伴隨廣播數字化進程，為配合數字電視多種業(yè)務加快發(fā)展，建設寬帶、雙向的有線電視網絡，為有線電視用戶提供Internet，VoD，交互電視等綜合多媒體業(yè)務已經得到廣泛認同。而我國廣電同軸電纜Cable接入覆蓋達1.5億用戶，是覆蓋最廣泛的有線線路之一，同時同軸電纜擁有寬頻率，高帶寬等特性，因此如何在現有的同軸網絡上承載以太網、IP業(yè)務，提供Ethernet Over Cable成為各種技術的焦點。目前主流技術有無源EoC和有源EoC，有源EoC中有基于高頻（MoCA，WiFi），低頻（PLC，HomePNA）等不同技術。本文從廣電網絡特點和要求出發(fā)，對各種有源EoC技術進行對比和分析。

1、 廣電網絡現狀

目前廣電網絡基本是為適合廣播電視傳輸的基于光纖同軸混合傳輸的HFC（Hybrid Fiber Coax）網絡。通常由一個總前端和若干分前端、一級和二級光鏈路干線、用戶分配網三大部分組成。

一級光鏈路一般是指總前端之間、總前端和分前端之間或者分前端之間的光路，一般采用環(huán)型、網狀結構實現路由冗余備份，在光鏈路物理連接上仍采用星型結構方式；二級光鏈路一般是指分前端到光節(jié)點（Optical Node）之間的光路，一般采用星型拓撲結構，條件好的地方可能采用環(huán)型、網狀結構實現路由冗余備份。

用戶分配網一般指光節(jié)點到用戶家中的同軸電纜分配網絡，一般采用樹型結構。典型的廣播電視網絡如圖1所示。目前用戶分配網的線路參差不齊，區(qū)別較大，一般只考慮正向傳輸指標，較少考慮反向傳輸指標。

隨著光進銅退的發(fā)展趨勢，光纖會越來越靠近用戶端，光節(jié)點覆蓋用戶數也會逐步減小，-9，-12電纜會逐步被光纖替代，逐步消失，同樣放大器也會逐步減少到1級或者無源網絡。

                                                                                                                                                    圖1 有線電視網絡常用結構

作為解決最后接入方案，如電信大部分雙絞線能適應xDSL接入技術類似，EoC技術選擇上必須考慮滿足大部分現有用戶分配網，小部分網絡做很少的改動就能提供簡單方便的即插即用解決方案。

典型的用戶分配網絡涉及的設備有：Cable電纜，分支器，分配器，放大器，還可能有尋址器。下圖是某實際網絡的部分用戶分配網絡：

? 廣電網絡中300M，550M，750M，860M系統(tǒng)說明。

– 分支器，分配器的指標都是5M～1000M，但實際上高頻的效果都是比較差的，插入衰減，放射等指標都會變壞。

– 廣電頻率說明：一是Cable電纜限制；電纜質量不夠好，到高頻時輻射大，屏蔽性能下降，抗干擾能力下降。二是放大器的工作頻段限制，有不同的截止頻率。

? 電纜的衰減特性。電纜的衰減和電纜的結構等特性相關，下面列的是通用的75歐電纜不同頻率的大致衰減特性。（-5，-7是電纜的粗細）

75-5電纜的衰減，50M～5dB/100m；750M～20dB。（室內電纜）

                                                                                                                                                             圖2 用戶分配網絡圖

如上圖所示，一般光節(jié)點到樓道后，其分配網絡就是由分支器、分配器和入戶電纜組成，分配網絡中的分支器，分配器在標稱頻率范圍內（一般為5M～1GHz），都可以看成是固定衰減，一般在35～40dB左右。

