农村有线电视双向网改造方式EPON EOC模式和EPON LAN模式的比较与评估
刘海涛 金志明 舒明霞
（国家新闻出版广电总局广播科学研究院 中广有线信息网络有限公司柯桥分公司）
摘要：本文以马鞍寺桥村双向网改造作为用EPON+EOC技术进行网改的代表，以柯岩河塔村作为用EPON+LAN技术进行网改的代表，通过对上述两个工程样本的技术、成本等方面进行网络质量测试和评估分析，并作出初步结论。关键词：双向网改造 EPON+EOC EPON+LAN 随着有线电视双向业务的快速开展，各省市双向网改造也在紧锣密鼓的进行，EPON（以太无源光网络）技术的成熟商用给有线网络双向化改造提供了很大空间。为适应广电网络业务发展需要，作者选取了2个农村有线电视网络改造样本，分别为浙江省绍兴市柯桥区的马鞍镇寺桥村、柯岩街道河塔村。其中马鞍寺桥村采用EPON+EOC技术方式进行改造，具体由柯桥区马鞍广电站负责工程实施；柯岩街道河塔村采用EPON+LAN技术方式进行改造，具体由柯桥区工程部负责工程实施。通过对上述两个工程样本的技术、成本各方面进行网络质量测试和评估分析，并作出初步结论。1 两个工程样本的技术方案、网络质量和网络可扩展性比较
1.1马鞍镇寺桥村的双向网改造方案——EPON+EOC技术马鞍镇寺桥村共有有线电视用户786户。它采用的是EPON+EOC的双向网技术改造方案，是在原网络的基础上，将原有放大器全部改为光收，多个光收共享1个EOC头端，有线电视信号或数据信号分别通过光分路器接到单向光收和光网络终端（ONU）；数据信号通过EOC头端调制，混入到有线电视网中，1根同轴线入户，有线电视、宽带、互动电视及其它扩展业务均通过1根同轴线连接到用户终端。它的施工特点是只需增加光缆至原放大器位置，在原放大器位置安装光收，更换原有箱体及设备，对原有网络线路路由仅作微调。1.1.1马鞍镇寺桥村双向网改造工程的组网模型如下：图1 寺桥村原有网络模型
图2 寺桥村EPON+EOC双向网改造组网模型
1.1.2双向网改造工程的施工内容分项：1）光缆的架设与熔接。2）电缆的敷设及整理。3）设备及箱体的安装。4）分支分配器箱及箱内设备的更换安装。5）网络的调试及验收。1.1.3网络的主要质量指标测试1）有线电视网络传输带宽测试。测试方法：以光收为单位，测试每个光收的输出电平，并测试此光收所带的最远端的系统输出口电平，计算链路的衰减值。测试设备选用站配2100数字场强仪，测试线为长度为35米的-5线。测试结果如下：(1)CH101频道（中心频率为115M）的最大链路衰减值为： 29dB；最小链路衰减值为 10.5dB。(2)CH116频道（中心频率为291M）的最大链路衰减值为： 33.1dB；最小链路衰减值为13dB。(3)CH139频道（中心频率为578M）的最大链路衰减值为：17.6 dB；最小链路衰减值为 36.8 dB。(4)CH50频道（中心频率为810M）的最大链路衰减值为： 41.7 dB；最小链路衰减值为 19.9 dB。2）宽带及互动业务测试进行此项测试的主要目的是测试局域网内的网络质量，测试的主要内容是下载速度、丢包率、最小反应时间、最大反应时间以及平均反应时间。测试方法：以EOC局端为单位，在离此局端下所带最远端的系统输出口接上EOC终端第2个LAN口（互动口），连接电脑，打开测速网站(网址为60.12.180.27)，并测试下载速度；其余指标是在MS-DOS下执行ping 60.12.180.27 – n 100 命令得到的，测试时终端不限速，测试结果如下：(1)下载速度：最快5.5MB；最小3.2MB；平均4.38MB。(2)丢包率：没有丢包，均为0%。(3)最小反应时间：3ms到4ms之间。(4)最大反应时间：9ms到15ms之间。(5)平均反应时间：4ms到5ms之间。1.1.4网络的可扩展性1）用增加EOC局端的方法来扩展用户的带宽。根据在马鞍寺桥测试到的EOC局端的性能指标，每个EOC局端的带宽为4.38MB，即35Mbps。每个EOC局端下带的有线电视用户在75户左右。在不考虑并发率（即全部并发）的情况下，即宽带或互动电视用户同时在线上网，并同时下载或上传内容的情况下。