EPON+EOC三網(wǎng)融合畢業(yè)論文

1、本 科 生 畢 業(yè) 設 計 (論 文)題目： 基于EPON+EOC的三網(wǎng)融合技術The riple play technology based EPON + Ethernet over Coax教學單位 _ 電氣信息工程學院_姓 名 _ 辜靚涵 _ _學 號 _ 200731003007_ _年 級 _ 2007級_專 業(yè) _ 通信工程_ _指導教師 _ 彭良福_ 職 稱 _ 年 月 日 目 錄摘 要引 言第一章 以太無源光網(wǎng)絡（EPON）技術1.1 EPON概述61.2 EPON工作原理71.3 EPON關鍵技術101.4 EPON 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)12第二章 Ethernet over Cable

2、技術2.1 Ethernet over Cable概述132.2 Ethernet over Cable的分類132.3 工作原理142.4 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)17第三章 基于EPON+EOC的三網(wǎng)融合技術3.1 EPON+EOC的概述183.2 EPON+EOC技術的結(jié)合183.3 EPON+EOC技術方案特點19第四章 基于EPON+EOC的三網(wǎng)融合方案設計一需求分析20二. 方案設計22總 結(jié)38參考文獻39附 錄40致 謝41摘 要： EPON和Ethernet over Cable作為新興的網(wǎng)絡接入技術 ，正逐步為廣電系統(tǒng)所采納，他的重要性也日益劇增。本文主要介紹了基于EPON 和Ethe

3、rnet over Cable技術而實現(xiàn)的三網(wǎng)融合，并且以EPON和Ethernet over Cable為研究對象，分別介紹了EPON和Ethernet over Cable系統(tǒng)的特點、優(yōu)勢、關鍵技術、工作原理以及組網(wǎng)方式等。 本文通過對EPON和Ethernet over Cable技術的分析，在此基礎上重點提出一個基于EPON + Ethernet over Cable技術結(jié)合起來實現(xiàn)的三網(wǎng)融合方案，該方案以某住宅小區(qū)為例，通過對小區(qū)的網(wǎng)絡架構(gòu)設計、硬件、軟件、以及對功能的實現(xiàn)設計，滿足了該小區(qū)420個用戶的對話音、數(shù)據(jù)和廣播電視等多種服務不同業(yè)務的需求，同時可滿足技術先進性、安全性、可

4、靠性和靈活管理性。 關鍵詞：三網(wǎng)融合 PON ； EPON ；Ethernet over Cable Abstract: 引 言 三網(wǎng)融合是指電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)在向?qū)拵ㄐ啪W(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)演進過程中，其技術功能趨于一致，業(yè)務范圍趨于相同，網(wǎng)絡互聯(lián)互通、資源共享，能為用戶提供話音、數(shù)據(jù)和廣播電視等多種服務。 近年來隨著信息行業(yè)的迅猛發(fā)展，我國在“十一五”規(guī)劃中提出三網(wǎng)融合，及加強寬帶通信網(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)和下一代互聯(lián)網(wǎng)等信息基礎設施建設，并將三網(wǎng)融合作為“新一代信息技術”的重要組成部分正式納入“十二五”規(guī)劃，重點推進。 隨著中國電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)的快速發(fā)展，三網(wǎng)融合在近幾

5、年逐漸的走上前臺。 EPON+Ethernet over Cable三網(wǎng)融合實現(xiàn)技術呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭，也越來越受到人們的關注與青睞。 在現(xiàn)實生活中，人們對網(wǎng)絡上各種業(yè)務類型以及業(yè)務量的需求日益劇增，不僅僅需要原有的話音通信、數(shù)據(jù)通信，還需要各種各樣的豐富的信息通信方式，比如網(wǎng)絡電視、視頻會議、網(wǎng)絡游戲、網(wǎng)絡教育、電子商務等等，但是我們不可能將這些應用都一一建立獨立的網(wǎng)絡，這就需要我們提供開放性更好、靈活性更強的一張多功能網(wǎng)，將原來基于特定業(yè)務的網(wǎng)絡進行融合。尤其是目前的通信網(wǎng)、計算機網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)基本上是根據(jù)特定業(yè)務量身定制的專門化網(wǎng)絡，已經(jīng)無法滿足人們不斷增長的信息需求。于是三網(wǎng)融合的理

6、念便應運而生。 在三網(wǎng)融合的將來，民眾將可以使用電視遙控器打 ，在 上看電視節(jié)目，在電視上上網(wǎng)看股票，隨時根據(jù)自己的需要選擇網(wǎng)絡和終端，簡單方便的完成通信、電視、上網(wǎng)等功能，享受到數(shù)字生活帶來的便利。對于運營商來說，只需一種網(wǎng)絡，只要一條入戶線路，即可完成原來三種網(wǎng)絡的功能，減少了重復建設，使得產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)分工更加明確，各司其職，各有專精，也可以更好的為用戶提供服務。它不僅是將現(xiàn)有網(wǎng)絡資源有效整合、互聯(lián)互通，而且會形成新的服務和運營機制，并有利于信息產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以及政策法規(guī)的相應變革。融合以后，不僅信息傳播、內(nèi)容和通信服務的方式會發(fā)生很大變化，企業(yè)應用、個人信息消費的具體形態(tài)也將會有質(zhì)的

7、變化。三網(wǎng)融合將會從根本上改變我國文化信息資源保存、管理、傳播、使用的傳統(tǒng)方式和手段，為知識創(chuàng)新和兩個文明建設營造一個汲取文化信息的良好環(huán)境。 目前大部分的剛播電視網(wǎng)絡僅僅基于單向傳輸功能，不能真正帶動有線電視的突破性發(fā)展。現(xiàn)有未進行過改造的網(wǎng)絡存在著網(wǎng)絡陳舊、故障率高、維護量大、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)不合理、可靠性低、網(wǎng)絡不可掛歷、寬帶不能適應新業(yè)務發(fā)展需求的問題。根據(jù)目前光纖已經(jīng)敷設到小區(qū)甚至摟頭，樓內(nèi)已經(jīng)敷設了同軸電纜的現(xiàn)狀，采用EPON+EOC技術將現(xiàn)有廣播電視網(wǎng)絡改造成既能夠承載原有的傳統(tǒng)電視業(yè)務，又能夠承載交互數(shù)字電視（IPTV）、高速數(shù)據(jù)上網(wǎng)、VOIP等業(yè)務的廣播電視全業(yè)務網(wǎng)絡是一種可行的改造