光節(jié)點輸出電平一般為110dBuV，廣電入戶信號為70±3dBuV（所有頻率），放大器主要是補償線路衰減。不同電纜的衰減特性如下：

75-5電纜的衰減，50M～5dB/100m；750M～20dB/100m。   （室內電纜）

75-7電纜的衰減：50M～3.2dB/100m；750M～13dB/100m。 （入戶電纜）

75-9電纜的衰減：50M～2.3dB/100m；750M～10dB/100m。 （主干或分配電纜）

75-12電纜的衰減：50M～1.9dB/100m；750M～8dB/100m。 （主干電纜）

有線電視分配網絡中宣稱的衰減都是指網絡設計最高可用頻率（如750M，860M）的衰減，因此從上面可以看出，低頻50M的衰減基本只有高頻750M的1/4左右。而隨著光纖價格逐年下降，4芯的光纖已經接近-7電纜的價格，光纖收發(fā)器的價格也越來越低，而且光纖的壽命長（一般可達10年，而電纜一般5～7年），因此現在新鋪設線路（主干和分配電纜）都是采用光纖替代同軸。因此在EoC網絡中首先必須考慮電纜分配網絡的衰減。

2、 有源EoC低頻和高頻對比

按照有線數字電視頻道配置指導性意見以及實際應用，目前有線電視網絡受網絡設備、分配網絡線路衰減、前端發(fā)射設備、放大器等因素影響，存在300M，550M，750MHz，860M的網絡。為兼容現有的頻率分配，可供EoC使用頻率有兩個部分，一是低頻5～65MHz，二是高頻860MHz以上。將來隨著數字化改造完成，且88～108是FM頻道，在同軸電纜中仍可傳輸，因此低頻可擴展至110MHz。

                                                                                                                                                    圖3 有線電視網頻率分配圖

如果采用高頻技術，考慮到實際要和860MHz數字電視頻道兼容，而頻段隔離濾波器的性能和通帶和阻帶的變比相關，阻帶太窄，高頻隔離、混合濾波器成本很高且很難做好，因此高頻實際頻率要采用925MHz以上頻率才比較合適。由于我國GSM下行采用935～960MHz頻道，且基站的發(fā)射功率大，電纜等串擾與頻率的1.5次方成正比，必須考慮給頻道的干擾。同時考慮現有網絡存在大量550MHz，750MHz的網絡，無法滿足高頻傳輸的要求，且大部分分支分配器雖然是5～1000MHz，但是850MHz以上高頻的特性基本都會變差，超過1GHz頻率后，特性更是難以保證。另外，一般光節(jié)點用戶覆蓋范圍為數百米，按照上述電纜的衰減和頻率的開方成正比，50MHz衰減大約為800MHz的四分之一。因此，采用高頻技術實際可用可靠頻道為925～1000MHz，無法滿足現有光節(jié)點覆蓋。

如果采用低頻技術，由于低頻衰減較小，即使等效75-5電纜400m長度的衰減也才20dB，加上35～40dB的衰減，也小于60dB，可基本滿足光節(jié)點覆蓋。

3、 有源EoC技術對比

從上面低頻和高頻的分析，低頻更合適EoC的傳輸，但眾所周知，HFC網絡低頻存在匯聚噪聲和低頻干擾大的問題，因此必須對有源EoC的低頻技術和高頻技術進行對比分析，為有源EoC的技術選擇提供理論依據。

目前采用高頻的EoC技術有兩種，一種是基于WiFi的WLAN技術，另一種是基于MoCA(Multimedia over Coax Alliance 同軸電纜多媒體聯盟)技術。WiFi技術中有采用降頻到1GHz左右和直接使用兩種。直接將WLAN信號耦合到同軸電纜上，由于WLAN是2.4GHz頻道，衰減太多，基本不用考慮。本文中僅針對降頻的WLAN產品來分析。

