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关于有线电视双向网升级的几种网络结构

 文化龙乡 2017-01-06
关于有线电视双向网升级的几种网络结构
申城老樊
网络的拓扑结构对网络的性能有较大的影响,并且一旦网络的拓扑结构决定后,更改是十分困难的。如何在现有网络的基础上,选择适合的网络结构,升级网络,使之过渡到NGB,以适应未来网络多业务、大带宽和不同的接入手段的需要,是十分重要的。本文根据我区现有FHC双向网络实际谈谈个人对这一问题的看法。
1、现有接入网结构
经过多年建设和改造,除少部分农村地区外,我区有线电视网络已改造为双向HFC网,采用CMTS+CM开展双向宽带业务。光通道部分采用1310光传输,每个光节点4芯光缆,上下行各用1芯,备2芯。平均一个光节点覆盖用户约400户,同轴分配网室外一般采用-9铝管同轴电缆,接入楼幢采用-7同轴电缆,在楼道内采用集线器集中分配方式入户,采用4屏蔽-5同轴电缆。一般由光站直接下挂集线器,部分小区某些支路由于损耗过大,另加了一级双向放大器补偿。现有双向光站1500个,集线器4万台左右,放大器约1000台。网络拓扑结构见下图1。
关于有线电视双向网升级的几种网络结构X

图1 现有网络拓扑结构
2、改造后的网络结构
下一代广播电视网(NGB)的发展趋势是每个光节点覆盖的用户数逐渐减少,用户接入带宽需求逐渐增加。我国各地在进行接入网具体实施规划时,均采用渐进式过渡方式,根据承载业务的增加,逐渐缩小光节点覆盖规模和增加用户接入带宽。由于我区已进行双向网络改造,每个光节点用户并不多,因此,本次网络NGB升级改造时,我们建议直接采用每个节点50户的覆盖方案,去掉集线器,增加放大器以补偿电平。
根据不同的接入技术,采取50户覆盖方案可以有以下几种具体的实现方式,其网络结构各不相同:
1、继续使用CMTS+CM模式的网络结构;
2、采用EPON+EOC模式的网络结构;
3、上述两种模式共存的网络结构
3、不再使用集线器的原因
本方案不再使用集线器的主要原因是:
1、当初选择集线器的主要目的是实现路权管理,便于收费,进行数字电视整体平移后,用户管理功能由机顶盒实现,不再需要这一功能;
2、集线器耗电严重,集线器年电费达340万,去掉集线器可节省电费一半以上。
3、集线器为有源器件,故障率高,去掉集线器可大大降低故障率。
一、方案一:继续使用CMTS+CM的网络结构如果仍然使用CMTS+CM系统,可选用RFoG技术及噪声抑制技术的小型光站,极大地减少反向噪声,提高信噪比,采用高阶QAM调制技术,提高数据调制比特率,提高CMTS的上下行数据速率;此外,采用DOCSIS3.0技术升级现有系统,通过频道捆绑技术,提升系统带宽。其网络结构如图4-4所示。光节点下移,光节点处挂接RFoG技术及噪声抑制技术的双向小光站即可,机房设备(主要是光发射机)根据链路总的光损耗更改光功率较大的1310光发射机。原理图如下:
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图2 双向光站下移的网络拓扑结构
1、实施要点
(1) 在新增光节点处安装突发式双向小光站;
(2) 光站箱内增加2个光分路器,一个用于正向,一个用于反向;
(3) 新光站采用60V供电,由原室外同轴分配系统供电;
(4) 机房增加光发射机;
(5) 用12端口集中分配器替换集线器;
由于本方案双向光站数量增加了8倍,机房光发射机光功率要增加,数量也要增加,同时CMTS要升级到3.0,捆绑频道数量增加,因此,资金投入大大增加。
2、带宽分析
这种结构较好地解决了反向通道噪声问题。此时,用户带宽取决于分前端的CMTS。目前,我区CMTS采用欧标,信道带宽为8M时,一个下行信道实际数据速率为50M(DOCSIS2.0),上行一般采用16QAM或QPSK调制,4个上行总速率为37M或18M左右,当升级到DOCSIS3.0时,按捆绑4个频道算,一个下行信道可达200M,覆盖400户,在100%接入率,20%的并发使用率情况下,平均每户2.5M,和NGB要求有较大差距。
3、设备费用测算
