PON相关知识

SKYWORTHPON相关基础知识1CMTS与EPON技术方案分析1.1技术方案比较1.1.1CMTS+CM系统构成前端设备CMTS用户端设备CableModem设备之间通过双向HFC网络连接CMTS负责管理CableModemCableModem完成用户端数据信号的上下行处理。采用CMTS+CM方式进行双向改造,其基本做法如下:(1)根据网络规模及光纤资源的实际情况,CMTS设备一般安装于分前端;(2)在光节点处安装光回传发射机,在分前端安装光回传接收机,每个光节点到CMTS整个系统需要使用2条纤芯(1芯上行和1芯下行);(3)对电缆接入网络中的单向设备如放大器进行双向改造,对干线电缆和入户电缆进行改造;(4)用户通过CM设备连接电脑及机顶盒,CM通过双向HFC网络与CMTS连接,从而实现数据通信。SKYWORTH1.1.2EPON技术方案EPON的标准为IEEE的802.3ah。EPON是一种纯介质网络,它采用点到多点结构,消除了局端与用户端之间的有源设备,以无源光传输方式,在以太网之上提供多业务。EPON以低成本、高带宽、简化而可靠的系统,从而成为连接接入网最终用户的一种有效的通信方法。一个典型的EthernetoverPON系统由OLT、ONU、POS(无源分光器)组成。OLT(OpticalLineTerminal)放在分前端机房。ONU(OpticalNetworkUnit)放在网络接口单元附近或与其合为一体。无源分光器是一个连接OLT和ONU的无源设备,它的功能是分发下行数据并集中上行数据。EPON中使用单芯光纤,在一根芯上传送上下行两个波(上行波长:1310nm,下行波长:1490nm,另外还可以在这个芯上叠加1550nm的波长,一般用这个波长来传送电视信号)。1.2带宽比较1.2.1CMTS+CM(1)CMTS+CM系统带宽:CMTS选用DOCSIS2.0、欧标,一般配置情况如表1。通常DOCSIS2.0可实现下行38Mbps,上行10Mbps的速率,如果下行采用256QAM调SKYWORTH制方式,上行采用64QAM(6.4带宽)调制方式更可实现下行51Mbps,上行30Mbps的速率。CMTS选用DOCSIS3.0,一般配置情况如表2。DOCSIS3.0通过将3～4个频道捆绑传输实现下行数据传输率可达200Mbps,上行数据传输率可达120Mbps,支持IPv6。高清电视和MPEG-2/H.264数字电视机顶盒均支持DOCSIS3.0标准。(2)带宽分配:如果1个CMTS服务500个CM,则这500个CM共享系统的上下行带宽。如果上下行流量拥塞,可通过减少CMTS服务CM的个数来满足带宽增长的需求。当CM数量增多时,可增加CMTS来满足需求。1.2.2EPONEPON每个PON口上下行数据传输速率为对称1Gbps。EPON能以较低的分路比来提高每用户的带宽,例如,EPON的分路比从1∶32降到1∶16,可使每用户的共享带宽增加1倍。可见CMTS适用于小带宽需求的应用，点播回传、2M左右的Internet访问等业务，而EPON适合开展宽带上网和网络视频、IPTV等。1.3业务支持能力常见接入业务类型及其带宽需求如表3所示。SKYWORTH1.3.1EPONEPON的很大一个优势就是可利用丰富的带宽开展多种业务和应用,如实现三重服务(tripleplay)(高速、个性化、实时动态),为最终的三网合一奠定良好的基础。目前可以开展的业务有语音(包括POTS和VoIP)、视频点播(VOD)、标准电视和高清电视(STVandHDTV),视频会议、实时或者准实时的电子交易和数据等等。1.3.2CMTS+CM(1)完全能够满足传输数据业务的要求;(2)互动电视。可利用CableModem系统传送上行数据,利用IPQAM调制方式传送下行视频数据流（即视频信号还是利用原有的HFC网络的广播通道来承载）。采用MPEG-2标准时,8M电视频道带宽,可传送码流为3.75Mbps标清电视节目10套,可传送码流为12～19.4Mbps高清电视节目2～3套。