基于EPON的廣電數(shù)字雙向網(wǎng)絡(luò)改造解決方案

　　1 引言

　　數(shù)字電視(DTV)的發(fā)展，對廣電系統(tǒng)來講是一個前所未有的發(fā)展機(jī)遇。大家都意識到，只有開展新業(yè)務(wù)、提供新服務(wù)，才能使整體轉(zhuǎn)換取得真正成功。新業(yè)務(wù)和新運(yùn)營模式對網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求，最集中的體現(xiàn)就是要求網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)雙向。

　　然而，中同有線電視網(wǎng)的現(xiàn)狀是存在著大量的HFC網(wǎng)絡(luò)，多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都沒有完成雙向改造，這樣的網(wǎng)絡(luò)僅能滿足基本廣播電視節(jié)目的傳送，既不能承載多媒體交互業(yè)務(wù)，也不能有效實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)和用戶管理。所以，廣電數(shù)字電視建設(shè)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)過多年的試驗和嘗試，結(jié)合當(dāng)前PON(無源光網(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(dāng)前廣電HFC雙向改造的方案。

　　2 廣電數(shù)字雙向網(wǎng)絡(luò)改造方案

　　有線電視承載網(wǎng)由數(shù)字電視平臺、總前端設(shè)備、分前端設(shè)備、光節(jié)點(diǎn)、同軸分配網(wǎng)組成，數(shù)字電視廣播CATV還是在原來承載網(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。隨著銅纜成本的增長,以及光纖成本的大大降低,越來越多的小區(qū)實現(xiàn)了光纖到樓道,為了接入網(wǎng)EPON方案提供了線路基礎(chǔ)。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)樹性構(gòu)造，可以輕松地存HFC 網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)EPON組網(wǎng)。

　　接入網(wǎng)雙向改造EPON方案由分前端OLT設(shè)備、分光器，放置于樓道的ONU設(shè)備組成。提供數(shù)據(jù)雙向傳輸通道,解決分前端到樓道的光纖雙向傳輸問題，可承載數(shù)據(jù)傳輸、視頻點(diǎn)播、VolP等多種業(yè)務(wù)。最后100M的入戶方案包括：五類線入戶的LAN方案和利用原有同軸入戶的EoC方案。兩者可以完全滿足當(dāng)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(shè)采用交換城域網(wǎng)的模型,采用萬兆核心路由交換機(jī)構(gòu)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,同時進(jìn)行二層交換轉(zhuǎn)發(fā)和路由轉(zhuǎn)發(fā)：城域網(wǎng)匯接層采用二三層交換機(jī)組網(wǎng),作為網(wǎng)關(guān)路由器直接接人LAN專線用戶。同時作為二層交換機(jī),匯聚片區(qū)內(nèi)PPPoE用戶到BRAS的二層流量：BRAS旁掛于核心二三層交換機(jī),分片終結(jié)整個城域網(wǎng)的PPPoE用戶。萬兆核心路由交換機(jī)具有帶寬控制的功能，并且這種帶寬控制所達(dá)到的精細(xì)度非常高，也就是分給每臺計算機(jī)的帶寬能夠非常小，能夠滿足各種層次不同的用戶需要。同時，萬兆核心路由交換機(jī)都提供了擴(kuò)展插槽，能夠通過自己公司的擴(kuò)展模塊達(dá)到多業(yè)務(wù)的實現(xiàn)。

　　2.2接入網(wǎng)方案

　　2.2.1 EPON+LAN改造方案

　　在這個方案中EPON-OLT利用分前端光纖到園區(qū)機(jī)房分光器,分光器分光接入各個樓宇/道ONU,ONU采用LAN入戶,承載數(shù)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(jù)多業(yè)務(wù)開展的需要，在用戶側(cè)增加家庭網(wǎng)管設(shè)備,完成對多業(yè)務(wù)終端的接入。下行的模擬和數(shù)字TV信號通過原有的光纖和HFC線路下行，HFC入戶。最終雙線入戶，一勞永逸地解決廣電數(shù)字網(wǎng)絡(luò)雙向問題。另外如果CATV信號波長為1550nm,可將分前端光纖與E PON-OLT進(jìn)行合波,通過一根光纖進(jìn)行傳輸,在園區(qū)機(jī)房進(jìn)行分波，分別分出CATV信號和EPON光信號，由此可有效節(jié)省線路光纖資源。改造完成后，單位用戶獨(dú)占線路資源，不存在相互干擾的問題，開展點(diǎn)播業(yè)務(wù)不需要新增用戶的終端投入，有效節(jié)省開通成本。存帶寬規(guī)劃上，建議1000M到小區(qū)，100M到樓道，10M到戶，滿足用戶高帶寬的需求和未來多業(yè)務(wù)接人的需要。

