基于EPON的廣電數字雙向網(wǎng)絡(luò )改造解決方案

　　1 引言

　　數字電視(DTV)的發(fā)展，對廣電系統來(lái)講是一個(gè)前所未有的發(fā)展機遇。大家都意識到，只有開(kāi)展新業(yè)務(wù)、提供新服務(wù)，才能使整體轉換取得真正成功。新業(yè)務(wù)和新運營(yíng)模式對網(wǎng)絡(luò )提出了新的要求，最集中的體現就是要求網(wǎng)絡(luò )實(shí)現雙向。

　　然而，中同有線(xiàn)電視網(wǎng)的現狀是存在著(zhù)大量的HFC網(wǎng)絡(luò )，多數網(wǎng)絡(luò )都沒(méi)有完成雙向改造，這樣的網(wǎng)絡(luò )僅能滿(mǎn)足基本廣播電視節目的傳送，既不能承載多媒體交互業(yè)務(wù)，也不能有效實(shí)現網(wǎng)絡(luò )、業(yè)務(wù)和用戶(hù)管理。所以，廣電數字電視建設必須首先解決的是把HFC網(wǎng)絡(luò )從單向網(wǎng)絡(luò )改為雙向網(wǎng)絡(luò )，經(jīng)過(guò)多年的試驗和嘗試，結合當前PON(無(wú)源光網(wǎng)絡(luò ))和以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，EPON+LAN或EPON+EOC(Ethernet over COax)方式是最適合當前廣電HFC雙向改造的方案。

　　2 廣電數字雙向網(wǎng)絡(luò )改造方案

　　有線(xiàn)電視承載網(wǎng)由數字電視平臺、總前端設備、分前端設備、光節點(diǎn)、同軸分配網(wǎng)組成，數字電視廣播CATV還是在原來(lái)承載網(wǎng)中傳播,HFC雙向網(wǎng)改造解決的是VoD點(diǎn)播、寬帶上網(wǎng)等其他新業(yè)務(wù)的需求。隨著(zhù)銅纜成本的增長(cháng),以及光纖成本的大大降低,越來(lái)越多的小區實(shí)現了光纖到樓道,為了接入網(wǎng)EPON方案提供了線(xiàn)路基礎。而EPON網(wǎng)絡(luò )和HFC網(wǎng)絡(luò )具有相同的廣播下傳方式，點(diǎn)對多點(diǎn)樹(shù)性構造，可以輕松地存HFC 網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現EPON組網(wǎng)。

　　接入網(wǎng)雙向改造EPON方案由分前端OLT設備、分光器，放置于樓道的ONU設備組成。提供數據雙向傳輸通道,解決分前端到樓道的光纖雙向傳輸問(wèn)題，可承載數據傳輸、視頻點(diǎn)播、VolP等多種業(yè)務(wù)。最后100M的入戶(hù)方案包括：五類(lèi)線(xiàn)入戶(hù)的LAN方案和利用原有同軸入戶(hù)的EoC方案。兩者可以完全滿(mǎn)足當前廣電對接入網(wǎng)雙向改造的要求。

　　2.1 核心網(wǎng)方案

　　廣電HFC雙向網(wǎng)改造的核心網(wǎng),建設采用交換城域網(wǎng)的模型,采用萬(wàn)兆核心路由交換機構建雙歸屬的核心層、二層網(wǎng)絡(luò )和三層網(wǎng)絡(luò )核心重疊,同時(shí)進(jìn)行二層交換轉發(fā)和路由轉發(fā)：城域網(wǎng)匯接層采用二三層交換機組網(wǎng),作為網(wǎng)關(guān)路由器直接接人LAN專(zhuān)線(xiàn)用戶(hù)。同時(shí)作為二層交換機,匯聚片區內PPPoE用戶(hù)到BRAS的二層流量：BRAS旁?huà)煊诤诵亩龑咏粨Q機,分片終結整個(gè)城域網(wǎng)的PPPoE用戶(hù)。萬(wàn)兆核心路由交換機具有帶寬控制的功能，并且這種帶寬控制所達到的精細度非常高，也就是分給每臺計算機的帶寬能夠非常小，能夠滿(mǎn)足各種層次不同的用戶(hù)需要。同時(shí)，萬(wàn)兆核心路由交換機都提供了擴展插槽，能夠通過(guò)自己公司的擴展模塊達到多業(yè)務(wù)的實(shí)現。

