EPON+BIOC技术在有线电视双向网改造中的应用

 时间:2016-03-18  贡献者:阿布兹在路上

导读:epon bioc技术在有线电视双向网改造中的应用,有线电视网络双向改造的研究3.3 BIOC技术原理4.5.1局端设备介绍第一章概述云涌,给有线电视行业带来了前所未有的压力和挑战。因此必须将单向有线电视网络改造为双向传输网络,

epon bioc技术在有线电视双向网改造中的应用
epon bioc技术在有线电视双向网改造中的应用

有线电视网络双向改造的研究

3.3 BIOC技术原理

4.5.1局端设备介绍

第一章概述

云涌,给有线电视行业带来了前所未有的压力和挑战。

因此必须将单向有线电视网络改造为双向传输网络,使有线电视网能够提供语音、视频、数据等业务,以实现真正的“三网融合”,才能够使有线电视行业在激烈的市场竞争中求得发展。

国家也对有线广播电视双向网络改造十分重视,提供了必要的政策支持。

在中共中央制定的“十一五”规划的建议中明确指出:“加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施建设,推进“三网融合”,健全信息安全保障体系“。

数字电视是能够承载保含数字电视在内的多种业务的双向有线电视网络,是下一代有线电视网。

国务院办公厅在《关于鼓励数字电视产业发展的若干政策》(国办发〔2008〕1)文件中强调“广播电视数字化是国民经济和社会信息化的重要组成部分”,“以有线电视数字化为切入点,加快推广和普及数线电视广播,加强宽带通信网、数线电视网和下一代互联网等信息基础设施建设,推进”三网融合”,“鼓励广播电视机构利用国家通用通信网和广播电视网等信息网络提供数字电视服务和增值电信业务”。

了系统改造,光缆已经通达到各个小区。

截止到2007年底,xx分公司拥有总前端机房1个,分前端机房19个,已建光节点361个,拥有地埋管道150多公里,光缆主支干线约580公里,平均每个光节点覆盖300-400户,每个光节点有4芯通到分前端机房,光纤资源丰富;光节点以下电缆分配网络全部采用树枝型的拓朴结构,2008年开始我市在有线电视网络建设中城区全部采用FTTB方式进行建设。

网络共覆盖城区及开发区有线电视用户15万多,其中有线数字电视用户约12万户。

但目前仍然是单向的HFC网,不能够满足开展交互式数字电视业务和双向多功能业务的需要。

为了提高网络的传输能力、增强服务功能、满足客户需求,因此将单向的HFC网改造为双向网络势在必行。

接箱处,ONU下采用其他介质接入到用户,例如采用现有的金属线或者无线,每个ONU支持的用户数为数百户到1000户左右。

安装一个简单的光分路器即可,因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。

支持全业务的部署(语音、数据和视频)而设计。

GPON的可提供下行2.488Gb/s,上行1.244Gb/s的速率,当目前还处在实验阶段未大规模商业应用,而且设备价格十分昂贵。

EPON利用光纤和光无源器件进行物理层传输、通过以太网协议提供多种业务的宽带接入技术。

这项技术充分结合了无源光网络技术和以太网技术的优势,为在局端中心机房(CO)和终端客户现场之间配置宽带接入光纤线路提供了一种低成本的方法。

无源光网络技术具备点到多点的拓扑结构、无源器件、后期维护成本低等特点。

行信号采用频分(FDM)方式共纤传输,上下行数据信号采用空分(SDM)方式共缆不同纤传输,在电缆部分,上下行信号按FDM方式同缆传输。

系统主要包括前端设备CMTS(Cable Modem Termination System)和用户端设备CM(Cable Modem),设备之间通过双向HFC网络连接。

FTTB+LAN即光纤到楼五类线入户的方式进行网络建设早期的FTTB+LAN方案光传输链路采用光纤收发器的方式。

目前随着EPON(无源以太网)技术和产品的成熟,EPON+LAN方式成FTTB +LAN的主要方式。

⑴、用户端不需要有源设备,用户端投资较小,入户不需要重新铺设同轴电缆;

总之有线电视双向改造技术方式有多种,各有千秋,但总的原则是要充分利用入户的同轴电缆资源,采用适合当地的宽带双向接入技术,使有线电视网络具备承载模拟和标准清晰度数字电视节目、高清晰度电视、广播、视频点播、宽带数据接入、语音服务等多种业务的能力。

