EOC原理及应用技术.

EOC原理及应用技术唐明光2010.3.6大庆市广电广电网络构成采用EPON-EoC接入方式EOC技术1、什么是“EoC”EoC原是源于欧洲一些厂家，原文是“EthernetoverCoax”，也就是以太网信号在同轴电缆上的一种传输技术，原有以太网络信号的帧格式没有改变。我们称之“无源EoC”。现在涌现出很多的技术和解决方案，将以太网络信号经过调制解调等复杂处理后通过同轴电缆传输。现在也被称之为“EthernetoverCoax”，但是与原始所述的有非常大的差别。同轴电缆上传输的信号不再保持以太网络信号的帧格式，严格地从技术的角度讲是不可称之为“EoC”的。这类技术主要有以下四种：HomePNAoverCoax、HomePlugoverCoax、WiFioverCoax、MoCA-MultimediaoverCoaxAlliance。我们总称之“有源EoC”或“调制型EoC”。2、EOC基本工作原理广电城域网的接入网采用EPON到楼的结构时，OUN输出的以太网信号如何入户就成为需要解决的问题。解决方案有两种：a）多个用户共用一个ONU，五类线入户方案ⅰ）采用多用户输出端口的ONU一个ONU平均带宽32Mbps，一个24口ONU可供24个用户共享32Mbps。ONU每个输出端口(RJ45)用五类线直接接入用户。ⅱ）采用单用户输出端口的ONU在ONU输出端口接以太网交换机，多个用户共享一个OUN，用五类线直接接入用户。b）多个用户共用一个ONU，同轴电缆入户方案这种方案的实质是将五类线上的以太网信号通过转换，使其能在同轴电缆中传输。这种变换称为EOC，EOC通过一种介质变换器来实现。介质变换器分为：无源的EOC---基带型有源的EOC---调制型实现方法可采用EPON到楼（或光节点）＋EoC+无源同轴网接入方案。广电网络双向网改方案EPON＋LAN，双线入户交换机STBPC分光器交换机STBPC住户1住户2园区机房EPONCATV…楼道光接收机ONU分光器园区机房EPONCATV光接收机EOC终端住户1住户2ONU楼道EOC终端EPON＋无源EOC，单线入户EOC合成器……用户ONT分光器园区机房EPONCATV光接收机有源EOC终端住户1住户2ONU楼道/园区机房有源EOC终端EPON＋有源EOC，单线入户……光发射机OLTC8000VOD等增值业务中心CATV中心网管认证计费混合器Internet骨干网CATV1550nmvIPCORECATV1550/1310nmvEPON：1310nm/1490nm光纤同轴五类线光纤有源EOC头端同轴分配网BRASc）无源EOC工作原理无源EOC是基于同轴电缆上的一种以太网信号传输技术。其原有的以太网信号的帧格式没有改变，改变的是从双绞线上的双极性（差分）信号转换成为适合同轴电缆传输的单极性信号。基带EOC传输技术基本原理：利用有线电视信号在111～860MHz频率传输，基带数据信号在1－20MHz频率传输的特性，可以使两者在一根同轴电缆中传输而互不影响。把电视信号与数据信号通过合路器，利用有线电视网络送至用户。在用户端，通过分离器将电视信号与数据信号分离开来，接入相应的终端设备。基带EOC技术原理如图所示。主要由二四变换、高/低通滤波两部分实现。由于采用基带传输，无需调制解调技术，楼道端、用户端设备均是无源设备。现有的以太网技术是收发共两对线，而同轴电缆在逻辑上只相当于一对线，所以在无源滤波器中需要进行四线到两线的转换(见图)。图1图2无源EOC网络架构图基带EOC技术的特点：▲漏斗噪声效应极低，每户的干扰噪声点到点地传送到以太同轴网桥，并在此被隔离。而单一用户的干扰噪声电平不足以干扰高电平（高达127dBμV）的以太数据信号。系统稳定可靠，维护量小。▲带宽大，每户独享10Mb/s，支持VOD、IPTV、Internet业务等。▲标准化程度高。▲能有效地解决楼内重新敷设五类线的困难。▲用户家庭为无源终端，安装方便，价格低。