基于EPONEOC技术的三网融合业务的实现毕业论文

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1、编号_淮安信息职业技术学院毕业论文题目基于EPON+EOC技术的三网融合业务的实现 学生姓名学 号系 部计算机与通信工程学院专 业通信技术班 级指导教师顾问教师 目录目录目录I摘要IIAbstractIII第一章 绪论11.1 三网融合概述11.1.1 三网融合的概念11.1.1 三网融合的融合层次11.2 三网融合的好处21.3 三网融合的当前情况31.4 三网融合的基础4第二章 EPON技术52.1 EPON的概念52.2 EPON技术特点62.3 EPON与ADSL的比较82.4 EPON的技术优势9第三章 Ethernet over Coax技术103.1 EOC概述103.2 EOC

2、的分类 如图3-1103.3 EOC工作原理113.4 EOC网络拓扑结构13第四章 基于EPON+EOC的三网融合技术144.1 EPON+EOC的概述144.2 EPON+EOC技术的结合144.3 EPON+EOC技术方案特点：15第五章 基于EPON+EOC的三网融合方案设计165.1需求分析165.2方案设计175.2.1小区拓扑图175.2.2技术分析185.2.3总体设计205.2.4具体设计205.2.5 IP地址分配275.2.6基本设备清单28第六章 三网融合业务发展面临的挑战及情景展望306.1三网融合发展面临的挑战306.2三网融合发展情景展望326.3四网融合33第七

3、章 总结与展望34致 谢35参考文献37I摘要摘要EPON和Ethernet over Cable作为新兴的网络接入技术 ，正逐步为广电系统所采纳，他的重要性也日益剧增。本文主要介绍了基于EPON 和Ethernet over Cable技术而实现的三网融合，并且以EPON和Ethernet over Cable为研究对象，分别介绍了EPON和Ethernet over Cable系统的特点、优势、关键技术、工作原理以及组网方式等。 本文通过对EPON和Ethernet over Cable技术的分析，在此基础上重点提出一个基于EPON + Ethernet over Cable技术结合起来实

4、现的三网融合方案，该方案以某住宅小区为例，通过对小区的网络架构设计、硬件、软件、以及对功能的实现设计，满足了该小区420个用户的对话音、数据和广播电视等多种服务不同业务的需求，同时可满足技术先进性、安全性、可靠性和灵活管理性。关键字： EPON技术 三网融合业务 Ethernet over CableIIIAbstractAbstractEPON and Ethernet over Cable as the network access technologiesemerging, is gradually adopted by broadcasting system, its importan

5、ce isgrowing. This paper mainly introduces the realization of EPON and Ethernet networks and over Cable technology based on the fusion ofEPON and Ethernet, and with over Cable as the research object,introduced the characteristics, EPON and Ethernet over Cable system superiority, key technology, work

6、ing principle and network etc.In this paper, through the analysis of the EPON and Ethernet over Cable technology, based on this proposed a fusion scheme of three EPON + Ethernet over Cable technology to combine the implementation based on the project, taking the example of a residential area, the ar

7、ea of thenetwork architecture, hardware, software, and the function design, meetthe voice, data and broadcast television and other services to thecommunity of 420 different business requirements of users, and can meet the advanced technology, safety, reliability and flexiblemanagement.Keywords: EPON

8、 Technology integration of three networks Ethernet over Cable 第一章 绪论第一章 绪论1.1 三网融合概述1.1.1 三网融合的概念“三网融合”又叫“三网合一”（如 图1-1），意指三网融合是指电信网、广播电视网、互联网在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演进过程中，三大网络通过技术改造，其技术功能趋于一致，业务范围趋于相同，网络互联互通、资源共享，能为用户提供语音、数据和广播电视等多种服务。 图 1-1 三网合一三网融合打破了此前广电在内容输送、电信在宽带运营领域各自的垄断，明确了互相进入的准则在符合条件的情况下，广电企业可经

9、营增值电信业务、比照增值电信业务管理的基础电信业务、基于有线电网络提供的互联网接入业务等；而国有电信企业在有关部门的监管下，可从事除时政类节目之外的广播电视节目生产制作、互联网视听节目信号传输、转播时政类新闻视听节目服务，IPTV传输服务、手机电视分发服务等。1.1.1 三网融合的融合层次三网融合，在概念上从不同角度和层次上分析，可以涉及到技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。 1）基础数字技术。数字技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过统一的编码进行传输和交换，所有业务在网络中都将成为统一的“0”或“1”的比特流。所有业务在数字网中都将成为统一的0/1比特流，

10、从而使得话音、数据、声频和视频各种内容(无论其特性如何)都可以通过不同的网络来传输、交换、选路处理和提供，并通过数字终端存储起来或以视觉、听觉的方式呈现在人们的面前。目前，数字技术已经在电信网和计算机网中得到了全面应用，并在广播电视网中迅速发展起来。 数字技术的迅速发展和全面采用，使话音、数据和图像信号都通过统一的数字信号编码进行传输和交换，为各种信息的传输、交换、选路和处理奠定了基础。2）宽带技术。宽带技术的主体就是光纤通信技术。网络融合的目的之一是通过一个网络提供统一的业务。若要提供统一业务就必须要有能够支持音视频等各种多媒体(流媒体)业务传送的网络平台。这些业务的特点是业务需求量大、数据

