溫一泉

摘要：隨著廣電網(wǎng)絡(luò)雙向?qū)拵ЩM(jìn)程的推進(jìn)，特別是廣電運(yùn)營傳統(tǒng)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)深度融合，將傳統(tǒng)的視頻業(yè)務(wù)作為基石，融合雙向的數(shù)據(jù)、點(diǎn)播、互動等業(yè)務(wù)的需求牽引，形成廣電特色的雙向?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)（以下簡稱雙向網(wǎng)）是大勢所趨。本文簡要介紹廣電網(wǎng)絡(luò)雙向?qū)拵ЬW(wǎng)現(xiàn)狀，就基于Home Plug AV 技術(shù)的EOC系統(tǒng)的技術(shù)特征、主要工程問題、測試方法進(jìn)行闡述，提供快速、有效、妥善解決EOC常見問題的參考。

關(guān)鍵詞：EOC OFDM 信噪比 功率電平 互調(diào) 侵?jǐn)_ 吞吐量

在雙向網(wǎng)建設(shè)中，技術(shù)形態(tài)紛繁復(fù)雜，逐步形成了幾個(gè)重要的技術(shù)流派，主要有基于DOCSIS技術(shù)的HFC網(wǎng)絡(luò)，基于Home Plug AV 技術(shù)的EOC網(wǎng)絡(luò)（EOC種類眾多，本文以Home Plug AV為例說明），基于PON技術(shù)的FTTH網(wǎng)絡(luò)等。這三種主流技術(shù)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)各有特色。HFC是最傳統(tǒng)的廣電雙向網(wǎng)，采用上行時(shí)分復(fù)用+下行頻分復(fù)用的技術(shù)方案，其大容量數(shù)據(jù)傳送，對傳統(tǒng)廣電的CALBE網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥m應(yīng)能力強(qiáng)都是其優(yōu)點(diǎn)，但是反向噪聲漏斗造成的通信質(zhì)量弱化和運(yùn)維強(qiáng)度大是其主要缺點(diǎn)。HFC一般部署在人口稠密的大都市，投資效應(yīng)較好。FTTH是最接近電信網(wǎng)絡(luò)的一種新興廣電雙向網(wǎng)，采用上行時(shí)分復(fù)用+下行波分復(fù)用的技術(shù)方案，其設(shè)備通用性帶來的透明化，與電信網(wǎng)充分融合帶來的未來三網(wǎng)融合平滑過渡以及帶寬優(yōu)勢，都是其他網(wǎng)絡(luò)難以比擬的。同時(shí)，其良好的傳輸可靠性也大大減輕了運(yùn)維強(qiáng)度，是高滲透率接入網(wǎng)的一個(gè)主要選擇。但是，由于要重新鋪設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)，對既有網(wǎng)絡(luò)的繼承性、入戶困難等因素是阻礙FTTH發(fā)展的重要瓶頸。EOC網(wǎng)絡(luò)是從家庭駐地網(wǎng)技術(shù)反向衍生到接入網(wǎng)的技術(shù)，采用跳頻的OFDM技術(shù)，有較好的抗干擾能力。其拓?fù)浜唵?，成本低，部署簡便，在低網(wǎng)絡(luò)滲透率、中低帶寬的接入應(yīng)用下有較好的性價(jià)比，在無雙向網(wǎng)基礎(chǔ)的區(qū)域有很好的補(bǔ)充作用。

本文從三個(gè)角度，對EOC系統(tǒng)的技術(shù)特征、主要工程問題、測試方法進(jìn)行闡述，以期為EOC網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、運(yùn)維工作技術(shù)人員提供參考。

EOC系統(tǒng)的技術(shù)特性

EOC 是Ethernet Over Coax 的英文縮寫，即基于有線電視同軸電纜使用以太協(xié)議的接入技術(shù)?，F(xiàn)在則將所有的在Cable上傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù)都稱為EOC。EOC種類眾多，我們以目前市場主流的Home Plug AV標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行基準(zhǔn)進(jìn)行討論。

