广电双向网改造EOC典型设计方案

一、总体技术方案1、综述党中央、国务院高度重视国家信息化建设工作，将三网融合作为重要任务纳入国家发展战略。2010年1月21日，国务院颁布了推进三网融合总体方案（国发20105号），标志着三网融合进入了实质性推进阶段。有线电视网络是国家重要的信息基础设施，是三网融合的基础网络之一，加快建设有线电视网络建设对于促进信息产业、文化产业和社会事业发展，提高国民经济和社会信息化水平，满足人民群众日益多样的生产、生活服务需求，拉动国内消费，形成新的经济增长点，具有重要意义。随着有线电视的飞速发展和三网融合时代的到来，传统的有线电视HFC网已经不能满足各种用户的不同要求，建设一个视频、数据、语音三网融合的可运营、可管理、可维护及可扩展的网络，推广互动电视、Internet上网和VoIP业务是广电网络的发展趋势。2、总体技术方案烽火为宁海广电提供NGB总体技术方案，包括业务方案、骨干网方案、接入PON+EOC方案以及网络扩容方案等。3、设计依据与执行标准系统的设计遵循以下标准/规范：l IEEE802.3ah-2004 用户接入网媒体访问控制参数，物理层和管理参数l IEEE Std 802.1D2004MAC桥l IEEE Std 802-2001 局域网和城域网的IEEE标准：概况和架构l IEEE Std 802.3-2002 CSMA/CD接入方式和物理层规范l GB 7611-2001 数字网系列比特率电接口特性l ITU-T H.248H.248媒体网关控制协议l ITU-T H.323 v4基于分组的多媒体通信系统（H.323 v4）l IETF RFC3435(2003) MGCP协议l IETF RFC3372 SIP 协议l IETF RFC2960 SCTP协议l IETF RFC3057 ISDN Q.921用户适配层l IETF RFC 1889 RTP（实时应用传输协议） l IETF RFC2236 Internet组管理协议（v2）l SNMP v1简单网管协议（v1）l SNMP v2简单网管协议（v2）l YD/T1292-2003基于H.248的媒体网关控制协议技术要求l YDN 065-1997 邮电部电话交换设备总技术规范书l YD/Txxxxxxxx 接入网技术要求基于以太网方式的无源光网络（送审稿）l IETF PWE3 draft-ietf-pwe3-satop-03.txtl MEF 3 城域以太网电路仿真业务定义、框架和要求l MEF 8 城域以太网中PDH电路仿真实现约定二、现阶段网络解决方案1、宁海广电需求目前宁海广电具备了全覆盖的单向有限电视网络，覆盖方式主要有三种模式：1) 通过局方光发射机采用1:1214分光至小区光接收机后同轴入户，每光接收机覆盖用户80100户；2) 上述方式有部分用户除了同轴入户外布设了五类线入户；3) 通过局方光发射机直接至小区光站后经一级放大，再分四路同轴输出，覆盖小区用户500户左右；为了加快宁海广电三网融合的建设需求，拟对城区广电网络进行双向数据网改造， 主要采用PON+EOC方式实现广电和用户的双向数据网建设。2、网络解决方案根据宁海广电现有的三种解决模式分别提供解决方案如下。2.1有线接入模式一改造方案1）有线接入模式一有线接入模式一是通过局方光发射机采用1:1214分光至小区光接收机后同轴入户，每光接收机覆盖用户80100户；示意图如下：2）改造方案采用PON+EOC方式改造后拓扑图如下：3）方案说明上图为烽火FTTB+EoC组网方案。广电IP城域网通过连接互联网骨干网支持宽带上网业务，通过互动电视业务平台支持VoD、时移电视等新兴视频业务，通过现有的的CATV网络支持数字电视业务，通过NGN核心网支持VoIP语音业务。在接入汇聚层，兼具汇聚交换机功能的AN5516-01 EPON OLT设备部署在广电分前端机房，提供光纤接入。OLT往下通过分光器连接部署在用户侧独立的ONU设备。ONU输出的IP信号光接收机输出的同轴CATV信号输入EoC头端设备，EOC头端设备对数据信号和电视信号进行处理，输出数据和电视的混合信号，通过同轴分配网络到达用户家庭。在用户家中，通过部署带有网关功能的EoC终端设备，将混合信号分离解调还原成数字基带信号和CATV信号。用户设备与终端设备连接，从而实现用户计算机的宽带接入、语音VOIP服务、IPTV视频点播服务等功能。用户设备可以是个人电脑，也可以是数字电视机顶盒（STB）、VoIP电话等。n 传输方式：EPON系统采用单光纤2个波长来传输全业务，EPON中OLT两个上/下行波（1310/1490nm）通过波分复用，用于传输数据、语音和IP交换的数字视频（IP-SDTV），CATV信号通过原有的光网络传输。ONU及EOC的部署和CATV光接收机同步，及有CATV光接收机的位置即需部署EPON系统的ONU及EOC头端。n EPON下行方向：多种业务信号通过骨干网传输到中心局（前端），然后被OLT变换为光信号，为用户服务采用的是广播方式，经PON分配到ONU单元。