有线接入技术演进及未来发展课件.ppt

有线电视接入网技术演进及未来发展,12/17/2022,有线电视接入网技术演进及未来发展9/24/2022,提纲,1.我国有线电视双向网络用户规模2.我国有线电视双向网改技术方案市场份额3.近期EoC技术发展4.同轴接入技术演进5.同轴生命期限6.广电运营商的思考,提纲1.我国有线电视双向网络用户规模,1.我国有线电视双向网络用户规模,覆盖率36.91%,渗透率,数字化率66.66%,双向改造,增长率27.49%,总体发展水平较低（有潜力）双向覆盖稳定增长，双向渗透与业务快速增长,*增长率以2019年底为基数,1.我国有线电视双向网络用户规模有线数字电视用户1.43,2.我国有线电视双向网改技术方案市场份额,格兰研究截至2019年底,CMTS技术覆盖用户最多，但增长趋缓 EPON+EoC和EPON+LAN技术方案覆盖用户增长最快 LAN覆盖用户停止增长 EPON+LAN技术方案覆盖用户平稳增加,年增长率,市场份额,2.我国有线电视双向网改技术方案市场份额格兰研究截至20,2.我国有线电视双向网改技术方案市场份额,EoC技术多种方案并存高低频混用适应不同场景HomePlug AV应用最广泛,格兰研究 Q2，2019主要省份及城市EPON+EoC具体方案选型情况示意图（不含趋势）,2.我国有线电视双向网改技术方案市场份额EoC技术多种方案并,3.近期EoC技术发展形势,从原来十多种技术逐步向总局推荐的三种标准收敛HPNA和HomePlug BPL已经退出市场，不再发展降频WiFi原有市场较大，目前开始萎缩，由于缺乏芯片厂商支持，设备厂商逐步退出。基带、窄带已经完成历史使命HomePlug AV发展最快MoCA是总局没有推荐的标准中继续增长的唯一技术综合：目前在发展的技术主要是HiNoC、C-DOCSIS、 C-HomePlug AV、MoCA；市场看得到增长的只有 C-HomePlug AV、MoCA,3.近期EoC技术发展形势从原来十多种技术逐步向总局推荐,3.近期EoC技术发展HiNoC,1.0标准8月3号通过审核，8月16号发布专为同轴接入设计，自主知识产权16MHz频谱、1024QAM自适应、100Mbps分布式信道均衡、信令帧和探测帧合一，提高频谱效率CCBN前海尔集成电路芯片面世：32MHz信道，260Mbps PHY层速率，160Mbps MAC层速率，采用55nm工艺,3.近期EoC技术发展HiNoC1.0标准8月3号通过审,CCBN展出的海尔芯片及电路板,CCBN展出的海尔芯片及电路板,3.近期EoC技术发展HiNoC,HINOC1.0到2.0的演进（CCBN发布2.0框架方案） 充分依靠HINOC1.0的基础扩大国内、国际影响，按照标准研究的内在规律，组织 一个研发、讨论的平台学习CableLabs，调动一切可以利用的力量为我所用 加强国际交流，吸纳国际先进技术，取长补短输出中国自主创新，影响、主导国际标准重点解决带宽偏窄、延迟较大和调度复杂三个关键性问题 根据需求、实现复杂度，调整和升级其它问题 EPoC对HiNoC既是挑战也是机遇竞争与交流、融合,大大促进了HiNoC进程,3.近期EoC技术发展HiNoCHINOC1.0到2.0,3.近期EoC技术发展HiNoC,带宽窄：增加带宽1G128MHz 延迟大：减少MAP周期时长，增加即时报告措施（技术方案中的RU帧）；引入频率分集“OFDMA”快速发送请求，克服TDD请求时延大的弱点 ；后打包机制调度复杂：按时隙分配用户 以频谱优先划分OFDMA ，解决 “技不如人”导致的频谱绑定问题 可实现性、可扩展性问题：引入基本子信道和扩展子信道 为便于HM的解析和实现，简化了MP帧格式 为便于聚合和拆分，定义了等长HIMAC帧,3.近期EoC技术发展HiNoC带宽窄：增加带宽1G12,HiNoC发展历程,广科院有线所ICTC2019报告提供,2019.5.18130nm,2019.665nm,2019.CCBN前,2019.5.,2019.8.3,HiNoC发展历程广科院有线所ICTC2019报告提供201,3.