基于EPON的廣電數字雙向網絡改造解決方案

　　1 引言

　　數字電視(DTV)的發(fā)展，對廣電系統(tǒng)來講是一個前所未有的發(fā)展機遇。大家都意識到，只有開展新業(yè)務、提供新服務，才能使整體轉換取得真正成功。新業(yè)務和新運營模式對網絡提出了新的要求，最集中的體現就是要求網絡實現雙向。

　　然而，中同有線電視網的現狀是存在著大量的HFC網絡，多數網絡都沒有完成雙向改造，這樣的網絡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，也不能有效實現網絡、業(yè)務和用戶管理。所以，廣電數字電視建設必須首先解決的是把HFC網絡從單向網絡改為雙向網絡，經過多年的試驗和嘗試，結合當前PON(無源光網絡)和以太網技術的發(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 廣電數字雙向網絡改造方案

　　有線電視承載網由數字電視平臺、總前端設備、分前端設備、光節(jié)點、同軸分配網組成，數字電視廣播CATV還是在原來承載網中傳播,HFC雙向網改造解決的是VoD點播、寬帶上網等其他新業(yè)務的需求。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)實現了光纖到樓道,為了接入網EPON方案提供了線路基礎。而EPON網絡和HFC網絡具有相同的廣播下傳方式，點對多點樹性構造，可以輕松地存HFC 網絡中實現EPON組網。

　　接入網雙向改造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題，可承載數據傳輸、視頻點播、VolP等多種業(yè)務。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前廣電對接入網雙向改造的要求。

　　2.1 核心網方案

　　廣電HFC雙向網改造的核心網,建設采用交換城域網的模型,采用萬兆核心路由交換機構建雙歸屬的核心層、二層網絡和三層網絡核心重疊,同時進行二層交換轉發(fā)和路由轉發(fā)：城域網匯接層采用二三層交換機組網,作為網關路由器直接接人LAN專線用戶。同時作為二層交換機,匯聚片區(qū)內PPPoE用戶到BRAS的二層流量：BRAS旁掛于核心二三層交換機,分片終結整個城域網的PPPoE用戶。萬兆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，能夠滿足各種層次不同的用戶需要。同時，萬兆核心路由交換機都提供了擴展插槽，能夠通過自己公司的擴展模塊達到多業(yè)務的實現。

　　2.2接入網方案

　　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,承載數字電視點播信令同傳和寬帶上網等多業(yè)務,并根據多業(yè)務開展的需要，在用戶側增加家庭網管設備,完成對多業(yè)務終端的接入。下行的模擬和數字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字網絡雙向問題。另外如果CATV信號波長為1550nm,可將分前端光纖與E PON-OLT進行合波,通過一根光纖進行傳輸,在園區(qū)機房進行分波，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，單位用戶獨占線路資源，不存在相互干擾的問題，開展點播業(yè)務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信號和數據信號進行合成.通過原有HFC線纜傳送到用戶側,最終通過用戶側的EoC終端分離出CATV信號和數據信號,用戶數字電視點播信號通過EoC方式上行。EoC充分利用現有網絡的同軸電纜、分支分配器資源,能夠有效節(jié)省建網成本。該方案施工難度小，工作量少,改造速度快,不受同軸網絡上的噪聲對系統(tǒng)傳輸質量的影響，降低了施工難度。終端設備成本較低，降低用戶投資。

　　EoC(Ethernet over Coax)就是一種通過無源設備在同軸電纜中傳輸以太網信號的技術。EOC把有線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，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頻率分割,在10～25MHz帶寬內直接傳送10Base-T的基帶以太網信號，50～860MHz仍然傳送RFTV信號。

　　2.3 家庭側一家庭網關

　　隨著數字電視雙向改造，承載網絡由原單一業(yè)務承載轉向了多業(yè)務承載。除了開通數字數字電視外，還會利用已有的以太網資源進行寬帶用戶的發(fā)展，將來還可能會增加IP電話等其他業(yè)務終端。多業(yè)務終端的使用直接推動了家庭網關在家庭中的應用。家庭網關就是連接廣電網絡和用戶家庭網絡的樞紐。從物理形態(tài)來將，家庭網關下行必須提供多接口，連接不同的業(yè)務終端。另外，家庭網關需要能支持多業(yè)務，以及業(yè)務的并發(fā)。作為業(yè)務轉發(fā)的核心，必須保證同一時刻、同一網絡內，不同類型業(yè)務的流暢運轉。不能因為使用VoD業(yè)務，上網業(yè)務就受到影響。也就是對業(yè)務要有QoS保證。從廣電角度看，家庭網關是接入網絡的向下延申，利用家庭網關可以加強運營商對用戶業(yè)務的精細化管理，使得運營商能夠對網絡資源精耕細作，加強對網絡的監(jiān)控和管理能力。

　　廣電雙向網改造方案，無論是LAN或者EOC入戶，如果用戶開展多業(yè)務，考慮到業(yè)務的認證計費網管以及OoS等要求，達到可運營的目的，在方案中我們采用系列家庭網關利用PUPSPV或者PUPV等技術，將VLAN與業(yè)務進行綁定，將業(yè)務進行標識，保證QoS。

　　3 VLAN規(guī)劃

　　家庭網關需要支持VLAN劃分，每個家庭網關劃兩個VLAN，一個用來支持高速上網、一個用來實現點播回傳。所有的家庭網關和ONU交換機都采用相同的配置，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交換機的FPON端口上通過VLAN Mapping標識出業(yè)務和小區(qū)的位置信息，用VLAN數字的范圍區(qū)分業(yè)務類型，VLAN1000～1999表示點播同傳業(yè)務(STB)，2000～2999表示高速上網業(yè)務(HIS)：用具體的VLAN數字區(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)務的VLAN,1002、2002則表示另外一個小區(qū)的兩個業(yè)務VLAN。

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

　　4 用戶容量計算及網絡平滑升級策略

　　4.1 組網模式用戶容量計算

　　HIS業(yè)務按照每戶1Mb/s計算帶寬，STB雙向交互式業(yè)務按照每路50kb/s計算帶寬.根據HSI業(yè)務與雙向交互式業(yè)務的特點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接入網絡模型下：

　　◆覆蓋用戶總數約為1500：

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