罗任翔 刘伟平 陈舜儿 黄红斌 郑力明
1 引言
随着信息技术的发展，人们对于语音、数据、视频点播等业务接入的要求越来越高，为用户提供更宽、更快和交互式业务的传输通道是网络运营商努力的方向。
传统的有线电视网络是专为高效地向家庭传送广播电视业务而开发的，要实现诸如视频点播、语音、图像、数据、多媒体等交互式业务的传输，就要对现有的有线电视光纤/同轴电缆混合网进行双向化改造。目前,HFC双向改造有多种技术，主要的方法是采用双向HFC+Cable Modem的方式，也就是把原有CATV系统中的低端频率用作回传,实现非对称传输，这种传统HFC网双向化方式存在用户可用的带宽有限和HFC回传信道有“漏斗效应”等缺点。
以太无源光网络(EPON，Ethernet Passive Optical Network)作为多业务宽带接入方式具有优异的特性，基于EPON的有线电视全业务接入系统是可以实现传输包括模拟电视信号在内的全业务接入网(FSAN)，该系统对有线电视网络进行双向化业务改造有重要参考价值，本文分析了该系统的结构、工作方式及特点，最后讨论了实现该系统的关键技术。
2 基于以太无源光网络的有线电视全业务接入系统
2.1 系统构成
基于EPON的有线电视全业务接入系统是以EPON技术为核心的全业务系统，该系统主要由光线路终端(OLT, Optical Line Terminal)、无源分光器(POS, Passive Optical Splitter)、光网络单元(ONU，Optical Network Unit)、CATV电视信号发送系统和网络管理系统组成。
中心局(CO, Center Office)提供系统和服务提供商的核心数据、电视和电话网络之间的接口。OLT向上提供到TDM/PSTN、IP网、电视网络及其他网络的接口,支持IP、ATM、FR甚至传统的TDM话音业务、视频点播和T1/E1业务，向下提供连接波分复用器(WDM, Wavelength Division Multiplexer)的接口，OLT除了具有网络集中和接入的功能外,还支持带宽分配、QoS/SLA、OAM、网络安全等功能。电视信号经过CATV前端及光发射机调制送到波分复用器与OLT送来的光信号合波在1根光纤上传输。ONU接收从WDM来的光信号,向下提供各种应用接口(如10/100 Mbit/s以太网接口、电话接口和有线电视视频接口),以支持数据、话音和视频等业务,同时它还负责将上行数据传送到OLT。另外,ONU还提供以太网第二层和第三层的交换功能,实现内部的路由选择。POS是一个简单的无源设备,用于连接OLT和多个ONU,并进行光功率分配,它不需要电源,可以置于全天候的环境中，一般一个分光器的分线率为8、16或32,并可以多级连接。网络管理系统负责管理系统的各种不同元素，使整个网络具有良好的操作、管理、维护和指配(OAM&P，Operation Administration Maintenance and Provisioning)功能。
2.2 系统工作原理系统采用单纤3个波长来传输全业务，EPON中OLT两个上下行波长用于传送数据、语音和IP交换的数字视频（IP-SDV），第3个波长用于下行CATV射频的传输，采用这种设计，PON可以覆盖20 km以内16个以上的光节点。
系统中EPON采用λ1,λ2两波长在同一光纤网络中双向传输数据、图像乃至声音，HFC选用λ3波长传送电视信号，通过波分复用的方式与EPON的OLT合成于1根光纤。经过分路，光纤传输送到ONU前的WDM，还原成λ3信号给CATV光接收机，其他信号在ONU根据EPON协议来完成宽带数据和声音的传输，最后实现宽带用户的全业务接入，也就是说电视信号的传送通过HFC广播来实现，而IP、话音、视频点播等双向业务通过EPON来进行。
在EPON中，数据采用IEEE 802.3以太网协议封装，传送的是可变长度的数据帧，最长是1 518字节，最短是64字节，这很适合直接传送IP业务信息。
在EPON的下行方向，多种业务信号通过骨干网传输到中心局，然后被OLT经无源分光器分配到ONU单元，经过ONU的光/电转换及相应处理后，每个ONU根据每个数据包的地址信息，接收属于自己的数据包，为用户服务，采用的是广播方式。
在上行方向，采用时分复用（TDMA）技术，系统在进行测距和时延补偿后，OLT根据一定的原则将不同的时隙分配给各个ONU，每个ONU的上行信号再进入光分配器的共用光纤，正好占据分配给它的一个指定时隙，以避免不同ONU上传的数据发生相互碰撞干扰。
基于EPON的有线电视全业务接入系统的特点和优势主要有以下几点：
(1)系统能提供高带宽。EPON向用户提供的带宽是目前PON系统中最高的，在本地的IP中下行速率已达到1 Gbps，最多达64个ONU上行速率可超过800 Mbps。
(2)协议转换成本低。EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素。
(3)系统成本低，周期短。由于采用的是PON结构,相对于非PON系统而言,节省了大量的光纤、有源光器件的投入及运营成本，同时HFC网络采用星型结构，此结构与EPON十分相似，因此，在现有的HFC网络中采用EPON，不需对现行HFC进行双向化改造，只需在原来的光纤网络上做简单的配置，可在较短时间内完成网络的叠加，实现宽带用户的接入，使得企业能较快实现盈利。
(4)安全性高。EPON下行均为吉位速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用共享带宽,支持VLAN、VPN、IPSec和通道技术等,提供安全的网络接入。
(5)更好的QoS。系统没有双向HFC+Cable Modem的回传噪声缺陷，另外EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量，因而使得有线电视公司可以通过开发宽范围的灵活的服务产品来增加收入，增强企业竞争力。 （未完待续）
摘自《中国有线电视》
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