由ONU的光/电转换及相应处理后，每个ONU根据每个数据包的地址信息，接收属于自己的数据包。每个ONU根据以太帧所携带的MAC地址相关信息，确定该以太帧是被接收或被遗弃。n EPON上行方向：上行采用时分多址接入（TDMA），系统在进行测距和时延补偿后，OLT根据一定的原则将不同的时隙分配给各个ONU，每个ONU的上行信号再进入光分配器的共用光纤，正好占据分配给它的一个指定时隙，以避免不同ONU上传的数据发生相互碰撞干扰。EOC局端，ONU到楼栋，用户端最后100m1km依然使用同轴电缆入户，尽可能地缩小网络改造的范围，用户端配置EOC模块与ONU进行数据交换。 EOC方案使用原有同轴电缆网络资源，解决最后一公里的接入问题，避免了庞大的双向入户改造工程，在不影响原有下行广播电视信号的情况下，提供数据上下行的传输功能。FTTBEOC最后一公里同轴宽带接入是比较适合广电网络的双向改造。2.2 有线接入模式二改造方案1）有线接入模式二有线接入模式二是通过局方光发射机采用1:1214分光至小区光接收机后同轴入户，每光接收机覆盖用户80100户；用户侧除了同轴入户外还有以太网线入户：示意图如下：2）改造方案采用EPON提供FTTH方式改造后拓扑图如下：3）方案说明对于小区用户侧同时具备同轴和五类以太网线入户的场景，只需新建小区的宽带接入网络，即采用FTTB模式：在接入汇聚层，兼具汇聚交换机功能的AN5516-01 EPON OLT设备部署在广电分前端机房，提供光纤接入。OLT往下通过分光器连接部署在用户侧独立的ONU设备，ONU设备再下接楼道交换机，用户通过五类以太网线接入楼道交换机即可提供IP宽带网络。2.3有线接入模式三改造方案1）有线接入模式三有线接入模式三是通过通过局方光发射机直接至小区光站后经一级放大，再分四路同轴输出，覆盖小区用户500户左右；示意图如下：2）改造方案采用EPON提供FTTH方式改造后拓扑图如下：3）方案说明改造方案仍可采用烽火FTTB+EoC组网方案，在接入汇聚层，兼具汇聚交换机功能的AN5516-01 EPON OLT设备部署在广电分前端机房，提供光纤接入。OLT往下通过分光器连接部署在用户的独立的ONU设备。前端部署4台EOC头端设备，每台EOC头端设备由ONU提供1路以太网输入及由光站提供1路同轴射频输入，EoC头端设备对数据信号和电视信号进行处理，输出数据和电视的混合信号，通过同轴分配网络到达用户家庭。在用户家中，通过部署带有网关功能的EoC终端设备，将混合信号分离解调还原成数字基带信号和CATV信号。用户设备与终端设备连接，从而实现用户计算机的宽带接入、语音VOIP服务、IPTV视频点播服务等功能。用户设备可以是个人电脑，也可以是数字电视机顶盒（STB）、VoIP电话等。三、FTTB+EOC接入网解决方案1、技术简介3.1.1基本概念和原理EoC（Ethernet over Coax）是在同轴电缆上传输以太网数据的技术统称。FTTB+EOC方案主要将机房传送至大楼的宽带数据信号通过原有的同轴电缆向用户传输，解决最后一百米的接入问题，避免庞大的双线入户改造工程，在不影响原有下行广播电视信号的情况下，提供数据上下行传输功能，满足用户端多业务开展带来的高带宽需求。现在业界EOC技术方案多种多样，规模、成熟度不一。根据是否采用有源器件，EoC技术分为无源EoC和有源EoC。按照使用频段划分，又分为高频EoC和低频EoC。按照技术发展现状又可以分为标准EoC技术和非标准EoC技术。均在同轴电缆上将CATV信号和数据信号混合传输，下行方向传输CATV和数据信号，上行方向传输数据信号。 1）无源 EOC技术无源EoC即基带EoC技术。占用020 MHz频带，经过二四线转换和阻抗匹配，在楼头将数据信号与电视信号混合进同轴电缆传输，在用户端通过高低通滤波器将数据信号与电视信号分离出来。全部是无源器件，只做物理变换，不涉及任何协议转换，因此不增加任何网络层次，和LAN的管理完全相同。每户速率可达10M。一般在楼头与交换机集成一起。优点是每线价格成本最低，生产厂家多，在国内有一定的应用；缺点是不能通过分支分配器，只支持点对点的星型分配网络，且改造的时候必须一次投入到位，不能实现滚动式投资；传输距离短；由于没有经过调制，抗干扰能力很差。因此在福建、江苏等比较前沿的地区运营商已经不将该技术列入考虑。2）有源 EOC技术有源EOC系统通过利用原有同轴线路的部分频段资源对IP数据信号进行调制解调，将其承载在现有同轴分配网上进行传输，节省了线路改造成本，部署简单，改造速度快。高频EoC技术采用1GHz左右的频段传输数据信号，主要有MoCA和WiFIi降频（IPoC、BIOC、UCLINK）。MoCA技术由于芯片提供厂商只有一家而价格居高不下，且应用场景主要为家庭网络，在国内应用不广。WiFi降频技术是将WiFi频率降到1GHz左右后在同轴电缆上传输。因为芯片厂商多，价格便宜，因而成本具有优势，但是因为需要跨接放大器，故而又增加了成本，按照每线计算，成本比低频方案略高。