HFC使用EPON技术是实现三网融合最佳途径

在HFC网上使用EPON技术是实现三网融合的最佳途径
　　
一、前言

2005年10月11日《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》中指出"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。"虽是一句话，但引起了社会的广泛关注，它给了通信界一个重大的政策信号。

"三网融合"是指电信网、计算机网、广播电视网在技术上趋向一致；在网络层上互联互通；在业务层上互相渗透和交叉；在应用层上趋向统一的通信协议，有利于网络资源实现最大程度共享；在经营上互相竞争，互相合作。整个网络向下一代网络演进，这是网络发展的必然趋势。同时也揭开了各通信网络运营商从单向业务竞争转向全业务竞争，乃至网络间各个层面的全方位的竞争。

"三网融合"，在现阶段并不是PSTN电话通信网、计算机网、广播电视网三大网络物理合一，也不是现有三网的简单延伸和叠加，而是各自优势的有机融合，是优胜劣汰演进过程，最终结果产生下一代网络，站在技术前沿去考虑，当前的三张网络，谁家的网络向下一代网络技术进展扎实，那么这家网络就会在"三网融合"中占领主动地位，甚至替代位置。

我们广电的HFC网在"三网融合"中也是一次难得的历史机遇，在竞争中要能立于不败之地，在网络的多业务改造中，一定要找到它的切入点。以太网+无源光网络技术(EPON)可提供100M到10G的带宽，并与现有的计算机网无缝连接，网络结构简单，建设运营成本低，能支持互联网所有带宽应用能力，支持数据语言、视频点播多种业务能力，这种网络是当前最典型、最适用、最合理、最廉价的"三网融合"最好的途径。本文通过HFC网络的分析，对EPON的探讨，提出了在HFC升级改造时，搭建EPON无源光网络的必要性和可行性。

二、HFC网络技术的优缺点

1、HFC网络技术的优势

(1)HFC网络为信号传输提供足够的带宽，而带宽的要求比较固定5-750MHZ，此带宽与传送的节目套数有关，与用户多少无关。

(2)HFC网络是一种点到多点广播式网络，能同时支持模拟电视信号和数字电视信号的传输，这是其它网络接入无法具备的，是HFC网络独有的特征。

(3)HFC网络的安全要求很高，是由于我国的HFC网络承担着党的号令，严禁非法分子利用网络传媒进行反动宣传或是破坏网络的正常传送。

(4)HFC网络可以支持交互式业务，实现数据、语言、视频业务的宽带接入。但必须对HFC网络进行双向改造。

按照传统的HFC网进行双向改造，采用频分格式，作为宽带接入方式，在发展中所面临一个关键问题是上行通道中的噪声积累和汇聚均衡的问题。这是双向的HFC网络拓朴结构先天性的问题。要控制这噪声漏斗效应，主要采取以下措施：

一是限制光节点和服务用户数。要控制在500户以下，而且是所代的用户越少越好。因为用户终端越多，混入的噪声叠加起来就越大，限制光节点的服务用户数是减少侵入噪声最有效的方法。

二是优化用户分配系统的屏蔽，选择屏蔽性能很高的电缆和高指标的设备，衰减侵入噪声。因为同轴电缆外导体是发射天线和接收天线的双重作用，因此，必须严格要求用户分配系统电缆和无源器件的屏蔽。

三是对不开通双向业务的用户，加带通滤波器，隔离用户端的噪声回传。

四是对网络进行合理设计，要尽可能减少网线中接头数量。提高网络的施工质量，尤其是接头的连接工艺，同时又要提高维修水平。

对HFC网进行双向改造时，它是以光节点为单位，光节点以下所带用户必须实行全方位的双向改造，改造费用成本较高。双向改造后的网络，也不是所有用户都上互联网，又造成了投资后的网络浪费。

2、HFC网络作为双向宽带接入所存在问题

(1)HFC网络的拓朴结构，是一点到多点的传输信号，非常适合有线电视的传输。不适合作宽带高速综合业务网，因为对信息网的可靠性要求较高，双向树型电缆的上行通道的漏斗效应，搞不好会超出标准，影响系统质量，出了故障，往往不能及时修复，会给用户带来无法弥补的损失。

