ECAN技术浅析

1、ECAN（EPON over Coax access Network）技术浅析一 ECAN技术对比其他的EOC技术是真正的宽带接入网络技术。高覆盖，支持全业务的网络接入。ECAN作为下一代同轴宽带接入技术极大地超越了现有基于家庭网络的EOC技术（如AV7400系列）的性能，从四个方面完善和克服了AV技术的局限，使EOC同轴宽带技术从家庭网络技术迈向了可运营的宽带接入技术。1、支持全业务的接入。ECAN对各种业务都呈现出的相同的和稳定的承载能力，满足大、小包长的双向吞吐率不宜相差超过10%的要求和延时抖动小的电信标准，分别为延时小于20ms、抖动小于10ms。图1-1对32个终端时的双向并发吞吐

2、量测试由于ECAN具有高速业务流处理引擎(分类/交换/调度)，能根据业务数据的MAC/IP/端口/协议类型等L2-L7的关键字进行业务流分类；并对分类的数据进行标识并按照设置的规则及策略进行调度和分流处理；为用户的接入控制和业务流的管理提供了灵活的策略支持能力，具有统一的业务支持能力。图1-1和1-2（广电总局的测试报告，检测号为20491101050115）表明ECAN的短包（如64、128Byte）处理能力与长包（1518Byte）业务一样强，同时延时抖动也小。因而能支持全业务的接入，包括以VoIP语音电话和网络游戏为代表的实时多媒体业务。现有的EOC技术由于短包长的数据流的处理能力弱，延

3、时抖动大，完全不能支持实时业务。 图1-2、1:32双向并发时延及抖动测试2、支持全覆盖的全接入。ECAN的总吞吐率不会随用户接入数变化而变化，满足1对4终端与1对64终端总吞吐率的相对变化不得大于10%的要求。ECAN引入了基于TDMA技术的MPCP（多点控制协议）机制。其上下行总吞吐量不会随着接入用户数（CNU）的增加而下降，使整个ECAN系统将对所有用户的接入呈现出稳定的承载能力。如图1-3所示（广电总局的测试报告，检测号为20491101050115）。图1-3、1对64终端时的并发双向吞吐量测试测试数据表明，即使到了64个终端数，ECAN总带宽都没有下降，没有差异，这是ECAN一个非

4、常优良的品性，可支持EOC局端的每个EOC口下所覆盖的用户，能全部100%地接入。而家庭网络技术的EOC（如AV），在接入用户数增加时，其双向总吞吐率会急剧下降（超过16个后就很明显），使之无法支持更多用户的接入。3、ECAN支持网络的商业运营，能实现对业务和用户的精细管理，具备DBA动态带宽分配机制，可依据SLA用户服务水平和相关业务的QOS为用户提供最小的保障带宽。DBA（Dynamic Bandwidth Alloction）动态带宽分配有两个作用：一、链路有空闲带宽时，可将多余带宽给予在用用户；二、当某用户一旦上网，就要依据该用户的SLA（服务级别分配）或业务的QoS所规定的给予其最小

5、保障带宽。只有系统具备了DBA功能才能实现网络的运营级经营。而家庭网络等技术从工作机制上就无法支持DBA。4、ECAN具备SCB单拷贝组播功能，支持各种基于IP的视频业务，如IPTV，OTTV（互联网电视，如CNTV）等。ECAN与AV等数字家庭网络技术不同，通过支持IGMP Snooping协议并利用SCB单拷贝广播功能，能实现对Video Over IP组播业务的支持。ECAN（EPON Over Coax Access Network）技术是一种新一代的基于EPON协议规范的同轴宽带EOC接入技术，将IEEE802.3ah EPON协议的MAC规范从光缆接入网中移植到了同轴电缆分配网，从

6、而实现了EPON与HFC网络的无缝融合，可与经典的EPON光纤到家（FTTH）一样，构建基于HFC网络的ETTH（EPON To The Home）同轴宽带到家的NGB网络，实现每户30Mbps动态带宽的全业务接入和EPON OAM的端到端的统一网络管理。二、ECAN技术的特性及与AV技术的比较由于ECAN完全具备了EPON所有的技术特性和功能，与基于家庭网络技术HomePlug AV相比较，主要有六大优势，从技术层面分析，对ECAN与Homeplug AV技术进行比较：l 两种不同的技术体制，适应于不同的应用：HomePlug AV属于家庭网络技术，适用于家庭网络的各个房间的高速连通，构建的

