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 滿足NGB網(wǎng)絡(luò)雙改需求的EPON+MoCA解決方案
suansin
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發(fā)表于 2011-02-01 14:34:57  只看樓主 

滿足NGB網(wǎng)絡(luò)雙改需求的EPON+MoCA解決方案

余少波、陳濤、代剛

（北京金橋恒泰科技有限公司，北京，100055）

余少波，博士、教授，yushaobo@bjjqht.com.cn

陳濤，工程師，chentao@bjjqht.com.cn

代剛，工程師，daigang@bjjqht.com.cn

摘要：在三網(wǎng)融合中，廣電的關(guān)鍵任務(wù)之一是建立NGB網(wǎng)絡(luò)。采用EPON+EOC來(lái)實(shí)現(xiàn)廣電網(wǎng)絡(luò)的雙向化改造已經(jīng)成為共識(shí)。但相對(duì)于NGB來(lái)說(shuō)，由于是一個(gè)全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，因此有特定的需求和要求。在這個(gè)需求下，不是所有的EOC技術(shù)都是能夠滿足NGB的需求的。本文將提出一種滿足NGB需求的EPON+MOCA的廣電網(wǎng)絡(luò)雙向化改造方案。并在各個(gè)方面與其他的解決方案進(jìn)行比較。
1、引言在國(guó)內(nèi)近幾年迅速發(fā)展的各類強(qiáng)勢(shì)產(chǎn)業(yè)中，三網(wǎng)融合和有線電視雙向化改造的發(fā)展最為迅猛。在未來(lái)5年內(nèi)，僅僅在雙向化改造的接入設(shè)備上，將帶1000億的產(chǎn)值。將EPON技術(shù)和EOC技術(shù)相結(jié)合、統(tǒng)一網(wǎng)管、組成整體解決方案，可以為廣電三網(wǎng)融合NGB的發(fā)展提供接入網(wǎng)絡(luò)的最佳技術(shù)。EPON＋EOC可提供數(shù)據(jù)、視頻、語(yǔ)音于一體的三種播放的綜合承載，通過(guò)一張接入網(wǎng)提供過(guò)去多張網(wǎng)絡(luò)的功能。該方案在開(kāi)發(fā)過(guò)程中充分考慮中國(guó)國(guó)情和當(dāng)前廣電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，在駐地網(wǎng)層面利用廣電網(wǎng)已有的CABLE網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì)，節(jié)約了大量的綜合布線成本和運(yùn)維投資，兼具高性能和低成本。EPON＋EOC技術(shù)滿足廣電數(shù)字電視的雙向改造和國(guó)家三網(wǎng)融合的需要，將推動(dòng)NGB產(chǎn)業(yè)在中國(guó)的深入發(fā)展，是面向廣電運(yùn)營(yíng)商N(yùn)GB網(wǎng)絡(luò)接入層首選技術(shù)。

隨著國(guó)務(wù)院對(duì)三網(wǎng)融合政策的批復(fù)，廣電網(wǎng)絡(luò)向前演進(jìn)為NGB的浪潮已經(jīng)不可阻擋，NGB的骨干網(wǎng)和內(nèi)容平臺(tái)都已經(jīng)有相對(duì)成熟的解決方案，接入網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)由于解決方案的復(fù)雜性和占總體投資比例的重要性成為了當(dāng)前NGB建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

在現(xiàn)有的EPON+EOC方案中，由于EOC技術(shù)模式太多，廣電網(wǎng)絡(luò)公司無(wú)從選擇。本文將從NGB網(wǎng)絡(luò)的基本需求出發(fā)，分析各種EOC技術(shù)，提出EPON+MOCA技術(shù)模式是最適合NGB網(wǎng)絡(luò)需求的技術(shù)模式。
2、NGB的基本需求NGB業(yè)務(wù)：
NGB網(wǎng)絡(luò)需要對(duì)以下四類業(yè)務(wù)提供支持：
（1）非對(duì)稱寬帶數(shù)據(jù)
范圍：C/S模式下的互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)、數(shù)據(jù)下載、電子郵件收發(fā)、辦公自動(dòng)化和在線游戲等應(yīng)用。
要求：雙向通信，下行帶寬要求高于上行；對(duì)時(shí)延、抖動(dòng)要求不高；系統(tǒng)并發(fā)數(shù)要求不高。
（2）交互電視回傳
范圍：為VOD、時(shí)移電視等互動(dòng)電視業(yè)務(wù)提供上行回傳通道。
要求：雙向通信，上下行用于傳輸窄帶數(shù)據(jù)、信令，對(duì)帶寬要求不高，對(duì)時(shí)延和抖動(dòng)有一定的要求。
（3）對(duì)稱寬帶數(shù)據(jù)
范圍：基于P2P模式下的文件下載等相關(guān)應(yīng)用業(yè)務(wù)。
要求：對(duì)上下行帶寬要求均較高
（4）實(shí)時(shí)多媒體
范圍：包括VOIP、視頻通信、視頻監(jiān)控等實(shí)時(shí)多媒體通信業(yè)務(wù)
要求：承載傳輸視頻的流向?qū)�、時(shí)延和抖動(dòng)的有較高的要求，對(duì)承載音頻的流向?qū)r(shí)延有較高的要求。