若以25%的入户率计算，宽带或互动电视用户为19户左右，如果并发率为100%，那么平均每个用户的带宽1.84Mbps；如果并发率为50%，那么平均每个用户的带宽3.68Mbps。若宽带或互动用户数量扩展，可以通过在原来的EOC局端位置增加EOC局端设备的办法，来增加用户带宽，使平均每个EOC局端覆盖范围为25户左右。如果宽带和互动入户率为100%，那么通过增加局端的方法，在100%的并发情况下，平均每个用户的带宽1.4Mbps；如果并发率为50%，那么平均每个用户的带宽2.8Mbps。若以每个EOC局端覆盖75户计算，互动电视采用IPTV的方式，每户IPTV带宽需要4 Mbps，那么35Mbps可带用户数为9户，折算成入户率为9÷75=12%，即在入户率小于12%的情况下，可选用IPTV的方式开展互动电视业务。若以每个EOC局端覆盖25户计算，互动电视采用IPTV的方式，每户IPTV带宽需要4 Mbps，那么35Mbps可带用户数为9户，折算成入户率为9÷25=36%，即在入户率小于36%的情况下，可选用IPTV的方式开展互动电视业务。在考虑并发率一般小于100%的情况下，互动电视用IPTV方式的可以入户率还要高。2）利用预留光纤，加装ONU，过渡到EPON+LAN+交换机方式。3）网改后，每25户左右有4芯光纤，可利用网改后的预留光缆资源，通过三级光分路的形式，发展GPON网络，推进光缆入户。1.1.5网络的防雷对于农村有线电视网络的防雷措施，主要由两个方面组成，一是在每个220V电源接入处，加装防雷保护器；二是做好设备的有效接地，即用全网贯通、多点接地的方式进行接地。而在网络中，易受雷击的主要部位：一是220V电源接入口，二是网络中的有源器件，三是所敷设的电缆的等效电感大小（当电感大时，感应电动势也大，就容易招雷击）。也就是说，在同等条件下，如果减少网络中的电源接入口数量、有源器件数量和选用等效电感小的电缆，就有可能减少被雷击的概率。因此在同等条件下，用3个指标，来衡量网络被雷击的概率：一是平均每百户有线电视用户需要的电源接入口数量，二是平均每百户有线电视用户需要的有源器件数量，三是选用的电缆。在马鞍镇寺桥村网络中，三个指标分别如下：平均每百户有线电视用户需要的电源接入口数量： 1.66处/百户。平均每百户有线电视用户需要的有源器件数量： 7.5只/百户。整个网络中采用同轴电缆，感应电动势较小。1.1.6网络施工的难易程度在网络改造中，需要安装的箱体及需布放的电缆相对较少。1.1.7后期用户安装施工的难易程度单根-5线入户，只需在用户家中安装EOC终端。1.1.8用电功率每个ONU用电10W，每个光收用电12W，每个EOC局端用电30W，在不考虑线损的情况下，寺桥村用电总功率为：13×10+33×12+13×30=916W，户均 1.16 W。1.1.9调频广播接入方案在寺桥村中，采用光插入的方式进行接入，共用掉材料为1个4mw光发（1800元），200米4芯光缆（500元），1个3分路器（200元），3个光波插入器（240元），合计金额2740元。1.2柯岩街道河塔村的双向网改造方案——EPON+LAN技术柯岩街道河塔村共有有线电视用户278户，采用的是EPON+LAN的双向网技术改造方案，它是在原有网络的基础上，将放大器改成光收，每个光收旁边安装ONU；有线电视、互动电视中的正向IPQAM信号通过原有同轴网入户，宽带、互动电视中的反向传输信号及其它扩展业务通过ONU下带一级交换机，用网线入户，当一级交换机不够时，通过增加ONU方法解决。它的施工特点是增加光缆至原放大器位置，在原放大器位置安装光收和ONU，在用户与ONU之间需布放网线和交换机。更换原有箱体及设备，对原有网络线路路由仅作微调。1.2.1柯岩街道河塔村双向网改造工程的组网模型如下：图3 河塔村原有网络模型
图4 河塔村EPON+EOC双向网改造组网模型