8、方案。 EPON+EOC技術是在現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡基礎上構(gòu)造的適用于廣電網(wǎng)絡系統(tǒng)的數(shù)字帶寬用戶接入網(wǎng)絡，它在不影響現(xiàn)有CATV正常工作的前提下，以先進的調(diào)制解調(diào)技術，將以太網(wǎng)信號合成在同軸電纜中與原有的CATV信號一起傳輸，用于承載IP的數(shù)據(jù)、語音和視頻等業(yè)務。他以較少的改造成本和工程量將原來單項的CATV網(wǎng)絡改造成一個雙向的、能夠承載多種業(yè)務的雙向?qū)拵ЬW(wǎng)絡平臺，具有良好的適應性和靈活組網(wǎng)方案。第1章 以太無源光網(wǎng)絡（EPON）技術1.1 EPON概述（1） EPON的發(fā)展圖1.11 EPON的發(fā)展 1987年英國電信公司的研究人員最早提出了PON的概念。1995年，F(xiàn)SAN聯(lián)盟成立，目的是要共同

9、定義一個通用的PON標準。1998年，ITU-T以155Mbit/s ATM技術為基礎，發(fā)布了G.983系列APON標準。2000年底，一些設備制造商成立了第一英里以太網(wǎng)聯(lián)盟(EFMA)，提出基于以太網(wǎng)的PON概念即EPON，并促成IEEE在2001年成立第一英里以太網(wǎng)(EFM)小組，開始正式研究包括1.25Gbit/s的EPON在內(nèi)的EFM相關標準。EPON標準IEEE 802.3ah已于2004年6月正式頒布。EPON 就是一種新興的寬帶接入技術，它通過一個單一的光纖接入系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音及視頻的綜合業(yè)務接入，并具有良好的經(jīng)濟性。因此EPON 將成為一種主流寬帶接入技術。由于EPON網(wǎng)絡

10、結(jié)構(gòu)的特點，寬帶入戶的特殊優(yōu)越性，以及與計算機網(wǎng)絡天然的有機結(jié)合，使得全世界的專家都一致認為，無源光網(wǎng)絡是實現(xiàn)“三網(wǎng)合一”和解決信息高速公路“最后一公里”的最佳傳輸媒介。(2) 無源光網(wǎng)絡技術概述 光纖接入從技術上可分為兩大類：有源光網(wǎng)絡和無源光網(wǎng)絡 (PON，PassiveOpticalNetwork)。PON是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡由于消除了局端與用戶端之間的有源設備，它能避免外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少線路和外部設備的故障率,提高系統(tǒng)可靠性,同時可節(jié)省維護成本。無源光網(wǎng)絡技術是未來寬帶接入的主流技術，是一種點到多點的光纖接入技術，它由局側(cè)的OLT(光線路終端)、用戶側(cè)的ONU(光網(wǎng)絡單元)

11、以及ODN(光分配網(wǎng)絡)組成。一般其下行采用廣播方式上行采用TDMA(時分多址)接人方式，而且可以靈活地組成樹形、星形和總線形拓撲結(jié)構(gòu)。PON的優(yōu)勢：傳輸距離長、系統(tǒng)可靠性高、實現(xiàn)了接入網(wǎng)帶寬質(zhì)的飛躍。目前基于PON的實用技術主要有APONBPON、GPON、EPON、GEPON 其主要差異在于采用了不同的二層技術。（3） EPON技術概述 EPON（以太無源光網(wǎng)絡）是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術，它采用點到多點結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務。它在物理層采用了PON技術，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術和以太網(wǎng)技術的優(yōu)點：低成本

12、、高帶寬、擴展性強、靈活快速的服務重組、與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性、方便的管理等等。1.2 EPON工作原理 光纖接入技術 光纖接入技術點到點（p2p）點到多點(p2mp)光纖以太網(wǎng) APON/BPON EPON GPON圖1.21 光纖接入技術分類 單纖雙向傳輸機制圖1.22 EPON單纖雙向傳輸 -EPON系統(tǒng)采用WDM（光波分復用）技術，實現(xiàn)單纖雙向傳輸： 上行1310nm 下行1490nm 1550nm可選用于視頻 -為了分離同一根光纖上多個用戶的來去方向的信號，采用以下兩種復用技術： 下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術 上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術 傳輸性能 傳輸距離最帶可達20km 幀結(jié)構(gòu) 基于幀格式

13、 新增 LLID ：用于在OLT上標識ONU圖1.23 幀結(jié)構(gòu) EPON 幀是在普通以太網(wǎng)幀格式上擴展而來，與普通以太網(wǎng)幀的主要區(qū)別在于EPON對MAC幀的前導碼和起始定界符 (SFD) 這8各字節(jié)做了擴展，以支持P2MP網(wǎng)絡拓樸，圖為普通以太網(wǎng)幀格式。EPON幀格式和普通MAC幀不同的地方在于EPON幀對前導碼部分作了修改OLTONU11ONUONU圖1.24 下行傳輸原理 EPON下行信息流的分發(fā) 在ONU注冊成功后分配一個唯一的LLID，在每一個分組開始之前添加一個LLID，替代以太網(wǎng)前導符的最后兩個字節(jié)。OLT根據(jù)IEEE802.3協(xié)議，將數(shù)據(jù)以可變長度的數(shù)據(jù)包廣播傳輸給所在PON上的