11、量大、服务质量要求较高，因此在传输时一般都需要非常大的带宽。另外，从经济角度来讲，成本也不宜太高。这样，容量巨大且可持续发展的大容量光纤通信技术就成了传输介质的最佳选择。宽带技术特别是光通信技术的发展为传送各种业务信息提供了必要的带宽、传输质量和低成本。作为当代通信领域的支柱技术，光通信技术正以每10年增长100倍的速度发展，具有巨大容量的光纤传输网是“三网”理想的传送平台和未来信息高速公路的主要物理载体。目前，无论是电信网，还是计算机网、广播电视网，大容量光纤通信技术都已经在其中得到了广泛的应用。3）软件技术。 软件技术是信息传播网络的神经系统，软件技术的发展，使得三大网络及其终端都能通过软

12、件变更最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。现代通信设备已成为高度智能化和软件化的产品。今天的软件技术已经具备三网业务和应用融合的实现手段。 4）IP技术 内容数字化后，还不能直接承载在通信网络介质之上，还需要通过IP技术在内容与传送介质之间搭起一座桥梁。IP技术(特别是IPv6技术)的产生，满足了在多种物理介质与多样的应用需求之间建立简单而统一的映射需求，可以顺利地对多种业务数据、多种软硬件环境、多种通信协议进行集成、综合、统一，对网络资源进行综合调度和管理，使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网络上实现互通。IP协议的普遍采用，使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通，具体下

13、层基础网络是什么已无关紧要。光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输高质量，成为三网业务的理想平台。软件技术的发展使得三大网络及其终端都通过软件变更，最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。统一的TCP/IP协议的普遍采用，将使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通。人类首次具有统一的为三大网都能接受的通信协议，从技术上为三网融合奠定了最坚实的基础。1.2 三网融合的好处1）信息服务将由单一业务转向文字、话音、数据、图像、视频等多媒体综合业务通过手机视频看到客户货物的大致情况，并立即决定派什么样的车去提货，发完货以后，客户也能随时自主追。2）有利于极大地减少基础

14、建设投入，并简化网络管理，降低维护成本。3）将使网络从各自独立的专业网络向综合性网络转变，网络性能得以提升，资源利用水平进一步提高。4）三网融合是业务的整合，它不仅继承了原有的话音、数据和视频业务，而且通过网络的整合，衍生出了更加丰富的增值业务类型，如图文电视、VOIP、视频邮件和网络游戏等，极大地拓展了业务提供的范围。5）三网融合打破了电信运营商和广电运营商在视频传输领域长期的恶性竞争状态。1.3 三网融合的当前情况当前，三网融合已经上升为国家战略的高度，其所涉及的广电业、电信业和互联网产业都是技术和知识密集型产业，而且我国在这三个产业领域均已有良好的应用基础，产业体量巨大，是中国电子信息产

15、业的重要组成部分。三网融合的推进对调整产业结构和发展电子信息产业有着重大的意义。2011年，中国三网融合产业规模超过1600亿元，在产业的各个方面，三网融合都取得了一定的进步。其中，三大电信运营商相继实施宽带升级提速，推进全光网络建设，积极实施光纤入户工程;同时，广电运营商也加大了双向改造和光进铜退的网络改造力度，前瞻产业研究院估算，广电运营商2011年在网络改造方面的投资超过200亿元。截至2011年底，广电运营商实现双向网络覆盖用户超过6000万户。2010年6月30日，国务院办公厅印发了关于印发第一批三网融合试点地区(城市)名单的通知，确定了第一批三网融合试点地区(城市)名单，共有12个

16、地区(城市)名列其中，这标志着三网融合试点工作正式启动。2012年1月4日，国务院办公厅印发了关于三网融合第二阶段试点地区(城市)名单的通知，又有42个地区(城市)加入三网融合试点企业行列，加上首批的12个，我国三网融合试点已基本涵盖全国。根据规划，我国三网融合工作将分两个阶段进行。其中，2010年至2012年重点开展广电和电信业务双向进入试点;2013年至2015年全面实现三网融合发展。显然，试点地区(城市)在全国各地广泛铺开，将为今后三网融合全面开展打下良好的基础。国务院日前印发的关于促进信息消费扩大内需的若干意见（简称32号文），强调加快信息基础设施演进升级，全面推进三网融合。该意见要求

17、，加快电信和广电业务双向进入，在试点基础上于2013年下半年逐步向全国推广，推动中国广播电视网络公司加快组建，推进电信网和广播电视网基础设施共建共享，并鼓励发展多种融合性业务。随着落实32号文的政策细则的不断出台，三网融合的深入推进成为必然，未来应该会呈现出多层面相互合作、融合发展的良好局面。自2010年开展三网融合试点以来，全国三网融合试点城市扩大至54个，覆盖人口达到3亿以上，三网融合已经进入规模化推广阶段，同时在电信广电双向准入、互联网电视集成平台建设、互联网电视终端、手机电视集成播控服务等方面有显著的推进。根据国家新闻出版广电总局发布的中国广播电影电视发展报告（2013）（广电蓝皮书）