7、是一个对等网络。主机和从机完全相同。ECAN属于典型的宽带接入技术，适用于相对独立的千家万户的接入，构建的是一个非对等网络。主机（局端）为中心控制器，从机（终端）是被动设备，完全由主机控制。l 主要的差异起源于MAC接入机制的不同AV采用的CSMA载波侦听机制，每台终端相互竞争带宽，而ECAN采用的是TDMA机制，每台终端的接入带宽由主机（局端）根据用户SLA（服务级别分配）和接入业务的QoS做DBA动态带宽分配。下面将从网络接入性能、业务支撑能力、网络管理能力、网络运营能力和建设成本等5个方面，对ECAN与HomePlug AV作一个比较：网络接入性能的比较ECAN支持接入用户数达64户，其

8、总带宽依然维持在100Mbps以上，具备很好的接入能力和可扩展性ECAN局端CLT引入了EPON的基于TDMA技术的MPCP（多点控制协议）机制。使系统上下行总吞吐量不会随着接入用户（CNU）数的增加而急剧下降。HomePlug AV的双向总带宽会随着接入数增多而急剧下降，特别是超过16个用户时，尤为明显。这就导致在实际网络规划，运维过程中：1）无法确定用户的接入带宽。用户数多时，带宽下降；2）每个EOC口覆盖用户数只能减少到8-10户 ，增加了局端的投入费用。 3）还需要将光纤推至大楼甚至到门洞单元，增加了网络改造的工程成本网络的业务支撑能力比较整个ECAN系统将对所有业务呈现出稳定的承载能

9、力 ，提供相同的接入带宽支持全业务的宽带接入。ECAN小包处理能力强，具有统一的业务支持能力，支持CBR恒定带宽业务（语音业务、网络游戏）HomePlug AV小包处理能力差，不能支持语音等实时业务不支持全业务的接入。其小包处理能力弱，带宽很小，引发的延时、抖动大，且无法改善。即使每一局端只接入8-16个用户得网络构造中，AV7400系统也不能正常地支持电话等小包业务。网络的网络运营能力比较ECAN支持DBA动态带宽分配，确保网络的商业级运营，实现每用户每业务的精确配置,系统只有具备了DBA动态带宽分配功才能实现网络的运营级经营，可实现每用户每业务的精确配置：1) 链路有空闲带宽时，可以将这些

10、带宽去满足个别用户的高带宽需求；2) 用户一旦上网，就要给予该用户的SLA（服务级别分配）或业务的QoS所规定的最小保障带宽。ECAN支持SCB （Single Copy Broadcast）组播功能，确保能够开展基于IP的宽带视频业务Video Over IP ： 1) ECAN通过支持IGMP Snooping协议并利用SCB单拷贝广播功能，实现对IPTV组播互动电视业务的支持。 AV系统均不支持SCB （Single Copy Broadcast）组播功能和DBA动态带宽分配 ：1) AV只能借助终端的交换芯片，实现终端的每端口的最大限速功能，不能提供最小承诺带宽。2) 也不能对每个用户

11、的每个业务实现不同的带宽配置 ，只能是每端口每业务，每家的终端配置都是一样的。网络的实际吞吐能力比较AV7400理论上其物理带宽和MAC吞吐率都很大，但都要有某些特定条件：1) 调制级别要为4096QAM，包长要为1518Byte，其MAC吞吐率最大到200Mbps左右2) 包长为64Byte时，吞吐率就降为了20-30Mbps，远低于ECAN的100多Mbps。3) 在5-65MHz低频段的实际网络中，AV系统不可能工作在4096QAM或1024QAM状态，至多工作在256QAM，大多应在64QAM以下， 所以，AV的OFDM调制技术在实际网络中，其实际吞吐率会比其理论值至少下降一半以上，也

12、低于ECAN的吞吐率。AV系统中每个用户的接入带宽会因其物理信道特性和位置而发生变化，不利于网络运营AV的OFDM调制技术具有与物理通道的自适应能力，不同的物理信道特性，有不同的调制特性（即不同的QAM调制级别），从而获得不同的物理带宽，但用于接入网络时，就意味着每个用户的物理带宽或MAC吞吐率会因用户不同的物理位置而不同，而不是由用户服务级别或业务的QoS决定。在实际网络中，ECAN的MAC吞吐带宽要大于AV7400ECAN在2VSB（QPSK）状态下，无论小包、长包吞吐带宽大于90Mbps，在4VSB状态下，大于130Mbps。网络的网络管理能力比较ECAN能够借助于EPON的OAM实现E

