天联广告公司组织架构:满足NGB需求的EPON+EOC解决方案

者：余少波 来源:  DVBCN数字电视中文网
NGB的基本需求
NGB的目标：
广电总局科技司王效杰司长：
模拟改数字
全国一张网
进行双向化改造
让电视变为信息终端
增值业务：


应用
数量
速度
合计
SD TV (MPEG-2)
2
3.5 Mbps
7Mbps
HD TV (H264)
1
8Mbps
8Mbps
IP 数据
2
1 Mbps
2Mbps
IP 电话
4
0.12Mbps
0.48Mbps
语音
4
0.2Mbps
0.8Mbps
合计
~19Mbps
延迟与抖动的需求：
研究表明用户的需求是:
100ms 对用户来说可以接受，但感觉上是不实时的
1 second = 延迟太大，感觉上有终端现象
10 seconds = 无法忍受，感觉上一位线路掉线了
Voice over IP 经验表明最大250ms 延迟
建议的延迟最大 50ms (平均20ms)
最大峰值抖动 40ms （TS102 034）


基本以太网功能性需求：
序号
功能
局端
终端
备注
1
MAC地址学习
支持动态学习
大于64个/秒
支持动态学习
大于16个/秒
对于四口终端和双口终端
2
MAC地址表
大于1024个
大于16个
最大并发数为62，MAC协议为TDD/TDMA
3
MAC地址过滤
64个
16个
限制MAC地址数量
5
环路检测
支持
6
广播风暴抑制
支持
7
EOC终端之间的二层隔离，隔离支持开/关状态
支持
8
端口隔离
支持
9
QinQ
支持
支持
如何满足对带宽的需求
按照光纤到楼，每个光节点覆盖50户为模型进行测算：
该应用场景中，从有线分前端机房到居民楼之间的网络完全是无源的PON光链路，在楼内则继续使用原有的电缆分配网络。
以上述场景为例，在50户场景的组网中，需要用到汇聚路由器，OLT，ONU/缆桥交换机，缆桥MODEM。这些设备的部署关系如下：
以一个汇聚路由器可以覆盖6万用户计算，即需要60000个缆桥MODEM；
每个ONU/缆桥交换机设备带50个缆桥MODEM，即需要1200个ONU/缆桥交换机；
每个OLT有16个PON光口，每个PON光口接1个ONU/缆桥交换机，即需要75个OLT；
每个汇聚路由器带75个OLT。
按照每个ONU的传输速率为1G计算，50户，每户的传输速率为20M。
第一阶段：每个PON口32分光。
设备
数量
说明
PON口
38
每个PON口32分光。
ONU
1200
每个ONU为31.25Mbps。
EOC局端
1200
如果是10Mbps到户，可以满足3户，入户率为6%。如果并发率为50%，则入户率可以达到12%。
EOC终端

第二阶段：每个PON口16分光。
设备
数量
说明
PON口
75
每个PON口16分光。
ONU
1200
每个ONU为62.5Mbps。
EOC局端
1200X3
如果是10Mbps到户，可以满足6户，入户率为12%。如果并发率为50%，则入户率可以达到24%。
EOC终端
第三阶段：每个PON口4分光。
设备
数量
说明
PON口
300
每个PON口4分光。
ONU
1200
每个ONU为250Mbps。
EOC局端
1200X3（100Mbps局端）
如果是10Mbps到户，可以满足25户，入户率为50%。如果并发率为50%，则入户率可以达到100%。
EOC终端
第四阶段：每个PON口2分光。
设备
数量
说明
PON口
600
每个PON口2分光。
ONU
1200
每个ONU为500Mbps。
EOC局端
1200X5（100Mbps局端）或
1200X2（400Mbps局端）
如果是10Mbps到户，可以满足50户，入户率为100%。如果并发率为50%，则每户的传输速率为20Mbps，入户率可以达到100%。
EOC终端
第五阶段：每个PON口不分光。
设备
数量
说明
PON口
1200
每个PON口不分光。
ONU
1200
每个ONU为1000Mbps。
EOC局端
1200X3（400Mbps局端）
如果是20Mbps到户，可以满足50户，入户率为100%。如果并发率为50%，则每户的传输速率为40Mbps，入户率可以达到100%。如果并发率为50%，则每户的传输速率为80Mbps，入户率可以达到50%。
EOC终端
在这个方案中，需要使用的频率带宽是4X50MHz=200MHz，就可以实现每户20Mbps的全覆盖。
在将来，如果采用10Gbps的EPON技术，采用1Gbps的MOCA技术，可以实现4000Mbps/50户=80Mbps到户（四个MOCA局端叠加）。如果采用八个1G的MOCA局端叠加，可以实现160Mbps到户。而需要使用的频率带宽是4X50MHz=200MHz，或是8X50MHz=400MHz。这个带宽在同轴电缆上是可以提供的。
但上面的计算有一个非常大的问题。上面的计算式在网络负载在100%的情况下，网络的性能（吞吐率）不下降的情况得出的。实际上，不同的EOC技术在负载很大的情况下，其吞吐率是要下降的，但不同的EOC技术的下降时不一样的。这就是压力测试的问题。这就带来了下面的影响：
1、 为了保证速率，就要增加EOC局端的数量，使每个EOC局端带的终端数量减少，降低负载，从而增加了整个网络的拥有成本。
2、 如果不增加EOC局端的数量，就只有降低入户速率，从而达不到入户速率为20Mbps。不能满足网络的需求。
因此，应该要求：压力测试：90%负载情况下，效率大于90%。
造成这个问题的主要原因是不同技术使用的MAC层协议不一样。MOCA是使用的TDD/TDMA协议，其他的技术使用的CSMA协议。因此，MOCA在负载率很高的时候，可以保证95%的效率。下面是CSMA协议的效率分析。
• 时分多址（TDMA）将时间轴划分为若干个时隙，每一个时隙传输一路语音或数据信息。TDMA的主要特点是：①传输带宽宽。②开销大。TDMA传输需要用户同步和时域防护带。③成本低。④接收的时隙交错。用户的发射和接收的时隙可以不同，因而TDMA可以在一个单频信道上进行发射和接收，成为时分双工（Time Division Duplex，TDD）。
• CSMA：它的工作原理是: 发送数据前 先监听信道是否空闲 ,若空闲 则立即发送数据.在发送数据时,边发送边继续监听.若监听到冲突,则立即停止发送数据.等待一段随即时间,再重新尝试 。
• 原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位 ，不需集中控制，不提供优先级控制。但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。
• CSMA在用户增加时，效率急剧下降



如何满足对时延和抖动的需求
由于NGB是一个全业务网络，对延迟和抖动的要求比较严格。按照日本的要求，满足所有业务，延迟不超过10ms，抖动不超过0.5ms。现在还只有MOCA技术可以达到这一点。下面是实际测试的结果。
从上面的测试可以知道，MOCA的延迟最大在4ms左右，抖动在0.5ms左右（同样负载时）。
如何满足以太网的功能性需求
以太网的功能需求与具体的生产厂家有关。因为不同的EOC技术都只有MAC/PHY层，而网络层是需要生产厂家来设计的。因此，选择厂家十分重要。
如何满足组网需求
这里的组网需求，主要是指EOC的物理层指标而言的。主要的指标要求是：
衰减：>70dB
传输距离：>300米
升级：最好是频分升级模式，采用空分升级模式需要改造网络。
抗干扰能力：主要是高斯噪声、单频干扰、微反射。
反射损耗：>16dB
带外杂散：<10dbuv