▲只适用于星形结构的无源分配同轴网。使用无源EOC注意点：ⅰ）自环问题与五类线采用两对线收发分离不同，无源基带技术在链路中引入了不平衡的传输介质同轴电缆，使得收发均要靠一对线来完成。当链路空载时，很容易形成环路即自环。由于存在自环，在使用无源基带器件时，首先要考虑上联交换机的兼容性。交换机如具备环路检测能力，关断自环端口后仍可正常工作，否则，交换机的MAC地址表很快将通过广播包的收发而改变，表中所有下联设备的MAC地址最终将被自环端口“劫持”，整个交换机瘫痪，还会影响上一级设备的稳定。与无源基带兼容的交换机不仅需要具备环回检测能力，而且要具备同时检测多个自环的能力。ⅱ）传输距离无源基带产品的另一个问题是对传输距离的影响。由于同轴电缆的介入，无源基带的信号传输实际是分为三段的，中间为同轴电缆，同轴电缆两侧均为五类线连接，通常，五类线的传输距离一般可达100米，引入同轴电缆作为中间传输介质后，虽然同轴电缆本身传输性能优良，不会对以太网信号造成太大衰减，但由于在两端经过了两次介质耦合，信号受到一定损失，因此，同轴无源基带系统中五类线的最大传输距离小于100m。ⅲ）楼道接入交换机由于大量使用楼道接入交换机，必须考虑其成本问题。对部分国产低端交换机进行的测试证明，大部分低端交换机无法满足EoC系统的要求。只有个别机型符合要求，也就是说，只有与这样的交换机上联，基带EoC系统才是稳定的。d）有源EOC工作原理有源EOC的头端将ONU输出的以太网数据信号对射频载波（该射频载波的频率与有线电视频谱不重叠）进行调制，已调制的射频载波与有线电视射频信号在EOC头端频分复用后，输入同轴分配网传输到用户。用户的上传数据信号在EOC的用户端设备EOC-MODEM对上行射频载波进行调制后，通过同轴分配网上传到有源EOC的头端，在此解调为数据信号输出到OUN，再由EPON系统完成数据上传。现有的有源EOC，由于不同生产厂家采用的调制技术不同而有多种产品。按调制载波频率又可以分为高频调制和低频调制两大类。高频调制EOC采用标准的WLAN、MoCA技术以及非标准的如雷科通BIOC技术。低频调制EOC采用标准的PLC或HPNA技术以及非标准的如H3CEPCN技术。ⅰ）采用WLAN（WiFi）的EOCWLAN的优点：价格低、标准化程度高，越来越多的终端内置了WLAN模块。WLAN采用OFDM调制技术，动态范围大、抗多径干扰，因此十分强壮。WLAN的缺点：频率高（2.4GHz）、损耗大，如果有线入户，同轴分配系统的无源器件需要更换。布线长时不能保证可靠通信。同轴WiFi系统：同轴WiFi系统工作于2.4GHz，一个实际的试验系统，由一个AP头端带6个终端，设备连接如图所示，目前该系统仍在运行中。同轴WiFi系统连接图WiFi系统的典型应用此类技术在入户的最后一段距离内，将WIFIAP的2.4GHz微波信号经阻抗变换后，送入同轴电缆传输，接入端既可使用专用的接收设备，也可使用市场上普遍销售的802.11系列无线网卡。无线网卡接收既可以使用无线方式，也可用同轴电缆有线连接。采用802.11g标准，PHY速率可达54Mbps，实际吞吐量可达22Mbps。此类技术的优势在于：WIFI技术成熟，无论AP还是无线网卡，全球范围内出货量都很大，并且无源同轴电缆网不用进行集中分配改造。使用注意点：无源同轴分配网的无源器件需要更换成2.4GMHz的；AP、网卡均为有源设备，网卡的安装更要费一番功夫，有一定的运维成本；RF同轴电缆工作在2.4GMHz时，其损耗需要由使用者自己测定，如果不能测定，则传输距离只能靠实际摸索而定。ⅱ）采用MoCA(MultimediaoverCoaxAlliance同轴电缆多媒体联盟)的EOCMoCA每个频道占用带宽50MHz，物理层速率可达到270Mbps，吞吐量达到100Mbps。使用工作频带：因地区而异,如美国使用860－1550MHz,日本使用770－1030MHz。如果选择1GHz以下频段可以使用有线电视网络。