基于EPON+EOC有线电视网络双向改造

EPON+EOC 双向 HFC网络 改造方案 苏州工业园区高事达电子有限公司 常熟市高事达光电科技有限公司 2008年 4月 议程 1、 HFC网络现状分析与接入技术技术比较 2、 EPON方案及产品介绍 3、 EOC技术介绍 4、 EPON+EOC方案 5、高事达 EOC产品介绍 6、自由讨论与交流 /webmoney 一、 HFC网络现状分析与 几种接入技术技术比较 /webmoney HFC单向网络 HE 前端 光纤 光纤 节点 光纤 节点 光纤 放大器 同轴电缆 引入线 节点 光纤 节点 混合光纤同轴系统的拓扑结构 /webmoney HFC双向网络 DOWNSTREAM 88 - 880MHz A网 Node Node Node UPSTREAM 5 - 42 MHz Hub Node CNN HBO ESPN FNN Node Node Headend Node Hub Hub Node Node COAX Tap Drop Internet B网 LAN接入 /webmoney HFC网络支持业务 未来几年内有线网络从网络的承载类型上将承担广播业务、交互业务、数据业务和 增值业务四类。 第一类广播业务是目前基本的业务， 主要是以广播电视节目为主； 第二类交互业务是基于数字技术，主要包括电视点播 VOD、互动电视 iTV、网络电视 IPTV、时移电视 TSTV、录播电视 RDTV等业务种类； 第三类数据业务为有线电视新业务，主要有 Internet访问、数据下载、邮件收发、办公 自动化、在线游戏等信息化业务； 第四类增值业务：增值业务为双向数据网络提供的新增收费业务，主要有电话 VOIP、 视频电话 V-Phone、视频会议 V-Conference、即时通讯 IM等新通信业务，提供了视 频语音数据的交互通信服务。 /webmoney 新业务对承载网的要求 由于大量新视频及交互业务的引入，原先的网络设计已经不能满足业务发展的需 要，使有线运营商对承载网有了更高的要求， 在网络建设成本和时间要求， 网络 的双向性能和可升级性， 网络的安全性和可管理性等方面提出了新的要求。 网络建设的成本和时间要求。 由于新业务发展在区域上的不确定性和用户增长的 阶段性， 要求运营商在网络建设初期， 可以在较低初始投入和较短的时间内进行 大规模业务覆盖， 尽量盘活存量资产， 以减少启动新业务时的风险， 然后根据用 户发展情况和分布特点， 有针对性的改造网络， 进行滚动投资， 使单位每用户的 网改成本最低， 同时能够满足未来主要的业务需求。 网络的双向性能和可升级性。 首先要求网络的双向能力强， 满足单用户有较大带 宽的接入， 网络有很强的可靠性， 可以根据业务和用户的发展， 平滑升级网络， 提高网络性能。 在网络发展的大趋势下， 提供向全光网的演进。 网络的综合安全性和可管理性。 这一点主要是针对网络的运营能力而言， 如 何提供针对每个用户或每种业务的安全管理方法， 并可在多层面对两者进行管 理， 对网络运营商有重大和现实的意义。 /webmoney 几种主要双向接入技术的比较 /webmoney M 广电网络双向改造的原则 符合广电行业的现有 HFC网络的特点 能充分利用广电同轴电缆传输介质的高带宽特性 能实现广电用户的多媒体双向接入 便于开展互动电视（ IPTV、 IPQAM）、宽带上网、语音 （ VoIP）等多种增值业务 综合接入成本较低 技术成熟、可靠 产品故障率低，便于维护 基于以上原则， 使用 EPON+EOC方案，是实现广电网络双向改造的可行方案！ /webmoney 二、 EPON方案及产品介绍 /webmoney EPON宽带接入总体技术方案 业务层 核心层 /汇聚层 接入层 用户层 依托城域光纤网，利用 EPON作为宽带接入技术，分光器实现对光交接箱 的全覆盖，从而达到低成本、高性能的光纤宽带网络建设。 