近期EoC技术发展C-DOCSIS,8月8号通过审核，8月17号发布标准基本架构思想是二、三层分离，二层边缘化华数1000台分布式架构只把RF调制解调放到边缘国内多厂家生产设备，打破了国外垄断,单位带宽成本降低1-2个数量级多处试验，已经完成实验室功能验证、性能测试和现网测试，华数首先投入试商用深圳天威测试结果基本符合预期全部2.0CM兼容，个别机顶盒有些问题没有ASIC芯片，是hardcopy（结构化ASIC，固化FPGA）动态QoS还不能支持1:2小包吞吐量略差,3.近期EoC技术发展C-DOCSIS8月8号通过审核，,1:96 DOCSIS2.0测试,深圳市天威视讯股份有限公司 报告提供,1:96 DOCSIS2.0测试深圳市天威视讯股份有限公司,3.EoC技术发展C-HomePlug AV,原预计CCBN将通过评审发布，因时间太紧推迟高通：重点通过软件实现TDMA、改善多用户接入、时延、小包、组播、DBA性能、与AR6400的兼容；机顶盒芯片和SoCM-Star：重点解决时延、兼容；更高速率、更高性能1Gbps以上希望统一,3.EoC技术发展C-HomePlug AV原预计CCB,3.EoC技术发展MoCA（c.Link）,一年快速增长，接近之前总和高低频混用取得成功WiFi缺乏芯片厂商支持，HiNoC尚未产业化，C.Link中国开发同时支持接入、家庭联网,3.EoC技术发展MoCA（c.Link）一年快速增长，,3.EoC技术发展ECAN/DECO,都是基于EPON MAC的技术ECAN的优势主要是电信级的体系架构，局端功能强大，有完善的管控和QoS调度机制，既可适应以点对点的交换架构，又可以适应点对多点；终端十分简单、价廉，维护管理比较容易；多终端和长短帧性能基本一致。但由于种种原因，选择了VSB调制方式的PHY，抗干扰性能较差，链路损耗许可范围较窄，只适合光纤到单元的应用场景DECO的优势主要在于单芯片，而且采用了先进的OFDM调制和LDPC编码，因而有优良的性能和较低价格。但终端和局端采用相同架构，系统管理、控制和QoS调度略显不足二者结合起来，采用ECAN的体系架构和DECO的调制、编码，形成了一种比较完美的方案跟EPoC的发展方向一致ECAN-DECO生不逢时：走向市场在总局推荐三种标准之后，得不到政策支持，也没有强大的产业链竞争发展到今天，已经不单纯是技术的竞争，而是产业链的竞争。再好的技术，如果没有产业链支持也不可能成功研究技术和制订标准不同，研究总是追求最先进、最完美；但标准必须代表多数利益，往往是总体技术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靠拢。现在这个阵营中的多数厂商对此有非常清醒的认识。如果有少数人反其道而行之，那就会适得其反。,3.EoC技术发展ECAN/DECO都是基于EPON M,大带宽10Gbps高阶调制4096QAM及以上高效编码LDPC多信道绑定FBC（Full-Band Capture）全频带捕获软件无线电、认知无线电、有线、无线共存（长远影响）多业务支持融合、统一：EPON+EoC向EPoC发展，北美MSOs大力推动DOCSIS3.1 PHY与EPoC统一IP化内容差异化需求，服务节点逐步缩小，广播优势逐步降低，统一交换、统一终端端到端的以太网：局域网-城域网-广域网IPV6：IPV4地址耗尽；网路实名制、追根寻源、可管、可控；运营维护高度集中和高度分散：随着计算能力、存储容量和传输带宽的迅速增大，调度、控制、各种业务平台越来越集中到云端，而应用选择和处理分散到终端，中间越来越简单、层次越来越少，只剩下透明管道。接入网领域首先会高度集成：集成度提高100倍、功耗降低到1%现有技术长期共存：保护投资、服务差异化需求,4.未来技术发展趋势,大带宽10Gbps4.未来技术发展趋势SNR35dB，,2019.11研究组2019.8特别任务组9月成立信道、PHY链路、频谱、标准评估和运营商需求4个专题组每周一次电话会议，安排周三上午9:00方便亚洲运营商参加CableLabs及北美MSO立项研究EPoC系统架构与FCU、CNU设备方案、规范，已经开了2次会议，初步讨论了各家的提案，确定系统架构采用DPOE+EPoC。