帶寬需求：
應(yīng)用
數(shù)量
速度
合計(jì)
SD TV (MPEG-2)
2
3.5 Mbps
7Mbps
HD TV (H264)
1
8Mbps
8Mbps
IP 數(shù)據(jù)
2
1 Mbps
2Mbps
IP 電話
4
0.12Mbps
0.48Mbps
語(yǔ)音
4
0.2Mbps
0.8Mbps
合計(jì)

~19Mbps

延遲與抖動(dòng)的需求：
研究表明用戶的需求是:

1、100ms 對(duì)用戶來(lái)說(shuō)可以接受，但感覺(jué)上是不實(shí)時(shí)的。
2、1 second = 延遲太大，感覺(jué)上有終端現(xiàn)象。
3、10 seconds = 無(wú)法忍受，感覺(jué)上一位線路掉線了。

Voice over IP 經(jīng)驗(yàn)表明最大150ms 延遲，這是指整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的延遲。因此，對(duì)于EOC接入部分，結(jié)合語(yǔ)音和視頻，建議的延遲最大 5ms，最大峰值抖動(dòng) 1ms。
3、各種EoC技術(shù)方案支持能力技術(shù)發(fā)展路線圖和帶寬支持能力
方案
MOCA
Wi-Fi降頻
HomePlug BPL
HomePlug AV
HomePNA
芯片升級(jí)
下一代2.0芯片吞吐率達(dá)到400Mbps
符合802.11n標(biāo)準(zhǔn)，吞吐率達(dá)到120～150Mbps
下一代芯片符合P1901標(biāo)準(zhǔn)，吞吐率達(dá)到140Mbps
2010年底推出支持P1901標(biāo)準(zhǔn)芯片吞吐率達(dá)到300Mbps
2011年推出支持G.hn標(biāo)準(zhǔn)芯片；支持400M電力載波PLC芯片
芯片廠家
Entropic和
Broadcom
多家，Atheros， Broadcom等
Spidecom
Intellon、Spidecom、Coppergate
Coppergate、
DS2
主要設(shè)備廠家
北京金橋，深圳捷能，江蘇億通，
成都飛光
雷克通，湯姆遜
康特、波導(dǎo)、杭州初靈、無(wú)錫路通
華三、中興、未來(lái)寬帶、瑞斯康達(dá)、深圳同洲
深圳賽瑞琪、思科、康特、深圳亞威、東方廣視

與帶寬支持能力相關(guān)的是在高負(fù)載條件下的實(shí)際負(fù)載能力。實(shí)際上，不同的EOC技術(shù)在負(fù)載很大的情況下，其吞吐率是要下降的，但不同的EOC技術(shù)的下降時(shí)不一樣的。這就是壓力測(cè)試的問(wèn)題。這就帶來(lái)了下面的影響：
1、為了保證速率，就要增加EOC局端的數(shù)量，使每個(gè)EOC局端帶的終端數(shù)量減少，降低負(fù)載，從而增加了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的擁有成本。
2、如果不增加EOC局端的數(shù)量，就只有降低入戶速率，從而達(dá)不到入戶速率為20Mbps。不能滿足網(wǎng)絡(luò)的需求。

因此，應(yīng)該要求：壓力測(cè)試：90%負(fù)載情況下，效率大于90%。

延遲與抖動(dòng)支持能力
由于NGB是一個(gè)全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)延遲和抖動(dòng)的要求比較嚴(yán)格。按照日本的要求，滿足所有業(yè)務(wù)，延遲不超過(guò)5ms，抖動(dòng)不超過(guò)1ms。現(xiàn)在還只有金橋恒泰公司的MOCA技術(shù)可以達(dá)到這一點(diǎn)。下面是規(guī)劃院的實(shí)際測(cè)試結(jié)果。



從上面的測(cè)試可以知道，MOCA的延遲最大在4ms左右，抖動(dòng)在0.5ms左右（同樣負(fù)載時(shí)）。其他EOC技術(shù)在延遲和抖動(dòng)上都不能滿足NGB的需求，有的延遲甚至高達(dá)幾百毫秒。

4、如何滿足對(duì)帶寬的需求按照光纖到樓，每個(gè)光節(jié)點(diǎn)覆蓋50戶為模型進(jìn)行測(cè)算：
該應(yīng)用場(chǎng)景中，從有線分前端機(jī)房到居民樓之間的網(wǎng)絡(luò)完全是無(wú)源的PON光鏈路，在樓內(nèi)則繼續(xù)使用原有的電纜分配網(wǎng)絡(luò)。以上述場(chǎng)景為例，在50戶場(chǎng)景的組網(wǎng)中，需要用到匯聚路由器，OLT，ONU/纜橋交換機(jī)，纜橋MODEM。這些設(shè)備的部署關(guān)系如下：