14、ONU，每個包攜帶一個具有傳輸?shù)侥康牡豋NU標識符的信頭。此外，有些包可能要傳輸給所有的ONU，或指定的一組ONU。當數(shù)據(jù)到達ONU時，它僅接受屬于自己的數(shù)據(jù)包，丟棄其他的數(shù)據(jù)包。 EPON上行信息流的分發(fā)OLTONU11ONUONU圖1.25 上行傳輸原理 如上圖所示 ， 采用TDMA技術將對多個ONU的上行信息組織成一個TDM信息流傳送到OLT。TDMA技術是將合路時隙分配給每個ONU，每個ONU的信號經(jīng)過不同長度的光纖傳輸后，進入光分配器的主干公用光纖，正好占據(jù)分配給它的一個指定時隙，以避免發(fā)生相互碰撞干擾。例如，ONU-1信息包在第一個時間間隙傳輸，ONU-2信息包在第二個非重疊的時間

15、間隙傳輸，而ONU-3信息包在第三個非重疊的時間間隙傳輸。 1.3 EPON關鍵技術 （1）系統(tǒng)同步 系統(tǒng)同步是指由于EPON上行采用多點到一點的拓撲結(jié)構(gòu)，每個ONU發(fā)送時隙必須與OLT的系統(tǒng)分配的時隙保持一致，以防止各個ONU上行數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞。ONU側(cè)的始終應與OLT側(cè)的時鐘同步。EPON的時鐘同步采用時間標簽方式。在OLT側(cè)有一個全局的計數(shù)器，在下行方向OLT根據(jù)本地的計數(shù)器插入時鐘標簽，ONU根據(jù)收到的始終標簽修正本地計數(shù)器，完成系統(tǒng)同步；在上行方向ONU根據(jù)本地的計數(shù)器插入時鐘標簽，OLT根據(jù)收到的時鐘標簽完成測距。(2) ONU自動識別 ONU自動加入目的是通過系統(tǒng)的自動運行不需人工

16、干預就能完成對新ONU的發(fā)現(xiàn) 和注冊，使新的ONU能夠自動加入到EPON系統(tǒng)而不影響其他ONU運行。 （3）突發(fā)接收技術 EPON上行為多點對一點的TDMA通信方式，上行數(shù)據(jù)信號以突發(fā)方式到達OLT。由于突發(fā)信號具有到達時間的不確定性和0碼、1碼在整個上行信道的不均衡性,而且由于各種原因造成各個ONU到達OLT信號的幅度也有不確定性,這就要求OLT在很短的時間內(nèi)(幾比特)實現(xiàn)相位的同步,進而接收數(shù)據(jù)。目前已經(jīng)提出一些突發(fā)同步技術,如關鍵字檢測法、傳統(tǒng)相關法、基于數(shù)據(jù)時延法、門控振蕩法和改進門控振蕩法等等。關鍵字檢測法的基本原理是：用多相時鐘對突發(fā)時隙的前導碼分別抽樣判決，其后對各路數(shù)據(jù)與關鍵字

17、相比較，選擇使相關性最好的時鐘定為同步的bit時鐘 （4）幀動態(tài)帶寬分配（DBA）機制 動態(tài)帶寬分配就是OLT根據(jù)ONU的實時帶寬請求獲取各ONU的流量信息，通過特定的算法為ONU動態(tài)分配上行帶寬，保證各ONU上行數(shù)據(jù)幀互不沖突。DBA具有帶寬效率高，公平性好、能夠滿足QOS要求的優(yōu)點。 （5）測距 因為EPON采用點對多點拓撲結(jié)構(gòu)、TDMA技術實現(xiàn)信息傳送。各個ONU與OLT之間的邏輯距離是不相等的。OLT需要有一套測距功能來測試每一個ONU與OLT之間的邏輯距離，并據(jù)此來指揮ONU調(diào)整其信號發(fā)送延時，使不同距離的ONU所發(fā)送的信號能在OLT處準確地復用在一起。目前一般使用比較成熟的、數(shù)字計

18、時技術的帶內(nèi)開窗測距法、突發(fā)接收。由于EPON上行用TDMA方式，對于OLT來講，存在多個信號源（ONU）。ONU與OLT之間的距離不同以及線路特性差異將導致各ONU的發(fā)送功率相同，OLT接收時卻各不相同，這就要求OLT接收機能實現(xiàn)突發(fā)接收功能。為了防止數(shù)據(jù)時域碰撞，必須采用測距和時延補償技術實現(xiàn)全網(wǎng)時隙同步，使數(shù)據(jù)包按DBA算法的確定時隙到達。 （6）EPON中TDMA（時分復用）業(yè)務的傳輸 盡管數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬需求正快速增長，但現(xiàn)有的電路業(yè)務還有很大的市場，在短期內(nèi)仍將發(fā)揮巨大的作用，在今后幾年內(nèi)仍是運營商的主要收入來源，所以在EPON系統(tǒng)中承載電路交換網(wǎng)業(yè)務，將分組交換業(yè)務與電路交換業(yè)務結(jié)

19、合起來，有利于EPON的市場應用和滿足不同業(yè)務的需要。也就是說，現(xiàn)在大家談論的EPON，實際上都是考慮網(wǎng)絡融合需求的多業(yè)務系統(tǒng)。目前對TDM在EPON上如何承載，在技術上沒有作出具體的規(guī)定，但有一點是肯定的，就是需要兼容的以太網(wǎng)幀格式。如何保證TDM業(yè)務的質(zhì)量，實際上也就成為多業(yè)務EPON的關鍵技術之一。 （7）安全性 在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)中，對物理層和數(shù)據(jù)鏈路層安全性考慮甚少。因為在全雙工的以太網(wǎng)中，是點對點的傳輸，而在共享媒體的CSMACD以太網(wǎng)中，用戶屬于同一區(qū)域。但在點到多點模式下，EPON的下行信道以廣播方式發(fā)送，任何一個ONU可以接收到OLT發(fā)送給所有ONU的數(shù)據(jù)包。這對于許多應用，如付