2000年3月，由Cisco、HP、Motorola及Intel等數(shù)十家企業(yè)共同成立Home Plug Power Line Alliance（家庭電力線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟），以電力線架設(shè)局域網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想終于有了一致的標(biāo)準(zhǔn)和具體的進(jìn)度。家庭電力線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟隨后在2001年6月發(fā)表電力線網(wǎng)絡(luò)的第一份標(biāo)準(zhǔn)——Homeplug1.0。2003年2月開始Home Plug AV制定工作，2005年8月，家庭電力線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟批準(zhǔn)了新的Home Plug AV標(biāo)準(zhǔn)。①

Home Plug AV的目的是在家庭內(nèi)部的電力線上構(gòu)筑高質(zhì)量、多路媒體流、面向娛樂的網(wǎng)絡(luò)，專門用來滿足家庭數(shù)字多媒體傳輸?shù)男枰?。它采用先進(jìn)的物理層和MAC層技術(shù)，提供200Mbps級的電力線網(wǎng)絡(luò)，用于傳輸視頻、音頻和數(shù)據(jù)。Home Plug AV的物理層使用OFDM調(diào)制方式，它是將待發(fā)送的信息碼元通過串并變換，降低速率，從而增大碼元周期，以削弱多徑干擾的影響。同時(shí)它使用循環(huán)前綴（CP）作為保護(hù)間隔，大大減少甚至消除了碼間干擾，并且保證了各信道間的正交性，從而大大減少了信道間干擾。當(dāng)然，這樣做也付出了帶寬的代價(jià)，并帶來了能量損失：CP越長，能量損失就越大。OFDM中各個(gè)子載波頻譜有1/2重疊正交，這樣提高了OFDM調(diào)制方式的頻譜利用率。在接收端通過相關(guān)解調(diào)技術(shù)分離出各載波，同時(shí)消除碼間干擾的影響。

基于Home Plug AV的EOC產(chǎn)品去除低頻干擾的頻率后，在7-30MHz頻段使用917個(gè)子載波；功率譜密度可編程，以滿足不同國家的頻率管制；每個(gè)子載波可以單獨(dú)進(jìn)行BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM、256QAM和1024QAM調(diào)制；采用Turbo FEC錯(cuò)誤校驗(yàn)；物理層線路速率達(dá)到200Mbps，凈荷為150Mbps，前同步碼可被HomePlug1.0設(shè)備檢測，從而實(shí)現(xiàn)兩者共存，但互操作是可選項(xiàng)。同時(shí)，Home Plug AV設(shè)計(jì)了十分高效的MAC層，MAC層都采用Master-Slave結(jié)構(gòu)，支持基于工頻周期同步機(jī)制的TDMA和 CSMA。TDMA面向連接，提供QOS保障，確保帶寬預(yù)留、高可靠性和嚴(yán)格的時(shí)延抖動控制。CSMA面向優(yōu)先級，提供四級優(yōu)先級，確保即插即用。工頻周期同步機(jī)制確保良好的抗工頻周期同步噪聲的信道適應(yīng)能力，如調(diào)光燈、充電器等產(chǎn)生的諧波。基于128位AES嚴(yán)格加密。中央?yún)f(xié)調(diào)員CC（Central Coordinator）控制所在電力線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的活動，并協(xié)調(diào)同相鄰電力線網(wǎng)絡(luò)的共存，以支持電力線寬帶接入、多電力線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和隱藏節(jié)點(diǎn)服務(wù)。

MAC層的工作方式為CSMA，其工作原理是：發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，邊發(fā)送邊繼續(xù)監(jiān)聽，若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，等待一段時(shí)間再重新嘗試。由于采用了CSMA機(jī)制，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中Home Plug設(shè)備節(jié)點(diǎn)增加時(shí)，碰撞的幾率會增加，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾室矔蟠蠼档?。所以在?jié)點(diǎn)設(shè)備較少的家庭聯(lián)網(wǎng)場合，它仍是一種很實(shí)用、很方便的技術(shù)。由于Home Plug 技術(shù)是基于電力線傳輸基礎(chǔ)上發(fā)展的，考慮到電力線應(yīng)用的惡劣環(huán)境，其協(xié)議中關(guān)于糾錯(cuò)方面考慮較多，在一定程度影響了其傳輸時(shí)有效數(shù)據(jù)載荷的效率，但同時(shí)也增強(qiáng)了該方案的抗干擾性能。