13、PON+EOC通道，实现端到端的管理和运行。ECAN采用了EPON的MAC协议及其OAM管理体系，能使EPON实现与HFC网络的无缝融合。AV用于EPON+EOC网络构造时，只能在SNMP应用层上，经协议转换才能进行网络的管理。ECAN系统具有带内和带外两种网管通道可以提供更稳定、可靠的网管系统。AV系统只有带内网管。ECAN所有的终端管理和带宽、VLAN等业务管理都集中在局端，极大地简化了网络系统的维护和升级管理ECAN系统的终端为被动设备，不需要有软件的配置或升级，从而网管系统相对简单。而AV为对等网络，需要同时对局端和终端配置和管理，也需要对终端做升级管理。所以其网管系统会非常复杂网络的

14、建设成本分析对比ECAN与AV的技术产品，受益于ECAN集中管理的技术特性，ECAN局端设备负责接入设备的主要配置，管理功能，使得入户终端设备可以减少大量管理器件的成本投入。而在局端侧，汇聚的相关功能模块，通过提高集成度，使得成本得到大量集约。而AV技术由于基于CSMA技术，局端与入户终端处于对等的网络位置，不存在集中管理，每个终端都需要具备相同的配置，管理功能。使得产品可优化程度较小，成本无法得到有效降低。1) 在ECAN系统中，CNU终端为被动设备，不需要软件配置等功能，成本相对较低ECAN的CNU终端比AV7400终端成本低15-20%左右。2) ECAN的多端口局端CLT的成本远比AV

15、多模块结构低：2端口EOC的ECAN局端比AV2模块结构低10%左右4端口EOC的ECAN局端比AV2模块结构低40%以上三、ECAN技术移植于EPON的介质访问控制协议已经纳入IEEE802.3EPOC研究组的EPOC技术规范当中,成为新一代的同轴网络技术标准之一，未来将平滑过渡到EPOC技术。ECAN与国际上未来的IEEE802.3EPOC研究组的EPOC技术规范一样都具有相同的EPON MAC层，ECAN及其EPOC同轴电缆宽带接入技术的演进与光接入网的发展完全一致，两者可以互相通用、向下兼容。未来的技术演进分析HomePlug AV技术在物理层方面采用了OFDM (Orthogonal

16、 Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。达到的效果是每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。这种技术主要应用的方向并不是有线数据传输方面，而更多的应用与无线高频通讯系统，对比技术的应用可知，OFDM技术将信道分成若干子信道，高速数据信号调制转换为低速子数据流，需要大量繁杂的数字信号处理，结构非常复杂，成本居高不下。其次，频分复用(FDM)系统中，整个带宽分成N个子频带，子频带之间不重叠，为了避免子频带间相互干扰，频

17、带间通常加保护带宽，但这会使频谱利用率大幅下降无法适应高速，高宽带的新业务发展。HomePlug AV技术在媒体接入控制层沿用了传统的家庭网络CSMA（Carrier Sense Multiple Access）技术，CSMA技术没有网络同步，多设备同时发数据时会产生冲突。发生冲突时采用退避重传，所以当设备数量增多时，自由竞争需要抢带宽，没有中心控制机制，冲突机遇急剧增大，使总带宽会急剧下降，传输时延随机变大。对于时延，抖动及承诺用户的SLA（Service-Level Agreement）无法给与有效保障，不能满足基本的可运维接入网络要求。同样无法适应高速，高带宽及实时业务的发展要求。而基于

18、EPON MAC协议的EOC已成为了下一代同轴宽带接入技术的发展方向（比如ECAN和EPOC）。采用EPON的MAC协议能够兼容或整合和主导EOC技术的发展。EPON技术及其MAC协议广泛应用于FTTH中，对各种业务的支持能力得到了有效验证，是非常成功的。国际上未来的IEEE802.3EPOC研究组的EPOC技术规范一样都具有相同的EPON MAC层，ECAN及其EPOC同轴电缆宽带接入技术的演进与光接入网的发展完全一致，两者可以互相通用、向下兼容。相对于EPOC，ECAN产品成熟，已获得了广泛应用，通过了广电总局及各地十几个省市网的测试，表现卓越；在广东、广西、湖南、上海、山东、北京、山西、