n n n n n n n n EPON优势分析 带宽 拓展骨干网络带宽，提升接入能力 带宽分摊及带宽保证 点对多点，极强的拓展能力 适应不断增长的带宽需求 成本 初始投资最小，逐步增加投资，投资回 报率高 节省干线光纤资源 /webmoney 运维 改变了传统的点到点的模式，减少了局 端的光电设备数量 无源网络，降低了运营、维护成本 业务 n 全业务接入 网络 n 单一平台承载多项 业务 n 为宽带增值业务提供带宽 基础 EPON典型应用 -构建 FTTH/FTTB /webmoney EPON典型应用 -新农村信息化网络 /webmoney f EPON典型应用 - 网吧一条街方案 只需要 沿铺铺设一 条光纤，就 可以最多解 决 32个网吧 的接入，同 时可以支持 传统的以太 网接入 /webmoney EPON典型应用 -“平安城市”视频 监控 l EPON高带宽接入能力，满足了视频监控的带宽需求 l 单纤点对点接入，节省了光纤资源 l 无源网络设计，网络维护方便快捷 /webmoney f EPON典型应用 - IPTV解决方案 IPTV 视频源 Internet 视频 务器 服数据库 服务器 WEB 服务器 IGMP IPTV管理中心 3层交换机 GE OLT IGMP控制信息流 IPTV视频数据流 /webmoney f肀 HFC网络 EPON应用 广电选用 EPON技术作为光缆汇聚层改造技术的方案，主要基于以下两点： EPON和 HFC的网络物理结构相似，均是点到多点单发多收的广播方式； EPON可利用 HFC原有光纤资源，增加无源分光设备即可在一个光点下迅速 开展业务； OLT WDM WDM ONU Internet RF CATV 1310nm光发 /webmoney 1490/1310nm 1310nm 分光器 分光器 1490/1310nm 1310nm EPON设计参考 1、 OLT每千兆端口可带用户数 OLT既是一个交换机或一个路由器，又是一个多业 务提供平台，它为 PON提供光纤接口，根据以太网向 城域网及广域网发展的态势， OLT在提供常用接口的 同时还将提供多个 Gbit/s和 10Gbit/s的以太网接口。 在目前的运用中，多数情况下，每个 OLT提供 2-4 个千兆光口。通过如下计算可以得到每个千兆口可带 的标清 IPTV用户数为： /webmoney EPON设计参考 每个用户的业务量和带宽： 媒体流数据量 =VOD视频流（ 2Mbps） +VOD音频流（ 64kbps） +编码器编码误差（ 100kbps） =2.15Mbps； 媒体流输出带宽 =媒体流数据量 +MPEG的 PS流封装报文头和 PES开销（平均 150kbps） =2.3Mbps； 业务流网络带宽 =媒体流输出带宽 （ 1+网络协议封装开销 （ 5%） =2.4Mbps； 网络总流量 =业务流网络带宽 （ 1+网络流量平均抖动（ 5%） =2.5Mbps。 根据以上计算，如果再加上其它网络传输开销，每用户所需带 宽为 3Mbps。 开展 IPTV业务，如果再加上互联网业务，每用户所需带宽为 4Mbps。 /webmoney EPON设计参考 若下行带宽利用率为 95%，则每千兆端口 可带 250个用户。 按 20%的安装率可覆盖用户 1250户。 按每楼栋（ 6层、 4单元、一层 2户） 50户计 算可覆盖 25栋楼。 如果考虑同时上线率其覆盖范围还将扩大。 此数据对于我们合理设计 ODN结构和 ONU 的数量是非常必要的。 /webmoney EPON设计参考 2、 OLT的最佳安装位置 OLT以放置在城域网络的分前机房为佳，它上联汇聚交换 机，下联无源光网络，通过光纤连接到小区后再经过光分路器 分路到多个 ONU。 如果把 OLT放在小区内，通过 1或 2个千兆上联端口连接到端 局的汇聚交换机，干路光纤的需求量与以上方案基本相同。但 还需要在小区内提供机房并解决供电及环境保证。另外，由于 设备远离机房，运行维护不方便，会造成运维方面支出的提高。 此外，一个小区的用户数量可能与 OLT的支持数量不匹配，如 果把 OLT放在小区机房内，很可能会造成一些 OLT端口的闲 置，造成设备总投资的浪费。如果把 OLT放置在分前端机房， 则可以通过 OLT连接多个小区，充分利用 OLT的端口。 /webmoney EPON设计参考 3、 ODN的设计与应用 EPON系统中 ODN位于分布的光网络中，包括单模 光纤、光分路器、光耦合器等。 OLT采用单纤波分复 用技术，通过 POS与 ONU连接，传输距离可达 20公里。 在 ONU侧通过光分路器分送给多达 32栋楼或用户，因 此可大大缓解主干光纤资源匮乏的压力。 在 ODN的设计中主要涉及到光缆布线、安全保证、 光分路器的级联等问题。 ODN系统的设计主要与城市 居民小区的物理分布有关。常规结构的 ODN设计较为 简单，如下例举了 ODN设计中的两种光分路器级联的 方案供参考。 /webmoney EPON设计参考 第一个例子： 需覆盖的小区数量在 2 个以上，小区较 大，且分散。例如， 4个小区，每小区 16栋 楼，各小区相距最大距离 2KM。 