(2)树型电缆网传输的可靠性不高，其原因是电缆分配网有源器件和无源器件过多，特别是电缆接头过多，据统计，一万户的HFC网，其接头达1.5万个，这本身就降低了系统传输的可靠性。

(3)宽带高速信息网进行数据传输时，对误码率要求很高。HFC网进行双向改造时，要求电缆有很高的屏蔽性，例如入户的一5电缆用四屏蔽来满足要求；电缆的连接头使用无磁泄漏的冷压连接头等。这不仅加大了网络的投入，而且增加工艺加工的难度。

(4)双向的HFC网络，上行通道工作频率在5-65MHZ，在这一段频率上工作时，有较大的工业和民用电器噪声的干扰，若用户接收到干扰信号，会同时送入上行通道，在前端叠加，影响信号质量，严重时侵入噪声加大，使上行通道不能工作。

(5)使用双向HFC网上互联网的用户，若单独提高速率，往往不能满足，因为用户使用的电缆调制解调器，所用标准带宽有限。

通过对广电的HFC网络的分析，可以得出这样的结论：HFC网络比较适合有线电视的传输，大力发展模拟电视用户以及数字电视用户，在目前是唯一的好网络。但由于HFC网络自身缺点所带来的主要原因，不适合作高速宽带数据业务网。我们广电网十几年的努力，不能快速发展，其主要原因就是在双向的HFC网络技术上徘徊，出了不少力，但成效不大。

三、EPON技术

1、EPON技术的系统组成

(1)光线路终端(OLT)：安装在前端机房或分前端机房，负责宽带业务的接入。OLT的主要功能是将来自各路的数据流，如IPTV、互联网接口等，适配后导入EPON的传输层。

(2)光网络单元(ONU)：安装在楼房或用户端，主要负责用户端的宽带接入，如IPTV视频点播、千兆以太网等，并把这些业务的向上回传的问题，通过光网络向OLT传送。

(3)网管系统：负责对EPON系统进行管理、监测、配置和运行维护。
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2、EPON技术特点

(1)全业务支持。EPON能将任何类型和任何速率的业务(包括视频点播、IPTV、数字电视、互联网业务、电子政务)适配后进行传输，并可灵活升级更高宽带的其它业务。

(2)EPON上，下行均为千兆速率；下行采用广播传输方式，上行利用时分复用(TDM)技术，实行共享带宽。它可满足用户的带宽需求，并可灵活地为用户需求动态分配带宽。

(3)EPON采用单纤波分复用技术，用一根光纤和一个OLT，传输距离可达20KM。通过光分路器，至少分送32个ONU网络单元，可以搞滚动式发展用户，因此，可以大大降低网络建设成本。

(4)EPON的拓朴结构是点到多点星树型结构，网络只需要增加ONU的数量，即可方便地对系统进级扩容，能充分保护运营商的投资利益。运营商能够做到分期投资，在建设初期可根据实际需求，建设性价比较高的网络，在运营和发展用户上，可逐步扩容升级，不浪费任何资源，投资回报率高。

(5)EPON采用了以太网的格式，传输用光纤干线网，用户是局域网，其主流技术，把三者天然的融合成一体，消除了复杂的传输协议，其本身成本就低廉。同时由于是无源设备，设备的造价较低，可靠性高，而且可以节约维护成本。

由此可以看出，EPON无源是网络技术，接入系统具有网络建设快、灵活、高性能、多业务、性价比高等优点，是一种全新的宽带接入技术出现在人们的面前。它是一种真正能支持语音、数据和视频全业务的接入技术。它是实现"三网融合"切实可行的方案。

3、EPON技术在HFC网上的应用

有线电视发展起来的HFC网络，在当前是适合EPON应用，并能向FTTH(光纤到户)过渡提供最佳的宽带接入方案。其原因：

(1)目前有线电视HFC网，光纤建设已经越来越靠近用户，不少光节点覆盖用户在500户以内，有的甚至达到了300户以下；电缆半径在500米以内，有的已达到了300米以内；而且光节点都配置了4芯光纤。

