EOC技术介绍(新).ppt

1、EOC技术介绍,路通光电,2,概 述,2010年1月13日国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合。2010年至2012年广电和电信业务双向进入试点，2013年至2015年，全面实现三网融合发展。 对于广电网络来说，要实现三网融合，目前迫切需要解决的是网络的双向化改造，而广电网络进行双向化改造，目前有几种技术可选，针对各有线网络的特点，如何选择适合自己网络发展的双向网改造技术就显得非常关键。,3,CMTS +CM传统HFC双向网改造技术 EPON+EOC改造技术,现有主流的HFC双向网改造技术,4,数据通信模型,所有EOC协议，都是在MAC层与物理

2、层上进行定义,5,什么是“EoC”,EoC “Ethernet over Coax”，也就是以太网信号在同轴电缆上的一种传输技术。,6,EoC分类,无源（基带） 有源,7,无源EOC,8,无源EoC,9,无源EoC 采用的是将基带的以太数据流信号直接混入或分离的技术，没有经过调制，其实质就是一种基于同轴的以太局域网。其最大的特点是通过无源器件的处理就可实现。它适合于集中分配型同轴网络，不适合树型，也不能过分支分配器。从改造情况看，无源EoC 改造必须具备两个条件：首先，局端数据信号必须到楼道；其次，EoC 下行通道不能有分支分配器，且不能有额外干扰源。这两个条件，导致采用无源EoC 技术的广电

3、双向网络改造成本非常大，无法适用于广电的树型拓扑网络结构，除了利用电缆入户外，等于重建网络。另外，这一技术在技术上还有一定的缺陷，从实际的应用来看，还存在太多的问题，所以现在这一技术不推荐使用。,10,有源EoC 不同于无源EoC，它是采用频分复用技术将预先调制的以太IP 数据信号与CATV信号混合在一起，然后通过同轴分配网传输至用户端分离出CATV 信号和IP 数据信号，IP 数据信号进行解调还原成原始以太数据信号。有源EoC由于采取了一些适应CATV 网络特性的处理技术，所以能克服无源EoC 的缺点，能适应树型、星型以及混合型网状网，能够过分支分配器，具有传输距离远，带宽高，支持QoS，支

4、持集中网管等优点，能够很好的满足HFC 同轴分配网络结构特点。,有源EoC,11,有源EOC,12,有源EOC技术种类,HomePNA WiFi 降频 MoCA- Multimedia over Coax Alliance HomePlug（BPL/AV) ECAN DOCSIS EOC,13,HomePNA over Coax,14,HomePNA HomePNA是Home Phoneline Networking Alliance(家庭电话线网络联盟)的简称，该组织于1998年成立，致力于开发利用电话线架设局域网络的技术，其创始会员包括Intel 、IBM 、HP、AMD、Lucent、B

5、roadcom及3Com等知名公司。,15,Home PNA技术可以利用家庭已有的电话线路，快速、方便、低成本地组建家庭内部局域网，利用家庭内部已经布设好的电话线和插座，不需要重新布设5类线，增加数据终端如同增加话机一样方便。目前，该组织共发布了三个技术标准，1998年秋天发布HomePNA V1.0版本，传输速度为1.0Mbit/s，传输距离为150米；1999年9月发布V2.0版本，并可兼容V1.0版本，Home PNA2.0传输速度为10Mbit/s，传输距离为300米。,16,2003年所推出的3.0版规格(2005年成为世界标准ITU G.9954)，将传输速率大幅提升到240Mbp

6、s。HomePNA 3.0提供了对视频业务的支持，除了可以使用电话线为传输媒体外，也可使用同轴电缆，为HomePNA over Coax奠定了基础。它可与大部份的家庭网络设备，如Ethernet 、802.11 及IEEE1394等设备联接使用。支持Synchronous 与Asynchronous 两种媒体存取协议， 即SMAC 与AMAC。,17,HomePNA使用的频谱,18,MAC层协定 HomePNA 3.0的MAC层协议为CSMA/CD， 为提供QoS服务，它采取八种不同优先等级(0 7，7代表最高优先等级)的帧传送方式，由测量帧确认否有碰撞发生。 一个正常帧传送时间须介于92.5

