双向网络发展方向及技术方案之比较

网络发展方向及技术方案之比较三网融和之议已有多年，有心人可以从各方面的资料看出，三网融合其实质包含有两个同质化竞争-内容的同质化竞争与网络同质化竞争！在这两个竞争中，有线电视网络营运商目前并没有多少优势可言。网络方面尤其如此。故此，作为有线网络人，更应该认清形势，练好内功，努力于技术进步。这里我根据鞠总的指示，将我所理解的有线网络发展趋势及对策做一些简单的介绍，供领导参考。一、传统的双向网络结构图一显示的是以CMTS+HFC为主的传统双向网络技术示意图图一在这个网络技术方案中，最可取之处在于技术成熟、标准成熟、施工工艺相对成熟。但随着双向用户规模的扩大，用户密集度的增加，此方案的一些弊病也逐渐显现出来：1.分前端日益难以满足此方案的需求看图一，在中间分隔线的左侧即为分前端的简易结构示意图。右侧即为近用户端的结构示意图（没有画出同轴电缆的垂直网络部分）。图中右侧只显示了四个光节点（对应了分前端一个光发射机、四个反向光接收机），而链接这四个光节点与分前端的是8根光纤。如果我们按五百个用户一个光节点进行规划，五万用户的一个分前端，就必须容25个1310nm的光发射机（不算冗余备份）、100个反向光接收口（不算冗余备份）；而进出机房的光纤数量达200根之多（不算冗余备份）。随着双向用户的增加，一个光节点覆盖五百个用户的规模，是无法满足用户对流量的需求的。因此越来越多的网络营运商发现，如要满足用户的需求，光节点覆盖用户的规模，不能大于200户。也就是说光节点必须细分，要向用户端延伸－“光进铜退”是必然趋势！然而这样一来，不管是光纤资源还是机房的使用面积，以及电能的供给都成了大问题!甚至包括地下管道都会出现资源不足的问题。这方面的问题，金伟已经作了汇报演讲，我就不多说了。2.在分配网部分的问题仍然以五万户的规模为例，如果规划一个光节点覆盖五百个用户，则需一百个光节点。每个用户到光节点的同轴电缆的长度很难得等同，也即电长度（衰耗）不一样，由此容易引起用户电平不一致，反向调节困难。同时，由于电缆衰耗大，需要放大器来扩展用户及接续长距离的传输。用户多、电缆使用量大、电接头多，由此带来过多的汇合噪声，这些问题都是影响双向网络性能、质量、可靠性的障碍。如果划小光节点覆盖的用户数，上诉问题会改善很多，但又迈不过第1条所述的资源紧缺性问题的门槛。同时也会加大网管成本（此问题我会在后文再做叙述）。怎么办？二、PON结构的双向网络技术我们来看看图二所示的网络结构示意图图二可以非常明确的看出，图一与图二只有两点不同：一是将分路器由分前端移至用户端；二是将反向分路器由电分路器改为光分路器。除此之外，整个网络的结构没有实质上的改变。但就是这样的小小变化，就带来解决资源紧缺性问题的希望。对照图一，图二进出前端的光纤数目由8根变为2根，反向光接收机的数目由四个变为一个。这样一来对于同样是五万用户的分前端，仍按规划每个光节点覆盖五百个用户，正向光发射机的数目不变，仍为25个；反向光接收口的数目由100个锐减为25个；而进出分前端的光纤数目则可由200根变为50根。是不是变化很大？不，还不够！根据现有技术条件和经验，在理想的情况下，我们完全有条件将上述的两个四光分路器改为32光分路器（十二橡树项目就是这么干的）。这样一来，正向光发射机的数目可由25个减少为3～4个；反向光接收口的数目由100个变为3～4个；进出前端的光纤数目由200根变为8根。如果采用波分复用技术（见图三），更可将进出前端的光纤数目减至4根。图三不过我个人并不认为非要如此的走极端，因为用户的分布如此的集中区域不会太多；为解决反向汇合噪声和数据流量问题又需要划小光接收机的覆盖用户数，因此个人认为光节点覆盖的用户数目以100户以下为宜；而反向光混合以16混合为上限。如果考虑上下行对称的网络结构形式，则五万户规模的分前端需要32个下行光发射机（如能采用1550nm的光发射机，此数量可大幅减少，但会带来内容编制困难）；32个光接收口；进出分前端的光纤数目为64根。这就是PON（无源光分配网络）结构形式的双向网络技术。在光节点大大向用户端靠近（“光进铜退”）的情况下，对光纤资源的占用仍要大大小于传统的HFC双向网络！还有没有更好的网络技术?有的，这就是基于PON网络结构形式的RFoG技术和EPON技术，以及结合两者优势的EOC技术。三、网络技术的发展趋势先请参看图四图四从图上可以看出，浅蓝背景部分的网络就是我们在图三中所示的基于波分复用、PON结构的CMTS双向网络。其光节点既可用小型的MiniNode100双向光接收机（覆盖用户≤100），也可用我们常用的光工作站（覆盖用户200～500之间）。而黄色背景部分的网络即近些年闹得风生水起的EPON网络。应该说EPON（或是GPON、GEPON）网络是将来光纤到户（FTTH）的理想模式。然而无论什么双向模式，所依赖的传输网络均离不开PON结构的光网络。而且其光节点离用户越近越好，如果不考虑成本问题，最好是直接入户！图四所示的完整解说是全业务的“一纤四波”（1550nm、1590nm、1490nm、1310nm四个波长的光波在一根纤中传播），既有基于CMTS技术的双向业务，也有基于EPON(主要是数据业务)技术的双向业务。