Home Plug AV在同軸電纜上的傳輸完全采用Home Plug協(xié)議，只是修改了前端耦合等電路設(shè)計(jì)。同軸電纜的傳輸性能要好于電力線，像電磁兼容等原來在電力線上比較難以處理的問題也得到了很好的解決，數(shù)據(jù)流量性能也好于在電力線上傳輸?shù)男阅?。由于Home Plug AV在同軸電纜上的傳輸為多載波的OFDM有源調(diào)制方式，工作在30MHz以下頻段。雖然抗干擾較強(qiáng)，但當(dāng)一點(diǎn)對多點(diǎn)通信時(shí)，也是要受到匯聚噪聲的影響。

EOC系統(tǒng)的主要工程問題

與任何雙向網(wǎng)絡(luò)類似，EOC系統(tǒng)的主要工程問題也可以分為三個(gè)層面。

一、物理層信號傳輸質(zhì)量問題。物理層信號傳輸質(zhì)量不佳，會直接影響業(yè)務(wù)的聯(lián)通，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，是EOC系統(tǒng)首要的工程問題，具體講：

（一）物理層信號的強(qiáng)度不足引起的問題。這類問題主要是設(shè)備故障、線路異常的損耗引起。Home Plug AV 傳輸?shù)念l段一般在5-65M低頻段，屬于CABLE雙向網(wǎng)絡(luò)比較惡劣的區(qū)段，OFDM本身有很強(qiáng)的抗干擾特性。因此，Home Plug AV物理層電平很高，一般在110dBV左右，信號的跌落是常見工程問題，也是首先要保證的。使用測試設(shè)備的RF監(jiān)測功能，是解決這類問題的有效手段。

（二）信道的干擾。低頻段是干擾最集中的頻段，除了常見的匯聚噪聲、設(shè)備過載外的失真外，低頻段還是外部侵入干擾最集中的頻段。Home Plug AV的物理層設(shè)計(jì)和MAC層的特性，其實(shí)都是對信道干擾的有效抑制機(jī)制，但對于持續(xù)性的、寬帶覆蓋的、信號強(qiáng)度大的干擾，還是有直接影響的。例如，如果一個(gè)短時(shí)干擾落在工作頻帶，CSMA機(jī)制就會起作用；但如果是持續(xù)性的，且信號強(qiáng)度大，則不僅CSMA，且OFDM的機(jī)制也會失效，通信質(zhì)量就會大大受到影響。當(dāng)通信信道受到干擾時(shí)，表現(xiàn)為通信帶寬急劇下降，無法連線，或者連線后速度慢，甚至完全中斷通信。使用測試設(shè)備的信噪比、頻譜掃描、比特負(fù)載等測試工具可以有效協(xié)助這類問題的排查。②

二、數(shù)據(jù)、協(xié)議層面的聯(lián)通、交換、速率等能力問題。第一類往往是終端設(shè)備的設(shè)置與局端設(shè)置的匹配問題。這類問題最常見，也最需要運(yùn)維者的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)和能力。EOC設(shè)備本身有很多屬性，如MAC地址、USER HFID、MULTI-MASTER ISOLATION等。各EOC設(shè)備廠家都會或多或少根據(jù)自己的利益做一些屬性上的限制，例如A廠家的局端設(shè)備可能會根據(jù)終端的MAC來判斷終端設(shè)備是否為自家產(chǎn)品，是就允許其連接，不是則禁止其連接。同樣的，B廠家的局端設(shè)備，可能會根據(jù)USER HFID來識別終端設(shè)備是否是自己產(chǎn)品，是就允許其連接，不是就禁止其連接。C廠家可能會根據(jù)MULTI-MASTER ISOLATION來判斷是否允許終端連接。D廠家可能會同時(shí)限制以上幾個(gè)屬性?？傮w而言，不同廠家的設(shè)備兼容性較差。當(dāng)客戶同時(shí)使用多家設(shè)備的時(shí)候，這個(gè)問題尤為突出。各廠家之間的設(shè)備交叉使用的時(shí)候最易出問題。所以做好互聯(lián)互通尤為重要。前期的互聯(lián)互通測試必不可少，可靠的測試儀表必不可少，后期遇到問題也必須要求設(shè)備廠家及時(shí)跟進(jìn)。

