马炬：同轴电缆双向宽带接入技术——HiNOC

一、需求分析
先讲讲基本情况，全国电视机保有量超过了5亿台，有线电视网用户数1.5亿，数字用户数4700万，所以研究有线电视数字化是很重要的。针对有线电视网的发展有很多的技术解决方案，同时，有越来越多的企业和研究机构在关注有线电视网下一步的发展。
二、技术现状与应对策略
这里举一些例子，是现在常用的一些应用于有线电视网络改造的方案，用得比较多的HomePlug BPL、HomePlug AV、Wi-Fi降频、HomePNA、Cable Modem、基带EOC。这些方案都有存在的合理性，今后是否都会存在，不一定。
第一，我们真正网络的优势何在，短板何在，我自己的理解，有线网最后的电缆不能舍弃，不管怎么讲是这是天然的宽带。物理带宽超过1个G，数字带宽至少是7个G，未来的带宽不应该轻易舍弃，我想广电舍弃了就是跟我们的兄弟单位、竞争对手、合作伙伴一起干一样的事情了。所以，针对同轴电缆来讲，Cable Modem采用了高可用的技术，是成熟的产品技术。虽然在我国Cable Modem不是很普及，有体制、政治的原因，但是不管怎么讲，Cable Modem在上海等城市取得了成功，这是选择的主要的双向网改造方案。
第二是MOCA，现在确实应用得越来越广，但是对于我们国内来讲是否该直接引用过来？比如说带宽是否合适，是否符合我们的要求，这些都值得商榷和研究。我们除了光纤到户之外，针对有线电视网络现在主要能选的就是Cable Modem。现在国内很多企业提出了基于EUC方式的接入方案，我们广科院经过6年的探讨提出了自己的方案就是高性能的宽带网络HiNOC系统。下面，我将设计的思路与大家分享一下，请大家批评指正。
三、HiNOC系统技术方案及特点
首先有几个设计的点，第一个设计点是老百姓需要什么样的业务？也就是，最终的一米或者是十米需要多大的带宽，才能够满足老百姓今后中长期的需求。我们经过分析，觉得确确实实给老百姓提供高清、标清、宽带上网以及可能的像VoIP等语音的服务，应该是三网融合的一站式服务。我们认为应该是有一定的带宽门槛，所以我们设计是要基于30M、40M起步，这是独享的带宽。
第二个，我们要去设计一个将来能中长期应用的网络。现在有许多兄弟的公司都在提出自己的方案，我们也在思考。总局发了白皮书，我们也认真地进行了分析，前两天开会之后又进行了修改。既能满足下一代的需求，又能和很多的企业来进行交流、沟通，所以在设计的理念上除了带宽和业务的关系之外，需要考虑的是系统的架构和网络的架构。我们这次提出来的内容叫基于IP架构，使得我们的应用放在IP的层上，IP要放在我们的物理层上，这是我们设计的初衷和理念。

这是我们同轴电缆频率的特性。国内的运营商提出光纤到户的数量不多，主要是同轴电缆改造。大家可以把同轴电缆的环境和开路无线的环境相比较，应该说有线是好了许多。
所以，这在860兆和1.2G之间还好一点，但是需求是宽带的对称的需求。如果低端选得太低很难满足未来的发展，从频段选择来讲这是一个条件。
第一，有线电视整体转换之后，虽然这个频段频道增加了，但是特别是从750以上或者是820以上，大家应用的可能性不多。第二，是信道的可能性，用有线电视传输。第三，是信道的监测和制式的能力，将来的不同业务分级也好，分业务也好，要适配。最后是带宽永远是在模拟的环境下，矛盾了，全数字化为何在模拟的情况下，如果不调制带宽的数量就很有限，如果调制了，可以充分利用同轴电缆带宽的优势，所以可以提供很好的带宽，这里的技术基础是高阶调制。
四、设计思路

这是HiNOC系统的设计，实际上我们基于典型的互联网的技术，就是以太网来通过我们的设备接在我们的同轴电缆上，在最后一百米同轴电缆采用了EUC的方式。同时，通过原有的不需要进行改造的同轴电缆来进行接入。（插入P11）从协议的分层来讲，核心是右侧的地方。上层的以太网络是什么？我们先要汇聚到子层然后再进入到公共层然后进行汇接。
从OFDM设计来讲，我们采用了子载波，210个，保证了传输的效果。从调制来讲，有线网至少可以达到256QAM。现在我们的设计可以支持H.264，根据带宽的要求我们可以采用灵活的自适应的调制的方式。如果采用512 QAM调制的话，带宽已经超过了100兆。
幀的结构是这样的，从MAC层设计来讲，逻辑上是总线，实际上是新型的结构，这需要改造。另外的核心是双工方式，一个是FTD，一个是TDD。我们看了总局的需求的白皮书，也是需要TDD的方案。主要的考虑是因为它要灵活地适配上下级的业务，TDD天然有这样的优势，所以是汇聚到子层里面。
根据这些设计，我们聚焦在了100米上。最后是基于同轴电缆的方案，关键的设备主要是HiNOC缆桥交换机和HiNOC Modem（也叫缆桥和缆猫）。