目前只有一个芯片厂家（Entropic），芯片价格还较高，产品c.LINK已经问世。厂家称，c.LINK可以跨越同轴电缆的无源分配器实现互连，直接实现端－端数据传输，距离可达600m/300m。c.Link优点如下：在800—1550MHz带宽内，每个50MHz频道理论上最大物理数据速率270Mpbs，最大有效数据速率130Mpbs，实际吞吐量＜80Mpbs。MOCA不影响原来的电视信号，与CATV、DBS及HDTV并存；QoS保证、安全性高、高可靠性、安装方便。设备典型发送电平：112dBμv；接收电平范围：109dBμv—63.75dBμv，接收电平动态范围45dB；系统动态范围48dB；典型时延：3ms。MOCA技术在同轴电缆上传输交互数据原理如下图：MOCA能够通过分支分配器，但工作频率高，超过1000MHz需要更换分支分配器和电缆，对网络适应能力较差，家中还需安装MOCAModem，价格高。一个MOCA主机，可带31个MOCAModem。使用MoCA系统注意点：1）因为系统工作在860MHz以上，同轴电缆和无源器件的损耗都比较大，必须考虑回传信号通过分支器时的损耗是否超过容限。2）传输距离：同轴电缆在860MHz以上的损耗＞20dB/100m，从主机到最远用户的距离必须限制在100m以内。3）如果MoCA主机信号要通过放大器，则放大器的带宽是否满足要求特别重要。或者采用旁路跨接方式。ⅲ）采用PLC技术的EOCPLC（电力线通信）技术近来发展很快，HomePlugAV标准物理层速率已达到200Mbps，吞吐量也达到80Mbps（理论可达100Mbps）。它和WLAN的调制技术、MAC层协议都很相似，但由于使用低频段，从技术上有比较优势，适用于最后100米是完全可行的。HomeplugAV技术用于HFC双向网改造的EOC接入，称为HomeplugAVoverCoax。它既可以用于同轴星形分配网，也可以用于同轴树形分配网。这就使交互数据入户有更灵活的选择。HomeplugAVoverCoax工作在低频段，分为两个频段：2--30MHz/34--62MHz。每个频段使用917个子载波，每个子载波单独进行BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM、256QAM和调制。采用TurboFEC纠错，物理层速率达到200Mb/s，静荷150Mb/s。实际吞吐量仅100Mb/s。HomeplugAVoverCoax完整地借用Homeplug协议，只是修改前端耦合等电路设计来实现。由于HomeplugAVoverCoax技术本身的局限性，一个HomeplugAVoverCoax设备头端支持的CPE最多可达64个。而且随着CPE个数的增加，每个用户的带宽随之降低。HomeplugAV在同轴电缆上传输数据原理如下图：使用中注意点：1）由于工作在2--30MHz/34--62MHz频段，必须注意回传信号受汇聚噪声的影响。2）特别要注意个别用户家里的噪声对整个PLC头端覆盖用户的影响。要像在运行Cablemodem系统一样，将非数据用户用高通滤波器隔离。3）PLC-EOC产品要能实现以太网的通信协议和用户业务管理。ⅳ）采用HPNA的EOCHPNA（HomePhonelineNetworkingAlliance）是国际上一些计算机和半导体器件制造公司发起并成立于1998年的标准组织，其最初目的是利用现有电话线路，以类似于以太网的技术提供一种低成本高宽带网络的解决方案，现在已经发展到针对同轴电缆线路的解决方案。HomePNA3.0是国际（ITU－T）标准（G.9954），现已升级到3.1版本。HomePNA采用QAM/FDQAM调制方式，FDQAM增加了信噪比边界，有较好的抗扰性。目前HomePNA系统主要工作在三个频段：4MHz－21MHz，12MHz－28MHz，36MHz－52MHz，其大部分频点可以采用256QAM调制技术，并可根据信道实际的SNR要求自适应地使用128QA