19、吉林、黑龙江等有线电视网络得到了较好的应用。四 ECAN技术日趋成熟，完全可以替代现有的HomePlug AV，MOCA及PNA等家庭网络技术为基础的EOC技术产品，建设可运维，大覆盖，支持全业务的下一代NGB网络。采用ECAN技术，可借助HFC网络实现EPON到家，构建一个ETTH（EPON To The Home）的宽带综合业务接入网。有线电视网络主要有三种HFC网络结构混合构成，依据不同的网络架构，ECAN可为用户提供： 为FTTC(光纤到路边（小区），Fiber To The Curb)提供每户10Mbps的动态带宽接入和3Mbps的最小保障带宽。高于现有电信4Mbps动态带宽入户，可

20、为用户提供电信所能提供的一切业务。 为FTTB(光纤到大楼，Fiber To The Building)提供每户30Mbps的动态带宽接入和10Mbps的最小保障带宽，几乎可与电信FTTH网络相比拟，支持HDTV高清电视的互动业务。 为FTTA(光纤到门洞单元，Fiber To The Apartment)，能为每户提供30-40Mbps最小保障带宽，甚至100Mbps到户，可构建一张与电信FTTH几乎一样性能的宽带接入网络。图7 ETTH的NGB网络构造1台4口ECAN局端BAS6104置于一栋楼，覆盖48户（四个单元门洞），就能为每用户提供30Mbps动态接入带宽和10Mbps最小保障带宽

21、。ETTH宽带同轴EPON到家与基于光纤的EPON到家的比较：l 具有几乎相同的接入带宽：每户接入带宽达30Mbps以上，完全满足NGB网络的要求。ü 接入带宽达30Mbps以上，可平滑升级到130Mbps，达到了与FTTH几乎相同的双向接入带宽。ü 可依据业务流量和服务等级（SLA） ，向用户提供超过30Mbps的更大的动态带宽，完全支持HDTV高清视频流（18-25Mbps）的互动点播。l 宽带到桌面：完全适应家庭网络中点对多点（P2MP）的网络构造，可实现对家庭中每个终端的管理。ü 方便、灵活：ECAN可以透过分支分配器及其级联结构，在家庭中任意位置通过同轴

22、电缆实现宽带双向接入。ü 可实现对家庭中多个CNU的接入控制、动态带宽分配(DBA)及其收费管理。l 省时、省力、省钱：更低的接入成本和维护成本。ü 建设快：完全利用现有的有线电视的用户同轴分配网络，不需要大的改造和敷设更多的线缆。ü 投入小，成本低：高集成度的CLT局端芯片和多ECAN端口的局端结构使成本大大降低，能提供12或48个的EOC端口，从而分摊了 每个EOC口的成本。不仅低于FTTH的投入，也低于低于任何一种有源“EOC”（DOC）方案。ü 维护简单：不需要熔接，抢修快，容易，方便。目前ECAN技术在国内有线电视网内得到了广泛应用，技术进入了

23、成熟期，受到广泛好评。1、上海嘉定ECAN的应用：l VoIP业务：CNU连接IP电话机拨打本地和长途电话，通话质量很好；l 宽带上网业务：网速达到用户限定的速率(2Mbps)；l IPTV业务：CLT通过升级软件，提供对MLD Snooping的支持后，成功地实现对基于IPv6组播的IPTV业务的支持。在CNU下挂的STB/TV和PC机上, 均能够流畅收看HDTV(25Mbps)和SDTV (5Mbps)。同时，系统的SCB功能支持组播过滤，实现多个用户同时收看同一路视频流的功能(系统仅下发一份组播数据)；l 在模拟典型户内干扰(电缆短路/插拔电缆CNU断电等)环境下，系统性能不受影响。2、

24、北京歌华延庆分公司ECAN项目3、广东中山有线电视网ECAN项目（2万户）4、山东滨州及淄博ECAN项目在山东两个地级市，覆盖用户达了3万户5、吉林四平ECAN项目网络结构：每个光节点带四栋楼或两栋高层，电缆网在每个单元集中分配到用户家。 6、哈尔滨巴彦ECAN项目城区2万户覆盖，已经验收7、西安ECAN项目长安区试验项目：长百花园小区长安区东恒商贸酒店8、其他地区ECAN项目l 山西阳泉市l 哈尔滨飞机制造公司企业网l 宁夏煤矿太阳城l 示范区：四川巴中五 总结综上所述，采用了EPON接入机制的ECAN技术，成功地克服了现有各种家庭网络“EOC”技术的局限，完全能够象经典的FTTH（基于EPON）或DOCSIS模式一样，构造一个具有运营商级接入网特征和功能的系统，支持全业务的接入，并使之成为可管理、可扩展和可盈利的同轴宽带接入网络，