HINOC技术及其它EoC技术比较

HINOC 技术及其它技术及其它 EoC 技术比较技术比较 一 一 HINOC 简介简介 受国家重大科技专项 国家 863 项目和支撑计划等项目的支持 NGB 专家委员会组织全 国产 学 研 用等优势单位 进行科技攻关 形成了自主创新的 HINOC High performance Network Over Coax 技术方案 这一方案符合 NGB 对于接入网的技术和管理需 求 满足 面向下一代广播电视网 NGB 电缆接入技术 EoC 需求包皮书 的需要 为有 线电视双向化改造提供了关键的技术支撑 目前 HINOC 技术方案的关键技术 关键算法已经成型 支撑这一方案的芯片和样机也 陆续研制成功 HINOC 系统由 HB HINOC Bridge 局端 和 HM HINOC Modem 终端 组成点到 多点结构网络结构 HB 处于中心控制地位 各 HM 可与 HB 通信 并受其控制 各 HM 之 间不能直接通信 HINOC 采用 16MHz 频带作为一个数据传输信道 采用 OFDM 调制技术 能够增加频谱 利用率 HINOC 设备能够在一个同轴电缆分支分配网内 采用信道绑定方式 同时使用 4 个 以上的信道 每个信道能为用户提供 70Mbps 的共享带宽 基本技术指标如下 信道带宽 16MHz 并可扩展到 8 NMhz 每信道物理层传输数据率可达 112Mbps 每信道 MAC 层传输数据率大于 70Mbps 物理层频带利用率最高 7bis s Hz 采用 OFDM 技术 支持 OPSK 1024QAM 自适应调制 支持信道绑定 支持单信道单用户 多信道多用户等多种带宽扩展方式 支持相邻信道同时使用并可跨越分支分配器 根据需要 工作频段可以在低频段 也可以在高频段 1 HINOC 的组网及应用方案 HINOC 系统根据光节点距离用户家庭的距离 可以采用以下三种组网方案 1 FTTB 楼内分配网络的组网方案 推荐 这种基于光纤到楼 FTTB 的组网方案是当前最为可行的接入方式 其组网结构如 Error Reference source not found 所示 图 1 FTTB 楼内分配网络组网方案 图中信息数据信息到达 HB 结点并被调制到同轴电缆的一个 HINOC 信道后进入楼宇分 配网络 经后者到达位于同一信道的各 HM 结点 并经 HM 解调后传送到数字终端设备 在一个楼内分配网络可以划出多个 HINOC 信道 在每个信道都可以单独构建一个 HINOC 网络 各信道之间按照 FDM 方式分隔 Error Reference source not found 从信道复 用的角度给出了在同一根同轴电缆内构建多个 HINOC 信道的组网示意图 下行链路来自网 络侧的以太网信号以 FTTB 方式到达小区楼宇门口 经 HB 调制到同轴电缆的一个 HINOC 信道内 并通过楼内分配网络和电缆终端盒传送到位于住户家内的 HM 经 HM 解调后 通 过 HM 的以太网接口 传送给个人电脑 PC 高清电视接收机 通过 IP 机顶盒 等终端设 备 上行链路从各终端设备上行的数据信号经对应的 HM 调制后进入同轴电缆分配网络到达 HB 由 HB 解调转换后送到骨干网络 CATV 节目信号在 HB 处与以太网信号一起混合进入 电缆分配网络 被户内的电视机接收 因此不影响原有电视节目的收看 HINOC 信道的配置划分灵活 可以是多个用户 家庭 共享一个 HINOC 信道 可以是 每个用户 家庭 分配一个 HINOC 信道 后者是较为典型的配置模式 这样每个用户可以 享有该信道提供的全部用户接入速率 未来 根据用户需要还可以进一步扩展用户接入速率 使一个用户享有多个 HINOC 信道的带宽 图 2 同一同轴电缆上构建多个 HINOC 信道的组网示意图 2 FTTH 户内分配网络 在已经实现光纤到户 FTTH 的情况下 可利用 HINOC 技术解决户内接入问题 数据 信号经过光分路器后到达位于住户家庭入口处的光节点 与光节点连接的 HB 将信号调制到 同轴电缆某个 HINOC 信道 然后送入同轴电缆户内分配网络 再经 HM 解调最终到达用户 终端 在此方案中 HINOC 技术用于通过同轴电缆构建户内接入网 此时每个用户 的多个 HM 设备 最大可以享用整个同轴电缆的所有信道所能提供的接入速率 图 3 FTTH 户内分配网络的组网示意图 HINOC 项目的进展 目前 HINOC 技术方案的系统设计 关键技术 