我国下一代广电有线接入网(NG Cable)的需求

【编者按】2012年3月7日的接入网新技术研讨会上，以中广协会技委会、东方有线、歌华有线、河南有线、江苏有线、贵州有线等为代表的行业协会、有线运营商，针对目前IEEE正在讨论的EPoC标准制定（目前尚处于意见征求阶段）。提出了我国有线电视网络对于下一代HFC接入网技术在频谱灵活性、技术先进行等方面的需求。为此，《广电信息通信网络》月刊编辑部在进行整理的基础上组织了本文。

东方有线 万乾荣 茹伟光
歌华有线 石江明 王钊
河南有线 周明申 王道谊
江苏有线 高晓俊
贵州有线 李巍 徐军
中国广播电视协会技术工作委员会 姚永

1、EPoC的目标

IEEE欲将EPoC打造成面向有线电视网络所有应用场景的多业务光纤同轴混合网，其典型应用场景如图1中虚线框部分。（注：关于EPoC，请详细参考：1）EPoC研究组成立，打造同轴专用接入技术；2）EPoC标准进展介绍；3）《广电信息通信网络》月刊第一卷第7期《下一代HFC接入技术EPoC初面孔》一文）。

图1

2、EPoC的架构（本刊另行整理）

EPoC在同轴无源分配网中的部署如图2所示。

图2 EPoC应用场景一

EPoC在同轴有源分配网中的部署如图3所示（此时同轴分配网中RF放大器的数量在1个到3个之间，典型场景为3个）。

图3 EPoC应用场景二

如图4所示，在光纤资源紧张的场景中，EPoC也要能通过HFC来部署（此时同轴分配网中RF放大器的数量3个以上，典型场景为5个）。

图4 EPoC应用场景三

如图5所示。这里指的是有线运营商与其他运营商共建共享的用户驻地网（无源或有源）。要求EPoC也能部署其上。

图5 EPoC应用场景四

3、我国有线电视网络的主要特点

与北美有线电视网络相比，我国有线电视网络具有以下显著的不同特征：

1）居住密集，N+0可以覆盖50-500户以上；反射延时、反射损耗比北美小得多，

2）HFC 90%以上单向（北美相反）

3）光纤到楼进度超过欧美，目前在20%以上，局部地区达到100%，是网改重点方向和首选，不会再次改造放大器，放大器将逐步淘汰

4）N+0是HiNoC设计应用场景，也是EPoC最佳应用场景

5）中国建筑电力线0线常常跟保护地接在一起

以下为3个典型的应用场景：

1）高层居住楼宇

图6

在东方有线网络中，其典型特点是DOCSIS与EoC共存：

图7

2）板楼

这种应用场景下的同轴网络如图8所示。

图8

3）别墅

这种应用场景下的同轴网络如图9所示。

图9

4、我国有线电视网络对于下一代接入网的需求

4.1 基本要求

1）端到端的以太网系统

2）EPON MAC

3）OLT不变或少量软件修改（MAC层MPCP扩展）

4）可以在已经部署的EPON系统中混合组网

5）支持终端数量：1G 128个、10G 1024个（根据应用确定，原则上1G 32-64户，每户2-4个终端）

6）多业务承载、高性价比、低能耗、少维护。

4.2 频繁可灵活适应

1）符合现有频谱规划并适应将来各种不同的规划

图10

2）不占用、不干扰已有应用频谱，保证与现有DOCSIS、EoC共存

3）逐步扩展（现有频谱调整、扩展新频谱）

4）后向兼容（局端变更频谱，终端自适应）

5）在全频段内灵活配置。

4.3 要有广泛的兼容性

在业务层面保证与原有系统互通

网管、运营支撑在系统升级以后保持兼容

QoS：采用通用的、统一的QoS策略

后向兼容：1G-非对称10G-对称10G升级，原有用户终端不用更换

兼容FDD/TDD[FS:Page]