　　2.2.2 EPON+EoC改造方案

　　在這個方案中EPON-OLT利用分前端光纖到園區(qū)機(jī)房分光器,分光器分光接人各個ONU,然后以EoC方式下行。EoC合成器部署在小區(qū)樓道，將CATV信號和數(shù)據(jù)信號進(jìn)行合成.通過原有HFC線纜傳送到用戶側(cè),最終通過用戶側(cè)的EoC終端分離出CATV信號和數(shù)據(jù)信號,用戶數(shù)字電視點(diǎn)播信號通過EoC方式上行。EoC充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的同軸電纜、分支分配器資源,能夠有效節(jié)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(tǒng)傳輸質(zhì)量的影響，降低了施工難度。終端設(shè)備成本較低，降低用戶投資。

　　EoC(Ethernet over Coax)就是一種通過無源設(shè)備在同軸電纜中傳輸以太網(wǎng)信號的技術(shù)。EOC把有線電視信號的下行傳輸和IP數(shù)據(jù)雙向傳輸有機(jī)地結(jié)合在一起,用一根電纜送入用戶，既有大容量清晰的圖象，又有雙向獨(dú)享的寬帶數(shù)據(jù)接人，其工作原理如圖所示。對同一根同軸電纜通過頻率分割,在10～25MHz帶寬內(nèi)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(cè)一家庭網(wǎng)關(guān)

　　隨著數(shù)字電視雙向改造，承載網(wǎng)絡(luò)由原單一業(yè)務(wù)承載轉(zhuǎn)向了多業(yè)務(wù)承載。除了開通數(shù)字?jǐn)?shù)字電視外，還會利用已有的以太網(wǎng)資源進(jìn)行寬帶用戶的發(fā)展，將來還可能會增加IP電話等其他業(yè)務(wù)終端。多業(yè)務(wù)終端的使用直接推動了家庭網(wǎng)關(guān)在家庭中的應(yīng)用。家庭網(wǎng)關(guān)就是連接廣電網(wǎng)絡(luò)和用戶家庭網(wǎng)絡(luò)的樞紐。從物理形態(tài)來將，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(zhuǎn)發(fā)的核心，必須保證同一時刻、同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，不同類型業(yè)務(wù)的流暢運(yùn)轉(zhuǎn)。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(qiáng)運(yùn)營商對用戶業(yè)務(wù)的精細(xì)化管理，使得運(yùn)營商能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)資源精耕細(xì)作，加強(qiáng)對網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和管理能力。

　　廣電雙向網(wǎng)改造方案，無論是LAN或者EOC入戶，如果用戶開展多業(yè)務(wù)，考慮到業(yè)務(wù)的認(rèn)證計費(fèi)網(wǎng)管以及OoS等要求，達(dá)到可運(yùn)營的目的，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(biāo)識，保證QoS。

　　3 VLAN規(guī)劃

　　家庭網(wǎng)關(guān)需要支持VLAN劃分，每個家庭網(wǎng)關(guān)劃兩個VLAN，一個用來支持高速上網(wǎng)、一個用來實現(xiàn)點(diǎn)播回傳。所有的家庭網(wǎng)關(guān)和ONU交換機(jī)都采用相同的配置，這樣可以方便部署。每個EPON接口接入整個小區(qū)的用戶,在OLT交換機(jī)的FPON端口上通過VLAN Mapping標(biāo)識出業(yè)務(wù)和小區(qū)的位置信息，用VLAN數(shù)字的范圍區(qū)分業(yè)務(wù)類型，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(shù)字區(qū)分不同的接人小區(qū).如1001、2001表示一個小區(qū)的兩種業(yè)務(wù)的VLAN,1002、2002則表示另外一個小區(qū)的兩個業(yè)務(wù)VLAN。

　　這種VLAN設(shè)計的問題是一個小區(qū)內(nèi)所有用戶的相同業(yè)務(wù)都在一個VLAN內(nèi),為避免用戶間的互相影響，ONU交換機(jī)需要啟動端口隔離功能，一個EPON口下的ONU交換機(jī)之間也需要啟動隔離功能(EPON支持ONU之間的隔離)，OLT交換機(jī)以上可通過VLAN自然隔離。

　　4 用戶容量計算及網(wǎng)絡(luò)平滑升級策略

　　4.1 組網(wǎng)模式用戶容量計算

　　HIS業(yè)務(wù)按照每戶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(jù)HSI業(yè)務(wù)與雙向交互式業(yè)務(wù)的特點(diǎn)以及廣電開通用戶的實際情況，HSI用戶的滲透率按照20%計算.同時在線的用戶按照50%來計算，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)的同時在線率按照100%來計算。

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

　　◆覆蓋用戶總數(shù)約為1500：

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