18、显示，截至2012年年底，共7家单位获批建设、管理和运营互联网电视集成平台，10家机构获批提供互联网电视内容服务，互联网电视终端用户数接近3000万；CMMB用户规模达4700万户，其中付费用户2300万户。截至2013年3月31日，全国共有608家机构获批开展互联网视听节目服务；另有19家省级以上广电播出机构获批开办网络广播电视台，22家地市级广电播出机构获批共同建设运营城市联合网络电视台（CUTV）。截至2013年5月，6家机构获批开办手机电视集成播控业务，26家机构获批开办手机电视内容业务，中国移动、中国电信、中国联通3家电信企业获准开办手机电视分发业务。此外，工信部也分别批准广东深圳市

19、天威视讯股份有限公司、湖南电广传媒集团和北京歌华有线电视网络股份有限公司开展基于有线电视网的互联网接入业务、互联网数据传送增值业务和国内IP电话业务。由此可见，广电系统与电信系统互发牌照相互进入，打破了业务市场壁垒，拓宽了经营范围，促进了融合业务的发展，为互联网电视、IPTV、手机电视等新媒体业务在我国规模发展提供了政策保障。1.4 三网融合的基础 宽带基础设施是三网融合的物理基础。国务院近期发布的“宽带中国”战略明确指出，宽带网络是新时期我国经济社会发展的战略性公共基础设施，发展宽带网络对拉动有效投资和促进信息消费、推进发展方式转变和小康社会建设具有重要支撑作用。由此可见，“宽带中国”正式上

20、升为国家战略，宽带网络的重要性凸显。而打造一张高品质的实现三网业务传送和接入的融合网络也是电信、互联网及广电运营商的共同目标，各运营商在网络建设方面都积极朝三网融合方向努力。在传送网层面，广电部门正在积极开展NGB网络建设，电信方面也在积极研究部署软交换、NGN、IMS等新的网络融合技术。在接入网方面，“光进铜退”已是大势所趋，电信运营商加大了对宽带光纤接入网的投资力度，广电运营商也利用光纤接入及EoC技术加快实施有线网的双向改造。总体而言，电信、互联网与广电运营商都在加紧部署各自的网络升级计划，相互间形成了一些交叉整合，为建设全业务融合网络奠定了坚实基础。3第三章 Ethernet over

21、 Coax技术第二章 EPON技术2.1 EPON的概念EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。图2-1 EPON设备光纤通信之所以发展迅猛,主要缘于它具有以下优点:1)通信容量大、传输距离远;2)信号串扰小、保密性能好;3)抗电磁干扰、传输质量佳;4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;5)材料来源丰富,环境保护好;6)无辐射,难于窃听;7)光缆适应性强,寿命长。EPON就是一种新兴的宽带接入技术，它通过一个单一的光纤接入系统，

22、实现数据、语音及视频的综合业务接入，并具有良好的经济性。业内人士普遍认为，FTTH是宽带接入的最终方式，而EPON也将成为一种主流宽带接入技术。由于EPON网络结构的特点，宽带用户的特殊优越性，以及与计算机网络天然的有机结合，是的全世界的专家都一致认为，无源光网络是实现“三网合一”和解决信息高速公路“最后一公里”的最佳传输媒介。2.2 EPON技术特点EPON在传统上还有GEPON的叫法，这里并不是表述错误。业界早期的EPON设备是基于FE总线的，在基于GE总线的EPON设备推出后，为了区分称之为GEPON，目前业界的EPON设备基本上都是基于GE总线。目前基本上统称EPON。一套典型的EPO

23、N 系统由OLT、ONU、ODN组成。EPON的网络结构如图2-2所示。图2-2 EPON的网络结构OLT放在中心机房，它可以看作是一个L2交换机或者L3路由交换机。在下行方向，OLT提供面向无源光纤网络（ODN）的光纤接口；在上行方向，OLT将提供了GE光/电接口，将来10Gbit/s的以太网技术标准定型后，OLT也会支持类似的高速接口。为了提供多业务接入，OLT还可支持E1以及OC3等接口，来实现传统话音的接入或电路中继业务。在EPON的网管方面，OLT是主要的控制中心，内置OAMP Agent，可以管理其下的ONU终端设备，实现网络管理的五大功能。EPON网管可以通过在OLT上通过定义用

24、户带宽参数来控制用户业务质量，通过编写访问控制列表来实现网络安全控制，通过读取MIB库获取系统状态以及用户状态信息等，还能提供有效的用户隔离。ODN是光分发网，由无源光纤分支器和光纤构成。无源光纤分支器是连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据和集中上行数据。无源分光器的部署相当灵活，由于是无源器件，几乎可以适应于所有环境。一般无源光纤分支器的分光比有1：2、1：4、1：8、1：16、1：32、1：64等。一般建议采用一级分光，最多不能超过二级分光。ONU是放在用户驻地侧的终端设备，EPON中的ONU采用以太网协议，实现了成本低廉的以太网第二层交换功能。由于使用以太网协议，在通信的

25、过程中就不再需要协议转换，实现ONU对用户数据的透明传送。OLT到ONU之间采用加密协议保证用户数据的安全性。基于EPON的FTTH 的优势在于其强大的覆盖能力，最远覆盖可达20公里（1:32的分路比），从端局出发，经过ODN连接各光接入点。传统的光接入网，光纤的延伸范围一般到网络接入点截止，要实现光纤入户，就需要在接入点配置大量的光口接入层交换机，成本昂贵。随着无源光网络技术的出现、成熟，尤其是现在的EPON技术，可以提供光纤直接到用户末梢的经济可行方案，FTTH成为高效的接入方式。在基于EPON的FTTX解决方案中，如何解决光缆到大楼、小区的引入，规划OLT、ODN、室内用户终端（OUN）