从带宽扩展性来说，高频EoC技术较低频EoC技术具有优势。低频EoC技术主要有Home PNA、HomePlug AV/1901和HomePlug BPL。HomePNA是Home Phoneline Networking Alliance(家庭电话线网络联盟)的简称，其工作频段为4-20 MHz频段。由于其支持用户数较少、抗干扰能力一般、只有一个芯片厂家(Copergate)支持，国内使用该技术的厂家很少。HomePlug AV/1901是目前低频技术的主流，国内很多主要厂商，包括H3C、成都康特等都在推动该标准。HomePlug AV采用OFDM的调制方式，其抗干扰性能在测试中表现优异；传输距离和网络适应性亦均比其他方案具有优势；从技术的可持续发展性来看，具有清晰产品演进路线，其下一代产品物理层速率可达500Mbps，能平滑升级到IEEE P1901直至ITU-T G.hn标准；广电总局已将HomePlug AV列为低频EoC技术的通用规范。因而，烽火选择采用HomePlug AV作为EOC产品的标准。此外，HiNOC技术是国内自主创新的EoC技术，但目前产业化仍有很大距离，主要是北大、西电、华为海斯和海尔集成在积极参与，十二五863计划将启动HiNOC 2.0的研究和产业化。3.1.2优劣势分析与FTTH、FTTB+LAN和CMTS三种接入技术相比，FTTB+EOC具有如下优势：1）成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。EPON结构在传输途中不需要电源，节省电力，容易铺设，不占用小区机房，无需任何有源光模块，这对长期运营成本和管理成本的节省很大。其中最重要的就是EPON+EOC的接入网技术，EPON技术符合光进铜退，光纤到户的发展趋势，而EOC技术很好地解决了EPON最后100m1km入户的问题，并充分利用了广电原有的设备投资。2）EPON系统这种无源点对多点的光网络和原有广电HFC网络中的光网络完全类似。在光纤到楼道的布局方式中可以多个楼道共用同一一芯主干光纤，并且可以根据用户的实际地理分布情况和用户数灵活分光布纤，接入大量用户，大量节省主干光纤。3）EPON系统是面向未来的技术，完全基于以太网标准协议802.3ah，模块化程度高，扩展容易，投资回报率高，是向全IP网络过渡的一个很好的选择。4）上下行数据都在同一一芯光纤传输，完全解决双向传输问题，提供高对称带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gbit/s的带宽。5）带宽分配灵活，服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。EPON可以通过DBA(动态带宽算法)、DiffServ、PQ/WFQ、WRED等来实现对每个用户进行带宽分配，并保证每个用户的QoS；每户带宽适中，可以较好的满足现阶段业务需求。6）基于Cable介质，实现较简单，基本不受同轴网络上的噪声对系统传输质量的影响，降低了工程施工中同轴电缆系统质量的要求；入户施工难度小，改造速度快。7）可以分阶段实施，具有滚动投资优势；户均开通成本低。但是，由于有源EOC系统均采用带宽共享机制，提供给用户的带宽会随用户量增加而下降；同时，目前的EOC技术标准还有待完善，尤其是端到端的QoS机制，统一网络的管理，终端的互通性和频谱利用率的进一步提高等，都是下一阶段需要重点解决的问题。2、烽火FTTB+EoC解决方案3.2.1方案拓扑3.2.2方案简介上图为烽火FTTB+EoC组网方案。广电IP城域网通过连接互联网骨干网支持宽带上网业务，通过互动电视业务平台支持VoD、时移电视等新兴视频业务，通过现有的的CATV网络支持数字电视业务，通过NGN核心网支持VoIP语音业务。在接入汇聚层，兼具汇聚交换机功能的AN5516-01 EPON OLT设备部署在广电分前端机房，提供光纤接入。OLT往下通过分光器连接部署在楼道的独立的ONU设备或者带PON口上行的EoC头端设备B2121E。EoC头端设备对数据信号和电视信号进行处理，输出数据和电视的混合信号，通过同轴分配网络到达用户家庭。在用户家中，通过部署带有网关功能的EoC终端设备，将混合信号分离解调还原成数字基带信号和CATV信号。用户设备与终端设备连接，从而实现用户计算机的宽带接入、语音VOIP服务、IPTV视频点播服务等功能。用户设备可以是个人电脑，也可以是数字电视机顶盒（STB）、VoIP电话等。 传输方式：系统采用单光纤3个波长来传输全业务，EPON中OLT两个上/下行波（1310/1490nm）通过波分复用，用于传输数据、语音和IP交换的数字视频（IP-SDTV），第三个波长（1550nm）用于下行CATV射频的传输。采用这种设计，PON可以覆盖20km以内16个以上的光节点。电视信号通过HFC网络广播来实现，IP、话音、视频点播等双向业务通过EPON来运行。 EPON下行方向：多种业务信号通过骨干网传输到中心局（前端），然后被OLT变换为光信号，为用户服务采用的是广播方式，经PON分配到ONU单元。