　　2.2接入網(wǎng)方案

　　2.2.1 EPON+LAN改造方案

　　在這個(gè)方案中EPON-OLT利用分前端光纖到園區機房分光器,分光器分光接入各個(gè)樓宇/道ONU,ONU采用LAN入戶(hù),承載數字電視點(diǎn)播信令同傳和寬帶上網(wǎng)等多業(yè)務(wù),并根據多業(yè)務(wù)開(kāi)展的需要，在用戶(hù)側增加家庭網(wǎng)管設備,完成對多業(yè)務(wù)終端的接入。下行的模擬和數字TV信號通過(guò)原有的光纖和HFC線(xiàn)路下行，HFC入戶(hù)。最終雙線(xiàn)入戶(hù)，一勞永逸地解決廣電數字網(wǎng)絡(luò )雙向問(wèn)題。另外如果CATV信號波長(cháng)為1550nm,可將分前端光纖與E PON-OLT進(jìn)行合波,通過(guò)一根光纖進(jìn)行傳輸,在園區機房進(jìn)行分波，分別分出CATV信號和EPON光信號，由此可有效節省線(xiàn)路光纖資源。改造完成后，單位用戶(hù)獨占線(xiàn)路資源，不存在相互干擾的問(wèn)題，開(kāi)展點(diǎn)播業(yè)務(wù)不需要新增用戶(hù)的終端投入，有效節省開(kāi)通成本。存帶寬規劃上，建議1000M到小區，100M到樓道，10M到戶(hù)，滿(mǎn)足用戶(hù)高帶寬的需求和未來(lái)多業(yè)務(wù)接人的需要。

　　2.2.2 EPON+EoC改造方案

　　在這個(gè)方案中EPON-OLT利用分前端光纖到園區機房分光器,分光器分光接人各個(gè)ONU,然后以EoC方式下行。EoC合成器部署在小區樓道，將CATV信號和數據信號進(jìn)行合成.通過(guò)原有HFC線(xiàn)纜傳送到用戶(hù)側,最終通過(guò)用戶(hù)側的EoC終端分離出CATV信號和數據信號,用戶(hù)數字電視點(diǎn)播信號通過(guò)EoC方式上行。EoC充分利用現有網(wǎng)絡(luò )的同軸電纜、分支分配器資源,能夠有效節省建網(wǎng)成本。該方案施工難度小，工作量少,改造速度快,不受同軸網(wǎng)絡(luò )上的噪聲對系統傳輸質(zhì)量的影響，降低了施工難度。終端設備成本較低，降低用戶(hù)投資。

　　EoC(Ethernet over Coax)就是一種通過(guò)無(wú)源設備在同軸電纜中傳輸以太網(wǎng)信號的技術(shù)。EOC把有線(xiàn)電視信號的下行傳輸和IP數據雙向傳輸有機地結合在一起,用一根電纜送入用戶(hù)，既有大容量清晰的圖象，又有雙向獨享的寬帶數據接人，其工作原理如圖所示。對同一根同軸電纜通過(guò)頻率分割,在10～25MHz帶寬內直接傳送10Base-T的基帶以太網(wǎng)信號，50～860MHz仍然傳送RFTV信號。

　　2.3 家庭側一家庭網(wǎng)關(guān)

　　隨著(zhù)數字電視雙向改造，承載網(wǎng)絡(luò )由原單一業(yè)務(wù)承載轉向了多業(yè)務(wù)承載。除了開(kāi)通數字數字電視外，還會(huì )利用已有的以太網(wǎng)資源進(jìn)行寬帶用戶(hù)的發(fā)展，將來(lái)還可能會(huì )增加IP電話(huà)等其他業(yè)務(wù)終端。多業(yè)務(wù)終端的使用直接推動(dòng)了家庭網(wǎng)關(guān)在家庭中的應用。家庭網(wǎng)關(guān)就是連接廣電網(wǎng)絡(luò )和用戶(hù)家庭網(wǎng)絡(luò )的樞紐。從物理形態(tài)來(lái)將，家庭網(wǎng)關(guān)下行必須提供多接口，連接不同的業(yè)務(wù)終端。另外，家庭網(wǎng)關(guān)需要能支持多業(yè)務(wù)，以及業(yè)務(wù)的并發(fā)。作為業(yè)務(wù)轉發(fā)的核心，必須保證同一時(shí)刻、同一網(wǎng)絡(luò )內，不同類(lèi)型業(yè)務(wù)的流暢運轉。不能因為使用VoD業(yè)務(wù)，上網(wǎng)業(yè)務(wù)就受到影響。也就是對業(yè)務(wù)要有QoS保證。從廣電角度看，家庭網(wǎng)關(guān)是接入網(wǎng)絡(luò )的向下延申，利用家庭網(wǎng)關(guān)可以加強運營(yíng)商對用戶(hù)業(yè)務(wù)的精細化管理，使得運營(yíng)商能夠對網(wǎng)絡(luò )資源精耕細作，加強對網(wǎng)絡(luò )的監控和管理能力。

