有線接入技術(shù)演進及未來發(fā)展

1、有線電視接入網(wǎng)技術(shù)演進及未來發(fā)展,提綱,1.我國有線電視雙向網(wǎng)絡用戶規(guī)模 2.我國有線電視雙向網(wǎng)改技術(shù)方案市場份額 3.近期EoC技術(shù)發(fā)展 4.同軸接入技術(shù)演進 5.同軸生命期限 6.廣電運營商的思考,1.我國有線電視雙向網(wǎng)絡用戶規(guī)模,覆蓋率36.91%,滲透率,數(shù)字化率66.66%,雙向改造,增長率27.49%,總體發(fā)展水平較低（有潛力） 雙向覆蓋穩(wěn)定增長，雙向滲透與業(yè)務快速增長,*增長率以2011年底為基數(shù),2.我國有線電視雙向網(wǎng)改技術(shù)方案市場份額,格蘭研究截至2012年底,CMTS技術(shù)覆蓋用戶最多，但增長趨緩 EPON+EoC和EPON+LAN技術(shù)方案覆蓋用戶增長最快 LAN覆蓋用戶停止

2、增長 EPON+LAN技術(shù)方案覆蓋用戶平穩(wěn)增加,年增長率,市場份額,2.我國有線電視雙向網(wǎng)改技術(shù)方案市場份額,EoC技術(shù)多種方案并存 高低頻混用適應不同場景 HomePlug AV應用最廣泛,格蘭研究 Q2，2012主要省份及城市EPON+EoC具體方案選型情況示意圖 （不含趨勢）,3.近期EoC技術(shù)發(fā)展形勢,從原來十多種技術(shù)逐步向總局推薦的三種標準收斂 HPNA和HomePlug BPL已經(jīng)退出市場，不再發(fā)展 降頻WiFi原有市場較大，目前開始萎縮，由于缺乏芯片廠商支持，設(shè)備廠商逐步退出。 基帶、窄帶已經(jīng)完成歷史使命 HomePlug AV發(fā)展最快 MoCA是總局沒有推薦的標準中繼續(xù)增長的唯

3、一技術(shù) 綜合：目前在發(fā)展的技術(shù)主要是HiNoC、C-DOCSIS、 C-HomePlug AV、MoCA；市場看得到增長的只有 C-HomePlug AV、MoCA,3.近期EoC技術(shù)發(fā)展HiNoC,1.0標準8月3號通過審核，8月16號發(fā)布 專為同軸接入設(shè)計，自主知識產(chǎn)權(quán) 16MHz頻譜、1024QAM自適應、100Mbps 分布式信道均衡、信令幀和探測幀合一，提高頻譜效率 CCBN前海爾集成電路芯片面世：32MHz信道，260Mbps PHY層速率，160Mbps MAC層速率，采用55nm工藝,CCBN展出的海爾芯片及電路板,3.近期EoC技術(shù)發(fā)展HiNoC,HINOC1.0到2.0的演

4、進（CCBN發(fā)布2.0框架方案） 充分依靠HINOC1.0的基礎(chǔ) 擴大國內(nèi)、國際影響，按照標準研究的內(nèi)在規(guī)律，組織 一個研發(fā)、討論的平臺 學習CableLabs，調(diào)動一切可以利用的力量為我所用 加強國際交流，吸納國際先進技術(shù)，取長補短 輸出中國自主創(chuàng)新，影響、主導國際標準 重點解決帶寬偏窄、延遲較大和調(diào)度復雜三個關(guān)鍵性問題 根據(jù)需求、實現(xiàn)復雜度，調(diào)整和升級其它問題 EPoC對HiNoC既是挑戰(zhàn)也是機遇競爭與交流、融合,大大促進了HiNoC進程,3.近期EoC技術(shù)發(fā)展HiNoC,帶寬窄：增加帶寬1G128MHz 延遲大：減少MAP周期時長，增加即時報告措施（技術(shù)方案中的RU幀）；引入頻率分集“O

5、FDMA”快速發(fā)送請求，克服TDD請求時延大的弱點 ；后打包機制 調(diào)度復雜：按時隙分配用戶 以頻譜優(yōu)先劃分OFDMA ，解決 “技不如人”導致的頻譜綁定問題 可實現(xiàn)性、可擴展性問題：引入基本子信道和擴展子信道 為便于HM的解析和實現(xiàn)，簡化了MP幀格式 為便于聚合和拆分，定義了等長HIMAC幀,HiNoC發(fā)展歷程,廣科院有線所ICTC2012報告提供,2012.5.18 130nm,2012.6 65nm,2013.CCBN前,2012.5.,2012.8.3,3.近期EoC技術(shù)發(fā)展C-DOCSIS,8月8號通過審核，8月17號發(fā)布標準 基本架構(gòu)思想是二、三層分離，二層邊緣化華數(shù)1000臺 分布