由ONU的光/电转换及相应处理后，每个ONU根据每个数据包的地址信息，接收属于自己的数据包。每个ONU根据以太帧所携带的MAC地址相关信息，确定该以太帧是被接收或被遗弃。 EPON上行方向：上行采用时分多址接入（TDMA），系统在进行测距和时延补偿后，OLT根据一定的原则将不同的时隙分配给各个ONU，每个ONU的上行信号再进入光分配器的共用光纤，正好占据分配给它的一个指定时隙，以避免不同ONU上传的数据发生相互碰撞干扰。EOC局端，ONU到楼栋，用户端最后100m1km依然使用同轴电缆入户，尽可能地缩小网络改造的范围，用户端配置EOC模块与ONU进行数据交换。 EOC方案使用原有同轴电缆网络资源，解决最后一公里的接入问题，避免了庞大的双向入户改造工程，在不影响原有下行广播电视信号的情况下，提供数据上下行的传输功能。FTTBEOC最后一公里同轴宽带接入是比较适合广电网络的双向改造。3、方案特点与优势烽火FTTB+EoC解决方案充分考虑了多业务承载时VLAN、QoS、管理、安全性以及扩展性等方面的问题，是广电进行双向化改造和开展三网融合业务的理想选择。 选择主流技术和标准，结合广电行业深度定制在广电接入汇聚层网络，选择主流的EPON和EoC技术。在EoC的多个技术标准中，选择了目前最为成熟的符合国际标准的低频HomePlugAV技术。与此同时，积极参与NGB（下一代广播电视网）工作组，跟踪和研究HiNOC等国家和行业标准；在设备开发中，结合广电在业务、网络、运维、管控等方面的行业特性，进行产品的深度定制。 EPON和汇聚交换机融为一体的设计，简化组网，降低成本烽火提供AN5516-01设备，在电信级汇聚交换机的平台上融入EPON OLT功能，简化了原来独立的OLT设备上联汇聚交换机的层次结构，在降低组网成本的同时，也简化了运营维护。单线卡16PON口的高密度，加上电信级以太网在可靠性、OAM、QoS、业务提供等方面的强大功能，AN5516-01 EPON设备在业界处于领先地位。 提供端到端的统一网管，便于运维提供从EPON OLT到ONU、EoC头端直至EoC终端的全程端到端网管。采用SNMP和OAM协议，支持图形化、命令行等网管形式。网管功能主要包括： 对ONU控制和管理，包括认证授权、配置相关功能的操作； 数据业务配置，包括VLAN、EPON QinQ模板和ONU SVLAN等； 组播业务配置，包括IGMP 代理模式、IGMP侦听模式和IGMP可控模式； EoC头端对下联的EOC终端设备集中管理，支持VLAN,QOS等业务； PON口、以太网口和CABLE端口的统计和管理功能。 产品方案适应不同应用场景针对低开通率应用场景和高开通率等不同应用场景，考虑布线和改造的施工条件，提供单模块设备和多模块设备解决方案。 产品性能卓越，适应不同网络环境无须进行电缆的双向改造，工程施工量小建设周期短。头端设备进一步向用户端推移，有效改善回传噪声的漏斗效应。同时由于采用了OFDM技术，系统对局部频点的干扰不敏感，抗干扰能力强，通信稳定。 随需而变，现有技术方案具备清晰的升级演进路线图随着三网融合业务的发展，高清电视、家庭安防、3D游戏、物联网等新型业务对带宽提出了更高要求。PON+EoC技术方案具有清晰的升级演进路线图。PON预计朝10GEPON、WDM-PON等方向演进，EoC则逐渐统一到IEEE 1901、IEEE G.9960/G.hn和HiNOC等标准的旗下，10G PON和千兆EoC足够支持未来五年甚至十年的三网融合业务发展。4、方案部署设计4.4.1方案部署原则l 考虑带宽需求接入网带宽的匹配原则，要根据业务需求、覆盖用户、用户开通率和用户在线率等确定接入网端到端的设计户均带宽，即要考虑EPON的分光比和EOC终端接入带宽的设计匹配。l 光纤节点设计光节点灵活部署原则，目前城市HFC网的光节点覆盖用户数一般控制在500户以下，基于HFC网建立三种双向改造的网络模型作为设计的参考，即FTTN、FTTP、FTTB。FTTN数据光节点与HFC光节点重合，覆盖500户以下；FTTP数据光节点延伸到小区，覆盖200户以下；FTTB数据光节点延伸到楼，覆盖50户以下。l 低成本全覆盖全网改造的原则，双向改造的方案是全覆盖设计，根据光节点设计以低成本完成全网双向改造，为发展业务提供良好的基础条件。因为从成本控制角度出发，户均设计的带宽不高，初期开通率不高，不影响宽带业务的要求和在线用户的带宽。l 符合发展趋势遵循发展趋势的原则，“光进铜退”是网络的发展趋势，根据网络优化的策略，用户覆盖逐步扩大50户的比例，以FTTB为现阶段目标，结合业务需求制定网络的平滑演进计划。4.4.2适合网络改造的条件适合有线电视网络改造所具备条件及要求如下所述。1）现有的有线网络：是HFC网络。2）光接收机：需要有23dBv余量，以弥补EOC局端设备的插入损耗。3）用户分配器：采用5MHz1000MHz用户分配器。4）主干分支、分配器：采用带宽为51000MHZ分支、分配器。