26、的光纤连接成为关键所在。EPON在OLT和ONU间采用单根光纤提供对称1.25Gbps带宽，受物理接口限制，实际提供1Gbps带宽，可传输数据、语音和视频业务。EPON 在单芯光纤上采用波分复用（WDM）技术，上下行数据流分别在不同的频段传输。其中，下行 1490nm ；上行 1310nm ；下行的数据流采用广播方式，OLT将802.3格式的以太网帧数据流通过单播复制的方式推送到所有的ONU处；ONU通过判断以太网帧帧头里的由OLT分配的LLID（Logical Link ID）来判断是否接收，接收属于自己的数据帧，将不属于自己的数据帧丢弃。如图1所示。图2-3 EPON下行数据流上行的数据流

27、采用时分多址（TDMA）技术，把上行的时间分成了许多的时间片，根据ONU分配的带宽和业务的优先级给ONU的上行数据流分配不同的时间片，每个时间点上光纤上只传送一个ONU的上行数据流。通过OLT和ONU之间协商，避免了ONU上行数据流之间的冲突，不会造成数据丢失。如图2-4所示。图2-4 EPON上行数据流2.3 EPON与ADSL的比较ADSL经过几年的大力发展，目前已经成为中国固网运营商最普及的宽带接入手段。ADSL利用传统的铜线资源的传送宽带数据，充分利用了固网运营商的铜线资源，对中国电信和中国网通这样的运营商来说，是早期发展宽带接入的一种最佳选择。ADSL/ADSL2+业务是一种不对称传

28、输的宽带接入技术，上行带宽有限，小于1M，下行带宽最大到26Mbps，实际商用中覆盖不超过3km的距离，一般提供512Kbps到2Mbps的下行带宽，主要应用为公众上网。然而随着各种新业务，尤其是视频业务的兴起，用户的带宽要求越来越高。随着博客、在线游戏、即时通讯、宽带电话、视频电话、个人相册共享等应用的快速增长，用户对上行带宽的需求也越来越大。中国电信和中国网通在其宽带网的规划中，未来个人用户的双向带宽将达到10M20M。ADSL的带宽严格受到传送距离的限制，较高的带宽只能在短距离实现，即便经过“光进铜退”改造，缩短ADSL的覆盖范围，这也只能在一定时间段内、一定程度上满足带宽要求。基于光纤

29、的接入网，其带宽理论上是可以无限扩展的。因此随着EPON技术的成熟，其高带宽、长距离的覆盖范围，使得EPON取代ADSL技术将成为技术发展的必然选择。相对ADSL，EPON在初期建设的支出比较高，包括前期的设备费用和光纤铺设费用。但由于采用无源光网络技术组网，基于光纤的PON技术在运营维护方面的费用要大大低于ADSL和铜线。通过后期运营维护成本的降低，提供更高带宽和更远距离的业务覆盖能力，并由此带来的提供更多新业务的能力，带来更多的业务收入，可以相对抵消在设备和线路成本上的投入。目前光纤的成本已经很低，FTTX已进入一个黄金发展期，设备的费用也将在建设中不断降低。因此，运营商通过部署EPON可

30、以增强在包括宽带接入在内的全面业务方面的竞争力，由此稳定用户资源，甚至带来流失用户的回流，这都会为运营商带来更多的业务收入，使运营商长期受益。2.4 EPON的技术优势随着EPON技术的成熟，业界主流的运营商已经开始大规模部署EPON系统，展开FTTX应用，并在此基础上实现Triple Play（三重播放，提供语音、数据和视频业务），构建三网合一的接入平台。自2004年起，在FTTH最发达的日本、韩国、台湾以及美国、欧洲等国家和地区，EPON技术得到了大规模的应用，并进一步刺激了IPTV业务的繁荣。在中国市场，目前EPON产品已经在所有省份都有了试点和商用。EPON技术采用波分复用（WDM）技

31、术在单根光纤上实现对称1Gbps的带宽，并且且可以在接近客户段实现分光下行，大量节省了骨干光纤资源。目前达到的最大分光比是1：64。EPON系统的另一个优势在于其强大的覆盖能力，在1:32的分路比下最远覆盖可达20 km，在1：64分光比下，最远覆盖范围是10km，这充分保证了设备的覆盖范围。在1：32分光比下，每个ONU用户的平均带宽可达30M以上，使得视频业务得到了足够的带宽保证。无源光分支器的使用，节省了大量的维护资源，节省了机房、电源配套等资源，整体降低了FTTX网络的建设成本和维护成本。近年来的光纤成本的下降，为FTTX提供了缆线配套成本的下降。目前各运营商提供的宽带接入业务主要是A

32、DSL和LAN接入两种，此外，随着带宽需求的不断增加，VDSL也逐渐成为一种选择。下面将对EPON和这三种接入方式进行技术和经济性的比较。其它的接入方式，如Cable Modem，电力线接入等由于市场占有量不大并且受行业资源限制，在此不做讨论。37第三章 Ethernet over Coax技术第三章 Ethernet over Coax技术3.1 EOC概述EOC即Ethernet over Cable，以太数据通过同轴电缆传输。现有的EOC主要分为两大类：无源基带EOC和有源调制EOC。无源基带EOC由于只能适应星型网络，不适应现有树形广电同轴网络 。无源EoC的设备无需供电，该技术直接把