7、 us 3,122 us之间，因此，当传送数据的工作站侦测到网络上发生碰撞时，必须在70 us内停止传送数据。换言之，当帧传送时间小于92.5 us或大于3122 us，就表示网络上有碰撞发生。若网络上发生碰撞，则每部工作站(含先前未传送数据的工作站) 必须执行分布公平优先级排队DFPQ(Distributed Fair Priority Queuing)算法，以便决定由那一部工作站取得传输媒体的使用权。,19,名词解释CSMA/CD,CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）即载波监听多路访问/冲突检测方法是一种争用型的介质

8、访问控制协议。原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位 ，不需集中控制，不提供优先级控制。但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。 CSMA/CD控制规程：控制规程的核心问题：解决在公共通道上以广播方式传送数据中可能出现的问题（主要是数据碰撞问题）控制过程包含四个处理内容：侦听、发送、检测、冲突处理,20,控制规程的核心问题：解决在公共通道上以广播方式传送数据中可能出现的问题（主要是数据碰撞问题）控制过程包含四个处理内容：侦听、发送、检测、冲突处理（1） 侦听：通过专门的检测机构，在站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送（线路是否忙）？若“忙”则进入后述的“

9、退避”处理程序，进而进一步反复进行侦听工作。若“闲”，则一定算法原则（“X坚持”算法）决定如何发送。（2） 发送：当确定要发送后，通过发送机构，向总线发送数据。（3） 检测：数据发送后，也可能发生数据碰撞。因此，要对数据边发送，边接收，以判断是否冲突了。（4）冲突处理：当确认发生冲突后，进入冲突处理程序。,21,当网络中HomePNA设备节点增加时，碰撞的几率大大增加，数据传输的速率也大大降低。在试验中发现，以一条电话线或同轴线上连接6台以上的电脑时，电脑之间复制文件的速度会变得很慢了。因此HomePNA比较适合节点数较少的家庭联网场合，如果用于点到多点的、数据流量要求较高的接入时，难免有点力

10、不从心。,22,HomePNA over Coax借用整个HomePNA协议，只是修改原HomePNA传输介质的耦合接口部分的设计。 由于同轴电缆的传输性能好于电话线，数据流量性能略好于HomePNA在电话线上传输的性能，主要取决于同轴电缆接入网络的性能（包括分支和分配器）。因为最低端的频点4MHz已经超过分支分配器的下限频率5MHz。实际我们测试发现，一些劣质的分支分配器可能连在7MHz、或10MHz时其指标还达不到国家标准要求，此时HomePNA over Coax的性能要打些折扣。,23,由于HomePNA over Coax是采用4-28 MHz频段。当1点对多点通信时，也是要受到汇聚

11、噪声的影响，再加上HomePNA的层采用的是技术，通迅方式又是半双工方式，在接入用户多时，容易产生冲突碰撞，所以实际网络使用时性能比理论宣称的要低很多。 HomePNA供应商是美国CooperGate,24,WiFi over Coax,25,WiFi over Coax,WiFi概述无线局域网技术是无线通信领域最有发展前景的技术之一。目前，WLAN技术已经日渐成熟，应用日趋广泛。国内无线局域网市场将有十分广阔的发展空间。国内多家运营实体已纷纷看好无线局域网的市场机会，希望以此为契机跻身无线互联服务市场。,26,WiFi over Coax,IEEE的802.11标准IEEE的802.11标准

12、由很多子集构成，它详细定义了WLAN中从物理层到MAC层（媒体访问控制）的通信协议，在业界有广泛的影响。相关标准经历了802.11b、802.11a和802.11g，802.11n标准。802.11n使用2.4GHz/5GHz两种通用频段，互通性高，被看好是新一代的WLAN标准。,27,WiFi over Coax,为了实现高带宽、高质量的WLAN服务，使无线局域网达到以太网的性能水平，推出了802.11n标准。802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps提高到150Mbps。这得益于将MIMO（多入多出）与OFDM（正交频分复用）技术相结合而应

13、用的MIMO OFDM技术。,28,WiFi over Coax,WiFi over Coax采用变频解决方案-将2.4GHz下变频到1GHz左右的频段。这虽然减小了电缆和无源分支分配器的损耗，但是带来了新的问题标准化较差，不同厂家之间的设备不能互通；增加新的器件和设备，增加了成本，减低了可靠性;同时由于WIFI协议是针对无线网络要求设计，所以协议开销大，再加上其协议采用的是CSMA/CA方式，所以随着用户数的增加，碰撞机率也随之增加，数据的实际吞吐量大大降低。,29,WiFi over Coax,结论 802.11g标准理论上最高数据传输速率可达到54Mbps，实际吞吐率也仅能达到最高传输速