FCU初步确定：FDD采用中继方案，TDD采用桥接，准备选23家的提案做基础；CNU统一倾向性意见：（1）EPoC下行采用OFDM（2）EPoC上行采用OFDMA（3）下行内码采用LDPC（4）上行内码采用LDPC（5）支持子载波关断（6）支持直到4096 QAM的多种下行调制方式，支持直到1024 QAM的多种上行调制方式（7）下行频谱以192MHz为单位，OFDM采样频率为10.24MHz的整数倍。（8）支持物理层绑定多个192MHz OFDM信道,4.未来技术发展趋势EPoC进展,2019.11研究组4.未来技术发展趋势EPoC进展,4.未来技术发展趋势EPoC进展,10月杭州会议多家中国运营商提出TDD需求11月会议由802.3主席David Law提议成立了EPoC项目TDD子组确定采用自适应调制，成立jorge领导的多种调制专题组CCSA设立EPoC研究项目预计2019.11完成草案预计2019.8完成标准，样机、芯片同步推出2019发布标准，规模商用近期讨论的重点是频谱规划、信道特征和调制方式IEEE P802.3bn（EPoC工作组）网址ieee802.org/3/bn/public/EPoC论坛网址 chinaepoc.org正在上线欢迎参加EPoC论坛和项目组,4.未来技术发展趋势EPoC进展10月杭州会议多家中国运,审查委员会,EPoC任务组,802.3工作组,IEEE主办者,审查委员会EPoC任务组802.3工作组IEEE主办者,4.未来技术发展趋势HiNoC2.0进展,单信道带宽：128MHz双工方式：TDD多址方式：OFDMA/TDMA,OFDMA采用如下图所示的子载波分配方式，并支持兼容TDMAOFDMA的最小颗粒度为一个符号子块（SSC, Symbol Sub-Cell），一个SSC占用256子载波(62.5KHz*256=16MHz)，1个OFDM符号时长16us+CPOFDMA方式中，某个HM的SSC按照左图(a)所示，先从左向右在频率维度连续分布，再从上到下在时间维度连续分布,4.未来技术发展趋势HiNoC2.0进展单信道带宽：12,4.未来技术发展趋势HiNoC2.0进展,调制方式：OFDM双工方式：TDD多址接入：TDMA(必选)/“先频域分配后时域分配”的OFDMA子载波间隔：62.5kHz子载波总数：2048，1982个有效，数据子载波1920个整个128MHz带宽可按照OFDM调制的子载波编号分为8 个子信道(SC, Sub-Channel)每个SC 占用16MHz 的带宽，共256 个子载波其中SC0 为基本SC，SC1SC7 为扩展SC基本SC 的功能为物理层同步、信令交互、数据信息传递扩展SC 只用于数据信息传递，并可在MAC 层调度下关闭或打开头端HB可选支持将下行扩展SC 配置为基本SC导频比例：1/32 等间隔分布（62个）OFDM数据体长度16us循环前缀长度：0.5/1/2us,4.未来技术发展趋势HiNoC2.0进展调制方式：OFD,4.未来技术发展趋势HiNoC2.0进展,纠错编码：基本编码方式为BCH，增强编码方式为LDPC码长：1920比特码率：支持2种以上的编码码率星座映射：QPSK4096QAMACM：分组ACM，同一组内采用统一的调制格式分组大小：16个子载波（1MHz）采用Pd/Pu帧的分布式信道估计和均衡技术采用Pd/Pu帧的HM接纳与维护流程体制采用基于OFDMA方式的Ru帧报告上行队列状态的体制MAC的反馈重传机制（ARQ）为可选项支持64 个HM 用户采用报告-授权机制，支持灵活简单的信道分配和丰富可定制DBA 策略利用Ru 帧并行发送上行报告，实现快速R 帧报告，简单高效采用数据帧打包和分片机制，提高吞吐量和传送效率采用固定长度的短MAP 周期和后打包机制，降低传输时延支持测距和时延补偿，提高协议效率,4.未来技术发展趋势HiNoC2.0进展纠错编码：基本编,4.