6、式架構(gòu)只把RF調(diào)制解調(diào)放到邊緣 國內(nèi)多廠家生產(chǎn)設(shè)備，打破了國外壟斷,單位帶寬成本降低1-2個數(shù)量級 多處試驗，已經(jīng)完成實驗室功能驗證、性能測試和現(xiàn)網(wǎng)測試，華數(shù)首先投入試商用 深圳天威測試結(jié)果基本符合預期 全部2.0CM兼容，個別機頂盒有些問題 沒有ASIC芯片，是hardcopy（結(jié)構(gòu)化ASIC，固化FPGA） 動態(tài)QoS還不能支持 1:2小包吞吐量略差,1:96 DOCSIS2.0測試,深圳市天威視訊股份有限公司 報告提供,3.EoC技術(shù)發(fā)展C-HomePlug AV,原預計CCBN將通過評審發(fā)布，因時間太緊推遲 高通：重點通過軟件實現(xiàn)TDMA、改善多用戶接入、時延、小包、組播、DBA性能、

7、與AR6400的兼容；機頂盒芯片和SoC M-Star：重點解決時延、兼容；更高速率、更高性能1Gbps以上 希望統(tǒng)一,3.EoC技術(shù)發(fā)展MoCA（c.Link）,一年快速增長，接近之前總和 高低頻混用取得成功 WiFi缺乏芯片廠商支持，HiNoC尚未產(chǎn)業(yè)化，C.Link中國開發(fā) 同時支持接入、家庭聯(lián)網(wǎng),3.EoC技術(shù)發(fā)展ECAN/DECO,都是基于EPON MAC的技術(shù) ECAN的優(yōu)勢主要是電信級的體系架構(gòu)，局端功能強大，有完善的管控和QoS調(diào)度機制，既可適應以點對點的交換架構(gòu)，又可以適應點對多點；終端十分簡單、價廉，維護管理比較容易；多終端和長短幀性能基本一致。但由于種種原因，選擇了VSB

8、調(diào)制方式的PHY，抗干擾性能較差，鏈路損耗許可范圍較窄，只適合光纖到單元的應用場景 DECO的優(yōu)勢主要在于單芯片，而且采用了先進的OFDM調(diào)制和LDPC編碼，因而有優(yōu)良的性能和較低價格。但終端和局端采用相同架構(gòu)，系統(tǒng)管理、控制和QoS調(diào)度略顯不足 二者結(jié)合起來，采用ECAN的體系架構(gòu)和DECO的調(diào)制、編碼，形成了一種比較完美的方案 跟EPoC的發(fā)展方向一致 ECAN-DECO生不逢時：走向市場在總局推薦三種標準之后，得不到政策支持，也沒有強大的產(chǎn)業(yè)鏈 競爭發(fā)展到今天，已經(jīng)不單純是技術(shù)的競爭，而是產(chǎn)業(yè)鏈的競爭。再好的技術(shù)，如果沒有產(chǎn)業(yè)鏈支持也不可能成功 研究技術(shù)和制訂標準不同，研究總是追求最先進

9、、最完美；但標準必須代表多數(shù)利益，往往是總體技術(shù)水平和各家利益的折中。因此ECAN-DECO成功的唯一希望是向EPoC/HiNoC靠攏?，F(xiàn)在這個陣營中的多數(shù)廠商對此有非常清醒的認識。如果有少數(shù)人反其道而行之，那就會適得其反。,大帶寬10Gbps 高階調(diào)制4096QAM及以上 高效編碼LDPC 多信道綁定 FBC（Full-Band Capture）全頻帶捕獲 軟件無線電、認知無線電、有線、無線共存（長遠影響） 多業(yè)務支持 融合、統(tǒng)一：EPON+EoC向EPoC發(fā)展，北美MSOs大力推動DOCSIS3.1 PHY與EPoC統(tǒng)一 IP化內(nèi)容差異化需求，服務節(jié)點逐步縮小，廣播優(yōu)勢逐步降低，統(tǒng)一交換、