33、以太网的基带信号耦合到同轴电缆中传输，其设备成本很低。从改造情况看，无源EoC改造必须具备两个条件：首先，局端数据信号必须到楼道；其次，EoC下行不能有分支分配器，且不能有额外干扰源。这两个条件，导致EoC技术的改造成本非常大，无法适用于广电的树型和星形的网络，除了利用电缆入户外，等于重建网络。 有源EoC则利用OFDM等技术把以太网信号调制到某个频段上，然后再耦合到同轴电缆上传输，由于采取了一些适应CATV网络特性的处理技术，所以能克服无源EoC的缺点，具有传输距离远，能跨越分支分配器，高带宽，支持QoS，支持集中网管等优点。3.2 EOC的分类 如图3-1EOC技术有源EOC基带EOC低频

34、EOC高频EOCHomoPNA标准HomoPlug标准同轴wi-fiMoca降频wi-fi图3-1 EOC分类EOC分为调制和基带两种技术流派： （1）调制EOC 调制EOC也称作有源EOC,即将数据信号调制后通过同轴电缆传输。它采用频分复用技术。有源EoC则利用OFDM等技术把以太网信号调制到某个频段上，然后再耦合到同轴电缆上传输，由于采取了一些适应CATV网络特性的处理技术，所以能克服无源EoC的缺点，具有传输距离远，能跨越分支分配器，高带宽，支持QoS，支持集中网管等优点,传输距离最大可达600m。（2）基带EOC 通过无源器件对数据信号进行处理，数据信号由双极性信号（基于五类线传输）转

35、换成单极性信号（便于同轴电缆传输），原有以太网数据信号的帧格式和MAC层都没有改变，因为信号没有被调制，通常称作基带EOC。从改造情况看，无源EoC改造必须具备两个条件：首先，局端数据信号必须到楼道；其次，EoC下行不能有分支分配器，且不能有额外干扰源。这两个条件，导致EoC技术的改造成本非常大，无法适用于广电的树型和星形的网络，除了利用电缆入户外，等于重建网络。传输距离较近通常在100m以内。3.3 EOC工作原理(1)无源EOC工作原理 无源EOC是基于同轴电缆上的一种以太网信号传输技术。其原有的以太网信号的帧格式没有改变，改变的是从双绞线上的双极性（差分）信号转换成为适合同轴电缆传输的单

36、极性信号。基带EOC传输技术基本原理： 利用有线电视信号在111860MHz频率传输，基带数据信号在120MHz频率传输的特性，可以使两者在一根同轴电缆中传输而互不影响。把电视信号与数据信号通过合路器，利用有线电视网络送至用户。在用户端，通过分离器将电视信号与数据信号分离开来，接入相应的终端设备。图3-2 基带EOC传输原理基带EOC技术原理如上图3-2所示: 主要由二四变换、高/低通滤波两部分实现。由于采用基带传输，无需调制解调技术，楼道端、用户端设备均是无源设备。 现有的以太网技术是收发共两对线，而同轴电缆在逻辑上只相当于一对线，所以在无源滤波器中需要进行四线到两线的转换。(2)有源EOC

37、传输原理图3-3 有源EOC传输原理 有源EoC系统的的上下行数据采用了不同的传输方式。这是专门为了适应Cable网络共享媒质的特性而设计的。如下图3-3所示。 每当STA上电后，STA会搜索CCo，并在CCo上注册自己的MAC地址，同时，CCo给每一个STA分配一个唯一的终端设备标识。 下行方向，数据从CCo到多个STA以时分复用技术（TDM）广播到各个STA。当数据信号到达STA时，STA根据TEI，在物理层上做判断，接收给它自己的数据帧，摒弃那些给其它STA的数据帧。举例，上图中，STA1收到包1、2、3，但是它仅仅发送包1给终端用户1，摒弃包2和包3。 上行方向，采用时分多址接入技术（

38、TDMA）和载波检测多路复用（CSMA）传输上行流量。TDMA面向连接，提供QoS保障，确保带宽预留、高可靠性和严格的时延抖动控制。CSMA面向优先级，提供四级优先级。基于128位AES严格加密。 有源EOC的头端将ONU输出的以太网数据信号对射频载波进行调制，已调制的射频载波与有线电视射频信号在EOC头端频分复用后，输入同轴分配网传输到用户。用户的上传数据信号在EOC的用户端设备EOC-MODEM对上行射频载波进行调制后，通过同轴分配网上传到有源EOC的头端，在此解调为数据信号输出到OUN，再由EPON系统完成数据上传。3.4 EOC网络拓扑结构如图3-4所示， EoC（Ethernet o

39、ver Coxial Cable）设备，是一种利用同轴电缆承载以太网，解决最后一段距离“100m”问题的技术。 EoC技术采用点到多点的用户网络拓扑结构，利用广电原有的同轴电缆实现数据、语音和视频的全业务接入。 图3-4EOC网络拓扑结构一个典型的EoC系统由CCo（EOC头端设备）、STA（EOC终端设备）和分支分配器组成。CCo类似一个集中器，放在小区机房或者楼道内，STA放在用户家里机顶盒上。两者之间由分支分配器组成的树型或者星型CATV网络相连。CCo除了提供网络集中和接入的功能外，还采用了VLAN/QoS技术，能够对用户的数据、语音和视频的全业务进行精细化管理，可以针对用户的的不同业