首先來說明WLAN技術，不可否認，WLAN是一種經廣泛驗證和規(guī)模使用的無線技術，但其MAC和PHY特性是適應無線多徑傳輸、快速衰弱的時變信道，通過分集、多天線等來解決信號快速衰弱、信號盲點的問題。而Cable信道是一種相對比較穩(wěn)定的信道，其信道的三大特性：衰減、延遲失真、噪聲等都相對穩(wěn)定。因此這兩種信道的不同導致效果差別很大。主要存在以下問題：

                                                                                                                                                      圖4 WLAN子載波示意圖

a. 抗干擾能力差。WLAN雖然也是采用OFDM技術，但是所有信道都是采用同樣的調制方式（BPSK，4QAM～64QAM），不能根據每一個信道的SNR來調整比特分配，完全依靠誤碼率來調整速率，粒度太粗。只有52個信道（4個導頻音，48個承載信道），頻率帶寬312.5KHz。高頻噪聲容易注入，由于電纜和接頭，分支分配器的高頻屏蔽性能下降（高頻噪聲的穿透力強），因此GSM和他高頻等噪聲容易注入。

b．   覆蓋范圍小。高頻電纜衰減，分支分配器高頻特性不易保證，高頻泄漏大。放大器改造難度大，需要用有源中繼器來跨接，且影響總帶寬。由于有線電視可能最高頻率為860MHz，因此至少需要采用925MHz以上的頻段，才能保證和有線電視之間的頻段隔離。

c．    帶寬窄。54M物理速率，MAC速率為25M左右。WLAN從11g到11n，雖然11n采用40MHz帶寬和多路輸入輸出技術，能提供很高的帶寬和速率，但11n的MiMo技術提升性能是針對無線信道多徑信道的，無法在Cable上實現。從長遠發(fā)展看，沒有競爭力。

d．   診斷功能、多業(yè)務功能弱。WLAN技術主要是用在家庭聯網無線聯網，在應用到Cable技術后，沒有針對Cable做診斷、維護，并且多用戶接入，QoS等方面缺乏支持。

e．    由于增加降頻電路，變成非標電路，其成本上升，成本優(yōu)勢降低，調整誤差比MER變差，非標準WLAN，生產測試困難，只能采用定性手段來評估。

MoCA是專門為適應Cable網絡開發(fā)的一種用于家庭聯網的技術，也采用高頻，和WLAN相比，其帶寬寬，采用50MHz，子信道也調整為192KHz，采用真正OFDM技術，抗干擾比WLAN要好。MoCA作為家庭多媒體互聯，在北美運營商家庭互聯得到廣泛應用。但考慮到家庭網絡分支分配器少，線路短，線路損耗小，反而是分支分配器的隔離損耗變成主要因素，同時采用1G以上頻道，避開GSM噪聲，因此MoCA作為家庭內部網絡是很好的解決方案之一。但如果作為接入網方案，則存在以下問題：

a． 覆蓋性問題和改造成本問題。高頻衰減大，覆蓋范圍小，只能做到樓道覆蓋，從而導致成本高。跨接放大器需要考慮有源設備，網絡引入有源設備，增加了故障點，并且成本較高。高頻濾波器，信號混合器相比低頻成本要高。

b． 高頻噪聲容易注入。

c．  網絡適應性問題，國內存在大量的550MHz，750MHz，很難適應高頻傳輸。

d． 芯片成本高，只有一家芯片。長遠看，低頻因沒有射頻RF電路，直接調制輸出，信號驅動簡單，方案成本低。

目前低頻技術上比較接近要求的有兩種技術，一是PLC，二是HomePNA?？紤]到低頻不可避免存在噪聲，因此抗干擾能力成為低頻選擇的一個重要指標。

HomePNA早期（2.0以前）是基于短距或家庭電話線（Home Phone Line Network Alliance）的一種家庭互聯技術之一，到3.0后，同時提供基于家庭電話線和同軸網絡的寬帶技術。其使用低頻段（4－20MHz or 12－28MHz），物理調制技術采用QAM，FDQAM，雖然FDQAM通過降低數量，多次拷貝傳輸來提供糾錯，但其抗干擾能力遠不如OFDM，且MAC技術主要是考慮家庭互連，接入MAC數、用戶數受限制。