4.4 技术性能优良

适配EPON线路编码前速率：

GEPON：双向1Gbps

非对称10GEPON：上行1Gbps/下行 1-10Gbps可根据频谱逐步扩展

对称10GEPON：双向1-10Gbps，可根据频谱逐步扩展

时延：≤20ms；64Byet帧长最小时延≤10ms；抖动：≤20ms；64Byet帧长最小抖动≤10ms

丢包：≤1E-4

在SNR≥39dB的条件下保证4096QAM调制

在SNR≥40dB、混合幅度为+8dBc的单频干扰条件下速率无明显降低（≤1%）*

在SNR≥40dB、90%负荷、混合幅度不大于+8dBc、宽度≤1ms（10μs、100μs?)、间隔≥10ms的脉冲干扰条件下不丢包*

正常同轴信道微反射影响见后表

最重要的综合指标可用度暂缺

可用度=MTBF（平均无故障时间）/[MTBF+MTTR（平均修复时间）]≥99.9%（电信）

平均无故障时间如何计算？故障如何定义？以申报为准？修复时间如何计算？

可用性=满足指标的时间/总运行时间≥90%？

是个值得研究的课题，需要运营商共同完成。另外，还需要同时支持IPV4和IPV6。

5、关于EPoC需要着重探讨的几个问题

5.1 MAC需要扩展

EPON MAC效率不高，也不是最适合同轴，EPoC得到支持是因为端到端的概念、因为简单。CMC（有人提议叫ECB，“EPON Coax Bridge”或OCU，“Optical-Coax Unit”）是个特殊的ONU，它本身不是一个终端，只起数据转发作用，因此OLT对它的管理肯定不同，这在EPON里是没有定义的。CNU也不同于ONU（尽管我们希望完全相同），因为所有数据都要经过CMC转换、转发，每一次CNU接收或发送数据都要CMC协同。也就是说，CNU和CMC是同时工作的，OLT必须使二者协同工作。这更是EPON没有定义的。只控制光纤一段的时间分配是否满足同时控制两段的要求？特别是同轴上的延时一般大于光纤。同轴介质远不如光纤，必须考虑抗干扰，这就使得物理层比光要复杂得多，适配光物理层的帧结构无法适配同轴的PHY，需增加预测帧、训练序列、FEC等。光纤和同轴两段测距和功率控制显然不同于单纯的光纤段。如果两段速率等级不一致就会有更多问题。如何解决这些问题，实现端到端（OLT统一调度、管理ONU和CNU）？解决的方案之一就是扩展EPON MPCP协议，在CMC（或者OCU、或者ECB，叫什么不重要）变换一下帧格式，也许还要增加一些预测帧，同时对数据存储转发，但是保持OLT对CNU的控制、管理、调度。

5.2 TDD还是FDD？

10GEPON双向对称10Gbps需要频谱2×1GHz(4096QAM)/2×1.2GHz(1024QAM)物理频谱，如何规划？如何根据频谱资源逐步升级速率？

FDD频分对应波分，是最简单、直接的转换；比较容易处理相邻信道干扰（同向电平相当）；时延较低。但频谱规划较困难，分割点确定以后不容易改变。灵活配置频谱必须全频段（上下行之和）直接采样和可变滤波，复杂度、难度、成本大大增加。FDD双向可以分别放大，增加了距离适应性。但扩展频谱的放大器改造是否值得？TDD同样可以中继，包括RF中继。TDD MAC层跟EPON全双工有差异，但在静态分割双向带宽（1:1或1:10）的前提下没有本质差别，只是工作带宽增加1倍（上下行1:1）或1/10（上下行1:10）；相邻信道干扰较难处理（发送串扰接收），不过在EPoC大带宽应用一般不会多信道。只有同一频段信道多个支路同时使用时会产生发送串扰接收，但可以使得不同支路时间同步，同时收发，这只要采用同一个时钟即可。