40、务要求进行带宽分配和管理配置。 所有STA的上行数据都传递给CCo，STA之间不能互相通讯。也就是各个用户之间的是隔离的，这可以有效避免相互之间的影响。第四章 基于EPON+EOC的三网融合技术第四章 基于EPON+EOC的三网融合技术4.1 EPON+EOC的概述EPONEOC技术可提供数据、视频、语音于一体的三种播放的综合承载，通过一张接入网提供过去多张网络的功能。该技术是在现有HFC网络基础上构造适用于光电网络系统的数字带宽用户接入网络，他在不影响现有CATV正常工作的前提下，以先进的调制解调技术，将以太网信号合成在同轴电缆中与原有的CATV信号一起传输，用于承载基于IP的数据、语音和视

41、频等业务，它以较少的改造成本和工程量将原来单项的CATV网络改造成为一个双向的、能够承载多种业务的双向宽带网络平台，具有良好的适应性和灵活的组网方案。4.2 EPON+EOC技术的结合综合了EPON技术和EOC技术的优点，将EPON技术和EOC技术相结合、统一网管、组成整体解决方案，可以为广电三网融合NGB的发展提供接入网络的最佳技术。1. EPON+无源EOC方式的结合：l 通信信道质量：差，易受到电磁干扰，噪声源继红l 适合网络结构：只适合星形网络l 传输距离：最大支持100ml 改造工程及难度：大，需改分配网络，入户施工，无法透传分支分配器l 运维成本：高2. EPON+有源EOCl 通

42、信信道质量: 好，抗干扰能力强，信号传输稳定l 适合网络结构：星形、树形l 传输距离：最大支持600m EPON+Home Plug EPON+WiFi EPON+HomePNA EPON+MoCa现有的EPON+EOC有多种结合的方式，可根据实际情况而定。由于EOC存在几种技术，所以这也区分了EPON+EOC的不同方式灵活的结合。4.3 EPON+EOC技术方案特点：(1)实现视频、数据、语音的三种终端融合接入，支持有线电视网络双向改造 (1)提供高接入带宽及灵活的用户带宽分配策略(2)基于优先级队列的业务感知QoS保障(3)采用分步布置的方式，允许运营商按开通率的变化建设，结合GEPON系

43、统的分步建设特点，充分利用现有光纤(4)同轴资源，大幅度降低CAPEX （Capital Expense初建资本投）无需升级当前的同轴网络，无需敷设新的电缆到每个用户家中 (5)安装调试简单，施工人员可快速掌握，在短时间内即可完成安装工作(6)采用双层平面的架构实现系统的运营管理。设备层面可采用标准的 SNMP EMS（网元管理系统）实现管理(7)802.1x 或 MAC 地址过滤的方式实现设备验证。接入用户可通过 PPPOE 或 DHCP 等方式从管理系统获得接入认证(8)采用 OFDM等调制技术，解决了传统的 CMTS 技术噪声汇聚等导致出线率低的第五章 基于EPON+EOC的三网融合方案

44、设计第五章 基于EPON+EOC的三网融合方案设计5.1需求分析1.设计目的： 为某小区设计三网融合实现方案2.设计对象：该小区的7个住宅单元子区17，每个单元有6层，每层10个用户，即每个单元拥有60个用户。3.设计目标：通过实现三网融合，将只需要一张网络覆盖该区的网络建设，实现语音网、数据网、视频网共享一条物理介质传输到用户家中，满足用户的需求。 4.业务需求分析数据业务语音业务视频业务 三类业务： 5.目前带宽需求种类 6.技术先进性 技术先进性主要体现在以下几个方面：（1） 在系统和设备选型上选择符合国际标准的、对技术的未来发展提供保证的产品；（2） 网络系统指标的前瞻性。网络技术发展

45、迅速，现有技术和设备选择应能适应未来 （3） 一定时期内的应用要求。（4） 主要组网设备生命周期长，保证原有资源不浪费，网络规划设计要能适应升级的要求。 7.安全可靠性（1）对该网络的构造必须保证用户端的安全性以及可靠性能。（2）设计、系统和设备选型，以及网络施工布线工艺均要充分做到抗干扰、防雷击、无差错、不间断运行的技术要求，即在系统设计时，始终把安全可靠性放在第一位。（3）设计、规划适应考虑设备冗余、链路路冗余、技术指标冗余。 8. 合理性及有效性 网络建设，既要着眼于现在，又要放眼未来，既要技术的先进性，又要充分考虑投资的合理性和使用有效性。5.2方案设计5.2.1小区拓扑图 图 5-1

46、 小区拓扑如上图5-1所示，该小区每个单元距离网络中心都在10km以内，第一单元距离网络中心2km，第二单元距离3km，第三单元距离3km，第四单元和第五单元距离4km，第六单元和第七单元距离都是5km。其中第四单元和第五单元距离在100m以内，第六单元和第七单元距离为200m以内。其他个单元之间距离均大于在600m。5.2.2技术分析为实现该小区三网融合方案，此处选择采用了FFTB光纤到楼的接入方式，介于光纤作为远距离、传输高速率、大容量、寿命长、可靠性高、多业务的最佳媒质，采用光纤作为传输介质。传输系统采用pon系统局端采用EPON点到多点技术，传输距离最大可达20km，仅需要一根主干光纤