1、以一個(gè)匯聚路由器可以覆蓋6萬(wàn)用戶計(jì)算，即需要60000個(gè)纜橋MODEM；
2、每個(gè)ONU/纜橋交換機(jī)設(shè)備帶50個(gè)纜橋MODEM，即需要1200個(gè)ONU/纜橋交換機(jī)；
3、每個(gè)OLT有16個(gè)PON光口，每個(gè)PON光口接1個(gè)ONU/纜橋交換機(jī)，即需要75個(gè)OLT；
4、每個(gè)匯聚路由器帶75個(gè)OLT。
5、按照每個(gè)ONU的傳輸速率為1G計(jì)算，50戶，每戶的傳輸速率為20M。

第一階段：每個(gè)PON口32分光。
設(shè)備
數(shù)量
說(shuō)明
PON口
38
每個(gè)PON口32分光。
ONU
1200
每個(gè)ONU為31.25Mbps。
EOC局端
1200
如果是10Mbps到戶，可以滿足3戶，入戶率為6%。如果并發(fā)率為50%，則入戶率可以達(dá)到12%。
EOC終端



第二階段：每個(gè)PON口16分光。
設(shè)備
數(shù)量
說(shuō)明
PON口
75
每個(gè)PON口16分光。
ONU
1200
每個(gè)ONU為62.5Mbps。
EOC局端
1200X3
如果是10Mbps到戶，可以滿足6戶，入戶率為12%。如果并發(fā)率為50%，則入戶率可以達(dá)到24%。
EOC終端



第三階段：每個(gè)PON口4分光。
設(shè)備
數(shù)量
說(shuō)明
PON口
300
每個(gè)PON口4分光。
ONU
1200
每個(gè)ONU為250Mbps。
EOC局端
1200X3（100Mbps局端）
如果是10Mbps到戶，可以滿足25戶，入戶率為50%。如果并發(fā)率為50%，則入戶率可以達(dá)到100%。
EOC終端



第四階段：每個(gè)PON口2分光。
設(shè)備
數(shù)量
說(shuō)明
PON口
600
每個(gè)PON口2分光。
ONU
1200
每個(gè)ONU為500Mbps。
EOC局端
1200X5（100Mbps局端）或
1200X2（400Mbps局端）
如果是10Mbps到戶，可以滿足50戶，入戶率為100%。如果并發(fā)率為50%，則每戶的傳輸速率為20Mbps，入戶率可以達(dá)到100%。
EOC終端



第五階段：每個(gè)PON口不分光。
設(shè)備
數(shù)量
說(shuō)明
PON口
1200
每個(gè)PON口不分光。
ONU
1200
每個(gè)ONU為1000Mbps。
EOC局端
1200X3（400Mbps局端）
如果是20Mbps到戶，可以滿足50戶，入戶率為100%。如果并發(fā)率為50%，則每戶的傳輸速率為40Mbps，入戶率可以達(dá)到100%。如果并發(fā)率為50%，則每戶的傳輸速率為80Mbps，入戶率可以達(dá)到50%。
EOC終端



在這個(gè)方案中，需要使用的頻率帶寬是4X50MHz=200MHz，就可以實(shí)現(xiàn)每戶20Mbps的全覆蓋。

在將來(lái)，如果采用10Gbps的EPON技術(shù)，采用1Gbps的MOCA技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)4000Mbps
/50戶=80Mbps到戶（四個(gè)MOCA局端疊加，金橋恒泰公司即將推出400Mbps的MOCA設(shè)備）。如果采用八個(gè)1G的MOCA局端疊加，可以實(shí)現(xiàn)160Mbps到戶。而需要使用的頻率帶寬是4X50MHz=200MHz，或是8X50MHz=400MHz。這個(gè)帶寬在同軸電纜上是可以提供的。

5、結(jié)束語(yǔ)廣電運(yùn)營(yíng)商采用EPON＋EOC技術(shù)有助于綜合利用網(wǎng)絡(luò)資源，快速完成NGB接入層的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化”、“雙向化”改造，減少大量的重復(fù)建設(shè)，節(jié)約建設(shè)和運(yùn)維成本。采用EPON＋EOC方案，用戶無(wú)需對(duì)室內(nèi)布線做任何更改，只需增加終端設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)雙向、交互、多功能、多業(yè)務(wù)，享受三網(wǎng)融合帶來(lái)的豐富內(nèi)容。EPON＋EOC方案能夠全面提升有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平和業(yè)務(wù)承載能力，發(fā)揮有線電視網(wǎng)頻帶寬、低成本、易普及的優(yōu)勢(shì)，使有線數(shù)字電視成為進(jìn)入千家萬(wàn)戶的多媒體信息平臺(tái)。
在所有的EOC技術(shù)中，由于MOCA技術(shù)采用TDMA的協(xié)議模式，能夠最大地滿足NGB的需求，其他EOC技術(shù)都不能很好地滿足這一需求，
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