1.2.2双向网改造工程的施工内容分项1）光缆的架设与熔接。2）电缆的敷设及整理。3）设备及箱体的安装。4）分支分配器箱的整理。5）网络的调试及验收。1.2.3网络的主要质量指标测试1）有线电视网络传输带宽测试。测试方法：以光收为单位，测试每个光收的输出电平，并测试此光收所带的最远端的系统输出口电平，计算链路的衰减值。测试设备选用工程部配的2100数字场强仪。测试结果如下：(1)CH101频道（中心频率为115M）的最大链路衰减值为：27.2dB；最小链路衰减值为19.2dB。(2)CH116频道（中心频率为291M）的最大链路衰减值为：31.3dB；最小链路衰减值为22.2dB。(3)CH139频道（中心频率为578M）的最大链路衰减值为：39.5dB；最小链路衰减值为27.7dB。(4)CH50频道（中心频率为810M）的最大链路衰减值为：44.8dB；最小链路衰减值为30.2dB。2）宽带及互动电视业务测试测试方法：测试每个交换机的任一个端口的网络质量，打开测速网站（网址为60.12.180.27），并测试下载速度；其余指标是在MS-DOS下执行ping 60.12.180.27 – n 100 命令得到的，测试结果如下（详见柯岩街道河塔村宽带及互动电视业务测试表）：(1)下载速度：最快 6.1MB；最慢2.6MB；平均 4.44MB。(2)丢包率：没有丢包，均为0%。(3)最小反应时间：1ms。(4)最大反应时间：2ms到12ms之间。(5)平均反应时间：1ms到4ms之间。1.2.4网络的可扩展性1）可通过布放光缆将交换机换为ONU实现百兆入户。2）网改后，每25户左右有4芯光纤，可利用网改后的预留光缆资源，通过三级光分路的形式，发展GPON网络，推进光缆入户。1.2.5网络的防雷如上所述，在同等条件下，用3个指标，来衡量网络被雷击的概率：一是平均每百户有线电视用户需要的电源接入口数量，二是平均每百户有线电视用户需要的有源器件数量，三是选用的电缆。在柯岩街道河塔村网络中，三个指标分别如下：平均每百户有线电视用户需要的电源接入口数量：1.1处/百户。平均每百户有线电视用户需要的有源器件数量：19.4只/百户。整个网络中采用同轴电缆和双绞线。双绞线由于是绞合线，相当于一个长线较圈，对应感应电动势较大，易于受雷击。1.2.6网络施工的难易程度在网络改造中，需要安装的箱体及需布放的电缆相对较多。1.2.7后期用户安装施工的难易程度-5线与网线同时入户，平均每户需安装70米左右架空双绞线，后期施工难度较大。1.2.8用电功率每个ONU用电10W，每个光收用电12W，每个交换机用电10W，在不考虑线损的情况下，河塔村用电总功率为：10×10+10×12+34×10=560W，户均 2.01 W1.2.9调频广播接入方案在河塔村中，采用原有有线电视主干网络传输调频广播信号的方法，进行调频广播传输。此放案需投入的新设备较少，需要更换村级调制器（差价为2580-800=1780元），但有如下缺点：一是有一张独立的调频广播网，含有放大器等有源器件，维护成本高；二是此网络适用于原来设广播室的村；三是此网络仅适用于EPON+LAN方式改造的村，不适用于EPON+EOC网络；四是如果不用此方式，可将旧电缆拆除利用。2 两个工程样本的技术与成本比较
2.1两种技术方案的比较 2.2两个工程样本的成本比较表2材料成本比较（去掉杆路钢绞部分）
表2说明，在原来网络线缆质量较差，且用防水头的情况下，两者之间的户均材料成本差别不大。但如果原来网络线缆质量较好，且用普通头的情况下，EPON+LAN方式比EPON+EOC方式户均材料成本要高43元左右。表3按三个层次的方式进行比较（包含杆路部分）
第一层次的补课，还债是带有网络质量还债性质的工作。原有网络经过几年的运行，或多或少出现一些质量问题，这些问题就算不进行双向网改造，也需要在今后的运维中加以改进。表3说明，如果剔开电视网部分，EPON+LAN方式比EPON+EOC方式户均材料成本要高20到30元左右。表4劳务成本比较（去掉杆路钢绞部分）
表4说明，EPON+LAN方式比EPON+EOC方式户均材料成本要略高5元左右,在原来网络线缆质量好差及EOC改造中原来是否用防水头，对劳务的支出影响较大。上表中也未计入试点小区的返工及误工导致的劳务费用。
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