5）同轴电缆接入网内放大器级数：建议不超过2级。如果超过2级放大器，请在第2级处加数据延伸器。（注释：在实际网络改造施工中，在网络环境较好的情况下，EOC局端可覆盖到第3级放大器，此时需在第3级放大器处加数据延伸器）。6）同轴电缆：主要指标需符合有线电视系统物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆入网技术条件和测量方法（ GY/T135-1998）的要求。主干电缆(光接收机至集中分配器)根据网络实际需要选用SYWV-75-12、SYWV-75-9或SYWV-75-7物理发泡聚乙烯绝缘网状外导体两屏蔽同轴电缆，用户电缆采用SYWV-75-5物理发泡聚乙烯绝缘两屏蔽同轴电缆，特殊情况采用SYWV-75-7物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆。根据国家标准，室外使用的75-7、75-9和75-12型号的电缆使用寿命为810年；室内使用的75-5型号的电缆使用寿命10年。5、EOC系统规划设计5.1 EoC系统建设原则烽火EoC系统设计原则主要依据客户HFC网络结构特点和EoC技术自身特性。在不改动有线电视接入网的前提设计出安全、可靠以及实用性强的网络。EoC系统设计原则为： 系统可靠性：网络设计时依据系统可靠性原则，要确保建网后设备运行稳定，从而降低设备故障率。所以在设计时要保证局端到终端之间的链路衰减值在最佳范围内；一般来说保证40dB60dB衰减范围内系统性能最佳。 考虑带宽需求：要根据客户规划的业务类型、户均带宽、用户开通率及用户并发率等指标合理设计带宽，设计要保证用户实际需求带宽小于设备提供带宽。 可适应性原则：FTTB+EoC双向网络改造方案应完全依据现有HFC网络结构进行设计，综合考虑光节点端口数、供电方式、安装环境以及覆盖用户进行设计。 可扩展性原则：建网方案的设计要以满足业务中长期发展需求为目标，改造后的网络不仅要满足近期的业务发展需求，也要为业务进一步发展留有扩展的空间。因此方案设计应在规模和性能两方面具有良好的可扩展性。5.2 系统链路设计光节点输出电平一般为110dBuV，广电入户信号为703dBuV（所有频率），放大器主要是补偿线路衰减。广电频率限制：一是Cable电缆限制；电缆质量不够好，到高频时辐射大，屏蔽性能下降，抗干扰能力下降。二是放大器的工作频段限制，有不同的截止频率。分支器，分配器的指标都是5M1000M，但实际上高频的效果都是比较差的，插入衰减，放射等指标都会变坏。分配网络中的分支器、分配器在标称频率范围内（一般为5M1GHz），都可以看成是固定衰减，一般在3540dB左右。电缆的衰减特性。电缆的衰减和电缆的结构等特性相关，下面列的是通用的75欧电缆不同频率的大致衰减特性（-5，-7，-9是电缆的粗细）：75-5电缆的衰减：50M5dB/100m；750M20dB/100m（室内电缆）75-7电缆的衰减：50M3.2dB/100m；750M13dB/100m（入户电缆）75-9电缆的衰减：50M2.3dB/100m；750M10dB/100m（主干/分配电缆）有线电视分配网络中宣称的衰减都是指网络设计最高可用频率（如750M，860M）的衰减，低频50M的衰减基本只有高频750M的1/4左右。烽火EoC系统使用7.530Hz的频段传输双向数据信号，从上述分析可以看出，数据信号在线路的衰减在525dB(500m以内)，考虑到分支分配器等设备损耗，从EoC局端设备到终端设备之间衰减在4065dB。烽火EoC系统局端设备到终端设备间允许线路损耗一般在80dB以内。5.3 EOC带宽规划每个EOC头端所支持的上下行带宽为95Mbps，大于每ONU节点78.1Mbps的接入能力，因而根据PON系统的规划设计，每个EOC头端下接入的EOC终端应该少于10台。三、业务解决方案1、业务需求和发展综述广电业务需求主要有如下三大类：l 公共业务类：IPTV电视直播、互动点播业务、互联网接入、VoIPl 集团客户类：VPN专网、专线接入、视频监控、视讯会议l 内部应用类：内部OA、网络运营维护管理、视讯会议 公共业务的ARPU值有巨大提升空间 从下表可以看出，由于互动业务和宽带业务的ARPU值较高，而广电在这一块还没有大规模的进入，所以宁海广电的ARPU值有巨大提升空间。 从技术发展趋势看，IPTV是终极目标，IPQAM是过渡技术。 基于IPQAM技术体制的VOD 是建立在HFC网络架构上的根据DVB-C规范建设的系统，是广电HFC网络交互电视经典的解决方案，其信源编码一般采用MPEG-2，根据DVB协议封装成TS报文，经QAM调制后通过HFC广播通道传输，最终送达用户机顶盒（STB），用户点播信息通过CableModem、EOC、其它IP网络或带外通道（如短消息等）与前端交互。 根据VOD并发点播用户的规模，VOD可采用不同的组网方式，初期用户较少，可采用集中模式，即VOD相关设备全部放置在中心机房，与数字电视广播信号在总前端进行混频，交互网络承载控制信号，广播网络承载视频，通过QAM调制后向下传输。