《電子技術(shù)應(yīng)用》
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下一代有線電視廣播網(wǎng)EPON EoC的解決方案
摘要: 傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)僅支持單向下行廣播服務(wù),為了提升用戶的ARPU值,運(yùn)營商亟待改造混合光纖同軸網(wǎng)絡(luò)(HFC),以提供雙向、互動(dòng)服務(wù)。在下一代廣播網(wǎng)絡(luò)(NGB)中,基于EPON + EoC的下一代廣播網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供了簡單的端對(duì)端且基于以太網(wǎng)的分組網(wǎng)絡(luò),可與現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)共同運(yùn)行....
關(guān)鍵詞: IPTV VOD HSD VoIP P2P
Abstract:
Key words :

         傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)僅支持單向下行廣播服務(wù),為了提升用戶的ARPU值,運(yùn)營商亟待改造混合光纖同軸網(wǎng)絡(luò)(HFC),以提供雙向、互動(dòng)服務(wù)。在下一代廣播網(wǎng)絡(luò)(NGB)中,基于EPON + EoC的下一代廣播網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供了簡單的端對(duì)端且基于以太網(wǎng)的分組網(wǎng)絡(luò),可與現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)共同運(yùn)行....

  傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)僅支持單向下行廣播服務(wù),為了提升用戶的ARPU值,運(yùn)營商亟待改造混合光纖同軸網(wǎng)絡(luò)(HFC),以提供雙向、互動(dòng)服務(wù)。在下一代廣播網(wǎng)絡(luò)(NGB)中,基于EPON + EoC的下一代廣播網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供了簡單的端對(duì)端且基于以太網(wǎng)的分組網(wǎng)絡(luò),可與現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)共同運(yùn)行,如圖1所示。
 


                                                                  圖1:下一代廣播網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  在圖1中,EoC的局端設(shè)備包括同軸電纜寬帶接入終端(CBAT)及有線電視信號(hào)混合器,可為EoC網(wǎng)絡(luò)提供橋接及管理功能,以實(shí)現(xiàn)廣播電視的雙向服務(wù),如:IPTV、VOD、HSD、VoIPP2P游戲等。本文介紹了EPON及EoC技術(shù)的整體背景,并深入討論了可用于有線電視網(wǎng)絡(luò)雙向改造的EPON EoC解決方案。

EPON、EoC技術(shù)特色

  EPON:EPON技術(shù)可提供雙向1Gbs鏈路連接,下行波長為1490nm,上行波長為1310nm。下行數(shù)據(jù)流被傳送至所有ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元),在前導(dǎo)碼(邏輯鏈路ID)中加入LLID域來區(qū)別具體幀在PON網(wǎng)絡(luò)中的目的地;上行數(shù)據(jù)中,DBA負(fù)責(zé)為已注冊的ONU動(dòng)態(tài)分配帶寬。EPON系統(tǒng)優(yōu)勢如下:

  ◎ 便于集成及簡單實(shí)用——EPON是基于以太網(wǎng)技術(shù),可在同一架構(gòu)上混合傳播VoIP、IPTV、數(shù)據(jù)及各種射頻數(shù)據(jù)流,同時(shí)可提供QoS機(jī)制以保證不同數(shù)據(jù)流的傳輸質(zhì)量。

  ◎ 長距離——當(dāng)EPON網(wǎng)絡(luò)采用前向糾錯(cuò)(FEC)時(shí),可延伸至20公里甚至30公里。光纖架構(gòu)所產(chǎn)生的損失僅為每2000英尺1dB.