发送,上行TDMA(时分多址接入)的工作机制;OAM小组的工作成果是定义了可选的OAM层功能,力图在EPON系统中提供一种运营、管理、维护的机制,使其具有符合接入网的特性。

目前EPON 可支持1.25Gbps的速率,预计2009年将会有10Gbps的产品出现。

随着FTTH网络的建设,EPON技术已在国内外的电信、有线电视网络中得到了成功的应用。

元/光网络终端(ONU/ONT)、网元管理系统(EMS),其中ONT直接位于用户端,而ONU与用户之间还有其它网络,如以太网等。

EPON系统使用单芯光纤,在一根芯上传送上下两波长(上行方向波长:1310nm,下行方向波长:1490nm,另外还可以在这个芯上叠加1550nm的波长,来传送广播电视信号)。

EPON在下行方向采用802.3帧广播技术,上行方向采用时分复技术。

由于上行方向上在给定时刻只允许一个用户传输数据,为了避免不同用户的冲突,采用了多点控制协议(Multi-point control protocol,MPCP)来解决冲突问题。

通过多点控制协议(MPCP),实现多个用户共享光网络单元(ONU),多个光网络单元(ONU)共享光线路终端(OLT),实现光接入网。

EPON系统其传输方案一般可采用单纤波分复用技术或分纤传输等技术,大多数EPON系统采用波分复用传输技术。

EPON系统可以利用不同波长在一根光纤中同时传输TDM、IP数据和视频广播信号。

双向数据通信采用下行1490nm、上行1310nm,并可通过叠加第三个波长(通常为1550nm)实现射频电视广播,其中TDM和IP数据采用IEEE802.3以太帧的格式进行封装。