                                                                                                                                                                   圖5 FDQAM調制示意圖

PLC電力線通信技術經過多年的發(fā)展，產品從14M，45M，80M發(fā)展到現在的200M產品。由于電力線噪聲非常大，為保證電力線傳輸，PLC采用OFDM技術，抗干擾能力非常強，很容易適應Coax傳輸。同時，由于電力線可以認為是一個開放空間的網絡，為避免其信號對外輻射，干擾相應頻道的無線電臺等，其工作頻率可編程，可按照Cable網絡要求來調整。采用PLC有以下特點：

a． 廣覆蓋。接收靈敏度高，采用低頻技術，電纜衰減小，可滿足光節(jié)點覆蓋，放大器改造簡單，采用無源器件跨接即可。

b． 抗干擾能力強。采用OFDM，最多可支持1155個信道（每個子信道帶寬為24.414KHz），采用電力線調制物理技術，抗干擾能力強。

c．  高帶寬。目前200M的PLC技術，MAC層速率可達100M。

d． 帶用戶數多。一個頭端至少可支持32個終端，還有能支持64-253個終端的產品。

采用低頻技術的目的是做到光節(jié)點覆蓋，光節(jié)點到用戶采用無源同軸網絡來傳輸，從而降低設備維護成本和提高網絡可靠性。對現有的同軸分配網絡基本不做改動，對放大器等設備進行無源低頻旁路，提供低頻通道。其模型如下：

                                                                                                                                     圖6 低頻雙向網光節(jié)點、放大器低頻改造示意圖

從上圖可以看出，采用EoC低頻改造，其噪聲路徑和傳統(tǒng)CMTS的匯聚噪聲區(qū)別很大。主要表現在以下三個方面：

a.              EoC匯聚噪聲在光節(jié)點終結，范圍只覆蓋一個光節(jié)點或者一路cable用戶，而CMTS通過反向光收，在CMTS局端設備匯聚，覆蓋若干光節(jié)點，因此EoC方式匯聚噪聲用戶數量大為減少。

b.              CMTS信號和電視信號是同一通道，因此光節(jié)點設備（光發(fā)，光收）、鏈路上的放大器等的低頻噪聲都會耦合到上行低頻通道，且這些噪聲沒有經過線路衰減或者衰減較小，對上行接收端信號影響顯著。而EoC低頻技術相當于在現有的廣播網絡上隔離了一條低頻通道，把光節(jié)點、放大器的低頻噪聲都通過高通濾波器隔離，因此僅需考慮終端噪聲的影響。

c.              CMTS系統(tǒng)中，反向通道中仍存在放大或者衰減模塊，該模塊同時對噪聲也進行放大或衰減，而EoC改造中，Cable網絡采用無源網絡，終端（TV，STB）輸出的噪聲和EoC信號一起傳輸，因此能保持較高的信噪比。

另外由于CMTS采用QAM調制技術，頻帶較寬，本身抗干擾能力較弱，且其所有設備都采用相同速率，而不是按照SNR自適應調整。而EoC采用的是OFDM技術，可以根據每一終端，每一個子信道信噪比自適應最佳速率，并能快速適應信道變化，調整速率，因此能提供可靠的通信。

4、 小結

通過上面的分析，可以看出，有源EoC主要解決的還是舊小區(qū)的改造，因此覆蓋、施工簡單、保持現有同軸分配網不改動或者少改動很重要，因此低頻在這方面更為合適。但這僅僅是從技術上進行的分析，實際的選擇上，需要綜合考慮廠家的規(guī)模、生產能力、研發(fā)能力、售后服務等多方面的能力，只有能長期投入的設備廠家才能真正幫助我們廣電完成雙向網的改造。