20、費電視、視頻點播等業(yè)務是不安全的。MAC層之上的加解密控制只對凈負荷加密，而保留幀頭和MAC地址信息，因此非法ONU仍然可以獲取任何其它ONU的MAC地址；MAC層以下的加密可以使OLT對整個MAC幀各個部分加密，主要方案是給合法的ONU分配不同的密鑰，利用密鑰可以對MAC的地址字節(jié)、凈負荷、校驗字節(jié)甚至整個MAC幀加密。1.4 EPON 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)光分路器語音網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)視頻網(wǎng)OLTONUODNONUONUONUONU圖1.4 EPON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由以下三部分組成 ： l OLT: 光線路終端l ONU: 光網(wǎng)絡單元 l ODN: 光纖分布網(wǎng)OLT:與核心多種業(yè)務網(wǎng)絡相連（PSTN、IP等等）,將核

21、心的多種業(yè)務數(shù)據(jù)綜合后通過PON網(wǎng)絡傳輸?shù)接脩舳?將從PON網(wǎng)絡傳輸來的數(shù)據(jù)處理后分發(fā)到核心的各種業(yè)務網(wǎng)絡中去 .ONU:與用戶端的多種業(yè)務終端相連（交換機、PBX（電信專用分組交換機）、PC、電視、 ）.將多種業(yè)務數(shù)據(jù)處理綜合后通過PON網(wǎng)絡傳輸?shù)骄侄?將從PON網(wǎng)絡傳輸來的數(shù)據(jù)處理后分發(fā)到相應的用戶端業(yè)務設備.ODN:由光纖饋線和無源光分路器組成;樹形或星型的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu);無源網(wǎng)絡，不需要電源即可完成點到多點的分配和匯聚 .其作用是為OLT和ONU之間提供光傳輸通道 第二章Ethernet over Coax技術2.1 EOC概述 EOC即Ethernet over Cable，以太數(shù)據(jù)通

22、過同軸電纜傳輸?，F(xiàn)有的EOC主要分為兩大類：無源基帶EOC和有源調(diào)制EOC。無源基帶EOC由于只能適應星型網(wǎng)絡，不適應現(xiàn)有樹形廣電同軸網(wǎng)絡 。無源EoC的設備無需供電，該技術直接把以太網(wǎng)的基帶信號耦合到同軸電纜中傳輸，其設備成本很低。從改造情況看，無源EoC改造必須具備兩個條件：首先，局端數(shù)據(jù)信號必須到樓道；其次，EoC下行不能有分支分配器，且不能有額外干擾源。這兩個條件，導致EoC技術的改造成本非常大，無法適用于廣電的樹型和星形的網(wǎng)絡，除了利用電纜入戶外，等于重建網(wǎng)絡。 有源EoC則利用OFDM等技術把以太網(wǎng)信號調(diào)制到某個頻段上，然后再耦合到同軸電纜上傳輸，由于采取了一些適應CATV網(wǎng)絡特性

23、的處理技術，所以能克服無源EoC的缺點，具有傳輸距離遠，能跨越分支分配器，高帶寬，支持QoS，支持集中網(wǎng)管等優(yōu)點。2.2 EOC的分類EOC技術有源EOC基帶EOC低頻EOC高頻EOCHomoPNA標準HomoPlug標準同軸wi-fiMoca降頻wi-fi圖2.1 EOC分類EOC分為調(diào)制和基帶兩種技術流派： l 調(diào)制EOC     -調(diào)制EOC也稱作有源EOC,即將數(shù)據(jù)信號調(diào)制后通過同軸電纜傳輸。它采用頻分復用技術。 -有源EoC則利用OFDM等技術把以太網(wǎng)信號調(diào)制到某個頻段上，然后再耦合到同軸電纜上傳輸，由于采取了一些適應CATV網(wǎng)絡特性的處理技術

24、，所以能克服無源EoC的缺點，具有傳輸距離遠，能跨越分支分配器，高帶寬，支持QoS，支持集中網(wǎng)管等優(yōu)點 -傳輸距離最大可達600m。l 基帶EOC     -通過無源器件對數(shù)據(jù)信號進行處理，數(shù)據(jù)信號由雙極性信號（基于五類線傳輸）轉(zhuǎn)換成單極性信號（便于同軸電纜傳輸），原有以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號的幀格式和MAC層都沒有改變，因為信號沒有被調(diào)制，通常稱作基帶EOC。 -從改造情況看，無源EoC改造必須具備兩個條件：首先，局端數(shù)據(jù)信號必須到樓道；其次，EoC下行不能有分支分配器，且不能有額外干擾源。這兩個條件，導致EoC技術的改造成本非常大，無法適用于廣電的樹型和星形的

25、網(wǎng)絡，除了利用電纜入戶外，等于重建網(wǎng)絡。 -傳輸距離較近通常在100m以內(nèi)。   2.3 EOC工作原理(1)無源EOC工作原理 無源EOC是基于同軸電纜上的一種以太網(wǎng)信號傳輸技術。其原有的以太網(wǎng)信號的幀格式?jīng)]有改變，改變的是從雙絞線上的雙極性（差分）信號轉(zhuǎn)換成為適合同軸電纜傳輸?shù)膯螛O性信號?；鶐OC傳輸技術基本原理： 利用有線電視信號在111860MHz頻率傳輸，基帶數(shù)據(jù)信號在120MHz頻率傳輸?shù)奶匦裕梢允箖烧咴谝桓S電纜中傳輸而互不影響。把電視信號與數(shù)據(jù)信號通過合路器，利用有線電視網(wǎng)絡送至用戶。在用戶端，通過分離器將電視信號與數(shù)據(jù)信號分離開來，接入相應的終端設備