关键算法 硬件模拟都已经成功实现 支撑这一方案的相关 MAC 层以及 PHY 层都已经完成了软硬件开发模拟 并已经完成了基于 FPGA 的整机 包括 HB 和 HM 样机软硬件设计开发 并在 2011 年度 CCBN 上成功进行了 视频业务传输演示 进行了高清实时电视业务的传输 目前 正在规划通过陕西省国家联合 实验室这个平台 在实际网络环境中 进行基于 FPGA 的 HINOC 全系统的挂网评估分析验 证 为整机的性能参数和设计定型做最后的挂网验证 预计今年第四季度可以推出 HINOC 标准 符合第一代的 HINOC 标准的芯片 也预计在 2012 年第一 二季度推出 具有自主知识产权的 HINOC 芯片的成功研制 是三网融合中接入网的核心 每年将带 来 10 个亿以上的芯片产值 带动 200 亿以上的产业链升级 大大降低广电网络改造成本 降低 1 倍以上 而性能却能完全符合 NGB 的要求 实现广电用户 出门就上信息高速公 路 的发展目标 二 与其它 EoC 技术方案的比较 基本情况 EoC Ethernet Over Cable 技术总称 其目的是利用 CATV 的同轴电缆网络同时传输电 视和数据信号 其实现的方法主要是频分复用 把数据信号与传统的电视信号进行频分复用 共用同一同轴网络系统 最终传输到用户家庭 同轴电缆可以理解为双线的传输介质 理论上讲 任何双线传输的数据通信技术 都可 以经过传输介质的适配 应用到有线电视的同轴电缆上 进行数据传送 从而形成的各种调 制 EoC 技术 在国家标准推出之前 各地广电在根据各地的实际情况 采用现有的 EoC 技术和方案 进行双向网的改造的过渡期间 一定要从战略上统筹规划 充分考虑将来如何方便迅速地能 过渡到 HINOC 根据数据信号相对于电视信号的频谱位置 EoC 技术总体上分为低频 EoC 技术和高频 EoC 技术两大类 低频调制 EoC 技术方案 HomePLUG AV 家庭插电联盟 HomePlug Powerline Alliance HPA 的电力线宽带众多联盟标准中的一种 该标准只定义了电力线单一传输介质 在国内扩展到同轴电缆上应用 成为 EoC 技术方案的 一种 其只要性能指标如下 信号频段 7 5 30MHz 最大物理层速度 200Mbps 最大 MAC 层有效速率 100Mbps HomePNA R3 1 HomePNA 技术方案在 2006 年就成为国际电信联盟标准 ITU T G 9954v2 完全符合 ITU T G 9954v2 标准规范的芯片于 2007 年就已经推出 是目前核心技术唯一完全符合国际 标准的 EoC 产品和方案 该标准一开始就定义了同轴电缆和双绞线两种介质 信号频段 12 44MHz 或者 32 64MHz 最大物理层速度 288Mbps 最大 MAC 层有效速率 150Mbps IEEE P1901 美国电气电子工程师学会 IEEE 为结束家庭电力互联的标准化工作 推出 IEEEP1901 宽带电力线标准草案 目前为完成了第三次投票的 draft 3 版本 IEEEP1901 将引入一个新的 安全和电力线高速通信标准 这将成为智能电网的关键推动力 跟 HomePLUG AV 一样 IEEE P1901 也只是定义了电力线一种传输介质 由于目前该标准还处于草案阶段 目前当然 没有完全符合相关标准的芯片 从而也就没有完全符合该标准的产品 目前美国 Intellon 公 司推出的 74 系列芯片 能部分满足 P1901 标准草案 国内部分厂家在此标准草案的基础上 扩展到同轴电缆传输介质 成为一种新型的 EoC 方案 信号频段 7 5 65MHz 最大物理层速度 500Mbps 最大 MAC 层有效速率 200Mbps ITU T G hn G 9960 9961 9972 联合国国际电信联盟 ITU T 在 2010 年的日内瓦会议上批准了 G hn 标准的所有三大 部分 数据链路层 G 9961 物理层 G 9960 和共存协议 G 9972 该标准规范同时定 义了电力线 双绞线以及同轴电缆三种传输介质 被誉为 线缆 高速数据传输的终极标准 信号频段 规划了三种信号频段 25 50 和 100MHz 同轴电缆传输介质可采用其中 50 和 100MHz 信号频段 最大物理层速度 1Gbps 最大 MAC 层有效速率 800Mbps 高频调制 EoC 技术方案 MoCA MoCA 即 Multimedia over Coax