广播电视网EoC系统比较与评估1

1、      EoC网络技术及系统结构1.1       广电网络现状1.2       下一代广电网络（NGB）系统结构描述2、      多种基于无源同轴网的宽带接入（EoC）方案2.1       有源EoC技术频率应用2.2       HomePNA技术方案2.3       HomePlug技术方案2.4       Wi-Fi 降频技术方案2.5       MoCA技术方案3、      EoC 系统主要方式技术参数对比4、      评估测试结论   1、             EoC网络技术及系统结构伴随广播数字化进程，为配合数字电视多种业务加快发展，建设宽带、双向的有线电视网络，为有线电视用户提供Internet，VoD，交互电视等综合多媒体业务已经得到广泛认同。而我国广电同轴电缆Cable接入覆盖达1.5亿用户，是覆盖最广泛的有线线路之一，同时同轴电缆拥有宽频率，高带宽等特性，因此如何在现有的同轴网络上承载以太网、IP业务，提供Ethernet Over Cable成为各种技术的焦点。目前主流技术有无源EoC和有源EoC，有源EoC中有基于高频（MoCA，WiFi降频），低频（HomePlug BPL、 HomePlug AV、HomePNA）等不同技术。本报告书从广电网络特点和要求出发，对各种有源EoC技术进行对比和分析。 1.1   广电网络现状目前广电网络基本是为适合广播电视传输的基于光纤同轴混合传输的HFC（Hybrid Fiber Coax）网络。通常由一个总前端和若干分前端、一级和二级光链路干线、用户分配网三大部分组成。一级光链路一般是指总前端之间、总前端和分前端之间或者分前端之间的光路，一般采用环型、网状结构实现路由冗余备份，在光链路物理连接上仍采用星型结构方式；二级光链路一般是指分前端到光节点（Optical Node）之间的光路，一般采用星型拓扑结构，条件好的地方可能采用环型、网状结构实现路由冗余备份。用户分配网一般指光节点到用户家中的同轴电缆分配网络，一般采用树型结构。典型的广播电视网络如图所示。目前用户分配网的线路参差不齐，区别较大，一般只考虑正向传输指标，较少考虑反向传输指标。随着光进铜退的发展趋势，光纤会越来越靠近用户端，光节点覆盖用户数也会逐步减小，-9，-12电缆会逐步被光纤替代，逐步消失，同样放大器也会逐步减少到1级或者无源网络。  有线电视网典型结构   
1.2        下一代广电网络（NGB）系统结构描述国家广播电影电视总局科技司《面向下一代广播电视网（NGB） 电缆接入技术（EoC）需求白皮书》对下一代广电网络（NGB）系统结构进行了描述在光传输改造方面，相比有源光网络（AON）技术，无源光网络（PON）技术具有拓扑结构简单、设备成本低，并且其网络拓扑结构与HFC网光纤部分的拓扑结构相类似，因此在现有HFC网络中采用PON技术，不需要对现有HFC网络进行大幅度改造，需要在原来的光网络上作相应的配置，可在较短时间内完成网络的升级。在光传输改造方面，除了采用PON技术以外，还可以利用其他各种光接入技术。采用PON技术作为光接入技术是作为一种典型应用，并不排斥其他光接入技术的应用。 同轴电缆宽带接入网络用于解决电缆接入改造技术问题。由同轴电缆宽带接入技术和无源光网络技术一起构成有线电视网宽带接入技术。基于电缆接入技术（EoC）的有线电视宽带接入网络基本结构如下图所示：作为宽带接入解决最后100米的方案，如电信大部分利用双绞线和xDSL接入技术，广电对EoC技术上选择应考虑利用大部分现有用户分配网，小部分网络做很少的改动就能提供简单方便的即插即用解决方案。典型的用户分配网络涉及的设备有：Cable电缆，分支器，分配器，放大器，还可能有寻址器：      
评估测试环境与主要测试项目   2、             多种基于无源同轴网的宽带接入（EoC）方案目前可以用于无源同轴网的双向接入技术越来越多，通称为EoC（以太数据通过同轴电缆传输）。2.1      有源EoC技术频率应用按照有线数字电视频道配置指导性意见以及实际应用，目前有线电视网络受网络设备、分配网络线路衰减、前端发射设备、放大器等因素影响，存在300M，550M，750MHz，860M的网络。为兼容现有的频率分配，可供EoC使用频率有两个部分，一是低频5～65MHz，将来随着数字化改造完成，且88～108是FM频道，在同轴电缆中仍可传输，因此低频将有可能扩展至110MHz，低频技术主要有HomePNA和HomePlug BPL、HomePlug AV，后两种也被称为PLC技术。 

 有线电视网频率分配图如果采用高频技术，考虑到实际要和860MHz数字电视频道兼容，我国目前大部分分支分配器支持5～1000MHz，因此，实际采用高频技术实际可用频率为900～1000MHz，高频技术方案主要是WiFi （降频）、MOCA。 2.2      HomePNA技术方案HomePNA是Home Phoneline Networking Alliance(家庭电话线网络联盟)的简称，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，传输速度为10Mbit/s，传输距离为300米。到了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128Mbps，且还可扩充到240Mbps。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，HomePNA over Coax为广电行业应用HomePNA技术奠定了基础。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。HPNA3.0是国际（ITU－T）标准，目前已到3.1版本，速度将进一步提高，由于是ITU－T标准，可能会有更多芯片和产品厂家加入。它工作在低频段（4－28MHz），传输损耗小，但干扰大（目前采用12－28MHZ）。 2.3      HomePlug技术方案HomePlug(HomePlug Powerline Alliance)是家庭插电联盟(HomePlug Powerline Alliance,Inc.)