26、。圖2.2 基帶EOC傳輸原理基帶EOC技術原理如圖所示: 主要由二四變換、高/低通濾波兩部分實現(xiàn)。由于采用基帶傳輸，無需調(diào)制解調(diào)技術，樓道端、用戶端設備均是無源設備。 現(xiàn)有的以太網(wǎng)技術是收發(fā)共兩對線，而同軸電纜在邏輯上只相當于一對線，所以在無源濾波器中需要進行四線到兩線的轉(zhuǎn)換。(2)有源EOC傳輸原理 有源EoC系統(tǒng)的的上下行數(shù)據(jù)采用了不同的傳輸方式。這是專門為了適應Cable網(wǎng)絡共享媒質(zhì)的特性而設計的。 每當STA上電后，STA會搜索CCo，并在CCo上注冊自己的MAC地址，同時，CCo給每一個STA分配一個唯一的終端設備標識。圖2.3 有源EOC傳輸原理 -下行方向，數(shù)據(jù)從CCo到多個S

27、TA以時分復用技術（TDM）廣播到各個STA。當數(shù)據(jù)信號到達STA時，STA根據(jù)TEI，在物理層上做判斷，接收給它自己的數(shù)據(jù)幀，摒棄那些給其它STA的數(shù)據(jù)幀。舉例，上圖中，STA1收到包1、2、3，但是它僅僅發(fā)送包1給終端用戶1，摒棄包2和包3。 -上行方向，采用時分多址接入技術（TDMA）和載波檢測多路復用（CSMA）傳輸上行流量。TDMA面向連接，提供QoS保障，確保帶寬預留、高可靠性和嚴格的時延抖動控制。CSMA面向優(yōu)先級，提供四級優(yōu)先級。基于128位AES嚴格加密。 總結(jié)： 有源EOC的頭端將ONU輸出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號對射頻載波（該射頻載波的頻率與有線電視頻譜不重疊）進行調(diào)制，已調(diào)制的

28、射頻載波與有線電視射頻信號在EOC頭端頻分復用后，輸入同軸分配網(wǎng)傳輸?shù)接脩簟?用戶的上傳數(shù)據(jù)信號在EOC的用戶端設備EOC-MODEM對上行射頻載波進行調(diào)制后，通過同軸分配網(wǎng)上傳到有源EOC的頭端，在此解調(diào)為數(shù)據(jù)信號輸出到OUN，再由EPON系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)上傳。2.4 EOC網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 如圖所示， EoC（Ethernet over Coxial Cable）設備，是一種利用同軸電纜承載以太網(wǎng)，解決最后一段距離“100m”問題的技術。 EoC技術采用點到多點的用戶網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，利用廣電原有的同軸電纜實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音和視頻的全業(yè)務接入。 一個典型的EoC系統(tǒng)由CCo（EOC頭端設備）、STA（EO

29、C終端設備）和分支分配器組成。CCo類似一個集中器，放在小區(qū)機房或者樓道內(nèi)，STA放在用戶家里機頂盒上。兩者之間由分支分配器組成的樹型或者星型CATV網(wǎng)絡相連。 CCo除了提供網(wǎng)絡集中和接入的功能外，還采用了VLAN/QoS技術，能夠?qū)τ脩舻臄?shù)據(jù)、語音和視頻的全業(yè)務進行精細化管理，可以針對用戶的的不同業(yè)務要求進行帶寬分配和管理配置。 所有STA的上行數(shù)據(jù)都傳遞給CCo，STA之間不能互相通訊。也就是各個用戶之間的是隔離的，這可以有效避免相互之間的影響。 第三章 基于EPON+EOC的三網(wǎng)融合技術3.1 EPON+EOC的概述EPONEOC技術可提供數(shù)據(jù)、視頻、語音于一體的三種播放的綜合承載，通

30、過一張接入網(wǎng)提供過去多張網(wǎng)絡的功能。該技術是在現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡基礎上構(gòu)造適用于光電網(wǎng)絡系統(tǒng)的數(shù)字帶寬用戶接入網(wǎng)絡，他在不影響現(xiàn)有CATV正常工作的前提下，以先進的調(diào)制解調(diào)技術，將以太網(wǎng)信號合成在同軸電纜中與原有的CATV信號一起傳輸，用于承載基于IP的數(shù)據(jù)、語音和視頻等業(yè)務，它以較少的改造成本和工程量將原來單項的CATV網(wǎng)絡改造成為一個雙向的、能夠承載多種業(yè)務的雙向?qū)拵ЬW(wǎng)絡平臺，具有良好的適應性和靈活的組網(wǎng)方案。3.2 EPON+EOC技術的結(jié)合綜合了EPON技術和EOC技術的優(yōu)點，將EPON技術和EOC技術相結(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)絡的最佳技術

31、。1. EPON+無源EOC方式的結(jié)合：l 通信信道質(zhì)量：差，易受到電磁干擾，噪聲源繼紅l 適合網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：只適合星形網(wǎng)絡l 傳輸距離：最大支持100ml 改造工程及難度：大，重新改造分配網(wǎng)絡，入戶施工，并且無法透傳分支分配器l 運維成本：高2. EPON+有源EOCl 通信信道質(zhì)量: 好，抗干擾能力強，信號傳輸穩(wěn)定l 適合網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：星形、樹形l 傳輸距離：最大支持600m EPON+Home Plug EPON+WiFi EPON+HomePNA EPON+MoCa 現(xiàn)有的EPON+EOC有多種結(jié)合的方式，可根據(jù)實際情況而定。由于EOC存在幾種技術，所以這也區(qū)分了EPON+EOC的不同方式靈活

32、的結(jié)合。3.3 EPON+EOC技術方案特點：· 實現(xiàn)視頻、數(shù)據(jù)、語音的三種終端融合接入，支持有線電視網(wǎng)絡雙向改造 · 提供高接入帶寬及靈活的用戶帶寬分配策略 · 基于優(yōu)先級隊列的業(yè)務感知QoS保障 · 采用分步布置的方式，允許運營商按開通率的變化建設，結(jié)合GEPON系統(tǒng)的分步建設特點，充分利用現(xiàn)有光纖 · 同軸資源，大幅度降低CAPEX （Capital Expense初建資本投）無需升級當前的同軸網(wǎng)絡，無需敷設新的電纜到每個用戶家中 · 安裝調(diào)試簡單，施工人員可快速掌握，在短時間內(nèi)即可完成安裝工作 · 采用雙層平面的架構(gòu)