10、統(tǒng)一終端 端到端的以太網(wǎng)：局域網(wǎng)-城域網(wǎng)-廣域網(wǎng) IPV6：IPV4地址耗盡；網(wǎng)路實名制、追根尋源、可管、可控；運營維護 高度集中和高度分散：隨著計算能力、存儲容量和傳輸帶寬的迅速增大，調(diào)度、控制、各種業(yè)務平臺越來越集中到云端，而應用選擇和處理分散到終端，中間越來越簡單、層次越來越少，只剩下透明管道。接入網(wǎng)領(lǐng)域首先會高度集成：集成度提高100倍、功耗降低到1% 現(xiàn)有技術(shù)長期共存：保護投資、服務差異化需求,4.未來技術(shù)發(fā)展趨勢,2011.11研究組 2012.8特別任務組 9月成立信道、PHY鏈路、頻譜、標準評估和運營商需求4個專題組 每周一次電話會議，安排周三上午9:00方便亞洲運營商參加 C

11、ableLabs及北美MSO立項研究EPoC系統(tǒng)架構(gòu)與FCU、CNU設(shè)備方案、規(guī)范，已經(jīng)開了2次會議，初步討論了各家的提案，確定系統(tǒng)架構(gòu)采用DPOE+EPoC。FCU初步確定：FDD采用中繼方案，TDD采用橋接，準備選23家的提案做基礎(chǔ)；CNU統(tǒng)一 傾向性意見： （1）EPoC下行采用OFDM （2）EPoC上行采用OFDMA （3）下行內(nèi)碼采用LDPC （4）上行內(nèi)碼采用LDPC （5）支持子載波關(guān)斷 （6）支持直到4096 QAM的多種下行調(diào)制方式，支持直到1024 QAM的多種上行調(diào)制方式 （7）下行頻譜以192MHz為單位，OFDM采樣頻率為10.24MHz的整數(shù)倍。 （8）支持物理層

12、綁定多個192MHz OFDM信道,4.未來技術(shù)發(fā)展趨勢EPoC進展,4.未來技術(shù)發(fā)展趨勢EPoC進展,10月杭州會議多家中國運營商提出TDD需求 11月會議由802.3主席David Law提議成立了EPoC項目TDD子組 確定采用自適應調(diào)制，成立jorge領(lǐng)導的多種調(diào)制專題組 CCSA設(shè)立EPoC研究項目 預計2013.11完成草案 預計2014.8完成標準，樣機、芯片同步推出 2015發(fā)布標準，規(guī)模商用 近期討論的重點是頻譜規(guī)劃、信道特征和調(diào)制方式 IEEE P802.3bn（EPoC工作組）網(wǎng)址 EPoC論壇網(wǎng)址 正在上線 歡迎參加EPoC論壇和項目組,審查委員會,EPoC任務組,80

13、2.3工作組,IEEE主辦者,4.未來技術(shù)發(fā)展趨勢HiNoC2.0進展,單信道帶寬：128MHz 雙工方式：TDD 多址方式：OFDMA/TDMA,OFDMA采用如下圖所示的子載波分配方式，并支持兼容TDMA OFDMA的最小顆粒度為一個符號子塊（SSC, Symbol Sub-Cell），一個SSC占用256子載波(62.5KHz*256=16MHz)，1個OFDM符號時長16us+CP OFDMA方式中，某個HM的SSC按照左圖(a)所示，先從左向右在頻率維度連續(xù)分布，再從上到下在時間維度連續(xù)分布,4.未來技術(shù)發(fā)展趨勢HiNoC2.0進展,調(diào)制方式：OFDM 雙工方式：TDD 多址接入：T

14、DMA(必選)/“先頻域分配后時域分配”的OFDMA 子載波間隔：62.5kHz 子載波總數(shù)：2048，1982個有效，數(shù)據(jù)子載波1920個 整個128MHz帶寬可按照OFDM調(diào)制的子載波編號分為8 個子信道(SC, Sub-Channel) 每個SC 占用16MHz 的帶寬，共256 個子載波 其中SC0 為基本SC，SC1SC7 為擴展SC 基本SC 的功能為物理層同步、信令交互、數(shù)據(jù)信息傳遞 擴展SC 只用于數(shù)據(jù)信息傳遞，并可在MAC 層調(diào)度下關(guān)閉或打開 頭端HB可選支持將下行擴展SC 配置為基本SC 導頻比例：1/32 等間隔分布（62個） OFDM數(shù)據(jù)體長度16us 循環(huán)前綴長度：0