未来技术发展趋势D3.1进展,2019-6-22 CableLabs AMP项目：降低单位带宽成本、廉价地替代光纤、大幅度提升上行带宽、最大限度地保护原有FHC投资和原有业务、不要求后向兼容驱动力：IP视频、竞争、CMTS技术复杂造成的高成本超过8500项技术要求，和91023项可能的PHY配置参数2019年1月Request For Information EPON Protocol over Coax (EPOC)2019年9月确定D3.1，同时立项研究EPoC系统架构、FCU架构、设备形态、CNU设备形态，力争D3.1与EPoC PHY统一下行192MHz单信道带宽OFDM调制下行绑定至少2个192MHz OFDM和24个QAM信道类似DVB-C2的QC-LDPC+BCH级联编码进展迅速C-DOCSIS2.0、MHA2.0、D3.1、EPoC和HiNoC2.0北美MSOs的目的、立场：保持原有体系，大幅度降低成本不会采用集中式C-DOCSIS，分布式C-DOCSIS已被CL接受，思科已经做出样机,4.未来技术发展趋势D3.1进展2019-6-22 Ca,D3.1、EPoC、HiNoC2.0参数,D3.1、EPoC、HiNoC2.0参数,几个技术问题1频谱,规划原则：兼顾现有应用，尽量减少分割，保证后向共存,FDD规划,中国目前可用的只有65-110MHz（考虑保护间隔以后没多少实际可用频谱）和860MHz以上（部分选用高频EoC的要在1GHz以上）。选择FDD必须在高端再划分一段上行频谱，否则上行只有在5-110MHz范围内与现有应用分割频谱，对于大带宽应用无法满足。短期内保留的模拟广播频段取消不了。虚线隔离带是现状EoC的演进,几个技术问题1频谱规划原则：兼顾现有应用，尽量减少分割，,几个技术问题1频谱,TDD规划,以上是目前高低频混用情况的规划，如果不是这种情况，可以少分割几次,几个技术问题1频谱TDD规划数字广播 TDD数字广播 T,几个技术问题2.调制方式,关于MMP的争论支持：提高频谱效率反对：大量统计反映正态分布，具体到一个节点就不会（但不同是客观存在）高SLA等级用户不见得SNR高，但必须保证高速率（时分多址对高SLA用户多分配时隙，频分多址分配好频段、多分子载波）MMP增加复杂度、增加时延、影响组播，为提高频谱效率采用MMP是否值得？背后利益需对频谱效率、延迟影响、组播影响、复杂度、现实需求、成本综合评估中国运营商需要研究信道、主要是一个光节点以下，提出需求,几个技术问题2.调制方式关于MMP的争论,几个技术问题2.调制方式,是否需要自适应？如何自适应当前中国最后100m可以采用固定或简单适应考虑长远（白频谱应用）还是频率分组自适应比较好特别是家庭网质量很难控制，需进一步调查、测试,EPoC下行广播，对终端分组无意义，频率分组有意义上行自然对终端分组，OFDMA自然频率分组近距离终端采用高频和有干扰频率分组,几个技术问题2.调制方式是否需要自适应？如何自适应EPo,几个技术问题3.绑定,为什么要绑定？通过多个较低速率信道绑定，实现较高速率通信统计复用后向兼容和共存解决高带宽AD/DA和RF处理难度绑定与堆叠有何不同？绑定可以提高最高速率和总速率，堆叠只能提高总速率，不能统计复用TDD绑定的特殊要求：绑定信道的上下行必须同步动态（时域、频域）绑定和静态绑定基于CSMA和基于TDMA/OFDMA的信道绑定多个层次的绑定物理层绑定可以把连续频谱的信道“粘结”，不留保护间隔，变成一个物理信道MAC层绑定可以把不连续频谱信道绑定成一个虚拟信道，本质上是负载均衡上层绑定、不同系统绑定，动态负载均衡，提高可靠性，例如家庭网多技术协同邻信道共存比兼容更有价值，需要协调不同技术,几个技术问题3.绑定为什么要绑定？,几个技术问题4.FBC,FBC是SDR的基础，对技术融合统一意义深远绑定和全频带捕获成对应用，都是先进技术的组成部分,模拟调谐、下变频、A/D变换、数字处理，每个信道都需要单独处理,全频段采样、直接A/D变换、数字滤波、数字处理，一次处理全频段所有信道，屏蔽技术差异，融合、统一，成本低、功耗低,几个技术问题4.FBCFBC是SDR的基础，对技术融合统,几个技术问题5.