33、實現(xiàn)系統(tǒng)的運營管理。設備層面可采用標準的 SNMP EMS（網(wǎng)元管理系統(tǒng)）實現(xiàn)管理，基于 · 802.1x 或 MAC 地址過濾的方式實現(xiàn)設備驗證。接入用戶可通過 PPPOE 或 DHCP 等方式從管理系統(tǒng)獲得接入認證 · 采用 OFDM等調(diào)制技術，解決了傳統(tǒng)的 CMTS 技術噪聲匯聚等導致出線率低的 第四章 基于EPON+EOC的三網(wǎng)融合方案設計一需求分析1. 設計目的： 為某小區(qū)設計三網(wǎng)融合實現(xiàn)方案2. 設計對象：該小區(qū)的7個住宅單元子區(qū)17，每個單元有6層，每層10個用戶，即每個單元擁有60個用戶。3. 設計目標：通過實現(xiàn)三網(wǎng)融合，將只需要一張網(wǎng)絡覆蓋該區(qū)的網(wǎng)絡建設，

34、實現(xiàn)語音網(wǎng)、 數(shù)據(jù)網(wǎng)、視頻網(wǎng)共享一條物理介質(zhì)傳輸?shù)接脩艏抑?，滿足用戶的需求。4. 業(yè)務需求分析數(shù)據(jù)業(yè)務語音業(yè)務視頻業(yè)務 三類業(yè)務： 5. 目前帶寬需求種類語音業(yè)務視頻業(yè)務數(shù)據(jù)業(yè)務IPTV: 組播: IGMP PROXY, IGMP PROXY, 可控組播 QOSCATV: 第三波長方式單播業(yè)務：WEB上網(wǎng)瀏覽業(yè)務,VOD點播業(yè)務, FTP, 在線游戲等多播業(yè)務;：IPTV，多點會議電視等廣播業(yè)務 6. 設計原則： 在方案設計過程中，遵循如下設計原則： 7. 技術先進性 技術先進性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：l 在系統(tǒng)和設備選型上選擇符合國際標準的、對技術的未來發(fā)展提供保證的產(chǎn)品；l 網(wǎng)絡系統(tǒng)指標的

35、前瞻性。網(wǎng)絡技術發(fā)展迅速，現(xiàn)有技術和設備選擇應能適應未來 一定時期內(nèi)的應用要求。l 主要組網(wǎng)設備生命周期長，保證原有資源不浪費，網(wǎng)絡規(guī)劃設計要能適應升級的 要求。8. 安全可靠性l 對該網(wǎng)絡的構(gòu)造必須保證用戶端的安全性以及可靠性能l 設計、系統(tǒng)和設備選型，以及網(wǎng)絡施工布線工藝均要充分做到抗干擾、防雷擊、 無差錯、不間斷運行的技術要求，即在系統(tǒng)設計時，始終把安全可靠性放在第一 位。l 設計、規(guī)劃適應考慮設備冗余、鏈路路冗余、技術指標冗余。9. 合理性及有效性 網(wǎng)絡建設，既要著眼于現(xiàn)在，又要放眼未來，既要技術的先進性，又要充分考慮投資的合理性和使用有效性。 二. 方案設計 <1> 小區(qū)

36、拓撲圖 第一單元 第二單元 第三單元 第四單元 第五單元 第七單元 第六單元網(wǎng)絡中心2km3km3km4km5km小于100m大于100m小于200m圖4.1 小區(qū)拓撲5km 如上圖所示，該小區(qū)每個單元距離網(wǎng)絡中心都在10km以內(nèi)，第一單元距離網(wǎng)絡中心2km，第二單元距離3km，第三單元距離3km，第四單元和第五單元距離4km，第六單元和第七單元距離都是5km。其中第四單元和第五單元距離在100m以內(nèi)，第六單元和第七單元距離為200m以內(nèi)。其他個單元之間距離均大于在600m。<2> 技術分析為實現(xiàn)該小區(qū)三網(wǎng)融合方案，此處選擇采用了FFTB光纖到樓的接入方式，介于光纖作為遠距離、傳輸

37、高速率、大容量、壽命長、可靠性高、多業(yè)務的最佳媒質(zhì)，采用光纖作為傳輸介質(zhì)。l 傳輸系統(tǒng)采用pon系統(tǒng)局端采用EPON點到多點技術，傳輸距離最大可達20km，僅需要一根主干光纖和一個OLT光線分路器、一個1分3和一個1分4的光分配器、以及ONU光網(wǎng)絡單元。該技術上下行均為千兆速率，高速帶寬，充分滿足接入網(wǎng)客戶的帶寬需求，并可方便靈活的根據(jù)用戶加密需求的變化動態(tài)分配帶寬。 -EPON的基礎架構(gòu)：樹形和星形結(jié)構(gòu)圖4.2 EPON結(jié)構(gòu)類 -EPON技術支持: 長距離，高寬帶(20km，1.25G)是EPON的一大優(yōu)點。光纖化的ONU說，非常適合于FTTB模式。EPON系統(tǒng)所能提供的可調(diào)節(jié)的、有優(yōu)先級和

38、帶寬保證的服務，將非常有吸引力。同時支持遠端設備ONU/ONT的自動測距和自動加入，網(wǎng)絡擴容便利，且局端設備和用戶端設備為統(tǒng)一網(wǎng)管，對于運營商來可以大大降低運營維護費用。 EPON是面向未來的技術，它是一個多業(yè)務平臺，可以同時提供IP業(yè)務和傳統(tǒng)的TDM業(yè)務。QoS可以完全保證，而且完全遵循IEEE 802.3ah的標準。這不但使運營商在同一套傳輸平臺上就可以根據(jù)用戶的要求隨時開通所需要的多種業(yè)務，而且非常容易向IP業(yè)務網(wǎng)絡過渡。 對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系，EPON可以通過DiffServ、PQ/WFQ、WRED等來實現(xiàn)用戶級的SLA。MS-EPON可以根據(jù)需要對每個用戶甚至每個端口