  ◎ 低成本——由于采用了無源分光器,因此從長遠(yuǎn)來看,運(yùn)維成本將低于同軸電纜。

  ◎ 高可靠性——作為無源且不包括任何耗電的電子元件的網(wǎng)絡(luò),具備更高的可靠性。

EoC:以太網(wǎng)同軸網(wǎng)絡(luò)(EoC)是指在兩點(diǎn)或多點(diǎn)間采用同軸有線電纜傳輸以太網(wǎng)信號(hào)。主要包括:基帶(無源系統(tǒng))或射頻調(diào)制(有源系統(tǒng))兩種傳輸方式。基帶系統(tǒng)便于建立及使用,缺點(diǎn)是需要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接以獲得適于IP網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前應(yīng)用需求的數(shù)據(jù)率(>10Mbps);有源系統(tǒng)可支持多個(gè)客戶端器件連接至同一同軸電纜,且所有客戶端均可由一個(gè)設(shè)在節(jié)點(diǎn)的局端主件控制。目前有源系統(tǒng)可分為兩種:基于同軸電纜多媒體聯(lián)盟 (MoCA)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)及基于家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟 (HPNA)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。MoCA與HPNA之間主要的區(qū)別是其使用的頻率范圍不同:MoCA采用于高于862MHz的頻率范圍,用于本地樓內(nèi)分配,而在最新的3.1版本中,HPNA則采用4~52MHz頻率范圍。

EPON + EoC解決方案

  在國內(nèi)有線電視下一代廣播網(wǎng)絡(luò)中,EoC局端主器件扮演了一個(gè)關(guān)鍵性角色——橋接光纖及2同軸電纜,并在EoC網(wǎng)絡(luò)中管理客戶端設(shè)備的授權(quán)及傳輸。EoC主器件設(shè)備根據(jù)是否集成ONU可分為兩種。如圖2所示:
 


                                                                                   圖2: EoC局端主件設(shè)備類型

 

在類型A中,與電信公司目前部署的ONU類似,其ONU獨(dú)立于EoC的局端主器件。EoC主器件由控制CPU、EoC局端技術(shù)相應(yīng)的硅晶芯片(HPNA Master,MoCA網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)備或HomePlug)及一個(gè)可在輸出同軸電纜上疊加有線電視信號(hào)的混合器組成。采用這種模式時(shí),PMC公司的MSP7150是一個(gè)理想的解決方案,可用來作為控制CPU及PCI總線的主控件。此外,在特定地區(qū),EoC主器件設(shè)備需要提供第三層網(wǎng)關(guān)的一些功能,如路由、NAT及防火墻等,而MSP7150的硬件和軟件平臺(tái)完全可以支持這些功能。

在類型B中,ONU被集成進(jìn)EoC主器件中。該解決方案極大地降低了有線電視運(yùn)營商的設(shè)備及維護(hù)成本投入。采用該技術(shù)時(shí),如無需網(wǎng)關(guān)功能,PMC PAS6301內(nèi)嵌的CPU可用于EoC網(wǎng)絡(luò)的控制CPU;否則系統(tǒng)就需要增加MSP7150作為控制CPU及提供相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)功能。

憑借成熟的EPON技術(shù)、高吞吐量及靈活的軟件架構(gòu),PMC的EPON EoC解決方案可加速有線電視網(wǎng)絡(luò)的過渡發(fā)展。圖3為一個(gè)典型B類型器件,其采用了PMC的ONU、CPU解決方案及第三方合作伙伴的EoC局端主器件產(chǎn)品。

 

                  圖3:EPON EoC參考設(shè)計(jì)

        圖3的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案可支持超過400Mbps的吞吐量,多個(gè)EoC主件節(jié)點(diǎn)及所需要的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理功能,包括VLAN、QinQ、PPPoE、DHCP、QoS、WebGUI及SNMP,另外,其還可支持包括路由、防火墻、NAT、Wi-Fi和VoIP在內(nèi)的增強(qiáng)服務(wù)功能,并具有豐富的擴(kuò)展空間可容納未來的應(yīng)用。
EoC技術(shù)詳解
        下面簡要介紹基于PMC方案的HPNA及MoCA兩種EoC技術(shù),目前皆已應(yīng)用于系統(tǒng)中。其他EoC的解決方案,如HomePlug也較為普遍。
        HPNA:HomePNA技術(shù)可提供具有QoS帶寬保證、遠(yuǎn)程管理及診斷能力,且高達(dá)320Mbps的物理數(shù)據(jù)傳輸速率,其系統(tǒng)局端主件不僅作為同軸電纜網(wǎng)絡(luò)及基于IP和以太網(wǎng)PON網(wǎng)絡(luò)的連接網(wǎng)關(guān),且可管理所有客戶端設(shè)備。在基于HPNA3.1版本的系統(tǒng)中,主件可支持并控制多達(dá)32個(gè)客戶端設(shè)備通過任意樹型或星型架構(gòu)連接至一個(gè)同軸電纜。典型的HPNA架構(gòu)見圖4。
 
