一、概述 　　HFC（Hybrid Fiber Coaxial）網(wǎng)是指光纖同軸電纜混合網(wǎng)，采用光纖到服務區(qū)，而在進入用戶的"最后1公里"采用同軸電纜。 HFC網(wǎng)絡相較于百余年歷史的電信網(wǎng)和三十余年歷史的以太網(wǎng)，仍可謂是一種新型的網(wǎng)絡結構。 　　有線電視網(wǎng)絡就是一個最典型的HFC網(wǎng)，它比較合理有效地利用了當前的先進成熟技術，提供較高質量和較多頻道的傳統(tǒng)模擬廣播電視節(jié)目。但由于是針對模擬電視節(jié)目的廣播傳輸，傳統(tǒng)的HFC網(wǎng)絡并不具備上行回傳通道，為滿足開展數(shù)字電視點播和高帶寬寬帶接入等業(yè)務的需求，就必須對原有的網(wǎng)絡進行雙向化改造。 　　全國有線電視網(wǎng)絡用戶已達1億多戶，存在著大量的HFC網(wǎng)絡資源，如何有效地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡，保護原有投資，避免重新敷設光纜來進行有線電視網(wǎng)絡的雙向改造是擺在廣電網(wǎng)絡運營商面前的一個重要課題。 　　本文結合潤欣通信的BanianTech GEPON+系統(tǒng)，探討如何將EPON這種基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡技術應用到有線電視網(wǎng)絡中，以最低的代價實現(xiàn)傳統(tǒng)HFC網(wǎng)絡的雙向改造，尤其是數(shù)字電視的雙向點播及IPTV業(yè)務。 　　二、EPON與HFC的網(wǎng)絡結構比較 　　潤欣通信技術（上海）有限公司長期專注于EPON技術的研究，其開發(fā)的GEPON+系統(tǒng)完全遵從IEEE組織于2004年6月發(fā)布的802.3ah EPON標準和中國信息產(chǎn)業(yè)部即將發(fā)布的基于以太網(wǎng)方式的無源光網(wǎng)絡技術要求。通過采用擁有完全自主知識產(chǎn)權的核心芯片（EPON MAC），GEPON+系統(tǒng)不僅完美地實現(xiàn)了各種以太網(wǎng)業(yè)務，而且還可支持傳統(tǒng)話音業(yè)務、2M數(shù)據(jù)專線業(yè)務等基于電路交換的業(yè)務，為拓展現(xiàn)有的HFC網(wǎng)絡的適用范圍創(chuàng)造了條件。GEPON+系統(tǒng)采用點到多點的用戶網(wǎng)絡拓撲結構，可以實現(xiàn)一個光纖平臺上接入數(shù)據(jù)、語音和視頻等全業(yè)務。其系統(tǒng)結構如圖1所示。 圖1 EPON系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構 圖2 HFC網(wǎng)絡的典型構造 　　而基于CATV發(fā)展起來的HFC網(wǎng)絡已經(jīng)引入無源分光技術，其典型構造如圖2所示。與EPON技術結合，可以快捷地實現(xiàn)網(wǎng)絡雙向改造，并可以為用戶提供更大帶寬，甚至向FTTH平滑過渡。 　　以上分析可見，EPON網(wǎng)絡的物理構造與HFC網(wǎng)絡的體系結構沒有差異，網(wǎng)絡的結構都是點對多點的傳輸方式，即星型或多級星型的構造。這樣GEPON+系統(tǒng)很容易采用WDM技術疊加在HFC網(wǎng)絡上，從而實現(xiàn)雙向傳輸，如圖3所示。從局端OLT到ONU的EPON下行信號同CATV的RF信號一樣為廣播方式發(fā)送，數(shù)據(jù)占用的是1490nm波長，RF可選用1550nm波長。從ONU到OLT的EPON上行信號，采用時分復用（TDMA）技術，占用1310nm波長。 