数据流,数据流经过光分路器后以广播的方式分配给各个ONU。

每个ONU根据指定的逻辑标识接收有用信号,丢弃无用信号。

然后数据流由ONU的MAC模块根据用户的MAC地址挑选出一个以太包提交给用户。

在下行方向,原来的IEEE802.3协议不作任何修改就可以应用。

对于以太网技术而言,PON是一个新的媒质。

802.3工作组定义了新的物理层。

而对以太网数据链路层以及数据链路层以上则做了最小的改动以支持新的应用和媒质。

EPON和以太网的OSI参考模型的比较如图4所示。

纠错子层完成前向纠错的功能。

这个子层是一个可选的子层,它处在物理编码子层和物理媒质介入子层中间。

它的引入使我们在选择激光器、分路器的分光比、接入网的最大传输距离时有了更大的自由。

载波监听和发送过程使用的内部标识、接收信号、监测包间空闲码。

PCS子层的发送、接收过程在自动协商的指示下完成数据收发、空闲信号的收发和链路配置功能。

具体数据的收发满足RD平衡规则。

在链路上传输的数据除了256个数据码之外,还有12个特殊的码组做为有效的命令码出现。

也有它的不足之处,FEC会增加开销,增加系统的复杂性,使有效传输速率减小。

但总的来看,它为系统带来的好处远远大于它给系统带来的不便,是一个很好的选择方案。

此外EPON中所使用的光器器件均为无源光器件,因此信号的传输距离有限,在一些接入距离较大的地方,FEC技术尤其重要。

2.2.4EPON数据链路层的实现

得到授权的ONU在规定的时隙内发送数据包,没有授权的ONU处于休息状态。

这种不是连续发送数据的通信方式叫突发通信。

在OLT侧,PCS子层的发送和接收都处于连续的工作方式;在ONU 侧,PCS子层接收OLT侧发送来的广播数据,发送方向以突发的方式工作。

因此EPON的PCS子层不仅要像千兆以太的PCS子层在连续的数据流下正常工作,并且,在突发发送数据和突发接收数据时也要保持稳定工作。

其中OLT侧的突发同步和突发接收是实现EPON系统PCS子层的关键。

链路标识(LLD)来实现的,该LLID将替换前导码中的两个字节。

PON将拓扑结构中的根节点认为是主设备,即OLT,将位于边缘部分的多个节点认为是从设备。

MPCP在点对多点的主从设备之间规定了一种控制机制,以协调数据有效地发送和接收。

系统运行过程中上行方向在一个时刻只允许一个ONU发送,位于OLT的高层负责处理发送的定时和不同ONU的拥塞报告,以便优化PON系统内部的带宽分配。

EPON系统通过MPCPDU来实现OLT与ONU 之间的带宽请求、带宽授权和测距等。

MPCP涉及的内容包括ONU 的动态带宽分配(DBA)、测距和时延补偿。

由于在EPON系统中各个ONU与OLT的距离不等,造成各ONU到达OLT的时间不确定,并且达到OLT时的时延也不同,这样会各个ONU的上行帧会发生碰撞,因此必须采用测距技术来进行时延补偿。

各个ONU到OLT的物理距离的不同、环境温度的变化和光电器件的老化等因素都可能造成传输的时延。

如果能精确的测量ONU到OLT的距离,并能精确的调整ONU的发送时延,则可以减少ONU发送窗口的间隔,从而提高上行带宽的利用率并减小时延。

测距的程序可以分为粗测和精测。

在ONU的注册阶段,进行静态粗测补偿由物理距离差异造成的时延,而在通信过程中实时进行动态精测,以校正由于环境温度变化和器件老化等因素引起的时间漂移。

另外测距过程要充分考虑整个EPON的配置情况,例如,若在系统中加入新的ONU,此时的测距就不应对其他的ONU 有太大影响。

EPON的测距由OLT通过时间标记(Timestamp)在监测ONU的即插即用的同时发起和完成。

过程如图5所示:

ONU参数的(地址、服务等级等)在线相应数据帧,此时数据帧中的本地时间戳为T4 ,OLT在时间T5接收到该响应帧。

通过该响应帧OLT不但能获的ONU的参数,还能计算出OLT与ONU之间的信道时延RTT=T2-T1+T5-T3=T5-T4。

之后OLT便根据动态补偿协议为ONU分配带宽。

当ONU离线后,由于OLT长时间(如3分钟)收不到ONU的间戳标记,则判定其离线。

分配网资源,承载广播电视信号(模拟/ 数字电视)与数据信号,是将基带数据信号经数字调制到射频频段(900-1100MHz),与电视信号混合,通过同轴电缆传输到用户,在用户端将电视信号和数据信号分离后,再采用对应的解调技术,把调制数据信号还原为基带数据信号。

BIOC技术本质是基于WIFI降频技术一种有源EOC技术。

它是一种采用点到多点(P2MP)结构通过有线电视同轴电缆传输的接入网络,适用于各种有线网拓扑结构,参考结构如图6所示。

3.3BIOC技术原理

BIOC设备转为BIOC-MAC(B-MAC)报文,经BIOC-PHY(B-PHY)转发到同轴电缆介质,接收端经过B-PHY→B-MAC→E-MAC→E-PHY恢复为以太网信号。

如图8所示

按每个有线电视网络光节点覆盖300~500 户(端)计,用户平均设计带宽为0.8~1.4Mbps速率,根据业务发展需要可平滑升级带宽。

按30%并发用户测试实际网络的用户数据吞吐率达到1.5Mbps以上,可以满足音视频流媒体播放、视频通信、高速数据上下载。

BIOC 网络结构图如9所示:

下,提供双向IP 数据通信服务,每路上/下行最大有效带宽可达到65Mbps ,具有很高的性价比。

CP-N2000产品提供单路和多路输出,可满足多种网络拓扑的组网设计需求,具有灵活性便于工程实施,充分利用现有有线电视分配网同轴电缆资源,大大降低通过HFC 有线电视网构建宽带双向数据网络的建设成本。

中的主要设备包括:远程管理终端(CP-NMC,CablePacket Network Management Client)、网管服务器(CP-NMS,CablePacket Network Management Server)、及被管理的设备单元ND。

管理员通过CP-NMC远程登录到CP-NMS,并通过CP-NMS 实现对ND设备的管理。

因此,CP-NMC和CP-NMS之间必须能够通过IP网络互通;CP-NMS和其管理的ND设备之间也必须保证IP层能够连通。

CP-NMC和ND设备之间可以在IP层面不相连通。

ND后面的所有RP和CPE均以ND为代理实现管理和配置。

5)BIOC软件系统介绍

1)数据传输能力