47、和一个OLT光线分路器、一个1分3和一个1分4的光分配器、以及ONU光网络单元。该技术上下行均为千兆速率，高速带宽，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户加密需求的变化动态分配带宽。EPON的基础架构：树形和星形结构，如下图5-2所示。图5-2 EPON结构EPON技术支持：长距离，高宽带(20km，1.25G)是EPON的一大优点。光纤化的ONU说，非常适合于FTTB模式。EPON系统所能提供的可调节的、有优先级和带宽保证的服务，将非常有吸引力。同时支持远端设备ONU/ONT的自动测距和自动加入，网络扩容便利，且局端设备和用户端设备为统一网管，对于运营商来可以大大降低运营维护费

48、用。 EPON是面向未来的技术，它是一个多业务平台，可以同时提供IP业务和传统的TDM业务。QoS可以完全保证，而且完全遵循IEEE 802.3ah的标准。这不但使运营商在同一套传输平台上就可以根据用户的要求随时开通所需要的多种业务，而且非常容易向IP业务网络过渡。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系，EPON可以通过DiffServ、PQ/WFQ、WRED等来实现用户级的SLA。MS-EPON可以根据需要对每个用户甚至每个端口实现基于连接的带宽分配(区别于普通交换机的基于端口的速率限制)，并可根据业务合约保证每个用户连接的QoS。当光纤接入到单元楼道后，最后“一百米”的接入用户技术 采用EO

49、C技术来实实现接入到用户：根据事情情况决定用基带EOC或有源EOC，EOC传输系统如下图5-3所示：图5-3 EOC传输系统 在现有光纤到楼的情况下，建议可以采用EPON和EOC技术相结合为该小区建设新一代双向接入网：采用EPON技术实现光纤网双向接入，用EOC完成电缆网部分的双向接入，这样的接入系统完全可以满足用户对VOD、IPTV、VoIP、 Internet接入等多功能互式业务的需求。5.2.3总体设计图5-4 结构如上图5-4所示，EPON系统的OLT光线路终端设备将电话信号和数字信号进行合成，然后通过外置的合波器将CATV信号经过光发射机转换成光信号后合成在一起通过一条主干光纤并且经

50、过光分配器分流后传送到各个单元。光纤到楼以后通过EOC系统的EOC局端设备将CATV信号和IP数据信号混合输出到有线电视分配网，实现共缆传输广播、电视节目和 IP 数据。EOC终端设备在用户侧分离有线电视CATV信号和IP数据信号， 满足用户宽带接入和交互电视的需求。设备放在用户端，通过无源分配网上连局端设备或通过跨接放大器的中继设备上连局端设备。 5.2.4具体设计1. （一）小区到单元楼道设计：FFTB-采用的EPON技术图5-5 EPON结构1）如上图5-5所示为该小区设计的EPON的网络结构由OLT、ONU、ODN组成:OLT(Optical Line Terminal)是光缆终端设备

51、，放在网管中心机房，它可以是一个L2交换机或者L3路由器，用於连接光纤干线的终端设备。在下行方向，它提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向，OLT将提供了GE(GigabitEthernet)。将来10Gbit/s的以太网技术标准定型后，OLT也会支持类似的高速接口，为了支持其他流行的协议，OLT还支持ATM，FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口标准。OLT通过支持E1口来实现传统的TDM话音的接入。在EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的五大功能。如通过在OLT上通过定义用户带宽参数来控制用户业务质量、通过编写访问控制列表来实现网络安

52、全控制、通过读取MIB库获取系统状态以及用户状态信息等，还能提供有效的用户隔离。OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，提供面向无源光纤网络的光纤接口。OLT除了提供网络集中和接入的功能外，还可以针对用户的QoSSLA的不同要求进行带宽分配，网络安全和管理配置。ODN（optical distribution network） 是光配线网，其作用是为OLT和ONU之间提供光传输通道。 ONU(Optical Network Unit)为用户端设备放置在用户端楼道内。一般包括光接收机、上行光发射机、多个桥接放大器等。这里主要由两个光分配器来连接OLT和ONU，它的功能是分发下行数据

53、并集中上行数据。它可以接入多种用户终端，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。ONU的网络端是光接口，而其用户端是电接口。因此ONU具有光/电和电/光转换功能。它还具有对话音的数/模和模/数转换功能。Splitter光分配器是一个简单设备，它不需要电源，可以置于全天候的环境中，一般一个Splitter的分线率为2、4或8，并可以多级连接。在这里主要选用了一个1:3和一个1:4的光分路器。在EPON中，OLT到ONU间的距离最大可达20km，如果使用光纤放大器（有源中继器），距离还可以延长，但是在该园区中并不需要，因为各单元到网管中心的距离均为10km以内。2）EPON系统对光网络单元O

54、DN的要求：ODN 所采用的光纤为G.652单模光纤，其上下行光链路的衰减值应不大于下表要求，如表5.1所示： 序号采用接口（换红蓝线路最长距离）1310nm时最大光链路衰减（dB）1419nm时最大光链路衰减（dB）11000BASE-PX20U接口 （最大传输距离为20km）24/21000BASE-PX20D接口 （最大传输距离为20km）/23.5表5.1 最大光链路衰减值参考表3） OLT、ONU配置如下：OLT光模块采用PX20标准，ONU光模块采用PX10标准。用户带宽需求的确定如下表5.2所示：表5.2用户宽带需求宽带业务对下行带宽需求对上行带宽需求标清电视2Mbps/频道0.