        HPNA3.1版本中定義了4種運(yùn)行模式,這4種模式占用不同的頻譜,不同的網(wǎng)絡(luò)可選擇使用對(duì)其最優(yōu)的運(yùn)行模式。
                  表 1:HPNA3.1 版本運(yùn)行模式

        根據(jù)不同的頻率分配,物理數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)到320Mbps, 其可在半雙工方式下可實(shí)現(xiàn)最多32個(gè)客戶端設(shè)備間的動(dòng)態(tài)分配。(如在半雙工方式下,HPNA系統(tǒng)采用同一頻譜范圍向客戶端設(shè)備傳送和接收)。
        HPNA MAC層協(xié)議負(fù)責(zé)管理客戶端設(shè)備且同時(shí)確保每個(gè)客戶端設(shè)備的最大帶寬。除管理客戶端設(shè)備管理外,HPNA  MAC層還支持管理QoS帶寬保證及優(yōu)化所需的全部功能,以使HPNA能夠應(yīng)用于需要保證傳輸帶寬的VoIP或類似的多媒體應(yīng)用中。
        MoCA: MoCA 1.1版本可使MoCA以270Mbps的物理數(shù)據(jù)速率實(shí)現(xiàn)175Mbps的MAC層數(shù)據(jù)吞吐,其性能提升主要是通過集成多個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包至單個(gè)MoCA幀來實(shí)現(xiàn),最新的MoCA2.0將通過利用高于有線電視服務(wù)的閑置頻段進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)傳輸速率,以使其重新成為數(shù)據(jù)傳輸速率最高的EoC技術(shù)。MoCA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見圖5。
                  圖5:MoCA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

        在MoCA網(wǎng)絡(luò)中,局端網(wǎng)絡(luò)控制器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)MoCA客戶端設(shè)備的認(rèn)證,通過MAP信息控制數(shù)據(jù)在終端中的傳輸及管理密鑰。MoCA1.1版本則引入了參數(shù)化QoS,以支持帶寬預(yù)留及設(shè)備接入控制。
        針對(duì)國內(nèi)有線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域分割的的現(xiàn)狀,筆者認(rèn)為,未來在網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的較量中,兩種EoC技術(shù)不會(huì)有最終的勝利者。不但如此,其他各種能夠?qū)崿F(xiàn)以太網(wǎng)幀在家庭網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)募夹g(shù)也會(huì)被采用,如HomePlug AV及基于同軸電纜的WiFi。
        對(duì)于有線運(yùn)營商來說,未來無論選擇哪種接入技術(shù),基于PMC公司PON芯片及CPU的EPON EoC方案均可很好地滿足他們的需求。
        目前,國內(nèi)中國有線電視網(wǎng)絡(luò)正從傳統(tǒng)的HFC廣播網(wǎng)絡(luò)向雙向、互動(dòng)、高速,基于全I(xiàn)P的下一代廣播網(wǎng)絡(luò)全面升級(jí)。EPON作為一種成熟的技術(shù),非常適合替代HFC網(wǎng)絡(luò)中的光纖部分,而EoC技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展,已完全可以作為最后1公里網(wǎng)絡(luò)連接的解決方案來部署。 
        PMC公司的參考設(shè)計(jì)則可助力潛在的系統(tǒng)提供商及時(shí)開發(fā)EPON EoC解決方案。
   * PMC-Sierra 是業(yè)界領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)半導(dǎo)體解決方案提供商,可同時(shí)支持EPON (IEEE 802.3ah)以及GPON(ITU-T G.984)兩種標(biāo)準(zhǔn),并率先推出業(yè)界首款對(duì)稱及非對(duì)稱10G EPON參考設(shè)計(jì)平臺(tái)。PMC-Sierra 系統(tǒng)級(jí)芯片方案目前已運(yùn)行于全球超過800萬臺(tái)PON ONU設(shè)備中。
 
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