可采用下列光分路器级联的方式进行设 计，由于光分路器的级联与其级数无关，而与 整个 ODN系统的损耗有关。 4个小区，每小区 16栋楼共计 64栋楼，可用 2个 PON口进行覆盖 即可，如下图： /webmoney EPON设计参考 /webmoney EPON设计参考 此设计方案可大量节省光纤，使布线更加灵活，减少了布 线过程中所遇到的各种麻烦。 其链路损耗如下： 1 4光分路器衰耗： 6dB， 1 16光分路器衰耗： 12dB， 光纤衰耗： 0.3dB/Km， 链路总损耗为： 6+12+7.3 0.3=20.19dB。 如 OLT发射功率为 0dBm， ONU接收光功率为 26dBm， 0 - (-26) = 26dB 20.19dB 链路总损耗满足要求。 /webmoney EPON设计参考 第二个例子：需覆盖的小区数量在 2 个以上，小区较小，且集中。例如， 16 个小区，每小区 4栋楼，各小区相距 0.5KM，设计方案如下图： 此方案虽然形式上看与方案 1有区别，但其设计理念及出发点却是相同 的，即在节约大量光纤的同时减少了施工中遇到的麻烦。 /webmoney EPON设计参考 ODN系统设计中对 ODN的一项最重要要求 是 ODN的可逆性要好，输入 /输出口对调后不能 导致通路损耗的重大变化，这样上下行通路的 设计就简单了。 另外，光分路器等无源器件应能支持 1310nm和 1550nm波长区内的任一波长的信号 传输，为将来的 WDM系统应用提供基础。 /webmoney EPON设计参考 4、 ONU/ONT的设计与应用 EPON系统中的 ONU/ONT的主要功能为： 用户提供 EPON系统的接入功能，选择接收 OLT发出的广播数据，响应 OLT发出的测距及 功率控制指令。 在 EPON+EOC的系统应用中，以光节点为 单位设置 ONU，即每光节点置一个 ONU，覆盖 该光节点下所有所带用户，光节点大小推荐在 100户左右规模。 /webmoney EPON设计参考 EPON系统设计中，由于不同 ONU距 OLT的距离相差较大， 会对 ONU产生两方面的影响： 光功率的限制， 光路传输产生的不同时延。 EPON系统通过时间同步与测距补偿机制来控制光路传输产 生不同时延的影响，对距离差没有特殊要求。 对于光功率的限制主要是经过光路的各类损耗后（光传输距 离的损耗，光分路器的分光，各类光器件的插入损耗等），光 功率值应控制在 ONU光器件的过载光功率与接受灵敏度范围内 的。 ONU光器件过载光功率为 5dBm， ONU光器件接受灵敏 度为 26dBm，此时可保证 ONU正常工作。 /webmoney hiX 5404 ONT V1824E ONU hiX 5430 OLT H610/H620 ONU V5924C ONU 肀 西门子 EPON 产品概述 hiX 5404 ONT 1 EPON 上连 4 10/100Base-T接口 V1824E ONU 1 EPON & 1 GE SFP 上连 24 10/100 Base-T接口 hiX 5430 OLT H610/H620 ONU & V5924C ONU 1 EPON 机架式 EPON OLT 提供 GE uplink 接口 /webmoney 1 10/100 Base-T 1 EPON 1 10/100/1000 Base-T 1 EPON & 1 100Base-FX 上连 24 VDSL端口 OLT(hiX5430)概述 个交换架构槽位 个电源槽位 个 PIU, OIU, TIU槽位 电源 DC 电源 -48 V / -60 V AC 电源 100 V / 240 V 最大功耗 158 W 机械 槽位数量 15 尺寸 (WxHxD) 440 mm x 221.5 mm x 255 mm 重量 4.91 Kg 上方最小间隔 50 mm 下方最小间隔 25 mm 接口参数 EPON I/F (optical) SC type connector (single-core) Ethernet I/F (optical) 1000Base-SX, 1000Base-LX Ethernet I/F (electrical) 100/1000Base-T Ethernet I/F for local management 10/100Base-T 散热孔 在在风扇单元的下方 Serial I/F, Console RS232 在顶盖的上方 /webmoney OLT(hiX5430)特性 hiX5430 3层多平台系统 带有 