55、2Mbps/频道高速上网平均2Mbps平均1MbpsVOIP50kbps50kbps由此可见，一个普通的用户端，如基本实现全业务的接入民用化带宽应不小于6M。但实际中远远没有达到全业务的带宽需求那么大，假定按照用户开通双向业务比例30%，且只有50%的用户同时使用3种业务，且以每个用户全业务为6M需求标准计算，则真正在实际中每个用户仅需要的平均带宽为0.9M。（二）单元楼道内接入用户方案设计 最后“一百米”楼道技术EOC1. 技术分析：如表5.3有源EOC和无源的对比条 目EPON+无源EOCEPON+有源EOC整体情况通信信道质量差，易受到电磁干扰，噪声源集中好，抗干扰能力强，信号传输稳定适

56、合网络结构只适合星形网络星形/树形工程技术传输距离（m）80500接入用户数10Mbps/16200Mbps/254线路改造是否改造工程及技术难度大，重新改造分配网络，入户施工，并无法透传分支分配器小，网络适应能力强，几乎不用改造运维成本高低表5.3 有源EOC和无源EOC对比各类有源EOC技术进行比较如下表5.4所示：表5.4 各类有源EOC对比比较项目HomePNAWIFiHomePlugMoCA/C-link无源EOC通讯方式半双工半双工半双工半双工全半双工标准化HomePNA1.0801.11/g/nHomePlug0/2.0MoCA1.0803.3调制方式FDQAM/QAMOFDM/

57、BPSK、QPSK、QAM子载波、QAM自适应OFDM/子载波QAM自适应基带manchester编码占用频段428Mh2400M或变频228M8001500M0.525M信道带宽 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独享MAC层速率Mbps80共享25共享100共享135共享9.6独享MAC层协议CSMA/CACSMA/CACSMA/CA，TDMACSMA/CA，TDMACSMA/CD客户端数量16或3232左右16或12831不受限由交换机端口数决定QOSHPNA 3RQOS+CQOSWiFi

58、WME（多媒体扩展）QOS mapped to802.1d anex H.28个802.1D优先级映射到2或3个优先级802.1d AnnexH.2时延=30ms=30ms=30ms=5ms=1ms备注速率与接入点数成反比 1，技术成熟度高后续发展快 2频率高消耗大，降低了速率 速率与接入点数成反比较新技术，在VLAN和Qos方面待完善 1.速率恒定2. 无源可靠性高综上，Homeplug AV技术选用支持：1）Homeplug AV over Coax工作在低频段，分为两个频段：2-30MHz/34-62MHz2）每个频段使用917个子载波调制方式：1024/256/64/16/8 QAM,

59、QPSK, BPSK, and ROBO以及OFDM多载波调制方式3）采用Turbo FEC纠错，物理层速率达到200Mb/s，静荷150Mb/s。实际吞吐量仅100Mb/s。4）支持基于VLAN/TOS QoS5）加密技术：AES-1286）传输方式：CSMA/CA、TDMA综上所述HomeplugAV具有以下优势:1）实际频率带宽：24M 2）输出电平：110dbu 3）带外辐射输出67dbc4）抗脉冲噪声能力极强5）反射损耗大6）插入损耗小 由于EOC技术分为基带EOC和有源EOC，而有源EOC又分为低频EOC和高频EOC，EOC技术有多种选择性。这里做一下技术对比进行分析后，重点选用低

60、频HomePlug技术。 HomePlug Over Coax技术是源于电力线传输的技术，所以其天然具有高抗干扰能力，并且其利用OFDM（正交品分多路复用）技术，可以自动选择低噪声频点进行传输，能完美适用任何网络结构，即使在很低电平条件下也具有不错的网络性能，传输距离高达500m，带宽为200M，另外，其改造量小，成本低等等。考虑到各种因素，综合了HomePlug的优势，楼道技术采用了有源EOC-HomePlug技术。（二）楼道接入用户网设计 图5-6 单元楼房示意图 为该小区第17单元设计的楼道接入方式均类同，如下只用对一个单元做方案说明。如图5-6所示：如上图所示，为该小区每个单元楼房示意

61、图，每单元有6层楼到，每层楼有10个用户入住。综上所述分析，对每个单元的用户接入技术采用了有源EOC-HomePlugp技术，现在对楼道类EOC系统结构进行组建，如下图5-7所示：图5-7 EOC系统EOC头端设备是基于HomePlugAV技术的的有源调制的接入汇聚设备，将IP数据信号调制到2-30MHz频段，利用OFDM频分复用原理和CATV信号（工作频段45-870MHz）混合在一起, 实现共缆传输到有线电视分配网，用于承载基于IP的数据、语音和视频等业务。此处该EOC头端设备为缆桥交换机，缆桥交换机是同轴数据网中对有线电视单相放大器跨界的设备，他将混合后的信号通过频率分割的方式，使数据信号不经过放大器，有线电视信号及你改过放大后通过跨接起再其次与数据信号混合。 线缆交换机采用该模块化设计，主要模块有CATV模块，ONU模块，EOC头端模块，主控模块。这些模块都作为可选模块配置在相应的机箱里。一个Homeplug AV over Coax设备头端支持的CPE最多可达64个。而且随着CPE个数的增加，每个用户的带宽随之降低同轴分