15、.5/1/2us,4.未來技術(shù)發(fā)展趨勢HiNoC2.0進展,糾錯編碼：基本編碼方式為BCH，增強編碼方式為LDPC 碼長：1920比特 碼率：支持2種以上的編碼碼率 星座映射：QPSK4096QAM ACM：分組ACM，同一組內(nèi)采用統(tǒng)一的調(diào)制格式 分組大?。?6個子載波（1MHz） 采用Pd/Pu幀的分布式信道估計和均衡技術(shù) 采用Pd/Pu幀的HM接納與維護流程體制 采用基于OFDMA方式的Ru幀報告上行隊列狀態(tài)的體制 MAC的反饋重傳機制（ARQ）為可選項 支持64 個HM 用戶 采用報告-授權(quán)機制，支持靈活簡單的信道分配和豐富可定制DBA 策略 利用Ru 幀并行發(fā)送上行報告，實現(xiàn)快速R 幀

16、報告，簡單高效 采用數(shù)據(jù)幀打包和分片機制，提高吞吐量和傳送效率 采用固定長度的短MAP 周期和后打包機制，降低傳輸時延 支持測距和時延補償，提高協(xié)議效率,4.未來技術(shù)發(fā)展趨勢D3.1進展,2011-6-22 CableLabs AMP項目：降低單位帶寬成本、廉價地替代光纖、大幅度提升上行帶寬、最大限度地保護原有FHC投資和原有業(yè)務、不要求后向兼容 驅(qū)動力：IP視頻、競爭、CMTS技術(shù)復雜造成的高成本超過8500項技術(shù)要求，和91023項可能的PHY配置參數(shù) 2012年1月Request For Information EPON Protocol over Coax (EPOC) 2012年9月

17、確定D3.1，同時立項研究EPoC系統(tǒng)架構(gòu)、FCU架構(gòu)、設(shè)備形態(tài)、CNU設(shè)備形態(tài)，力爭D3.1與EPoC PHY統(tǒng)一 下行192MHz單信道帶寬 OFDM調(diào)制 下行綁定至少2個192MHz OFDM和24個QAM信道 類似DVB-C2的QC-LDPC+BCH級聯(lián)編碼 進展迅速 C-DOCSIS2.0、MHA2.0、D3.1、EPoC和HiNoC2.0 北美MSOs的目的、立場：保持原有體系，大幅度降低成本 不會采用集中式C-DOCSIS，分布式C-DOCSIS已被CL接受，思科已經(jīng)做出樣機,D3.1、EPoC、HiNoC2.0參數(shù),幾個技術(shù)問題1頻譜,規(guī)劃原則：兼顧現(xiàn)有應用，盡量減少分割，保證

18、后向共存,FDD規(guī)劃,中國目前可用的只有65-110MHz（考慮保護間隔以后沒多少實際可用頻譜）和860MHz以上（部分選用高頻EoC的要在1GHz以上）。選擇FDD必須在高端再劃分一段上行頻譜，否則上行只有在5-110MHz范圍內(nèi)與現(xiàn)有應用分割頻譜，對于大帶寬應用無法滿足。短期內(nèi)保留的模擬廣播頻段取消不了。虛線隔離帶是現(xiàn)狀EoC的演進,幾個技術(shù)問題1頻譜,TDD規(guī)劃,以上是目前高低頻混用情況的規(guī)劃，如果不是這種情況，可以少分割幾次,幾個技術(shù)問題2.調(diào)制方式,關(guān)于MMP的爭論 支持：提高頻譜效率 反對： 大量統(tǒng)計反映正態(tài)分布，具體到一個節(jié)點就不會（但不同是客觀存在） 高SLA等級用戶不見得SN

19、R高，但必須保證高速率（時分多址對高SLA用戶多分配時隙，頻分多址分配好頻段、多分子載波） MMP增加復雜度、增加時延、影響組播，為提高頻譜效率采用MMP是否值得？背后利益 需對頻譜效率、延遲影響、組播影響、復雜度、現(xiàn)實需求、成本綜合評估 中國運營商需要研究信道、主要是一個光節(jié)點以下，提出需求,幾個技術(shù)問題2.調(diào)制方式,是否需要自適應？如何自適應 當前中國最后100m可以采用固定或簡單適應 考慮長遠（白頻譜應用）還是頻率分組自適應比較好 特別是家庭網(wǎng)質(zhì)量很難控制，需進一步調(diào)查、測試,EPoC下行廣播，對終端分組無意義，頻率分組有意義 上行自然對終端分組，OFDMA自然頻率分組 近距離終端采用高

