摘要：本文从理论上比较分析了HomePlug BPL 与HomePlug AV两种不同技术标准，并通过对两个实际双向网络改造项目进行测试论证，提出了针对采用EOC方式双向网改工程的技术建议。

　　EOC芯片市场受国外厂家垄断，从目前的标准及产品发展来看，HomePlug AV得到了广电业界的支持，成为通用的EOC标准之一，具有比较明朗的发展前景，考虑到防范厂家垄断的必要性及前期投资的延续性，有必要采购多个芯片厂家的产品，同时我们亟待国内EOC芯片厂商的出现。

    关键字：双向改造  HomePlugBPL  HomePlugAV

概述

　　HomePlug BPL 与 HomePlug AV同属于家庭插电联盟标准。

　　AV定位于家庭网络技术，使用100MHz以下的低频段，调制方式为BPSK-1024QAM，物理速率可达200Mbps，MAC速率可达150Mbps。物理层采用OFDM调制方式，MAC层采用了TDMA和CSMA/CA两种接入方式，可以实现QoS。需要中心协调器分配CSMA时隙，调度TDMA。通信采用AES加密，密钥可以动态改变。

　　BPL（宽带电力线接入）以AV的MAC和PHY技术为基础，利用交流配电网中的中低压电力线路传输和接入因特网的宽带数据业务。可用频段分成7个子频段，每段子信道采用和WLAN一样的OFDM。 BPL信号可以通过配电变压器的低压线路段以及杆线或地下线路直达家中。家中的任何电气插座都可以用来连接到BPL网络并接入因特网。

　　两种标准的实际应用场景为交流电力传输线。交流电力线传输环境恶劣，主要面临大范围的阻抗变化、高衰减电平、多路径时延传播；同时，电路分支和负载的互联是随机的，因而家中任何两个电源插座之间的通路具有不可预知的传递函数。

　　用于有线电视双向网络改造的EOC技术是电力线标准在同轴电缆上的应用。需要说明的是，由于两种技术并非针对有线电视同轴网络的传输环境，因而在传输效率上并非最优。鉴于目前有线电视网络中同轴电缆的存量资产数量可观，同时针对同轴电缆双向化改造的成熟技术选择有限，HomePlug AV及HomePlug BPL技术在当前的网络双向化改造中仍大规模的使用。

EPON+EOC双向化改造的理论模型

　　江苏省有线电视网络的双向化改造主要有三大类技术选择：EPON+EOC、CMTS、EPON+LAN。由于EPON+EOC方式在成本、运维方面具备较大优势，因而在双向化改造的工程项目中，主要选择了这种方式，常用的网络架构可参见图1。江苏南部城市如镇江、常州等在早期的双向化网络改造中使用了HomePlug BPL技术，江苏北部的城市则大部分采用了HomePlug AV的技术，当然还存在一些城市在双向化的改造中同时选用了两种技术（覆盖不同的小区）。

图1：EPON+EOC双向网改的常用网络架构视图

　　根据工程经验，为满足《广播电视网络改造设计规范》相关指标要求，信号电平、MER、BER以及网络延时等因素是在网络设计及施工建设中需要重点考虑的。在采用EPON+EOC方式对网络进行改造时需要满足如下限制因素：

　　1.光机输出MER≥34dB@256QAM，BER＜10E-9（R-S纠错后）。

　　2.ONU接收光功率≥-22dbm。

　　江苏有线所采购的EOC产品中使用了两家国外厂商的芯片，其中HomePlug BPL制式芯片产品以SPIDCOM公司(被晨星半导体收购)为代表，芯片类型包括200C，300C等；HomePlug AV制式芯片产品以Intellon公司（被Atheros收购）为代表，芯片类型包括INT6400，INT7400等。目前主流成熟产品所采用的芯片包括300C和AR7410。理论上300C芯片转发率≥300Mbps，支持最大终端数128个，使用频段2MHz~35Mhz；AR7410芯片转发速率≥300Mbps，支持最大终端数256个，使用频段7.5~65Mhz。江苏有线在对EOC产品招标前，对参与投标的各厂家产品进行了测试。

　　根据测试情况，各种产品形态有如下特征：

　　HomePlug BPL标准的Spidcom 300C芯片 -3dB带宽为1.88MHz~35.36MHz ；18.5MHz标称带宽下，局端设备的输出电平为103.99dBuV；终端设备的输出电平为112.04dBuV。

　　HomePlug AV标准的AR7410芯片 -3dB带宽为7.85MHz~65.01MHz；终端7.85~64.46MHz；输出电平（36.25MHz标称带宽）局端为109.50dBuV，终端为109.97dBuV。

　　根据测试结果，300C芯片产品带宽涉及5MHz以下频带。当前的网络结构中，分支分配器等无源器件的最大适用频率范围为5~1000MHz。相比而言，300C产品由于其频段选择问题，通信效率要低于AR7410产品。现就300C芯片产品及AR7410芯片产品的测试结果做一系列比较，参见表4~8：

表4：MAC层传输速率

　　从表中可以看出，AR7410在MAC层传输速率方面要明显优于300C产品。由于依托EOC的网络通信目前以点播信令等短包长的通信方式为主，这里假定64~512包长的通信占据整个流量的80%，剩余包长通信占20%，可得1对64条件下平均带宽为：