当点播用户到达一定的规模，可扩展到部分集中式模式和分布式模式，就是将QAM调制设备下移到分前端机房，此时，VOD系统的视频信号通过IP城域网传送到分前端进行QAM调制，再与广播信号混合下传。 当广电城域网承载的交互用户达到一定规模，下行并发流增大，过大的带宽需求可能导致城域骨干网过载，为了保证QoS，VOD系统应该以边缘服务器的形式进行分布式部署，同时在IP城域网上架构一个逻辑独立的视频分发网（VDN）。IPTV是利用宽带网络基础设施，以家用电视机作为终端，通过TCP/IP协议来提供包括电视节目在内的多种数字媒体服务，VOD是其中的一种，是通过架构在有线电视网上的宽带IP网传输的交互电视。其编码格式一般采用MPEG4、H.264等低码率编码格式，传输流采用ISMA封装或采用MPEG2的TS格式封装，再根据TCP/IP协议封装成IP报文传输，每个VOD视频流采用单播报文承载。通过IP单播/组播方式将视频业务流送到IP城域网和宽带接入网，最终送达用户终端STB。同样，在点播用户不多的初期，可采用集中模式，当点播用户到达一定的规模，可扩展到部分集中式模式，最后扩展到分布式模式，扩展方式和DVB体系IPQAM的VOD类似。 目前的IPTV 方案采用MPEG4编码格式，在2Mbps码率下可以达到DVD效果，系统应用比较成熟，带宽小，能够非常容易地把电视服务和宽带互联网服务（如网页浏览、电子邮件、信息咨询等）功能融合。也很容易实现电子菜单、节目编排、节目预约、快进、快退、计费管理等多种功能，故VOD点播宜选用该方案。从未来发展方向来看，三网融合最终是在IP层面的融合，物理网络也必然会统一到FTTH，高清IPTV是必然的发展方向。2、业务发展对承载网的要求不同的业务对承载网的要求不一样，从带宽要求、是否出城域网、对QoS的敏感程度以及对接入方式的要求等方面来分析，如下表所示：业务带宽要求是否出城域网QoS敏感对接入方式的要求公共业务类IPTV直播（高清）8M以上不需要敏感FTTB+LAN、FTTHIPTV直播（标清）2M不需要敏感FTTB+LAN，FTTHVOD（高清）8M以上不需要敏感FTTB+LAN，FTTHVOD（标清）2M不需要敏感FTTB+EoC，FTTB+LAN普通互联网接入2M以下需要不敏感FTTX(含FTTB+EoC） 高速互联网接入4M以上需要不敏感FTTB+LAN,FTTHVoIP64K需要敏感FTTX（含FTTB+EoC）集团客户类MPLS VPN2M-100M跨地市的需要敏感IP城域网在业务路由器上要支持MPLS VPN专线接入2M-20M跨地市的需要敏感SDH/MSTP/CE视频监控2M以上跨地市的需要敏感FTTB+LAN,FTTH视频会议2M以上跨地市的需要敏感SDH/MSTP/CE内部应用类内部OA、2M接入不需要不敏感SDH/MSTP/CE网络运营维护管理2M-10M不需要敏感SDH/MSTP/CE视讯会议2M-10M不需要敏感SDH/MSTP/CE3、数据业务宽带数据业务是EPON系统所能够提供的最基本的业务。在测试和工程应用中，烽火AN5000系列产品在数据的吞吐量等方面体现出卓越的性能。AN5516-01能够提供高速率的用户接入，所有用户的数据业务在局端采用一个GE光口与BAS连接，计费、认证等管理工作程序同传统的宽带接入，以期最大限度地利用现有的网络资源和维护流程。工程中可以采用的带宽提供方式有两种：固定带宽分配和DBA带宽提供。固定带宽分配的方式即传统的宽带提供方式，为每个用户设定带宽上限。这种方式的带宽提供欠灵活，但是可以有效利用现有的网络资源和维护方式，引入较为容易。DBA的方式可以为每个用户按照一定的策略动态提供带宽，示意图如下图所示。4、语音业务AN5000产品可以提供灵活的语音业务处理功能，包括基于传统PSTN的解决方案和软交换的解决方案。AN5000产品可以提供灵活的语音业务处理功能，包括基于传统PSTN的解决方案和软交换的解决方案。对于软交换话音解决方案，OLT内置呼叫控制模块，同时支持H.323、H.248、MGCP、SIP协议，可以灵活适应各种软交换网络。目前，烽火的AN5000系列语音软交换处理方案已经实现了中兴、华为、北电、西门子、阿尔卡特等主流软交换设备供应厂商的广泛互联，开放性非常好。由于AN5000产品提供针对业务的加密功能，出于安全性的考虑，建议启用语音业务的加密功能。5、IPTV业务随着宽带接入的普及，IPTV业务也随之兴起。FTTH的高带宽特性非常适合承载IPTV业务，若需要在FTTH方案中解决IPTV业务，可采用如图所示的方案。在IPTV业务开展过程中，接入网的核心职能是提供畅通的宽带通道，这个通道的提供不仅仅要求线路速率足够支持视频码流，而且要求接入网设备内部也应实现无瓶颈的数据传递。AN5116的万兆平台能够很好地支持大规模的IPTV业务流量。AN5000系统对于组播和可控组播提供良好的支持，为大规模开展IPTV业务提供良好的支持，并在大量的实际工程中得到充分验证。