采用H.264标准时,8M电视频道带宽,可传送码流为1.5～2Mbps标清电视节目20～30套,可传送码流为6～8Mbps高清电视节目5～6套。SKYWORTH数字整体转换完成后,HFC系统的110～860MHz共750M带宽可用于传送下行电视、数据业务,8M带宽可传送6～8套数字电视节目,则200M带宽可传送近200套数字电视节目;如果规划400M带宽作为互动电视,则可以IPQAM方式传送3.75MbpsMPEG-2的标清电视节目500套,可以IPQAM方式传送2MbpsH.264的标清电视节目1000套。2两种方案优缺点分析2.1CMTS+CM双向改造的主要优缺点分析优点:(1)可利用现有的HFC网络提供双向通信;(2)大面积覆盖、低开通率的情况下成本较低,少量的前期投入即可在全网进行用户接入;(3)CM模式可根据用户数量逐步增加CMTS和CM,投资是滚动增加的;(4)技术标准及产品比较成熟;(5)管理灵活方便,可动态分配带宽,动态分配地址,可灵活控制用户传输带宽,按需求为特殊用户配置流量;(6)一根电缆线入户,不需要重新铺设入户线缆;(7)只需维护一张网,维护费用低。缺点:（1）对于大多数有线电视运营商而言，上行噪声是一个普遍存在的问题，尤其是在低频带（65MHz）。通常这种噪声由电子马达、雷电、HAM、短波广播甚至太阳黑子以及用户家中终端盒，埋入墙中的线缆质量，私接非标准件，家里各类接口处胶布连接线路等情况引起，它将破坏CableModem在上行通道（反向回传通道）的数据传输，导致用户通信质量下降，尤其是在视频或IPSKYWORTH话音等实时业务情形下，噪声干扰将引起数据传输延时和抖动，造成视频图象失真或话音不连续。上行噪声汇聚也是一个工程和维护的难题，HFC网络反向设计和施工工艺的控制在我国大部分地区（特别是中、小城市）实施也还存在一定难度，而维护和运行故障排除需要的技术支撑在我国大部分地区短期内也难妥善解决。（2）采用CMTS进行双向改造，需要反向光发射，接收机，上变频器等多种设备，但是下行传输速率为160M比特/秒，上行传输速率为120M比特/秒（DOCSIS3.0目前能达到的水平）100户共享，每户只能下行1.6M比特/秒,上行1.2M比特/秒，局限在于CMTS设备包转发能力弱，一般仅有上万pps,无法和EPON设备高端三层路由交换机相比较，为后者的几十分之一，无法满足日益增长的高带宽业务需求。另外CMTS设备数据功能简单，仅仅有简单的MAC学习管理，桥接转发能力，需要外接IP路由设备完成业务平台的搭建。（3）CMTS采用多值正交幅度调制MQAM(其中M=2m，当m=2，3，4，5，6，8时，分别对应QPSK，8QAM，16QAM，32QAM，64QAM，256QAM)调制方式，本质上是传输射频载波信号的模拟网络，和网络IP化和以太网化背道而驰，而EPON＋EOC仅仅在最后100M采用了是基带技术，核心网到楼层接入已全部以太网化，而日后的光纤到楼，以太网五类线入户仅仅需要替换一些简单的无源器件，为业务升级，提供用户更高带宽留下了充足空间。（4）CMTS户均成本高是这个方案的致命弱点。CMTS虽然覆盖成本低，但CMTS多个用户共享38M（docsis2.0）/160M(docsis3.0)带宽，不能满足大量用户的使用，户均成本依然偏高。（5）由于交互业务占用的频道不宜过多，一般下行只安排8个频道。由于CMTS与光发射机的对应关系，如果每个光节点服务100户、双向各占用2个频道（下行采用64QAM调制时50户共享38Mdps）的话，一台光发射机只能带4个光节点。这样就只能选用4－6mW的小功率光发射机。如果一个分前端服务2万户的话，就需要50台光发射机和50台8通道CMTS，2万个CM。这种方案前端设备数量巨大，维护管理复杂，对后端IP城域网的升级扩容造成极大的压力。