14、率的一半甚至更低，约为20至26Mbps 。 802.11n物理层速率可达150Mbps, 但由于其MAC层效率较低，MAC层速率只能达到60Mbps70Mbps。 主要芯片提供商ATHEROS,30,MoCA,31,MoCA,MoCA概述MoCA是同轴电缆多媒体联盟（Multimedia over Coax Alliance）的缩写，MoCA成立于2004年1月，创立者为Cisco、Comcast、EchoStar、Entropic、Motorola与Toshiba等。MoCA希望能够以同轴电缆（Coax）来提供多媒体视频信息传递的途径；它们利用Entropic的技术（c-link）作为Mo

15、CA 1.0规范的依据。MoCA的成员认为，美国的家庭里同轴电缆的普及率高达70%，整个基础设施十分完整，加上同轴电缆传输多媒体视频资料的技术已经相当成熟稳定，适合利用它来传输多媒体视频资料。,32,MoCA,MoCA技术介绍MoCA 1.0规范的技术基础是基于美国Entropic公司的c-link技术，该技术使用800MHz1500MHz频段，可选2-38MHz。如果系统中将来考虑传输卫星直播信号，则MoCA可用信道大大减少！MoCA每个信道带宽为50MHz，总共有15个频道。每个信道可以支持一个NC（局端）设备，每个NC支持31个CPE（终端用户）设备。,33,MoCA,MoCA系统的频谱

16、图,34,MoCA,MoCA采用OFDM调制和 TDMA/TDD（时分多址/时分双工）技术，MAC部分的TDMA是采用软件来实现的。每个载波最高可进行128QAM调制，每个信道理论上最大的物理数据速率为270Mbps和最大的有效数据速率为130Mbps。随著链路损耗的加大或链路SNR的降低，依次降低为64QAM、32QAM、16QAM、8QAM、QPSK、BPSK调制方式，实际有效数据速率就会成倍降低。设备典型发送电平3dBm；接收电平范围0 to -75dBm；典型时延：3ms。,35,MoCA,物理层采用先进的自适应星座图多载波调制（ACMT Adaptive Constellation

17、Multitone ）方式，即正交频分调制（OFDM），子载波上的调制制式在BPSK、QPSK、16-256 QAM自动选择，而且子载波频率以25MHz步长捷变，故抗干扰能力极强。 MOCA频道带宽为50MHZ，分为256个子载波。数据由大量的窄带调制的载波来携带，因此，子通道的频率响应是非常平的 . 频率范围 875to 1525 MHz 动态范围 70 dB 在每对节点之间创建调制简表（modulation profile）的过程称为调制简表化（modulation profiling）。调制简表在特定的时间特别适合对应的节点对。MOCA设备不断地更新调制简表，使其最适合特定的情况。 采用

18、预均衡（Pre-Equlization）和多音调制(multi-tone modulation)，预均衡可以用于补偿发射机中的线性和非线性失真,以获得优 化发射信号质量。这样一来，使用简单的FEC（forward error correction） (RS)就可以得到视频质量的BER（bit error rate） 。,36,MoCA,由于MoCA工作带宽在高端，对于需要使用在级联的场合，成本会大幅增加，效果会大大降低；在实际测试及使用中还存在很多问题；因此MoCA在实际网络中的使用效果还需等待验证。 MOCA的芯片供应商是美国Entropic（熵通科技）,37,HomePLUG over C

19、oax,38,HomePLUG over Coax,HomePLUG概述 电力线高速数据通信技术，简称PLC（Powerline Communication或PLT( Powerline Telecommunication) ，是一种利用中、低压配电网作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术，不仅可以作为解决宽带末端接入瓶颈的有效手段，而且可以为电力负荷监控、远程抄表、配用电自动化、需求侧管理、企业内部网络、智能家庭以及数字化社区提供高速数据传输平台。,39,HomePLUG over Coax,第一个HomePlug标准HomePlug 1.0在2001年1月得到批准，其理

20、论数据率最高为14Mbit/s，HomePlug 1.0 Turbo版于2004年推出，其最大理论数据率提高到85Mbit/s。2005年12月通过认证的HomePlug AV（AVAUDIO & Vidio）标准支持高达200Mbit/s的数据率，并支持所有多媒体业务和电信应用所需的QoS级别。为了确保QoS，采用了TDMA（时分多路访问）与CSMA（带有冲突检测的载波侦听多路访问）协议。,40,HomePLUG over Coax,HomePlug技术还能够实现家庭与外网联接，直接使用电力线路接入Internet，实施宽带联网的应用，此技术称为 HomePlug BPL（BPLBroadb