QoS，速率限制，增强安全性，多播管理和 IP 路由的智能宽带网络 高至 48.0Gbps（全双工）和 35.7Mpps 吞吐率的非 阻塞交换能力 , 提供三重播放功能的领先并兼容标 准的 EPON产品 hiX5430 /webmoney 功能 Standard Ethernet Bridging 802.1q Tagged VLAN 802.3ad Link Aggregation Group(LAG) 802.1D STP, RSTP, MSTP RIPv1/2, OSPFv2, BGPv4, PIM-SM IGMP Snooping, termination, filtering SP (strict priority) Scheduling Automatic ONT ranging DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) MPCP(Multi Point Control Protocol) AES-128 Encryption and Decryption QoS/流量管理 SP (strict priority), WRR, DRR 802.1p QoS, Remarking Classification according to DSCP/TOS, IP SA/DA Traffic Policing & Shaping Guaranteed SLA 安全 802.1x port/MAC based Authentication SSH (secure shell) Radius, TACACS+ DoS preventation SFU PIU TIU OLT(hiX5430)组件 名称 OIU PSU-DC PSU-AC FAN Dust Filter Splitter 描述 Switch fabric unit，交换架构单元 , 48Gbps交 换能力 2 口 GE-PON光口单元 , front-access 2口 GE光口单元 , 1000Base-SX/LX 2口 GE电口单元 , 100/1000Base-T DC 电源和保险丝 AC 电源和保险丝 风扇单元 灰尘过滤器 分光器 /webmoney ONU(hiX5404) Enhanced networking performance Switching Capacity: 2.8Gbps & 2Mpps hiX5404 hiX5404是 EPON ONU。业务提供商可以使用它 来扩展他们的核心光网络，链接各类用户，消除最 后一公里的带宽瓶颈。具有 4个以太用户端口，用来 链接用户端设备。具有先进的网络安全和基于端口 的速率控制功能，支持 128位 AES(Advanced Encryption Standard) 加密和 VLAN。其采用智能 IP 技术，使得用户可以很好地部署和管理网络。 hiX5404 Flash memory/DRAM: 4MB/16MB Service Interface: Fixed 1-port EPON & 4-port 10/100Base-TX EPON ONT Functionality Support VLAN per ONT Encryption:AES-128 OAM (Operation, Administration, Maintenance): Support for 802.3ah EFM Layer2 Functionality Standard Ethernet Bridging MAC&VLAN:1K MAC & 4 VLAN Spanning Tree: STP Protocol Advanced Network Security Realizing standard IEEE 802.1Q protocol QoS/Traffic Management Classification based on IEEE 802.1p(CoS) priority SP(Strict Priority), WRR(Weight Round Robin) Traffic Monitoring Port monitoring Remote Monitoring WxDxH, mm 217.5 x 145 x 34.5 /webmoney 三、 EOC技术介绍 /webmoney 接入层网络 -EoC 目前，市场及价格决定 EPON短 期内无法实现的 FTTH的目标。