　　廣電雙向網(wǎng)改造方案，無(wú)論是LAN或者EOC入戶(hù)，如果用戶(hù)開(kāi)展多業(yè)務(wù)，考慮到業(yè)務(wù)的認證計費網(wǎng)管以及OoS等要求，達到可運營(yíng)的目的，在方案中我們采用系列家庭網(wǎng)關(guān)利用PUPSPV或者PUPV等技術(shù)，將VLAN與業(yè)務(wù)進(jìn)行綁定，將業(yè)務(wù)進(jìn)行標識，保證QoS。

　　3 VLAN規劃

　　家庭網(wǎng)關(guān)需要支持VLAN劃分，每個(gè)家庭網(wǎng)關(guān)劃兩個(gè)VLAN，一個(gè)用來(lái)支持高速上網(wǎng)、一個(gè)用來(lái)實(shí)現點(diǎn)播回傳。所有的家庭網(wǎng)關(guān)和ONU交換機都采用相同的配置，這樣可以方便部署。每個(gè)EPON接口接入整個(gè)小區的用戶(hù),在OLT交換機的FPON端口上通過(guò)VLAN Mapping標識出業(yè)務(wù)和小區的位置信息，用VLAN數字的范圍區分業(yè)務(wù)類(lèi)型，VLAN1000～1999表示點(diǎn)播同傳業(yè)務(wù)(STB)，2000～2999表示高速上網(wǎng)業(yè)務(wù)(HIS)：用具體的VLAN數字區分不同的接人小區.如1001、2001表示一個(gè)小區的兩種業(yè)務(wù)的VLAN,1002、2002則表示另外一個(gè)小區的兩個(gè)業(yè)務(wù)VLAN。

　　這種VLAN設計的問(wèn)題是一個(gè)小區內所有用戶(hù)的相同業(yè)務(wù)都在一個(gè)VLAN內,為避免用戶(hù)間的互相影響，ONU交換機需要啟動(dòng)端口隔離功能，一個(gè)EPON口下的ONU交換機之間也需要啟動(dòng)隔離功能(EPON支持ONU之間的隔離)，OLT交換機以上可通過(guò)VLAN自然隔離。

　　4 用戶(hù)容量計算及網(wǎng)絡(luò )平滑升級策略

　　4.1 組網(wǎng)模式用戶(hù)容量計算

　　HIS業(yè)務(wù)按照每戶(hù)1Mb/s計算帶寬，STB雙向交互式業(yè)務(wù)按照每路50kb/s計算帶寬.根據HSI業(yè)務(wù)與雙向交互式業(yè)務(wù)的特點(diǎn)以及廣電開(kāi)通用戶(hù)的實(shí)際情況，HSI用戶(hù)的滲透率按照20%計算.同時(shí)在線(xiàn)的用戶(hù)按照50%來(lái)計算，雙向交互式業(yè)務(wù)的滲透率按照50%計算，考慮到晚間存在看電視的高峰期，雙向業(yè)務(wù)的同時(shí)在線(xiàn)率按照100%來(lái)計算。

　　在一個(gè)OLT端口帶32路ONU，每路ONU帶48個(gè)用戶(hù)的典型EPON接入網(wǎng)絡(luò )模型下：

　　◆覆蓋用戶(hù)總數約為1500：

　　◆每路OLT端口HSI業(yè)務(wù)的實(shí)際占用帶寬=1500x20%(滲透率)x50%(在線(xiàn)率)