最后再来看看组网，我想应用的场景大家应该是没有争议的。作为我们来讲成本是低的，直接推到光纤需要大量的改造。如果推到光纤到楼，目前来讲光纤的资源要考虑。在网络方面要考虑上层的接入终端部分，终端可以达到1个G的带宽，所以在楼内采用不同的设计理念。另外，光纤之后采用缆桥加入节点加入缆猫的形式，同时光纤可以到门口、到家庭的形式，这根据业务的成本和将来的开放程度来进行演进。
五、总结
对于同轴电缆的宽带接入的技术，要么沿着旧的方案继续走下去，要么构建一个新的物理承载网，我们选择了后者。根据这项技术，我们还要用一年左右的时间来进行核心芯片的生产和关键设备的研究，现在做这个方案的研究结构和国内的企业是比较多的。按照任务要求，在三年之内建立规模的试验网络，我感觉至少要上百万才是规模试验。最后要说一句，三网融合是发展的目标，我们要朝着这个目标来演进。我们所做的干线网的改造、接入网的改造、最后一百米接入网的改造，目的只有一个，在未来的竞争中有线网能生存。让未来以用户为中心时，有线电视网络能够被人们选择作为消费用的一个网络。
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广电推的HiNOC技术
1、概述
HiNOC（High performance Network Over Coax，高性能同轴网络），HiNOC用户接入技术一种基于同轴电缆的射频调制技术。该技术利用有线电视网同轴电缆的网络布线，通过增加HiNOC Bridge (HB)和HiNOC Modem (HM)等相关设备，实现高速和高质量多业务接入，可承载包括IPTV、VOD、VOIP、高速上网等宽带业务应用。
[编辑本段]2、技术原理
HiNOC使用860MHz以上的空余频段进行以IP为主的数据信号传输。HiNOC采用16MHz频带作为一个数据传输信道，采用QAM的调制方法。
[编辑本段]3、技术实现方式
结合HFC网络进行双向改造， PON系统可以部署在分前端与光节点之间，并延伸至楼道，提供FTTB方式的宽带接入，HiNOC可以部署在ONU出口和用户终端之间，解决用户分配问题。
[编辑本段]4、业务承载能力
HiNOC设备能够在一个同轴电缆分支分配网内同时使用4个以上的信道，每个信道能为用户提供80Mbps的共享带宽。通过HiNOC技术在对现有的用户分配网络结构改动小的情况下，可承载包括高速上网、高清/标、广播、IPTV、VOD、VOIP等多种业务应用。
[编辑本段]5、技术特点及应用分析
1、技术特性，HiNOC技术，同一根同轴电缆可以容纳860MHz的CATV信号以及HiNOC数据信号；HiNOC采用OFDM调制技术，能够增加频谱利用率；HiNOC同时支持多个调制信道。
2、网络特性，HiNOC技术可充分利用现有同轴网络，HiNOC对户内现有的有线电视网络布线改动小，适合网络双向改造需求。
3、业务特征，HiNOC设备在不影响有线电视信号情况下，能够同时支持IPTV、高速上网、VOIP几种业务；HiNOC设备能够提供面向高速数据的流量限速和整形，保证业务的QoS特性；HiNOC设备可控制用户使用带宽，支持用户优先访问设定功能。
4、网络管理，采用HiNOC技术的设备可提供网络管理接口，供运维人员进行本地和远程的安装维护。
5、网络扩展特性，HiNOC技术在对现有同轴电缆网络结构改动较小情况下，可实现有线网络双向化。业务需求的变化对HiNOC网络结构影响不大。通过增加FDM方式分割的调制信道，可以增加HiNOC网络带宽。
HiNOC技术适用于有线电视体系楼宇内的无源同轴电缆网络，可在现有的分支分配器、射频同轴电缆线路上提供高速的数据接入，可以满足有线电视网络最后100米双向改造的需求。