39、實現(xiàn)基于連接的帶寬分配(區(qū)別于普通交換機的基于端口的速率限制)，并可根據(jù)業(yè)務合約保證每個用戶連接的QoSl 當光纖接入到單元樓道后，最后“一百米”的接入用戶技術 采用EOC技術來實實現(xiàn)接入到用戶：根據(jù)事情情況決定用基帶EOC或有源EOC。圖4.3 EOC傳輸系統(tǒng) 在現(xiàn)有光纖到樓的情況下，建議可以采用EPON和EOC技術相結(jié)合為該小區(qū)建設新一代雙向接入網(wǎng)： 采用EPON技術實現(xiàn)光纖網(wǎng)雙向接入，用EOC完成電纜網(wǎng)部分的雙向接入，這樣的接入系統(tǒng)完全可以滿足用戶對VOD、IPTV、VoIP、 Internet接入等多功能互式業(yè)務的需求。<3> 總體設計圖4.4 總體結(jié)構(gòu) 如圖所示，EPON

40、系統(tǒng)的OLT光線路終端設備將 信號和數(shù)字信號進行合成，然后通過外置的合波器將CATV信號經(jīng)過光發(fā)射機轉(zhuǎn)換成光信號后合成在一起通過一條主干光纖并且經(jīng)過光分配器分流后傳送到各個單元。 光纖到樓以后通過EOC系統(tǒng)的EOC局端設備將CATV信號和IP數(shù)據(jù)信號混合輸出到有線電視分配網(wǎng)，實現(xiàn)共纜傳輸廣播、電視節(jié)目和 IP 數(shù)據(jù)。EOC終端設備在用戶側(cè)分離有線電視CATV信號和IP數(shù)據(jù)信號， 滿足用戶寬帶接入和交互電視的需求。設備放在用戶端，通過無源分配網(wǎng)上連局端設備或通過跨接放大器的中繼設備上連局端設備。 <4>具體設計 （一）小區(qū)到單元樓道設計：圖4.5 EPON系統(tǒng)結(jié)構(gòu) FFTB-采用的E

41、PON技術如上圖所示為該小區(qū)設計的EPON的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)由OLT、ONU、ODN組成：l OLT(Optical Line Terminal)是光纜終端設備，放在網(wǎng)管中心機房，它可以是一個L2交換機或者L3路由器，用於連接光纖干線的終端設備。在下行方向，它提供面向無源光纖網(wǎng)絡的光纖接口；在上行方向，OLT將提供了GE(GigabitEthernet)。將來10Gbit/s的以太網(wǎng)技術標準定型后，OLT也會支持類似的高速接口，為了支持其他流行的協(xié)議，OLT還支持ATM，F(xiàn)R以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口標準。OLT通過支持E1口來實現(xiàn)傳統(tǒng)的TDM話音的接入。在EPON

42、的統(tǒng)一網(wǎng)管方面，OLT是主要的控制中心，實現(xiàn)網(wǎng)絡管理的五大功能。如通過在OLT上通過定義用戶帶寬參數(shù)來控制用戶業(yè)務質(zhì)量、通過編寫訪問控制列表來實現(xiàn)網(wǎng)絡安全控制、通過讀取MIB庫獲取系統(tǒng)狀態(tài)以及用戶狀態(tài)信息等，還能提供有效的用戶隔離。l OLT既是一個交換機或路由器，又是一個多業(yè)務提供平臺，提供面向無源光纖網(wǎng)絡的光纖接口。OLT除了提供網(wǎng)絡集中和接入的功能外，還可以針對用戶的QoSSLA的不同要求進行帶寬分配，網(wǎng)絡安全和管理配置。l ODN（optical distribution network） 是光配線網(wǎng)，其作用是為OLT和ONU之間提供光傳輸通道。 l ONU(Optical Netwo

43、rk Unit)為用戶端設備放置在用戶端樓道內(nèi)。一般包括光接收機、上行光發(fā)射機、多個橋接放大器等。這里主要由兩個光分配器來連接OLT和ONU，它的功能是分發(fā)下行數(shù)據(jù)并集中上行數(shù)據(jù)。它可以接入多種用戶終端，同時具有光電轉(zhuǎn)換功能以及相應的維護和監(jiān)控功能。ONU的網(wǎng)絡端是光接口，而其用戶端是電接口。因此ONU具有光/電和電/光轉(zhuǎn)換功能。它還具有對話音的數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換功能。l Splitter光分配器是一個簡單設備，它不需要電源，可以置于全天候的環(huán)境中，一般一個Splitter的分線率為2、4或8，并可以多級連接。在這里主要選用了一個1:3和一個1:4的光分路器。在EPON中，OLT到ONU間的距

44、離最大可達20km，如果使用光纖放大器（有源中繼器），距離還可以延長，但是在該園區(qū)中并不需要，因為各單元到網(wǎng)管中心的距離均為10km以內(nèi)。l EPON系統(tǒng)對光網(wǎng)絡單元ODN的要求ODN 所采用的光纖為單模光纖，其上下行光鏈路的衰減值應不大于下表要求 表1 最大光鏈路衰減值參考表 序號采用接口（換紅藍線路最長距離）1310nm時最大光鏈路衰減（dB）1419nm時最大光鏈路衰減（dB）11000BASE-PX20U接口 （最大傳輸距離為20km）24/21000BASE-PX20D接口 （最大傳輸距離為20km）/ OLT、ONU配置如下：OLT光模塊采用PX20標準，ONU光模塊采用PX10標

