需求，双向改造后可实现有线数字电视业务、 交互电视业务、互联网接入业务、IP 电话业务以及实时、远程、快捷地各类交 互信息服务。 首先我们将所有业务归结为三种业务模型，即语音（如 VOIP） ，视频（如 IPTV）与数据（如 Internet 接入，点播回传数据） ，由于业务自身的特性需求， 整个传输系统需要赋予其不同的发送优先级。我们可以设置三个优先等级，即 高，中，低。语音业务归入高优先级，视频业务归入中优先级，数据业务归入 低优先级。 在确定业务类型之后，传输系统必须能够识别各类业务，我们采用不同的 VLAN ID 来实现。设置 VLAN ID 的工作可在 SWITCH,PON 或 MOCA 上完成。业务 的优先级采用 802.1p 标签来实现，该标签支持 8 个优先级队列，即 07。 MOCA 系统可以支持三个优先级，对应 802.1p 的优先级有一个映射关系，即 高优先级：7,6；中优先级：5，4；低优先级：3，2，1，0。具体的映射关系可 以根据用户实际需要来设置. 在实施当中我们可以将语音业务的 802.1p 标签设为 7，视频业务的标签设 为 5，数据业务的标签设为 3。这些设置同时也在核心 SWTICH 上配置。 在业务分发的交换机/路由器的配置时，需要按照上述要求进行，将连接在 不同端口上的不同业务配置合适的 802.1q 的 VALN ID 和 802.1p 标签。MOCA 系统需要根据实际网络的情况进行 VLAN 的配置，优先级的映射可以是自动完成 或有用户自己来设定。 MOCA 系统可以有 2 种模式，1 种是透传方式，把处理 VLAN 交给 CPE 或 CPE 下联的 SWITCH 处理；第 2 种是 VLAN 方式,局端设备（NC）处理 VLAN 的 TAG， 解 TAG 后发给不同 VLAN 组的 CPE。也可根据终端的不同以太网口来设置不同 VLAN,目前我们可以提供四口的终端. 在本方案中，在没有语音应用的情况下可以把交互电视业务设置成最高或 次高优先级，互联网业务可以设置成较低的优先级，为防止 BT 等 P2P 业务影响 回传通道，可以在 MOCA 头端上对互联网的上行作一定的限速，本公司生产的 MOCA 支持动态带宽分配(DBA)可以很好保证网络传输。 5）带宽分析 本设计在每个光站(接收机)放置 MOCA 局端设备（NC） ，局端设备通过 EPON 的 ONU 上联，接入带宽的瓶颈在 MOCA 接入系统。本设计中每台 NC 先配置 1 信 道卡，每信道卡数据带宽为 80Mbps。 以一个 NC 接一栋搂计算，每栋搂用户 36 户，按接入率 100，并发率 50计算，设计每用户平均接入带宽为： 80Mbps/(36*100*50)=4.5Mbps 每用户 4.5Mbps 完全可满足目前用户业务需求。因此天津有线完全可以考 虑目前一个 MOCA 头端带两栋楼，甚至更多,如直接覆盖四栋楼只要 ONU 能提供 足够的带宽，目前完全能保证 1Mbps 以上的接入速度。 以后随着数据业务量增加时再考虑每个 MOCA 头端带一栋楼，并根据以后业 务量的需求增加每台 MOCA 头端上的信道卡数，最多可以增加到 4 个,同。目前 本公司设备内部的滤波器采用的为双工方式(目前常规采用的是带通方式),虽然 在抗高斯噪声上有所降低,但是设备的可拓展上有了很大提供,完全可以保证以 后 MOCA 头端上的信道卡数. 6）双向改造设计 天津原有有线电视网络为单向网络，目前网改是按照光站（光接收机）直 接覆盖用户的方式，开展双向改造的网络条件已经相当成熟。考虑到以后数据 的可扩展性及网