由于从现有的一个光节点400户改造为50户,无论采用那种技术,线路器材及人工费用大体相同,并且不太大,所以以下仅计算设备费用,并且按每个节点50户提供100M带宽计算。费用见下表:
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表1 利用CMTS改造每50户提供100M带宽的费用
上表中CMTS按DOCSIS3.0升级后,捆绑频道,每个频道(License)平均30000万元计算。平均每户费用1348元,升级费用:每个节点50户增加100M费用至少增加6万。
二、方案二:EPON+EOC的网络结构采用EPON+EOC的模式时,50户覆盖的网络能够满足系统不断升级的要求,给用户提供较大的带宽,最终达到NGB对带宽的要求。具体实现方式有两种:
A、光节点下移方式
网络拓扑结构结构见图4-6,光节点下移至楼幢,光节点处挂接含有光接收机、ONU、EOC局端的三合一设备。
1、实施要点:
(1) 利用原预留的1芯光缆传送数据信号;
(2) 光站箱内增加2个光分路器,一个用于电视,一个用于数据;
(3) 在新增光节点处安装包含光收、ONU、EOC局端模块在内三合一设备;
(4) 三合一采用60V供电,由原室外同轴分配系统供电;
(5) 在机房调整光发射机、增加OLT,
(6) 用12端口分配器替换集线器,用CNU(EOC调制解调器)替换用户CM。
原理图如下:
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图3 EPON+EOC(光接点下移)的网络拓扑结构
2、入户带宽分析
在本方案中,一个光节点带50户以下(48户),假设CBAT采用HomeplugAV技术,一个CBAT带宽100M,在100%接入率,20%的并发使用率情况下,每户可分配带宽10.5Mbps。
本方案中,光节点中的EOC头端设备CBAT是可以升级的,初期一个CBAT覆盖48户,随着用户带宽需求的增加,一个CBAT覆盖用户数可逐步减少到24户,最终达到12户,这样用户带宽可平滑升级,每户带宽可从从10.5M→21M→42M过渡。
另外一种升级方法是更换CBAT模块。可更换符合标准的,具有兼容性的、具有更高带宽的CBAT,以满足用户更高并发率的需求。根据目前芯片厂商推出的芯片性能来看,在50户的条件下实现向每户60M,甚至100M带宽应演进是没有问题的。
由于本方案下行光接收机数量增加了8倍,因此机房光发射机光功率要增大,数量要增加,不但增加了资金投入,还占用了数量可观的机房机柜空间,因此,这一方案还不是理想的方案。
3、设备费用测算
按每个节点50户提供100M带宽计算设备费用,原一个光站覆盖384户,改造设备费用47900元,平均每户124元
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表2 利用EPON+EOC改造50户费用测算表
B、利用原光站RF信号EOC头端后置方式
此方案充分利用现有的光站和分配网(现有的双向光站SA6940作单向光站使用),EOC头端置于光站和放大器之后,利用现有光站输出的下行射频信号直接进EOC头端,和调制后的数据信号混合,机房不用加光发射机,为了补偿去掉集线器后增益的减少,需要在相关支路增加下行放大器。
1、实施要点:
实施要点和上一方案相似:
(1) 利用原预留的1芯光缆传送数据信号;
(2) 机房增加OLT,光站箱内增加1个光分路器,原光站保留不变;
(3) 在原分配网相应位置安装射频放大器,ONU、EOC局端设备,EOC置放大器之后;
(4) 系统由原60V同轴分配供电系统供电,不用扩容;
(5) 用12端口分配器替换集线器,用CNU(EOC调制解调器)替换用户CM。
原理图如下:
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图4 EOC头端后置模式的网络拓扑结构
由于集线器有4、6、8、10、12、16、18、21口,输入电平为74dB,增益为0dB,故原网络必须增加单向放大器以补偿增益,具体位置由设计给出,一般在线路最后一个四分配/三分配前。
该方案较方案A相比充分利用了原有的光站和同轴分配网,机房不用增加光发射机,价格也有所降低,应该说该方案优于前一方案。
