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EPoC标准进展及近期讨论聚焦(2) — 中广互联

 数字电视302 2012-05-31
EPoC标准进展及近期讨论聚焦
2012-05-30 10:04 来源:中广互联 作者:姚永

  4.2关于EPoC目标市场

  这个问题和上一个问题紧密相关,因为如果主要应用场景是N+0,那么支持TDD就有价值,否则支持TDD就有许多新的问题。这点在中国是毫无疑义的,总局提倡光纤到楼,有线运营商目前网络改造首先进行的也是光纤到楼,这就意味着N+0。目前上海和许多东部沿海地区和一部分内陆城市光纤到楼的比重已经在80%以上,局部地区甚至已经达到100%,全国估计可以达到20~30%,而且这个比例还在迅速增加。据介绍,欧美有线网多数还是N+n的情景,但目前的网络能直接应用10GEPoC吗?EPoC的目标是大带宽,这意味着高频谱占用。按照Broadcom目前的芯片开发计划,上行1Gbps,下行5Gbps,至少需要600MHz频谱,这在现网当中已经无法满足。如果下行扩展到10G(对应非对称10GEPON)或双向10G(对应对称10GEPON),那就更无法满足——必须重新规划频谱,并相应改造网络。问题的核心是如何改造:是光纤延伸、取消放大器,还是改造同轴网、更换放大器?中国毫无疑问是走前面一条路的。欧美呢?笔者的建议也是前者:第一,这符合发展方向;第二,总体拥有成本较低。当然,第二点需要仔细核算,不同地区会有不同结果。粗略估算一下,前者主要投入的是光缆和光缆敷设(包括接续)成本,后者主要是更换放大器,以及改变放大节距带来的接续、电缆余留(指放大器两端电缆余留)调整工程。需要说明的是,不考虑新建地下管道。如果考虑,只能说,越后建成本越高。因为如果敷设光缆需要新建管道,那迟早是要建的。更换放大器的成本大概相当于光缆的成本,而且拆除的旧电缆卖废品也可以抵消光缆成本;电缆调整工程成本和敷设光缆成本也相当,还没考虑由于放大节距缩短、放大器数量增加,原有电缆调整不过来的情况(余留需要增加,)。加上放大器耗电、维护的成本,笔者怀疑第二种改造方式的合理性。即使在美国也如此。据说,美国运营商希望在N+n网络上应用EPoC,前提是不需要改造网络,那就只能是1G级别的EPoC。当需要升级到1G以上时,他们也是考虑N+0的。

  笔者认为EPoC的主要应用应该定位于最后一段无源同轴替代ODN实现相当于FTTH的接入。

  一个标准的制定要考虑长远,不能只看3-5年,更不能只看眼前。光进铜退是大趋势,而频谱资源日益紧张也是必然,因此应该提倡第一种改造方式,而在标准上支持TDD。只有支持TDD,才能满足逐步扩展频谱的条件。从中国的实际出发,更应该支持TDD:第一,目前所有EoC都是TDD的,支持TDD对后期芯片支持共存有好处;第二,即便通过SDR(软件无线电技术)可以实现FDD灵活配置频谱的功能,但中国厂商目前没有能力。中国生产对接入网产品十分重要。如4.1所述,可以在1GEPoC阶段(频谱在1GHz以下)应用FDD,在1G以上应用TDD。

  因此,回过头来考虑支持TDD是十分有益的,多花些代价也是值得的。这样可以适应更多的市场需求,而非分割了市场。

  当然,如果TDD方案的实现需要对MAC做较大改动或对时延造成较大影响,那就违背了基本要求,不能考虑,只能另行制定标准。

  在此,笔者特别提出,需要关注图5所描述的应用需求:10GEPON转换成多个1G支路,每个支路都可以是EPON,也可以是EPoC。这种应用非常有意义:第一,终端是1G级别,成本低廉,可以保持不变,这对运营商和用户都有利;第二,降低了RF处理难度,对中国厂商有利;第三,频谱问题可以得到解决,因为只需要250MHz频谱就可以满足;第四,电信也应该欢迎,因为终端成本降低,而且升级速率不升级终端。

  4.3关于上下行对称与否

  EPoC从业务需求看是双向对称的,因为主要满足大带宽的视频业务,而网络视频业务的实现方式越来越趋向P2P。即使是直播和点播,P2P也是双向对称的。但目前运营商希望双向不对称,以限制用户的P2P。从发展眼光看,这种限制是不能长久的,运营商自己也会采用P2P技术,特别在竞争日益激烈的情况下。各种双向对称流量的应用(视频通信类)日益增加,上行为主的应用(比如视频监控)也增长很快。据电信统计,目前骨干网上上行流量已经超过下行。因此笔者主张主要发展对称型网络,或可灵活配置型(TDD)网络。

  4.4关于标准讨论范围是否只限制在PHY层、透明转换还是桥接

  标准的制定是为了应用,PHY和MAC必须匹配,因此只讨论PHY是不可能的。虽然SG的名称是同轴的PHY,但讨论的问题不能回避MAC。标准制定可以限定于PHY,但前提是MAC必须是清楚的。

  这是目前讨论的最大疑点和难点。问题集中在:CMC(有人提议叫ECB,"EPON Coax Bridge"或OCU,“Optical-Coax Unit”,甚至有人把它叫作“黑盒子”)究竟是否可以实现光/电透明转换?OLT是否可以不改变?
CMC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、训练序列等。 如果两段速率不一致就会有更多问题——而这几乎是肯定的,因为同轴段在不同时段信道条件很可能是不一样的。

  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。

  如何解决这些问题、实现端到端(OLT统一控制、调度、管理ONU和CNU)?如果不改变OLT,显然无法实现OLT对CNU的直接控制、调度,必然有部分控制、调度要由CMC代理。CMC代理能否保证端到端?