Alliance 同轴电缆多媒体联盟 是产业标准 提供基 于同轴电缆的家庭网络产品方案 MoCA 技术规范有 MOCA1 0 MoCA1 1 以及最新的 MoCA2 0 目前国内主要采用 Entropic 公司的 c LINK Access 系列基于 MoCA1 1 规范的芯片作为 EoC 的核心 信号频段 800 1550MHz 最大物理层速度 270Mbps 最大 MAC 层有效速率 127Mbps WiFi 降频 IEEE 802 11g 和 IEEE 802 11n 技术和产品 广泛用与家庭和热区的无线接入 提供基于 同轴电缆的家庭网络产品方案 但是 EEE 802 11g 和 IEEE 802 11n 等 wifi 技术的信号工作在 2 4GHz 频段 远远超出 了 HFC 同轴网络 5 1000MHz 的频段范围 国内一些厂家采用降频的方式 使 WiFi 工作频 段落在 HFC 同轴网络 5 1000MHz 的频段范围 即为 WiFi 降频 EoC 信号频段 860 1000MHz 最大物理层速度 100Mbps 802 11n 内核 54Mbps 802 11g 内核 最大 MAC 层有效速率 45Mbps 802 11n 内核 25Mbps 802 11g 内核 网络结构 通过光纤到楼进行 HFC 网络的优化 采用 PON EoC 方式进行双向网的改造 是广电双 向网改造的基本共识 但是 从技术发展的角度上看 要注意以下几点 1 PON 系统有基于 IEEE 802 3ah 的 GEPON 和基于 ITU T G 的 GPON 两大技术标准体系 而且各自不断发展完善中 选择哪种 PON 技术 将来都有可以变化 2 目前的 EoC 过渡方案更是百花齐放 HomePNA HomePLUG AV IEEE P1901 G hn 基带 EoC MoCA 等等 3 广电总局早已明确 最终 EoC 都要过渡到具有我国自主知识产权的 HINOC 标准方案 所以 基于这个基本原则 在现阶段过渡时期 为确保很快来临的技术升级和过渡 着眼于 技术的发展以及 NGB 的要求 广电还是要统一进行规划设计 统筹兼顾 追踪了解各种 PON 技术的发展和趋势 在设备的选择方面 一切以将来平稳过渡到 HINOC 为目标 所以 现阶段不宜采用 EPON 的 ONU 与 EoC 的局端进行捆绑的方案 特别是要避免 ONU 与 EoC 局端做在一起的做法 不利于将来技术的发展以及 HINOC 的推广 过渡期建议方案 目前广电总局建议高频段留给有我国自主知识产权的 HINOC 使用 HINOC 相对其他 EoC 方案的优势 完全自主知识产权 专门针对我国广电同轴接入网开发 传输效率最高 成本低 性能优越 适合我国信道规划 信道部署灵活 带宽扩展性最强 能共享或者独享带宽的方式扩展 过渡期规范性措施 模块化 ONU 和模块化 EoC 局端 所有设备 包括光接收机 ONU 以及 EoC 局端设备 均采用模块化设计 便于维护 替换 升级换代 互联互通 亦可以方便地组合成 一体机 简化设备安装和施工 图 6 模块化设备及一体机的实物图 统一网管 所有设备均采用符合广电总局 MIB 库要求的 SNMP MIB 库设计 由省广电统一采用第三方 开发的网管 实现了对任何入围厂家的 EoC 设备的管理 维护 配置 故障处理 业务开放 等进行统一管理 附件 HINOC 技术及其它 EoC 技术的比较 方案方案 HomePNA R3 1 G hn HomePLUG AV over Cable IEEE P1901 over Cable MoCA WiFi 降频降频 over Cable HINOC 标准标准 ITU T G 9954v2 ITU T G 9960 9961 HomePlug AVIEEE P1901MoCA 1 0802 11g n 国家自主知识 产权标准 标准化标准化 进程进程 2006 年完成国 际标准化 2010 年完成国际 标准化 电力线插座联盟 规范 非标使用 2010 年完成标准 化第三版草案 非标使用 同轴电缆多媒 体联盟规范 国际标准 非标使用 目前已经基本 完成标准化工 作 预计今年 第四季度正式 推出 调制方式调制方式FDQAM QAMFDQAM OFDMOFDMOFDMOFDMOFDMOFDM 信道带宽信道带宽 MHz 16 或 3250 或者 10022 5505020 4016MHz 占用信道占用信道 MHz 12 44 32