21、and Power Line）。,41,HomePLUG over Coax,现阶段厂家采用的标准主要有HomePlug AV和HomePlugBPL，芯片厂商分别是英特龙（INTELLON）和速比特（SPIDCOM)。,42,HomePLUG over Coax,HomePlug AV规范概览HomePlug AV的目的是在家庭内部的电力线上构筑高质量、多路媒体流、面向娱乐的网络，专门用来满足家庭数字多媒体传输的需要。它采用先进的物理层和MAC层技术，提供200Mbps级的电力线网络，用于传输视频、音频和数据。,43,HomePLUG over Coax,HomePlug AV频谱特性图,4

22、4,HomePlug AV的物理层使用OFDM调制方式，它是将待发送的信息码元通过串并变换，降低速率，从而增大码元周期，以削弱多径干扰的影响。同时它使用循环前缀（CP）作为保护间隔，大大减少甚至消除了码间干扰，并且保证了各信道间的正交性，从而大大减少了信道间干扰。当然，这样做也付出了带宽的代价，并带来了能量损失：CP越长，能量损失就越大。OFDM中各个子载波频谱有1/2重叠正交，这样提高了OFDM调制方式的频谱利用率。在接收端通过相关解调技术分离出各载波，同时消除码间干扰的影响。,HomePLUG over Coax,45,HomePLUG over Coax,HomePlug AV去除无线电

23、爱好者使用的频率后，在2-28MHz频段使用917个子载波；功率谱密度可编程，以满足不同国家的频率管制；每个子载波可以单独进行BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM、256QAM和1024QAM 调制；采用Turbo FEC错误校验；物理层线路速率达到200Mbps，净荷为150Mbps，接近电力线信道的通信容量；前同步码可被HomePlug 1.0设备检测，从而实现两者共存，但互操作是可选项。,46,HomePLUG over Coax,HomePlug AV的MAC层HomePlug AV设计了十分高效的MAC层，支持基于工频周期同步机制的TDMA和CSMA。TDMA面向连接

24、，提供QoS保障，确保带宽预留、高可靠性和严格的时延抖动控制。CSMA面向优先级，提供四级优先级。工频周期同步机制确保良好的抗工频周期同步噪声的信道适应能力，如调光灯、充电器等产生的谐波。基于128位AES严格加密。中央协调者CCo(Central Coordinator)控制所在电力线网络设备的活动，并协调同相邻电力线网络的共存，以支持电力线宽带接入、多电力线网络运行和隐藏节点服务。,47,HomePLUG over Coax,HomePlugAV over Coax HomePlugAV over Coax同样是完整地借用HomePlugAV协议，只是修改前端耦合等电路设计来实现。Home

25、PlugAV over Coax使得原来HomePlug比较难以处理的问题得到很好的解决，如：电磁兼容等。同样同轴电缆的传输性能要好于电力线，数据流量性能也会好于HomePlug在电力线上传输的性能。当然最终得性能主要取决于同轴电缆接入网络的性能（包括分支和分配器）。因为最低端的频点2MHz已经超过分支分配器的下限频率5MHz。对于某一些劣质的分支分配器，此时HomePlugAV over Coax的性能比宣称的指标要低。 AV的芯片供应商是美国Intellon,48,HomePLUG over Coax,速比特芯片组（BPL） 速比特BPL芯片组的MAC层数据接入方式完全采用TDMA方式，仅

26、留少量时间段采用CSMA方式，用于终端初始化时连接使用。从而降低了多用户时产生碰撞的机率，保证较高的数据吞吐量。,49,HomePLUG over Coax,50,HomePLUG over Coax,在不同用户数时网络的吞吐量比较图：,51,HomePLUG over Coax,从上图可知，速比特芯片组由于采用TDMA接入方式，降低了多用户时数据的碰撞机率，所以在用户数发生变化时，它的总数据吞吐量基本保持不变，从而有效地保证了接入网的稳定性，这对于数据网来说是非常重要的。但由于芯片厂商在芯片设计和生产时过多地考虑成本因素,很多内部功能通过软件实现,所以降低了实际产品的数据速率,并使得通讯时延