45、準。l 功率預算按照IEEE802.3ah-2004的約定：OLT側(cè)發(fā)射功率大于2dBm，接收靈敏度<-27dBm；對于ONU發(fā)射功率大于-1dBm，接收靈敏度<-24dBm，整個光鏈路的損耗上行<24dB，下行<23.5dB。EPON上行1310nm和下行1490nm波長在G.652光纖中的損耗約為0.3dB/km。綜上可見功率預算對于長距離EPON來說是最為重要的因素。為了提高傳輸距離，除了減少線路插入損耗外，還可以采用光放大的手段來提高光功率預算，具體包括以下兩類方法：光放大器和中繼器。l 基于EPON的業(yè)務EPON網(wǎng)絡服務所能提供給用戶的業(yè)務主要包括：VOD視頻

46、點播、互聯(lián)網(wǎng)接入和VOP等。l 用戶帶寬需求的確定寬帶業(yè)務對下行帶寬需求對上行帶寬需求標清電視2Mbps/頻道高速上網(wǎng)平均2Mbps平均1MbpsVOIP50kbps50kbps表2 業(yè)務帶寬需求由此可見，一個普通的用戶端，如基本實現(xiàn)全業(yè)務的接入民用化帶寬應不小于6M。但實際中遠遠沒有達到全業(yè)務的帶寬需求那么大，假定按照用戶開通雙向業(yè)務比例30%，且只有50%的用戶同時使用3種業(yè)務，且以每個用戶全業(yè)務為6M需求標準計算，則真正在實際中每個用戶僅需要的平均帶寬為0.9M。l 單個PON口的接入用戶計算 由于每一個用戶的帶寬需求在6M，對于每一個1G的PON口，所能同時服務的用戶數(shù)量為166用戶左

47、右，假定用戶開通雙向業(yè)務比例為30%，且只有50%的用戶在同時使用3種業(yè)務，則每一個PON口所能覆蓋的用戶數(shù)約為1100戶，而在這里實際中已經(jīng)足以能夠提供靈活的帶寬分配滿足用戶的需求。 該EPON系統(tǒng)使用符合ITU-T G.625要求的單模光纖，為單纖雙向系統(tǒng)。其中OLT與光分配器的距離為2km。上、下行分別使用了不同的波長，其中上行使用1260nm1360nm波長；下行使用1480nm1500nm波長；此處采用了波分復用方式提供CATV業(yè)務，下行增加使用1550nm波長。在下行方向（OLT到ONU），OLT發(fā)送的信號通過一個1：3的光分器和一個1:4的光分路器的級聯(lián)方式到達各個ONU。在上行

48、方向（ONU到OLT），各個ONU根據(jù)OLT制定的時間發(fā)送信息。ONU發(fā)送的信號只會到達OLT，而不會到達ONU。該小區(qū)通過OLT將ip數(shù)據(jù)信號，語音信號合成在一個主干光纖上，然后通過外置的合波器再將有點電視信號合在一起一并通過光纖傳輸。強大的EPON接入能力，以以太網(wǎng)為載體，采用了點對多點結(jié)構(gòu)，目前可以支持1.25Gb/s上下行對稱速率，充分滿足接入網(wǎng)用戶的帶寬需求。(2） 單元樓道內(nèi)接入用戶方案設計 - 最后“一百米”樓道技術EOC 1. 技術分析：對比條 目EPON+無源EOCEPON+有源EOC整體情況通信信道質(zhì)量差，易受到電磁干擾，噪聲源集中好，抗干擾能力強，信號傳輸穩(wěn)定適合網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

49、只適合星形網(wǎng)絡星形/樹形工程技術傳輸距離（m）80500接入用戶數(shù)10Mbps/16200Mbps/254線路改造是否改造工程及技術難度大，重新改造分配網(wǎng)絡，入戶施工，并無法透傳分支分配器小，網(wǎng)絡適應能力強，幾乎不用改造運維成本高低表3 有源EOC和無源EOC對比各類有源EOC技術進行比較：比較項目HomePNAWIFiHomePlugMoCA/C-link無源EOC通訊方式半雙工半雙工半雙工半雙工全半雙工標準化調(diào)制方式FDQAM/QAMOFDM/BPSK、QPSK、QAM子載波、QAM自適應OFDM/子載波QAM自適應基帶manchester編碼占用頻段428Mh2400M或變頻228M80

50、01500M0.525M信道帶寬 24Mh20/40M26MH50MH25MH可用信道1131151物理速率Mbps128共享54/108共享200共享270共享10獨享MAC層速率Mbps80共享25共享100共享135共享MAC層協(xié)議CSMA/CACSMA/CACSMA/CA，TDMACSMA/CA，TDMACSMA/CD客戶端數(shù)量16或3232左右16或12831不受限由交換機端口數(shù)決定QOSHPNA 3RQOS+CQOSWiFi WME（多媒體擴展）時延<=30ms<=30ms<=30ms<=5ms<=1ms備注 速率與接入點數(shù)成反比 1，技術成熟度高后續(xù)

51、發(fā)展快 2頻率高消耗大，降低了速率 速率與接入點數(shù)成反比 較新技術，在VLAN和Qos方面待完善 1.速率恒定2. 無源可靠性高表4 各類有源EOC對比綜上，Homeplug AV技術選用支持：l Homeplug AV over Coax工作在低頻段，分為兩個頻段：2-30MHz/34-62MHzl 每個頻段使用917個子載波調(diào)制方式：1024/256/64/16/8 QAM,QPSK, BPSK, and ROBO以及OFDM多載波調(diào)制方式l 采用Turbo FEC糾錯，物理層速率達到200Mb/s，靜荷150Mb/s。實際吞吐量僅100Mb/s。l 支持基于VLAN/TOS QoSl 加密技術：AES-128l 傳輸方式：CSMA/CA、TDMAl 綜上所述HomeplugAV具有以下優(yōu)勢:-實際頻率帶寬：24M -輸出電平：110dbu -帶外輻射輸出67dbc-抗脈沖噪聲能力極強-反射損耗大-插入損耗小 由于EOC技術分為基帶EOC和有源EOC，而有源EOC又分為低頻EOC和高頻EOC，EO