20、頻和有干擾頻率分組,幾個技術(shù)問題3.綁定,為什么要綁定？ 通過多個較低速率信道綁定，實現(xiàn)較高速率通信 統(tǒng)計復用 后向兼容和共存 解決高帶寬AD/DA和RF處理難度 綁定與堆疊有何不同？ 綁定可以提高最高速率和總速率，堆疊只能提高總速率，不能統(tǒng)計復用 TDD綁定的特殊要求：綁定信道的上下行必須同步 動態(tài)（時域、頻域）綁定和靜態(tài)綁定 基于CSMA和基于TDMA/OFDMA的信道綁定 多個層次的綁定 物理層綁定可以把連續(xù)頻譜的信道“粘結(jié)”，不留保護間隔，變成一個物理信道 MAC層綁定可以把不連續(xù)頻譜信道綁定成一個虛擬信道，本質(zhì)上是負載均衡 上層綁定、不同系統(tǒng)綁定，動態(tài)負載均衡，提高可靠性，例如家庭網(wǎng)

21、多技術(shù)協(xié)同 鄰信道共存比兼容更有價值，需要協(xié)調(diào)不同技術(shù),幾個技術(shù)問題4.FBC,FBC是SDR的基礎(chǔ)，對技術(shù)融合統(tǒng)一意義深遠 綁定和全頻帶捕獲成對應用，都是先進技術(shù)的組成部分,模擬調(diào)諧、下變頻、A/D變換、數(shù)字處理，每個信道都需要單獨處理,全頻段采樣、直接A/D變換、數(shù)字濾波、數(shù)字處理，一次處理全頻段所有信道，屏蔽技術(shù)差異，融合、統(tǒng)一，成本低、功耗低,幾個技術(shù)問題5.編碼,LDPC、Turbo、BCH、RS LDPC、Turbo都接近香農(nóng)限 Turbo碼在低信噪比情況下的性能優(yōu)于其它各種編碼方式，AV采用 LDPC碼的描述簡單,具有較大的靈活性,當碼長足夠長或高信噪比條件下比Turbo碼性能更

22、好,譯碼復雜度低于Turbo碼 BCH適合短碼字，結(jié)構(gòu)簡單 RS是多進制BCH碼，適合糾正突發(fā)性誤碼，WiFi、MoCA、DVB-C DVB-C2研究成果：QC-LDPC比RS編碼增益高約7dB，在高信噪比條件下比Turbo高0.7dB D3.1采用DVB-C2研究成果QC-LDPC+BCH級聯(lián)編碼 HiNoC研究：BCH比RS編碼增益高3dB，短碼字編碼效率與LDPC接近，但簡單；碼字越長、編碼越復雜時延越大,幾個技術(shù)問題6.架構(gòu)（融合）,最需要的架構(gòu),EPoC局端沒有1G階段，10GEPON遲遲不能規(guī)模部署關(guān)鍵是ONU光模塊價格太高，10GEPoC會有類似問題 1GEPoC由若干（4-5個

23、）64MHz（究竟多大帶寬可以討論）子信道組成，既可以采用FBC技術(shù)也可以采用綁定技術(shù)實現(xiàn) 終端速率以子信道帶寬為準，n16MHz？,總速率上小下大，體現(xiàn)匯聚收斂 速率等級上大下小 FCU不僅起到光-電轉(zhuǎn)換作用，還起到10G-1G的作用 FCU之下的不同支路可以頻率復用 在現(xiàn)有網(wǎng)絡條件下就可以完全解決EPoC頻譜需求,n16MHz？,5.同軸生命期限,帶寬需求取決于業(yè)務發(fā)展和編解碼技術(shù)發(fā)展 頻譜資源取決于傳輸距離和白頻譜應用政策 同軸電纜壽命取決于同軸電纜質(zhì)量、連接器質(zhì)量和工程、工藝質(zhì)量 EPoC、DOCSIS3.1都可以達到10GPON同等水平，光進銅退將會延續(xù)20-30年，甚至更長 美國預測到2040年，中國應用條件優(yōu)于美國，競爭環(huán)境劣于美國，應該有更長生命周期 中國有線運營商FTTH沒有優(yōu)勢：采購成本、技術(shù)、資金 充分利用和挖掘同軸資源的價值，爭取競爭優(yōu)勢,同軸可用帶寬計算,同軸電纜沒有專門分配頻譜資源，只要不干擾無線應用、在傳輸鏈路達到一定信噪比的前提下都是可用的。具體到HFC網(wǎng)絡，在光纖到樓的前提下，同軸電纜分配網(wǎng)在樓內(nèi)50戶環(huán)境下1GH