也就是说如果我们能建立起一个PON网络，无论使用什么双向技术方案都可以兼容，都没问题！从图四所示的结构中舍弃1590nm链路，而将图中的光节点改为单向的，就是我们在十二橡树项目中做的“一纤三波”EPON方案。回过头来，我们还是先来谈谈CMTS技术方案的问题；在传统的CMTS+HFC双向网络技术方案中，最难以解决的是“反向汇合噪声”－众多用户端的噪声汇合到光节点，再反向上传到头端，严重时可淹没正常的上行信号。而且光节点覆盖的用户越多，其反向汇合噪声越大。即便在PON结构的网络中，也因为存在着反向光混合，其汇合噪声仍然不可小看。尤其在施工工艺、质量不良时，其带来的问题，基本可以使一个网络的双向业务瘫痪；而且故障的查找排除十分困难。这也就是在中国CMTS技术方案举步维艰的最重要原因之一。住在这种情况下RFoG（也有的称为RFPON）技术应运而生。1、RFoG技术概述RFoG技术的要点是：在传统的双向光机中，不管有没有反向RF（射频）信号输入，其反向光发射机光功率总是开着的；因此所有的用户的户内噪声都直接汇合到了前端。而采用RFoG技术的光机，工作在瞬发状态。在没有反向RF信号输入的情况下，其反向光发射机不提供反向光功率（相当于反向光发射机不工作），因此在这个光节点以下的用户噪声无法向头端汇合。而CMTS的反向工作方式是时分（在频分的基础上）的。也就是说，在任一时刻，CMTS只能与一个光节点的反向信号握手。其他的光节点则全部处于关断状态，不提供其下的所有汇合噪声！处于工作状态下的光节点覆盖的用户数越少，其本身的汇合噪声也越少（信噪比越高）。由此可以看出光节点越靠近用户，RFoG技术的优势越明显。2、EPON技术概述EPON直译为“基于以太网技术的光纤无源分配网”技术。采用波分+时分的工作方式：下行采用1490nm波长，上行采用1310nm波长实现双向传输；而具体的数据业务则采用时分复用的方式向用户推送。数据以基带形式传送，不调制。传统的数字电视业务及IPQAM业务则采用1550nm波长单向推送到用户（VOD视频不占用EPON数据带宽）。现在有观点认为将来最有发展前景的网络模式是10GEPON+EOC，而我个人认为如果ONU能做到三百元左右（相当于机顶盒的价位），网络的终极模式可能就是10GEPON。这是因为随着国产化进程提高，芯片价位急剧下跌，ONU价位跌到三百元左右不是没可能。此时光纤可以直接入户（FTTH），100M到桌面也就可能了。但在相当长的一个时间内，同轴电缆入户的局面是难以撼动的。所以EPON+EOC技术就成了热门话题。3、EOC技术概述现在尚无任何一个网络营运商可以提供全业务的单一网络，电信可以提供语音+基于ADSL数据业务（IPTV也是数据业务），广电可以提供视频+基于CMTS技术数据业务。受宽带（10M以上）数据业务的压迫，电信、广电均不约而同的寄希望于EPON网络。这样一来，两大运营商均面临双线入户的问题（双绞线+五类线、同轴电缆+五类线）。事实上同轴电缆天然是个相当优良的宽带传输媒介，对入户而言不存在带宽瓶颈。但由于视频业务工作于频分方式，而基于EPON技术的数据业务工作于时分方式，非常难于在同一传输媒介中共存。EOC技术就是解决这个问题的途径。它将不同的信号模式通过同轴缆媒体转换器（CMC）编织进同轴电缆，再分配给用户。那么它到底有那些技术流派（方案）呢？说句实在话，我以前并不看好EOC技术，一来解决双向问题已有CMTS技术，犯不着把网络搞得太复杂；二来技术标准不统一，甚至没有，对网络改造极易留下隐患；第三就是当时的成本居高不下。据不完全统计，比较流行的EOC技术就有：HomePlugAV、HomePlugBPL、HomePNA、降频WiFi(BIOC/WOC)、MoCA、以及无源EOC（基带）方案。现在情况有了一些变化，去年七月广电总局科技司已将HomePlugAV/P1901作为低频方案的技术标准；而将我国制定的HiNOC(征求意见稿)作为高频方案的技术标准面向全国推荐。同时美国博通公司（Broadcom）也面向全球推出了基于EPON网络符合DOCSIS3.0技术规范的EOC方案；其要点是将CMTS简化去掉一些协议层（可能交予EPON），再实行模块化、小型化，将之使用地点由前端移到ONU附近（也可能会合并），使之尽可能的靠近用户端。总之技术标准问题已接近解决。随着国产化进程的推进，EOC技术反而有可能是性价比最高的技术方案。最为可贵的是，EOC技术较圆满的解决了机房危机和流量危机。因此建议应该展开此方面的探讨。四、结束语作为技术问题的探讨，我已经尽可能的用大家可以明白的语言描述了可能大家感兴趣的热点话题。但问题绝不是这么简单的，网络是一个系统工程，不是懂得了原理就可以做好的。一把琴，在音乐家手里，出来的是怡人的音乐；在普通人手里出来的就是噪声了。你能怪琴不好？！对于网络而言在技术方案确定后，更重要的是质量问题。从准备工作、网络设计、……..一直到验收；甚至于服务，质量问题是贯穿于全过程的；管理也是全过程的。看看我们公司所走过的历程，真是无比的感叹——我们本来可以做的更好！体制啊……!!体制啊……？？？2011年2月24日星期四