6、TDM业务AN5000系列产品可以支持TDM业务，满足商用用户对TDM专线的需求。在AN5000上提供TDM业务，可以减少网络重复建设投资，吸引高端客户。AN5000通过领先的PWE3方式提供TDM业务封装，该系列中AN5516-01可以通过扣板的方式提供大容量的TDM业务接口，使得TDM业务的开展更加灵活，带宽利用效率更高。AN5006-06A是支持TDM业务的代表性ONU，该ONU可以支持的TDM接口包括E1和V.35。在AN5000上开展TDM的时候，强烈建议开启加密功能，以保障业务的可靠性。7、业务的可靠性和安全性烽火EPON平台提供可靠的数据安全能力，对于烽火的EPON系统来说，各ONU之间逻辑上是二层隔离的，不做特殊的设置或借助其他三层设备等，ONU之间是不能相互通信的，即ONU不会遭受来自系统内部的攻击等威胁；且EPON设备属于二层设备，ONU设备的信息终结在局端OLT上，其MAC地址等信息不会发布到网络外部，因此安全性较好。如果需要更高级别的安全性保证，我们系统还支持对业务的加密。由于EPON的下行数据采用广播的TDM方式实现，因此存在被个别用户全部截取接收的可能。在这种情况下，我们国内的EPON标准强制要求EPON系统对下行数据进行加密。烽火的AN5000系列EPON产品中灵活选用标准的AES-128或三重churning加密算法，可以有效保护用户数据不被窃取。另外，烽火的EPON产品支持多LLID技术，其加密可以针对不同的LLID进行，实现起来更加灵活。出于不同角度的考虑，人们对于EPON的使用仍然有一定的疑虑。这些疑虑主要体现在两个方面：首先，EPON的网络结构是一点对多点的数型网络结构，存在单点故障的隐患；其次，EPON虽然简单、成熟，但是可能会将以太网在QoS、安全性、OAM等方面的问题引入到接入网领域。在现实应用当中，烽火的GEPON产品AN5516-01系列产品通过一系列增强型的技术设计，有效地克服了上述的问题，可为运营商提供可信赖的光纤接入解决方案。 烽火的AN5516-01平台可以提供两种保护方式：骨干光纤保护倒换方式和光纤全保护倒换方式。骨干光纤保护方式中，OLT侧的主备PON口分别连接到2:N分路器的两个端口，从分路器到ONU侧采用常规连接。这种方式的代价比较小，可以对EPON的骨干段光纤实现保护，系统的可靠性大幅度提升。光纤全保护倒换方式中，每个ONU通过两个上行PON口与两个独立的光分路器实现双归属连接，每个分路器连接至OLT的两个PON口。这种方式彻底消除了EPON系统中的单点故障隐患，但是代价也是整体翻倍的。通过上述介绍可以看到，在必要的情况下，EPON是可以实现高可靠性的拓扑结构的。烽火的AN5000系列EPON产品全面支持上述两种保护方式，在已经参加的数次系统测试中表现出了强韧的可靠性特性。 图 1烽火EPON的骨干光纤保护应用 图 2 烽火EPON全保护模式下的应用对于传统的以太网而言，实现QoS的手段无非是802.1P，通过对不同的帧分配不同的优先级来实现业务分级处理。但是在EPON系统中直接利用802.1P是不能解决QoS问题的，因为从EPON的ONU到OLT之间，系统并不直接识别并处理802.1P，OLT调度系统资源的唯一判据只有LLID。烽火的AN5516-01系统采用多LLID技术，彻底解决了EPON的QoS难题。在烽火的EPON系统中，每个ONU可以分配多个LLID，每个LLID可以灵活配置为不同的业务通道或者用户通道。这样，承载不同上层业务的以太网帧被打上不同的LLID，每个LLID分别可以获得不同的优先级处理，按照系统策略处理每个业务流的带宽分配、时延和抖动约束等指标。可以预见的是，基于多LLID实现的EPON系统将在QoS等诸多方面表现出相对单LLID系统的竞争优势。值得一提的是，多LLID是可配置的增强功能，默认情况下，为了便于多厂家的设备互通，烽火的EPON产品配置为单LLID，在需要的时候可以随时打开。 由于EPON的下行数据采用广播的TDM方式实现，因此存在被个别用户全部截取接收的可能。烽火的AN5000系列EPON产品中采用标准的AES-128加密算法，可以有效保护用户数据不被窃取。相对于业界少数采用Churning方式实现EPON下行可靠性的实现方式，AES-128的可靠性更加值得信赖。另外，值得一提的是，由于烽火的EPON产品支持多LLID技术，其加密可以针对不同的LLID进行，实现起来更加灵活。 AN5516-01系统中提供了专门的开销帧来提供OAM功能。AN5516-01目前能提供的OAM能力包括：自环测试、故障监测等内容。这些功能彻底改变了传统以太网无OAM能力的缺陷，为EPON大规模进入FTTH领域奠定了坚实的基础。烽火的EPON产品在提供基本的OAM能力的同时，提供了可编程的OAM开发环境，可以按照运营商定制的要求来随时提供OAM扩展。 通过上述的分析，我们看到烽火的AN5516-01系列产品的电信级架构体系全面地支持EPON线路保护功能，支持EPON的QoS、安全性、OAM等增强设计，引领着EPON进入到电营商的部署计划之中。