在 向这个目标（ FTTH)过渡的过程中 , 在广电 HFC网络中利用“光纤到楼 （ FTTB）入户同轴电缆”方案是 解决最后 100米的接入问题一种理 想方式。 EoC是在同轴电缆上传输以太网数 据技术的统称。工作原理是利用现 有的有线电视同轴电缆网络，在 CATV传输频谱之外加入以太网数据 通道，以使同一根同轴电缆能为用户 同时提供视频、数据和语音服务。其 下行方向传输 CATV和数据信号，上、 行方向传输数据信号，为双向数字电 视平台提供回传通道。 上行频段 下行模拟信号频段 下行数字信号频段 保留 频段 未规划频段 5 65 85 550 862 958 数据来源： 中华人民共和国广播电影电视行业技术要求有线数字电视频道配置指导性意见 /webmoney EoC技术分类 目前 EoC技术种类众多，但其基本原理类似，即在传输 CATV信号的频率范围 之外，划分不同频率范围分别传输上、下行数据信号，不同 EOC方案之间实现 技术上的最主要区别在于对数据传输采用不同的频带和调制方式。目前常用的 EoC技术有以下几种： 无调制方式： 基带 EoC（终端无源的频分 EoC方案） 调制方式（终端有源的调制 EoC方案）： n高频方案 802.11 over Coax （ 2.4GHz）及其降频应用（ 700-1000MHz） C.link（ MoCA） （ 800-1500MHz） n低频方案 HomePNA 3.0 over Coax （ 4-28MHz） HomePlug A/V 3.0 / BPL over Coax（ 4-21MHz） /webmoney 无源基带 EOC 原理是利用基带数据信号在 0-20MHZ频率传输的特性，使数据信号与 电视信号在一根同轴电缆中传输，主要由二四变换（ 100到 75）、 高 /低滤波器两部分实现。 目前 EOC带宽是 10M,产品制造要求工艺较高，使用质量不好的产品容 易让交换机死机，且不能透传网络中原有的分支分配器，必须进行 入户安装施工，这也为工程施工带来难度 。 无源 EOC虽然终端成本便宜，但覆盖成本较高，一次性投入大，大量 应用成本与稳定性还是个问题，最好是作为五类线入户（ LAN入户） 的补充使用。 /webmoney EoC EoC 无源基带 EOC接入示意图 基 带 客 户 端 基 带 局 端 频率利用 以太网 模拟、数字电视 电视 电脑 可集成为 同轴 PON口上联 多同轴口下联、级联 的产品 0MHz 25MHz 47MHz 1000MHz /webmoney 有源调制 EoC 有源调制 EOC技术分为高频方案（ 860MHz以上）与低频 方案（ 65MHz以下）。 高频方案特点是工作频谱干净，受噪声影响小，但信号衰 减大，传输距离短，有的要更换线路中的分支分配器等无 源器件，且占用频谱规划中预留频段，可能会妨碍以后增 值业务拓展。 低频方案特点是工作频段在规划中的数据回传频谱内，线 损小，传输距离远，无需更换线路中分支分配器等设备 ,络 适应性好，在有效解决噪声影响因素后，更符合网络改造 要求。 /webmoney 有源 EOC技术比较 MOCA HomePNA HomePlug 802.11 工作频段 动态范围 调制 最大带宽 安装位置 终端数量 安全 网管 网络改造 汇聚噪声 技术标准 800 1550MHz 75dB OFDM TDMA/TDD 270Mbps 光节点 /楼头 31个 DES 802.1p SNMP， CLI 跨接 800-1550MHz 无 MoCA 4-28MHz 70dB QAM， FDQAM 128Mbps 光节点 /楼头 25个 AES 私有 SNMP， CLI 无 存在 ITU G.9954 2-28MHz 75dB OFDM 200Mbps 光节点 /楼头 128个 128AES CSMA-CA / TDMA SNMP， CLI， WEB 无 存在 HomePlug AV / BPL 2400-2500MHz 70dB BPSK/QPSK/QAM 54Mbps 光节点 /楼头 254个 802.11i/WEP 803.11e SNMP， CLI， web 跨接 2400 MHz 无 IEEE 802.11g /webmoney 四、 EPON+EOC方案 /webmoney 有源 EOC结合 EPON组网技术方案 /webmoney 1.城、镇有线网 新建小区可以使用 EPON技术光纤到大楼、电视线和五类线共进家庭。 A 网通过楼栋光接收机，无源集中分配方式实现电缆入户； B网另拉一张新 网，即在楼栋内通过 ONU+交换机五类线入户，实现数据