　　300C产品：

　　(11.50+19.50+35.00+67.00)/4*80%+(121.25+143.00+145.00)/3*20%

　　=53.88Mbps

　　AR7410产品：

　　(31.88+59.38+104.38+199.38)/4*80%+(248.75+248.75+250.15)/3*20%

　　=128.85Mbps

表5：1对1动态范围，包长512字节，改变链路衰减，吞吐量变化：

　　从表中可以看出，在1对1包长512字节的测试条件下， AR7410抗衰减的能力要优于300C。

表6：包长52字节，1对2差分动态范围

　　从表中可以看出，线路衰减差小于14dB的情况下，端到端的通信质量可以得到保证。

表7：单频噪声抵抗能力：300C产品F0中心频率为18.5MHz，AR7410产品F1中心频率为36.25MHz。测试环境为树型拓扑+40dB衰减+测试512字节

　　从表中可以看出，两种类型的EOC产品均有比较强的抗单频噪声的能力。

两种类型EOC产品所能支撑的最大用户数可参照《江苏有线五年发展规划》中对带宽的测算（参见表8）进行计算。

表8：带宽模型：

　　短期带宽需求为：0.288+0.008+0.004+0.016=0.316Mbps

　　中长期带宽需求为：0.768+0.008+0.004+0.016=0.796Mbps

　　在满足短期带宽需求的前提下，各产品形态单模块可支持的用户数：

300C：53.88Mbps/0.316Mbps=170户

AR7410: 128.85Mbps/0.316Mbps=407户

　　在满足中长期带宽需求的前提下，主流产品形态单模块可支持的用户数：

300C: 53.88Mbps /0.796Mbps=67户

AR7410: 128.85Mbps/0.796Mbps=161户

　　综上，采用EPON+EOC对有线电视网络进行双向化改造的过程中需要满足如下因素：

　　1.从EoC头端至单元分配箱分配器输出处的线路损耗小于40dB。

　　2.从中长期的角度考虑，采用AR7410产品的光节点，单模块覆盖用户数小于161户；采用300C产品的光节点，单模块覆盖用户小于67户。

　　3.分配网中有放大器的情况下，光机以下应尽量采用一级放大模式；尽量采用分配器接入用户模式，减少分支器串接数量。

　　4.光机输出MER≥34dB@256QAM，BER＜10E-9（R-S纠错后）。

　　5.ONU接收光功率≥-22dbm。

　　为了验证上述论断，这里特别选取采用两种技术的两个双向网络改造项目的工程实践，分别是常州某小区双向网络改造（HomePlug BPL）项目和盐城某别墅区双向网络改造（HomePlug AV）。

小区网络改造

　　常州某城郊双向网络改造项目，共涉及73栋楼，覆盖住户2964户，31个光节点：实施双纤二波的EPON+1310传输方案。对于EPON系统，从OLT到ONU按一级分光进行设计，分光比为1：16，即1个PON口至多覆盖16个ONU，ONU的接收光功率应≥－24dBm，≤－8dBm，EOC采用300C芯片产品，单模块覆盖用户小于60户；光接收机的接收光功率应≥－2dBm，配置4路输出端口，每路输出电平应为105dBμV（862MHz）。用户入户端电平的理论设计值大于68dBμV。典型网络拓扑结构如图2所示：

图2：常州EOC网改典型网络拓扑结构

　　该工程项目已于2012年10月完工，经过对网络拓扑中同一光机下远近端（衰减差别最大的两点）进行测试（参见表9）：

表9：常州网改测试数据

　　盐城某别墅区共90幢别墅，覆盖住户93户。该小区网络较老，网络改造之前不具备双向化传输功能，2012年8月开始对本小区网络进行双向化改造，初步建成后可承载全业务运营的双向网络。本双向化网络改造项目采用EPON+EOC的接入网改造方式，其中EOC选用采用AR7410芯片的HomePlug AV标准。新建网络结构为以星型为主的星——树结构。

图3：盐城EOC网改典型网络拓扑结构

　　该工程项目已于2013年3月完工，经过对网络拓扑中同一光机下远近端（衰减差别最大的两点）进行测试（参考下表）

表10：盐城网改测试数据

　　由测试数据可以看出，工程项目建设满足设计目标，同时各约束条件也得到了验证。

总结

　　综上，HomePlug BPL与HomePlug AV在网络改造应用中有如下不同：

　　1.覆盖用户数不同；

　　2.对低频噪声的抗干扰能力不同。

　　在EPON+EOC的网络改造中需要满足如下条件：

　　1.从EoC头端至单元分配箱分配器输出处的线路损耗小于40dB。

　　2.从中长期的角度考虑，采用AR7410产品的光节点，单模块覆盖用户数小于161户，300C产品的光节点，单模块覆盖用户小于67户。

　　3.分配网中有放大器的情况下，光机以下应尽量采用一级放大模式；尽量采用分配器接入用户模式，减少分支器串接数量。

　　4.光机输出MER≥34dB@256QAM，BER＜10E-9（R-S纠错后）。

　　5.ONU接收光功率≥-22dbm。

　　上述结论在实际的网络建设及后期的运维中得到了很好的验证。需要注意的是本文中的流量模型比较粗糙，随着网络运营的完善，各种类型流量的统计数据搜集，对于网络流量的估算将更加精确。此外，截至完稿时Spidcom系列已经推出了完全兼容Homeplug AV的500系列芯片，两大主流厂家的产品线趋于一致。

　　（文/陈起  周光华  王琦）

参考文献

[1]孔令斌，李友喜等；基于Homeplug BPL技术的EoC系统设计[J];通信技术;2009年第3期第42卷 。

[2]王国栋，王春华等；Homeplug AV over Coax系统设计[J]；电视技术； 2007年第7期。

[3]程鹏程，代少升等；基于HomePlug AV及WiFi技术的EoC硬件及驱动设计[J]；电视技术；2012年第4期。

[4]董远鹏；基于EPON+EOC系统的统一管理策略研究[J]；中国有线电视；2010年第5期。