圖3 GEPON Overlay HFC的構造 　　在采用BanianTech GEPON＋產(chǎn)品對HFC網(wǎng)絡實現(xiàn)雙向網(wǎng)改造時，只需從現(xiàn)有CATV網(wǎng)絡光節(jié)點出發(fā)，扇出點對多點光纖到樓，也可進一步將光纖延伸到用戶家，以完成FTTH的"全光"接入，實現(xiàn)真正意義上的"三網(wǎng)合一"。在工程上，可在較短時間內(nèi)就完成2個網(wǎng)絡的疊加，進行高速數(shù)據(jù)和RF TV雙向傳輸?shù)钠椒€(wěn)擴展，從而實現(xiàn)FTTC、FTTB甚至于FTTH的寬帶接入。較之其它方式，比如Cable Modem或P2P方式，EPON技術更便于網(wǎng)絡改造，后期維護也更為方便。 　　綜上所述，在有線電視網(wǎng)絡中使用EPON技術，較之于其它業(yè)務網(wǎng)絡，最沒有體系結構的差異，具有天然的優(yōu)勢，建設成本會最低，從而令HFC網(wǎng)絡成為最具有競爭能力和廣闊發(fā)展前景的寬帶業(yè)務接入網(wǎng)。 　　三、EPON對TDM業(yè)務的支撐 　　視頻電視的廣播是HFC網(wǎng)絡的主要業(yè)務，在利用1550nm傳輸技術提供TV的廣播業(yè)務的同時，EPON＋HFC網(wǎng)絡構造還能支持和提供PSTN和VoIP的語音業(yè)務、IPTV視頻業(yè)務以及高速數(shù)據(jù)等增值業(yè)務。 　　利用網(wǎng)關接入到PSTN交換機，提供VoIP業(yè)務。 　　GEPON豐富的帶寬資源足以支撐VoIP等數(shù)據(jù)業(yè)務。首先在OLT端通過VoIP網(wǎng)關以軟交換技術直接實現(xiàn)與PSTN的互通；在ONU用戶端有兩種方式實現(xiàn)語音話務： 　　1）是直接使用IP電話，接口為RJ45。 　　2）是IAD的結構。利用IAD與普通的模擬電話相連接，再通過VoIP的模式提供語音傳輸?shù)臉I(yè)務。 　　利用潤欣GEPON+系統(tǒng)的成幀和帶寬預留技術直接實現(xiàn)E1/PSTN業(yè)務。 　　然而，POTS電話或傳統(tǒng)的電話業(yè)務，和被商業(yè)用戶所普遍接受的與數(shù)字專線（E1）業(yè)務，通常因其對傳輸時延和抖動，以及丟報率的高要求，而很難用分組網(wǎng)絡來承載。潤欣的GEPON+系統(tǒng)利用其成幀和帶寬預留技術，可以完美地在分組網(wǎng)絡中提供電信級的傳統(tǒng)話音業(yè)務和數(shù)字專線業(yè)務，從而兼顧接入網(wǎng)中復雜的業(yè)務需求。 圖4 TDM業(yè)務工作原理 　　成幀和帶寬預留技術及其工作原理如圖4所示。GEPON+系統(tǒng)對TDM電路業(yè)務流或者抽樣話音信號進行成幀處理，其中包括信道化的N*64kbit/s通道和非信道化的E1通道，首先在通過幀格式確定其在GEPON+系統(tǒng)中的優(yōu)先級，并保證后續(xù)得到正確的處理。這些報文占用固定的傳輸時隙，通過固定保留的帶寬傳送到對端。對端把接收到的分組包通過一個抖動緩存器進行平滑處理，然后提取出TDM電路業(yè)務或者話音抽樣信號放回到TDM電路上。 　　需要特別指出的是，如同電信運營商及其網(wǎng)絡希望借助IPTV技術開展視頻圖像業(yè)務，從而實現(xiàn)三網(wǎng)融合一樣，成幀和帶寬預留技術也能夠幫助有線電視網(wǎng)絡實現(xiàn)電信級的話音業(yè)務。 　　潤公司在鎮(zhèn)江恒美嘉園小區(qū)與電信運營商合作成功地開通PSTN話音業(yè)務，并成功實現(xiàn)光纖到戶的“三網(wǎng)合一”接入，這是迄今為止全國最大的EPON商用項目。實踐表明這種新興的技術可以在分組網(wǎng)絡中提供電信級的話音業(yè)務從而完整地支持三重業(yè)務。 　　四、GEPON+系統(tǒng)中ONU設備樓道內(nèi)供電問題的解決 圖5 樓道供電解決方案 　　有線電視網(wǎng)絡中設備供電可采用集中供電(60V)或本地供電(220V)兩種方式。