SKYWORTH2.2EPON的主要优缺点分析优点:(1)提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1Gb/s的带宽;(2)EPON作为一种点到多点网络,以一种扇型的结构来节省主干光纤资源,服务大量用户;(3)光纤进一步向用户延伸,更接近用户;(4)EPON结构在光传输途中不需电源,没有电子部件,结构简单;(5)EPON系统对局端资源占用很少,模块化程度高,系统扩展容易;大多数EPON系统都是一个多业务平台,对于向全IP网络和全光网过渡是一个很好的选择。(6)带宽分配灵活,服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。EPON可以通过DBA(动态带宽算法)、DiffServ、PQ/WFQ、WRED等来实现对每个用户进行带宽分配,并保证每个用户的QoS。缺点:(1)大面积覆盖、低开通率的情况下成本较高;(2)楼栋内施工安装不便;(3)需要维护两张网(EPON+HFC),维护费用高。（采用双纤三波方案即ONU+CATV家用光接收机一体接入设备则无此问题）SKYWORTH3GPON与EPON的比较3.1技术指标比较GPON和EPON的技术差别很小。两者的区别主要是接口，其交换、网元管理、用户管理都是类似、甚至相同的。比较而言，GPON在多业务承载、全业务运营上更有优势，这主要是由于GPON标准是FSAN组织制定的，而FSAN是运营商主导的。3.2成本因素比较在芯片方面，EPON继承了以太网“简单即是美”的优良传统，尽量只做最小的改动来提供增加的功能。EPON从技术角度“进入门槛”很低，容易吸引大批厂商加入EPON产业联盟。GPON芯片功能比较复杂，需要全新设计封装格式，GPON芯片厂商数量太少，芯片价格也难以下降。在这方面，ATM就是一个前车之鉴。在光模块方面，由于GPON的光模块要满足很高的突发同步指标，对模块中的驱动和前后放大器芯片的要求很高；还要满足三类ODN的功率预算，对ONU发射机功率和OLT接收机的灵SKYWORTH敏度也有很高要求，只能采用DFB发射机和APD的接收机，而它们的成本几乎是EPON模块中使用的传统FP发射机和PIN接收机的6倍。从技术上看，EPON设计原则就是以牺牲性能（如带宽、速度）来降低技术复杂度和实现难度，从而可以较好地控制初期成本。从技术适应场景看，EPON技术比较适合互联网接入的应用类型。GPON在成本上难以和EPON竞争。（但是不能简单地说GPON比EPON成本高。如果以单个光口计，GPON比EPON贵。但是，从整体建网成本计，GPON和EPON差不多。这是因为从带宽、业务的支持能力看，每GPON端口能够接入64个、甚至128个用户，而每EPON端口只能接入32个用户。所以同等带宽的情况下，户均成本差异没有表面看到的大）3.3多业务和安全性比较GPON标准由FSAN组织制定，ITU-T颁布。FSAN（FullServiceAccessNetworks，全业务接入网）联盟是由运营商主导的光接入标准论坛，其成员主要是网络运营商、设备制造商以及作为观察员的业内资深专家，GPON技术提供语音、数据和视频等三网融合业务能力，GPON是由运营商推动建立的标准，对带宽、业务承载、管理和维护等考虑得更多。GPON拥有比EPON更高的带宽，覆盖范围更广，可以承载更多的业务种类，更完善的操作维护功能。由于考虑了较多的高等级业务支持，初期成本较高。从技术适应场景看，GPON技术比较适合全业务运营和三网融合的应用类型。GPON能够提供较高的带宽效率，具有传输时钟等能力，并且能够在网络运维以及网络综合管理等方面满足运营商更高的要求。SKYWORTH4当前广电几种宽带改造方案4.1CMTS+CM目前广电常见的几种双向、宽带改造方案：CableModem接入技术、EPON+EOC接入、EPON+LAN接入。其中电缆调制解调器（CableModem）接入技术是基于有线电视（CATV）网的网络接入技术。在原来有线电视的网络基础上，通过在局端放置CMTS设备来接入互联网