(2)EPON网络的物理结构与HFC网络的物理结构没有差异，网络的拓朴结构都是点到多点的传输方式，即星形+树形构造。这样EPON很容易采用波分复用(WDM)技术叠加在HFC网络上，从而实现双向传输，所有信号广播式下发，与HFC网络下行电视信号类似，是多发一收。

(3)采用EPON技术，只需要在HFC网络的剩余光纤部分做简单的配置，增加一个光分路器就可以在光节点以下发展光纤到大楼或用户。在工程上，可以在较短时间内就完成二个网络的叠加，进行双向数据业务的平衡扩展，从而实现光纤到小区(FTTC)，光纤到大楼(FTTB)，甚至于光纤到户(FTTH)的宽带接入。
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(4)EPON在前端机房只设置一个上行光接收机，在任一个时刻，只有一个ONU发送信号，其它的ONU单元按时间控制轮流发送信号，实现光纤和上行光接收机资源共享。因此可以在HFC网络县级前端机房，市级的分前端机房和光节点间应用EPON技术。即将OLT设备放在前端或分前端机房，ONU放在光节点上，将来根据业务的发展，用户的增多，再将ONU下移到大楼、楼栋、进户。此方案既有效地解决了上行噪声汇聚问题，也可以节约光纤和光设备资源，又方便地开展各种业务。同时又大大降低了建设成本，它是根据用户的需求，边建边发展，是投资少、见效快、故障率低，是最节约型的网络。也是有线电视网双向改造的最佳选择。

四、宝丰、南阳广电网开通EPON给我们的启示

宝丰县广电局2005年12月在HFC网上搭建EPON无源光网络技术，开展了宽带业务及IPTV视频点播业务。在经济欠发达的县城，每月以100户左右的速度向前发展，受到了县领导高度重视和用户的好评。

南阳广电网络在今年6月上旬在HFC网上搭建了EPON无源光网络技术，开通了IPYV和宽带互联网业务。他们从领导层决策，到合同的签订，以及设备的安装并开通使用，发展用户，用了不到三个月时间，真可谓是高瞻远瞩，马到成功，在高科技面前敢快速决策，是守土有责的典范了。

宝丰和南阳广电在HFC网上使用EPON无源光网络技术，那么对我们建设和使用HFC网的同仁们有什么启示呢？

1、要有危机意识。树立紧迫性和使命感。网络通信商的竞争，可以说处于白热化状态，中国电信、中国网通从明年开始停建PSTN电话网，全面采用下一代网(NGN)建设。中国移动在今年完成GSM交换网扩容和新建网全面采用NGN软交换技术。我们广电的HFC网的主业务是视频传输，目前主要任务是数字电视的平移，这种平移大部分网络还是广播式的数字化。但其它网络通信商们，打着网络融合的合法旗帜，从农村向城市在大力发展IPTV视频点播业务，餐食了我们广电双向的视频业务。作为广电网络的经营者、决策者，一定要有危机意识。在危机性、紧迫性的前提下，要站在网络的技术前沿，用高科技手段，采用先进的科学技术，以短、平、快的方式，搭建适合广电网络建设和发展的网络技术，快速开展IPTV业务，占领10-15%的高端用户，守住视频阵地，是我们广电网的神圣使命。

2、HFC网络的升级改造不能简单地进行网络功能性的双向改造。而必须站在科技的前沿，立足高起点，按照科学发展观，一定要采用先进性、前瞻性、经济性、可扩展性、可管理性进行网络规划设计的原则，研究下一代网络技术或是靠近下一代网络技术。EPON网络技术就是这种网络的先进代表。

3、南阳市网、宝丰县网利用EPON技术在HFC网络上搭建和应用，它节约了大量资源，降低了建设成本，又方便地开展了交互式业务，我认为是目前HFC网络升级改造的最佳方案。我们广电网要大力推广EPON技术，快速占领IPTV阵地，在将来"三网融合"中也可立于不败之地，起码有自己的一席之地吧!