為了解決樓道內(nèi)供電問題，可以通過同軸電纜對潤欣的EPON設備進行集中供電。光節(jié)點的干線放大器將CATV的射頻信號和60V的電源一同傳送到樓道中，通過分離器將60V電源和CATV信號分開。將分離出的60V電源對潤欣GEPON+系統(tǒng)的ONU設備進行集中式供電，ONU設備可提供16個100M以太網(wǎng)接口和16個PSTN電話接口。最后將GEPON+系統(tǒng)的以太網(wǎng)信號和CATV射頻信號在Ethernet over Coax設備中進行混合，通過同軸電纜進入用戶家中。具體系統(tǒng)結構圖如圖5所示。 　　針對有線電視網(wǎng)絡，對樓道中的設備進行集中供電的方式，有如下幾個優(yōu)點：1、解決了樓道內(nèi)的供電問題；2、避免樓道內(nèi)的供電計費問題；3、避免了220V電源的不安全性，方便網(wǎng)絡建設和維護；4、防止雷擊直接竄入而導致電源電壓的不穩(wěn)。 　　五、GEPON技術與Ethernet over Coax技術結合的應用 　　采用Ethernet Over Coax技術可以將CATV信號和數(shù)據(jù)信號混頻傳輸，避免樓道內(nèi)的線路改造，完成HFC網(wǎng)絡的雙向化。Ethernet over Coax（EoC）就是一種通過無源設備在同軸電纜中傳輸以太網(wǎng)信號的技術。 圖6 Ethernet over Coax的原理和構造 　　Ethernet over Coax把有線電視信號的下行傳輸和IP數(shù)據(jù)雙向傳輸有機地結合在一起，用同一根電纜送入用戶，既有大容量清晰的圖像，又有雙向獨享的寬帶數(shù)據(jù)接入，其工作原理如圖6所示。對同一根銅軸電纜通過頻率分割，在10－25MHZ帶寬內(nèi)直接傳送10Base-T的基帶以太網(wǎng)信號，50－860MHz仍然傳送RF TV信號。 　　通過GEPON+系統(tǒng)將以太網(wǎng)信號和PSTN電話信號接入樓道，GEPON+系統(tǒng)的MSTB設備擁有16個快速以太口和16個電話口，可以對整個樓宇的用戶進行寬帶和電話業(yè)務的覆蓋。將MSTB輸出的各個以太網(wǎng)信號和CATV的RF信號在無源的EOC設備中進行一一對應地混合，然后通過一根有線電視同軸電纜對每家每戶進行寬帶業(yè)務和CATV業(yè)務的接入。到了用戶端，也是通過一個無源設備將以太網(wǎng)信號和RF信號分開，用戶只需簡單地把PC機接到墻上分線盒的RJ45插座就可以實現(xiàn)Internet寬帶接入了，不需要電纜調制解調器(Cable Modem)或者其它有源設備。 　　與其它寬帶接入技術比較，GEPON+系統(tǒng)結合Ethernet over Coax技術具有如下優(yōu)勢： ● 迎合HFC網(wǎng)絡的拓撲結構。 無需對網(wǎng)絡拓撲進行改造，節(jié)省干線光纖資源，充分利用HFC網(wǎng)絡的光纖和同軸線纜資源。 ● 維護簡單，可靠性高。 局端機房和用戶端之間只有無源光分配網(wǎng)（ODN），用戶接入也是無源設備，減少了有源環(huán)節(jié)，并有統(tǒng)一的網(wǎng)管對系統(tǒng)進行維護。 ● 成本低，安裝方便，不需要調試。 在用戶端不需要modem，用戶可以自行安裝。用戶不再需要通過低頻段反向通路接入核心網(wǎng)絡，減少了侵入噪聲帶來故障等一系列相關問題。 ● 獨享10Mbps帶寬，能實現(xiàn)100Mbps到樓，10Mbps到家 足夠的帶寬保證，可以充分地利用網(wǎng)絡資源，給用戶提供各種各樣的增值服務。 　　六、結束語 　　由于沒有體系結構上的差異，基于EPON技術的FTTX模式實質上最適合在HFC網(wǎng)絡上運用，是HFC網(wǎng)絡雙向改造的最佳方案。BanianTech EPON+系統(tǒng)更能同時提供電信級的TDM業(yè)務，拓展了HFC網(wǎng)絡的目標市場。