  解决方案之一就是扩展、微调(加大)EPON MPCP参数、扩展OAM协议,在CMC(或者OCU、或者ECB,叫什么不重要)转换帧格式,增加一些预测帧,实现数据转发,由扩展的OAM控制CMC协调、适配同轴域的信道参数(非时变,缓变,可以由OAM控制),但始终保持OLT对CNU的控制、管理、调度。

  解决方案之二是扩展EPON MAC、OAM协议,在OLT就开始修改MAC、OAM:通过注册、发现可以区分ONU、CMC、CNU。OLT对ONU执行原有的基本MPCP、OAM,对CMC和CNU执行扩展的MAC、OAM。扩展的MAC是完全适合同轴的,因此到CMC转换时可以只进行PHY转换。这是最简单、最容易做好的方案。

  4.5关于PHY

  Broadcom的陈学敏院士曾探讨过采用QAM调制,提出是否需要多载波调制的问题:理由是高频段频谱较干净,没有多少干扰,多载波抗干扰的优势不明显;而单载波对于光和电的PHY适配要简单得多(光的PHY相当于单载波,调制速率都是静态配置的)。笔者认为,理论上高频干扰较少,但实际上在中国现网当中也存在不少干扰:本地强台、移动通信等,特别是电源当中的各种干扰(各种电器的开关脉冲、各种电动机产生的火花噪声等)通过地线-电视机RF接口串扰到同轴网的现象在中国十分普遍。有些部署了MoCA的地区发现因为电源浪涌造成掉线。因此多载波调制是有现实需求的。既然有需求,那就是复杂一点也不得不采用。至于讨论当中提到的峰均比,欧盟关于DVB-C2的研究和许多其他研究可以借鉴,目前已经有许多方法可以降低多载波调制的峰均比。主要是控制子载波相位、合理控制子载波数量。

  至于采用什么样的多载波调制技术,这应该是SG和今后工作组重点研究的方向。运营商希望采用适度先进、简单、通用的技术。笔者认为,采用OFDM/OFDMA比较合理——第一,最通用、最广泛的应用;第二,和欧盟DVB-C2一致;第三,和将来的OFDM  PON一致。

  5、展望

  尽管有那么多争论、那么多不同意见、那么多不确定,但目标始终没有变:把EPON MAC扩展到同轴。蒙娜丽莎的真面目虽然还看不清,但面纱已经逐步揭开。每次会议都朝着既定方向前进,3月和5月会议就前进了一大步。

  与此同时,中国国内HiNoC2.0也在向前推进,海尔和华为都提出了自己的初步提案:海尔HiNoC2.0提案采用EPON MAC透传,OFDM调制,OLT-CNU端到端控制、管理、调度,实现端到端的QoS;华为HiNoC2.0提案和准备在IEEE提出的EPoC采用相同方案。中兴、烽火等国际化企业都期望中国的HiNoC能够跟EPoC统一起来——统一对厂商和运营商都有利。

  CableLabs向主要厂商征集EPoC方案,共同点同样是:EPON MAC、端到端的控制、调度、管理、QoS。

  这一切的共同目标:多业务承载、高性价比、低能耗、少维护。

  最终落脚点:与FTTH竞争、利用同轴入户替代FTTH。

  最后,用两张图来做个总结:图6是李红滨教授的一张PPT,笔者做了一点儿修改:

  黑色边框的图形和红黑两色的字体都是笔者加的。
  
  李教授说:“EPoC/HINOC2.0共同要做好的——同轴侧的所有工作!!——在同轴侧失败=完全失败!”笔者完全赞同!

  李教授的图下边光纤和同轴两部分是分开的,意思是“拭目以待”,看看上面的直接转换是否能够实现。如果能,HiNoC就跟随;否则还是光纤、同轴分开考虑:光纤侧既可以是EPON,也可以是GPON,还可以是点对点的光纤。笔者认为“转换”需要的是技巧,恰恰是中国人可以发挥聪明才智的地方,是机会,千万不能放过;拭目以待就会错失良机;既然运营商都喜欢端到端,我们就应该努力去实现;技术上的事只要方向正确、只要坚持,终究会实现。因此笔者在分离的两块之间加了双向箭头,希望把分离的两段连接起来、尽量靠拢,跟上面的图形统一。PHY主要取决于基础,我们只能迎头赶上,很难一下子超越。当然,PHY也有技巧;HiNoC在PHY上也有许多创新和积累,可以而且应该在国际标准中做出贡献。

  图7表示,EPoC跟现有各种EoC技术不是竞争关系,而是逐步演进的关系;EPoC是现阶段EPON+EoC的发展方向。用户的需求是千差万别的,适用的技术也应该是差异化的。因此,即便EPoC规模应用之后,也不会一下子全部替代现有技术,多种技术将会长期共存、互补。

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