成立于2000年，在全球拥有75个成员，是领先的开发全球互联电力线通讯规格的开放标准组织。该组织自成立以来陆续制定了一系列的PLC技术规范，包括HomePlug 1.0、HomePlug 1.0-Turbo、HomePlug AV、HomePlug BPL、HomePlug Command&Control，形成了一套完整的PLC技术标准体系，基本上覆盖了所有电力通信技术的应用领域。HomePlug 技术能实现在电力线、电话线、以及同轴电缆上数据传输。目前广电行业已将该类技术广泛应用到同轴电缆，采用OFDM 正交频分多路复用技术，工作频率为2-28MHz,PHY 速率可达72Mbps。由于HomePlug 技术是基于电力线传输基础上发展的，考虑到电力线应用的恶劣环境，其协议中关于纠错方面考虑较多，在一定程度影响了其传输时有效数据载荷的效率，但同时也增强了该方案的抗干扰性能。  2.4      Wi-Fi 降频技术方案Wi-Fi 降频技术方案也称WLAN，采用802.11b标准，通常应用是采用高频段2.5GHz，在Cable上承载时，可移频至950M，占用40M频宽，可为用户提供108MHz的物理层速率；WLAN自身是一种经广泛验证和规模使用的无线技术，目前越来越多的终端内置了WLAN模块，但在广电特殊的应用环境下不可能照搬WLAN技术，必须降频使用，因此应用上又有新的特点。?       2.5      MoCA技术方案MoCA是同轴电缆多媒体联盟（MultimediaoverCoaxAlliance）的缩写，MoCA成立于2004年1月，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MoCA1.0规范的依据，为多媒体业务提供更好的QoS。与其他EOC技术相比较，MoCA本身就是基于同轴电缆的家庭网络技术， MoCA的频率与原广电的频率不同，是从800MHz到1500MHz，其每一个频段50MHz，可以支持31个用户62个用户，共享高达270M的物理带宽，MOCA技术的调制速率最高，达270Mbps，但在标准化方面，只有一个联盟协议。
3、   EoC 系统主要方式技术参数对比  序号 参数/功能 HomePNA HomePlug BPL HomePlug AV Wi-Fi 降频 MOCA 1 EoC 类型 低频调制 EoC 低频调制 EoC 低频调制 EoC 高频调制 EoC       高频调制 EoC 2 参考规范 HomePNA3.0（3.1） ( ITU-T G.9954) HomePlug BPL HomePlug AV WiFi MOCA 3 设备采用芯片 CopperGate CG3110 SPIDCOM Intellon INT6300 atheros Entropic 4 工作频段 12MHz-28MHz 2MHz-62MHz 5MHz-30MHz 960MHz-1060MHz 800MHz-1500MHz 5 输出电平 （dBmV） 118.8 118.8 123.4 114.2 103.7 103.7 116.0 116.0 122.8 107.7 107.3 107.3 6 链路衰减(dB) 0～60 0～60 10～75 0～55 0～70 0～70 0～60 0～60 10～75 0～45 10～65 10～65 7 上下行频段是否分离 否 否 否 否 否 8 是否支持多频道工作 否 是，2 频道：2～30/34～62 否 是，2 频道 是，4 频道 9 每频道标称带宽 16MHz 28MHz 25MHz 40MHz 50MHz 10 调制方式 FDQAM ，8 个子载波 OFDM（BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、 256QAM、1024QAM）子载波数量：1024 或896   OFDM（BPSK、QPSK、64QAM、256QAM、1024QAM）子载波数量：1155 个，可用 917 个 OFDM 子载波数量：每频道64 或 52 个子载波 OFDM 子载波数量：256         11 MAC 层工作模 式 CSMA/CA TDMA CSMA/CA CSMA/CA TDMA 12 MAC 层最大传输带宽 96.9Mbps 66.4Mbps 94.4Mbps 78Mbps 120Mbps 13 MAC 层数据带宽（Mbps） 包长1518B（下/上行） 97.73/16.36 67.22/65.33 95.47/86.94 64.23/61.20 101.20/63.52 14 MAC 层数据传输时延（ms ）（下/上行） 2.33/4.26 397.82/261.31 6.27/3.74 1.25/2.83 2.71/1.85 15 是否支持组播 支持 支持 不支持 支持 支持 16 是否支持 VLAN   是 是 是 是 是 17 单局端支持最大终端数 32 64 253 256 31 18 中继方式                     RF 低端通过型桥接器    RF 低端通过型桥接器 RF 低端通过型桥接器       调制中继、无源跨接器       器 调制中继、    无源跨接器 19 抗单频干扰能力（单位：dBmV） 68 100 116 85 115 注 ：输出电平、链路衰减接收大于等于最大带宽的 90％为正常工作电平，测试时间24小时。
4、   评估测试结论根据目前评估测试掌握的各种数据，我们得出以下结论：1)        基于各种技术方案的 EoC 系统均能够实现电视信号与数据业务等综合业务在同轴电缆中的双向传输。2)        各EoC 系统均有待完善提高；各方案在物理层性能、数据处理能力、组网能力、业务和设备管理能力以及设备稳定性等方面均各有特点与优势，目前没有一种方案能完全具有所有优点。3)        针对不同的应用环境，有可能选择不同的技术方案。4)        各种技术方案实现的 EoC 系统有较大差异，目前不能实现不同技术方案设备间互连互通。