27、大大增加。 BPL的芯片供应商是法国SpidCom,52,ECAN,ECAN（Ethernet Over Caox Accesss Network 基于同轴电缆接入网的以太网）技术没有简单地采用CSMA机制，而是将 IEEE802.3ah的EPON MAC协议移植到了无源同轴电缆用户分配网中，实现点对多点的以太到家的宽带接入。,53,ECAN协议模型,54,ECAN的传输原理:MPCP,由CLT统一分配CNU的上行时隙，同时CNU周期性地上报上行需求，而CLT周期性告知CNU的上行时隙，CNU只能在属于自已的上行时隙发上行数据. CLT保证在上行时段不发送任何下行数据。数据从CLT 到多个CN

28、U 以广播式下行，每个数据帧的帧头包含LLID，该标识表明本数据帧时给某个特定的CNU。数据帧到达CNU 时，CNU 根据LLID 判断是否接收,55,ECAN物理层技术,信道带宽:32-48MHz 调制方案：2/4VSB 符号率：6080MHz 最大物理层带宽：160Mbps 信道编码：RS,56,ECAN总结,ECAN采用了EPON的MAC层，成熟度较高，支持DBA。但由于ECAN是TDD双工方式，DBA的效率如何有待观察。再则ECAN采用了2/4VSB调制方式，在实际网络使用中有什么问题有待观察。所以其物理层性能，与其它技术相比，有较大差距。 ECAN的芯片供应商是美国OpuLAN,57

29、,DOCSIS EOC,58,EPON+DoCSIS EoC架构,DoCSIS EoC为FTTB的解决方案，一般应用于最后三百米接入 Central office的CMTS由OLT代理，与DoCSIS OSS/BSS软件由OLT仿真实现，OSS/BBS不要发生任何变化，ODN改造成P2MP，ONU侧出现一款特殊的ONU(CMC),内置微型CMTS，CM（兼容2.0，3.0）保留，保护投资 相同PON端口下CMC与其他ONU可以并行工作，因此可以支持多种业务场景，彼此之间不会干扰。,59,整体方案简介,CM/STB HG,OLT,59,CMC,DML,Broadcom Proprietary &

30、 Confidential. 2009 Broadcom Corporation. All rights reserved.,1)OLT+CMC+CM形成DoCSIS宽带接入解决方案 2)CMC 频段可选支持IPQAM模式与DoCSIS接入模式，一款产品完成接入与DVB-C播放，最大限度减低网络设备种类 3)兼容DoCSIS 3.0，频谱扩展1000MHz，支持下行16个channel binding,60,EPON+DoCSIS EoC协议架构,61,DOCSIS EOC性能,全双工优势明显 下行大字节净荷流量达到759Mbps，小字节480M字节；上行大字节114Mbps，小字节55M 时

31、延稳定 下行小于1ms，上行小于48.5ms 同时连接CM数量有优势 理论达511，目前实验室实际测试过100台同时在线 QOS有保证 CMC与CM之间基于SFID机制，对每条流进行动态配置，OLT,CMC通过VLAN映射，使得PON系统内保证优先级 支持组播 OLT支持L3，L2组播，CMC支持L2 IGMP Snooping,62,选择EOC的关键点,1、所有EOC技术都是在MAC层与物理层上做文章，所以这两层协议的优劣，直接影响到EOC产品的优劣。 2、对于MAC层，TDMA方式比CSMA方式要更好一点。 3、对于HFC接入网来说，物理层的好坏，会直接影响到网络的稳定性，所以采用什么样的

32、调制技术就显得相当关键，从抗干扰性上来看，OFDM调制方式是一种比较好的调制技术。 4、信道编码的好坏，同样会影响到网络的抗干扰性能。,63,2020/8/13,EoC技术应用注意事项,每户内在一个二分配的两个输出口下安装一台EOC终端和一台STB，EOC终端下连一台STB,64,2020/8/13,EoC终端的RF输出之间隔离度较高，在4050DB左右，所以终端对STB1不会有影响，是否对STB2和STB3有影响会取决于分配器和分支器的分支之间的隔离度大小，如果隔离度太小，EoC终端发出的低频信号会导致机项盒调频头过载，电视受干扰。所以对于新布的机顶盒,建议采用内置高通滤波器的机顶盒,如果机顶盒没有内置高通滤波器,建议在机顶盒的RF输入口加高通滤波器, 带外抑制可达40dB以上，这样就可以避免EOC对有线电视信号的影响。,65,2020