2、入户带宽分析
用户接入带宽分析同A。
3、设备费用测算
设备费用较A略低,384户计36800元,平均每户95元
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表3 利用原光站射频信号EOC后置改造的费用测算表
三、方案三:CM和EOC共存的网络结构由于我区已使用CMTS作为宽带入户方式覆盖用户,因此改用EOC方式就有一个混合覆盖问题,最简单的办法是空间分割,两种模式分区域覆盖;其好处是利用CMTS覆盖面广的特点,在初期入户率较低时覆盖方便,投入较低。在用户较多,业务开展得好,用户对带宽需求大幅度增加时,再采用EOC模式升级,CMTS移至其它地区。这样既避免了初期的大额投资,又保护了过去的投资,物尽其用。但这种方法对现有用户产生影响较大,因为在网络改造切换时必须断网,用户难以接受。这里的CM和EOC共存模式是指在HFC网络中在同一个片区中同时采用CMTS+CM和EPON+EOC两种方案传输数据信号,频率分割,互不干扰。关键在于频率的选择:在选用低频EOC时,EOC的频率应避开CMTS的上行频率范围,采用高频EOC时,其频率范围大于900M,超出了国家有线电视频率规划范围,应不存在频率问题,混合模式的最大优点是:在CMTS模式向EOC模式转变时,不会影响用户使用,给割接和用户转移工作带来极大的方便。
其网络结构与上一方案B相同,较上一方案B不同之处是仍利用现有双向光站,分配网中补尝增益的放大器均为双向放大器,EOC系统的使用频率必须与现有CMTS、有线电视的频率错开,不能互相干扰。

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图5 CMTS和EOC混合模式的网络拓扑结构
1、实施要点:
实施要点和上一方案基本相同:
(1) 利用原预留的1芯光缆传送数据信号;
(2) 机房增加OLT,光站箱内增加1个光分路器,原双向光站保留不变;
(3) 在原分配网相应位置安装双向放大器,ONU、EOC局端设备;
(4) 系统由原60V同轴分配供电系统供电,不用扩容;
(5) 用12端口分配器替换集线器,用CNU(EOC调制解调器)替换用户CM。
2、频率问题
由于CMTS的上行信号占用了45—60MHz,为了保证高电平的EOC头端信号不对CMTS上行信号造成干扰,CMTS信号和EOC信号之间必须有一定的间隔,一般EOC信号用在2—30M的频段上,这符合目前正在使用的HomeplugAVAR6400芯片的EOC设备,而今后即将推出的符合P1901标准的AR7400芯片的头端设备,占用带宽为2—50M这种混合模式便不能使用了。
3、入户带宽分析
除CMTS接入的用户外,其他同EOC。
4、设备费用测算
除放大器用双向外,其余设备同方案二(B),因此费用较二(B)增加不多。见下表。
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表4 CMTS和EOC共存模式改造费用测算表
该方案的主要优势是:能够把网络升级改造对宽带用户的影响能减至最少。由于双网同时工作,用户转网的时间可以比较较长,对业务影响较小。该方案主要用于过渡时期,在全部用户转换完毕后,即可停止该区域CMTS工作,由EOC接替。但是由于频率问题,不能使用符合P1901标准的AR7400产品,又是它的一大缺限。
四、网络结构方案的选择根据上述分析根据目前EOC技术的发展情况和我区宽带用户的实际情况,我们建议选择方案二(B)或方案三:
这两种方案都具有充分利用现有网络设施,不用增加HFC光设备,节省了投资,网络改造方便的特点。
方案二(B)的优势在于能直接使用符合P1901标准的7400设备。不足之处在于改造时对现有宽带用户有一定影响。
方案三的优势在于双网运行,能够把网络升级改造对宽带用户的影响减至最少;但是只能用homeplugAV的6400设备,如以后升级为7400,用户端设备CNU也必须更换,这是其不足之处。
说明:本文属于纯技术文章,用于同行之间技术交流用。

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