编码,LDPC、Turbo、BCH、RSLDPC、Turbo都接近香农限Turbo码在低信噪比情况下的性能优于其它各种编码方式，AV采用LDPC码的描述简单,具有较大的灵活性,当码长足够长或高信噪比条件下比Turbo码性能更好,译码复杂度低于Turbo码BCH适合短码字，结构简单RS是多进制BCH码，适合纠正突发性误码，WiFi、MoCA、DVB-CDVB-C2研究成果：QC-LDPC比RS编码增益高约7dB，在高信噪比条件下比Turbo高0.7dBD3.1采用DVB-C2研究成果QC-LDPC+BCH级联编码HiNoC研究：BCH比RS编码增益高3dB，短码字编码效率与LDPC接近，但简单；码字越长、编码越复杂时延越大,几个技术问题5.编码LDPC、Turbo、BCH、RS,几个技术问题6.架构（融合）,几个技术问题6.架构（融合）,最需要的架构,EPoC局端没有1G阶段，10GEPON迟迟不能规模部署关键是ONU光模块价格太高，10GEPoC会有类似问题1GEPoC由若干（4-5个）64MHz（究竟多大带宽可以讨论）子信道组成，既可以采用FBC技术也可以采用绑定技术实现终端速率以子信道带宽为准，n16MHz？,总速率上小下大，体现汇聚收敛速率等级上大下小FCU不仅起到光-电转换作用，还起到10G-1G的作用FCU之下的不同支路可以频率复用在现有网络条件下就可以完全解决EPoC频谱需求,n16MHz？,最需要的架构EPoC局端没有1G阶段，10GEPON迟迟不能,5.同轴生命期限,带宽需求取决于业务发展和编解码技术发展频谱资源取决于传输距离和白频谱应用政策同轴电缆寿命取决于同轴电缆质量、连接器质量和工程、工艺质量EPoC、DOCSIS3.1都可以达到10GPON同等水平，光进铜退将会延续20-30年，甚至更长美国预测到2040年，中国应用条件优于美国，竞争环境劣于美国，应该有更长生命周期中国有线运营商FTTH没有优势：采购成本、技术、资金充分利用和挖掘同轴资源的价值，争取竞争优势,5.同轴生命期限带宽需求取决于业务发展和编解码技术发展,同轴可用带宽计算,同轴电缆没有专门分配频谱资源，只要不干扰无线应用、在传输链路达到一定信噪比的前提下都是可用的。具体到HFC网络，在光纤到楼的前提下，同轴电缆分配网在楼内50户环境下1GHz链路损耗一般在40dB左右，无干扰SNR很容易做到50dB以上，频谱效率可以达到12bit/s/Hz/。总带宽容量可以达到12Gbps。考虑到干扰和被干扰，如果按70%可用率计算，也有8.4Gbps，按50户均分，静态带宽可以达到168Mbps/户。如果1:5收敛，动态可用带宽可以达到840Mbps。如果频谱扩展到3GHz，链路损耗可以做到80dB以下，保守一点估算，1GHz-3GHz的2GHz频谱带宽容量与1GHz以下相当，则户平动态带宽可以达到1.68Gbps。进一步，光纤延伸到单元，3GHz链路损耗也可以做到40dB以下，3GHz频谱的带宽容量就可以达到38.4G=25.2Gbps。,同轴可用带宽计算同轴电缆没有专门分配频谱资源，只要不干扰无线,接入网同轴与光纤优劣对比,绿色占优，黄色劣势，应重点研究如何减小劣势：同轴接头、电缆、楼头设备简化、降低耗电,接入网同轴与光纤优劣对比绿色占优，黄色劣势，应重点研究如何减,信道（基本特征、参数，有线、无线共存环境）电缆（近二十年不进步）器件（近二十年不进步）连接器（损耗、匹配、可靠性、密封性、寿命、连接工艺）,5.同轴生命期限加强基础研究，延长同轴生命期限,信道（基本特征、参数，有线、无线共存环境）5.同轴生命期限,6.广电运营商的思考,独立思考、看清方向、不随大流眼前和一段时期可用（满足需求）融合统一应用简单、维护方便技术不可见，重要的是结果：Capex和Opex技术复杂度与实现复杂度、技术复杂度与芯片成本、技术复杂度与运维复杂度、芯片复杂度与设备复杂度不是正比关系，有些是相反的不要被背后的厂商利益所迷惑控制投资成本，与FTTH竞争；机顶盒+50元对C-DOCSIS的两种观点：维持并简化原有体系和替代其它EoC对HiNoC多关心、了解对EPoC的两种期望：替代FTTH和打压DOCSIS价格广电行业正在重组，随着广电整合，传统厂商一部分死去或转向，另一部分做大做强，需小心选择战略合作伙伴抓紧实施可用技术，尽快开展业务，其它问题留待以后解决,6.广电运营商的思考独立思考、看清方向、不随大流,谢谢！,谢谢！,