在烽火已经承建的各个FTTx工程中，上述优秀的电信级设计特性为运营商开辟了新的宽带增值道路。四、带宽分析1、骨干带宽需求分析4.1.1 项目初期骨干网带宽需求分析带宽计算模型：1. 节目源标清直播带宽3M/套;高清直播带宽11M/套；2. 标清和高清直播采用组播协议，按照最大直播频道数计算城域带宽需求;3. 各分前端上网业务按照33%并发率计算即= 总用户数* 20%渗透率*4Mbps带宽*33%并发率;4. 各分前端视频点播业务按照以下公式计算= 总用户数* 20%渗透率*11Mbps带宽*20%(高清点播比例)*30%（并发率）+总用户数* 20%渗透率*3Mbps带宽*80%(标清点播比例)*30%（并发率） 5. CDN采用多级架构，按照经验20%流量需要在城域网中承载骨干网带宽可按上述计算方式根据用户数量及节目源需求计算出带宽需求。4.1.2 项目后期骨干网带宽需求分析带宽计算模型：1. 中期按照50%渗透率来计算；2. 标清和高清直播采用组播协议，按照最大直播频道数计算城域带宽需求3. 各分前端上网业务按照以下公式计算= 总用户数* 50%渗透率*4Mbps带宽*33%并发率；4. 各分前端视频点播业务按照以下公式计算= 总用户数* 50%渗透率*11Mbps带宽*20%(高清点播比例)*30%（并发率）+总用户数* 50%渗透率3Mbps带宽*80%(标清点播比例)*30%（并发率） 5. CDN采用多级架构，按照经验20%流量需要在城域网中承载2、接入带宽分析按照下行16Mbps/s20Mbps/s接入带宽来规划，主要业务为1路高清或1路标清IPTV和高速上网和2路VoIP语音。各业务所占带宽和并发比如表5.2-1所示：表5.2-1 各业务所占带宽和并发比业务类型提供节目所需带宽并发率标清电视Aax3Mbps100%组播高清电视Bbx11Mbps100%组播标清点播多个节目源3Mbps/路30%高清点播多个节目源11Mbps/路30%高速上网1-4Mbps33%VOIP电话2路200kbps100%设n为单个PON口接入的宽带用户数，各业务所需要的带宽如下：l 直播（用户数大于频道数情况下）：a*3M(a路标清)b*11M(b路高清)；l 点播：n20%11M30% +n80%3M30%，高清点播概率占20%、标清占80%，30%并发率；l 高速上网：n33%4M80%+ n33%8M20%，家庭一台PC上网带宽需求为80%，两台PC上网带宽需求为20%；l VOIP语音：n220k；为了保证各业务所需服务质量，各种业务所需总计带宽必须小于一个PON 所能提供的带宽能力，考虑EPON系统开销的情况下假设EPON带宽为950M， 整个带宽计算应满足如下公式：a*3M+b*11Mn20%11M30% +n80%3M30%n33%4M*80%+n33%8M*20%+n220k950M；说明：1. 为保证高速率客户各业务的服务质量，单个PON 口下带的宽带用户数最好小于计算出的用户数量；2. 由于计算过程中将每个PON口下的宽带渗透率和IPTV 渗透率均考虑为100%，所以带宽都留有一定余量。五、乡镇扩容方案1、汇聚层扩容方案随着各乡镇用户和业务的发展，整个网络汇聚层将面临带宽压力，前期各乡镇和市广电核心交换机间的GE连接将成为制约整个网络扩展的瓶颈，故乡镇和市广电中心机房间的汇聚层需要扩容才能满足带宽增长的需求。具体扩容措施如下：1、 乡镇出口部署ACR设备，ACR和核心设备采用10G端口互联，扩充汇聚层带宽；同时通过ACR的高性能转发和交换能力，提升接入层接入能力；2、 随着城域多业务的发展，在城域汇聚层面部署OTN设备，利用OTN设备的高带宽提供多业务高带宽通道，满足城域多业务的发展需求。3、 城域中心部署DPI设备，进行网络流量的配置和实时管理，充分利用网络带宽，提升带宽利用率。2、接入层扩容方案网络的接入层采用的EPON+EOC/LAN方式接入，随着用户增加和业务带宽需求的增长，接入层也面临扩容压力，接入层的扩容可采用以下方式：1、 在不更换EOC头端的情况下，增加光节点及EOC头端数量，减少EOC头端所带的终端数量，满足带宽扩容的需求；2、 利用新的EOC技术，更换转发带宽更高的EOC设备，提升用户带宽。3、 小型乡镇向机架型OLT平台扩容，增加系统汇聚带宽及PON口数量满足用户发展的需求，大型乡镇可平滑升级至10G EPON，增加接入层带宽。六、网管方案本次工程推荐采用烽火网络的WView网管系统对全网设备进行管理。Wview网管系统通过标准以太网硬件接口与系统设备进行连接，通过SNMP V2.0协议接口与系统设备进行通信。1、网管简介F-engine广电接入综合网管系统基于烽火网络统一网管系统平台Wview，提供从EPON OLT到ONU、EoC头端直至EoC终端的全程端到端管理。Wview是一个分布式，层次化，分权分域的网络级管理系统，基于SNMP V2协议，能够对烽火网络所有产品系列（EPON、EOC、运营级以太网、