第二類是局端設(shè)備的故障和互通匹配問題，甚至包括前后軟件版本的不一致。設(shè)備使用過程中出問題常見但不可怕，關(guān)鍵是要能快速地解決定位問題。使用中局端設(shè)備出故障會導(dǎo)致該局端下所有的用戶無法上網(wǎng)，涉及面廣，易引起投訴。所以，一旦出現(xiàn)這個(gè)問題，必須快速定位，第一時(shí)間解決，借助測量儀表是快速定位問題的有效手段。局端廠家的軟件版本升級也可能導(dǎo)致問題，所以涉及到局端軟件升級的，一定要先在小范圍內(nèi)測試新版本的軟件的可靠性，以及升級過程的安全性，避免出現(xiàn)大面積局端故障。

三、EOC本身對有線電視傳輸?shù)挠绊憜栴}。Home Plug AV 自身為提升抗干擾能力，使用了兩種物理層手段，一是提升自身的傳輸電平，這個(gè)信號電平極高，比正常的電視射頻信號高出很多，一般的有線電視終端的平均數(shù)字電平在60dB？V左右。二是OFDM是寬帶信號，帶寬往往可以覆蓋幾個(gè)數(shù)字電視的頻道。一旦EOC信號自身的諧波以及互調(diào)產(chǎn)物落入高頻的電視頻段，就會影響電視傳輸，有時(shí)候由于OFDM、CSMA的作用，諧波和互調(diào)產(chǎn)物是浮動的，會污染電視頻段。使用測試設(shè)備的數(shù)字電視功能，可有效地測試這種干擾現(xiàn)象。使用頻譜功能，可協(xié)助排查。

EOC系統(tǒng)的測試

一、鏈路質(zhì)量測試。③鏈路質(zhì)量測試是指測試從局端到終端這一段同軸線的鏈路質(zhì)量，主要指標(biāo)和意義如圖3，各地可以根據(jù)實(shí)際情況來制定自己的合格值，總體要求是保證鏈路質(zhì)量合格。

二、噪聲干擾測試。Home Plug AV采用自適應(yīng)的OFDM調(diào)制，可根據(jù)新的質(zhì)量，自動調(diào)整載波的調(diào)制方式，保證信道的帶寬利用率達(dá)到最大，根據(jù)每個(gè)載波的調(diào)制方式，可推斷出該頻點(diǎn)的S/N，據(jù)此判斷噪聲干擾情況。

三、MPDU測試。用于表征EOC終端之間相互干擾情況的物理量。失敗、碰撞數(shù)量急劇增多時(shí)，表示終端設(shè)備之間干擾嚴(yán)重。

四、EOC屬性設(shè)置。EOC儀表要與各個(gè)局端廠家的設(shè)備連接，所以必須與各個(gè)廠家的局端能夠匹配兼容。儀表不能要求所有廠家兼容自己，所以只能改變自己，適應(yīng)所有局端。

五、EOC頻譜測試。測量EOC局端的信號頻譜。當(dāng)EOC終端無法上線時(shí)，可用測量儀表測試EOC局端頻譜是否正常。因EOC信號是高速突發(fā)信號，正常情況下儀表上顯示的會是尖刺信號。如果無法觀測到如圖所示的信號，則檢測EOC頭端工作是否正常，或查看頭端與終端間的連接線纜是否正常。

運(yùn)維人員可根據(jù)EOC系統(tǒng)在工程中出現(xiàn)的不同故障，分別采用相應(yīng)的測試方式查找、分析問題，從而快速、有效地解決好系統(tǒng)問題，確保傳輸?shù)陌踩?、順暢?/p>

（作者單位：江西省廣播電視網(wǎng)絡(luò)傳輸有限公司）

注釋：

①田新成，劉獻(xiàn)偉，黃 霞等：《基于Home Plug AV標(biāo)準(zhǔn)的自適應(yīng)電力線modem設(shè)計(jì)》，《電力系統(tǒng)通信》，2007（12）。

②許俊國：《EPON+EOC寬帶故障原因和排查思路方法》，《中國有線電視》，2011（11）。

③陳志國，黎 陽，江時(shí)珍：《EOC系統(tǒng)關(guān)鍵性能測試評估分析》，《廣播與電視技術(shù)》，2012（10）。