高频和低频EOC方案的对比

高频和低频EOC方案的对比

一、低频方案综述

低频EOC方案的芯片供应商有三家：Intellon（英特龙）、Spidcom（速比特）、Coppergate（浩博）。Intellon和Spidcom的芯片是基于HomePlug AV标准，而Coppergate是基于HomePNA标准。两种技术各有特点，现分述如下：

HomePlug AV技术
Intellon和Spidcom方案基于HomePlug AV标准，影响其线路适应能力的关键技术特点如下：
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使用OFDM调制方式（OFDM是正交频分复用的简写，是广泛用于无线通讯的调制方式，用多个子载波解决微波多径和单频干扰问题，以适应恶劣的物理信道），最多支持1024个子载波，每个子载波最高可以达到1024QAM的调制密度。根据每个子载波所在频点的信噪比，每个子载波的调制密度自动在2QAM到1024QAM之间变化，以抵抗单点干扰。
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大发送功率。
由于HomePlug AV技术的工作频段处于噪声较高的低频段，因此采用了高达1024个子载波、1024QAM的调制密度和较大的发送功率，并结合子载波调制密度自动调整技术来适应物理信道。高子载波数、高调制密度和高的发送功率，提高了抗干扰性能，使HomePlug技术可以适应存在汇聚噪声的有线电视网络。但遗憾的是，事物总是有两面性，复杂调制技术带来抗干扰性能的提高，也同时增加了处理算法的时间复杂度。较之使用简单调制解调算法的芯片，系统的处理能力较低，传输速率也较低。同时，大发送功率产生的带外谐波也会对低频段电视信号产生干扰。
HomePNA技术
Coppergate方案基于HomePNA标准，影响其线路适应能力的关键技术特点如下：
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使用FDQAM调制方式（FDQAM是频分正交幅度调制的简写，上行和下行分为不同的频段），根据上行和下行根据线路的信噪比，调制密度在8QAM到128QAM之间变化。
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大发送功率。
同HomePlug AV技术相同，HomePNA的工作频段也是处于噪声较高的低频段，因此采用了调制密度自动调整技术来抵抗汇聚噪声的影响。由于未采用能有效抵抗单点干扰的OFDM技术，在干扰信号较大的环境应用时，会出现整个信道调制密度下降，传输的速率降低的问题。但由于FDAQM调制解调算法简单，带来的好处是芯片处理能力较高，能获得较高的传输速率。同HomePlug AV技术一样，大发送功率产生的带外谐波也会对低频段电视信号产生干扰。
低频方案间的对比
上面的两类低频EOC技术中，HomePNA由于调制解调算法简单，性能最高，在无噪声干扰的环境下，最新一代的产品可以达到160Mbps的传输速率。但由于其调制方式对噪声较为敏感，在有噪声的环境中，性能下降较HomePlug AV技术的快得多。HomePlug AV采用了OFDM调制方式，并使用了高达1024个子载波和最高达1024QAM的调制密度。在某些子载波受到干扰降低调制密度时，其它的子载波仍然可以工作在高调制密度上，其抗干扰能力明显优于HomePNA。因此线路的适应能力较HomePNA好，传输距离也更远，更适合在国内的有线电视网络环境使用。
使用HomePlug AV标准的Intellon和Spidcom方案的线路适应能力差距不大，都已在国内较多的地方有较大规模的布署，其主要差别在技术的开放程度、性能和成本方面。下面将从这几方面对两家公司的产品进行对比：
Intellon公司的软件不向设备制造商提供源代码，仅提供编译过后的固件，设备开发商只能通过二层协议对其芯片芯片进行控制。而Spidcom提供除了调制解调之外的所有代码，方便设备制造商开发新功能来满足用户的需求。因此，在功能的扩展方面Intellon不如Spidcom。
在性能方面，Intellon的芯片处理能力较Spidcom强，可以达到80Mbps左右的传输速率（1518字节报文），较Spidcom芯片50Mbps（1518字节）左右的传输速率高。
在成本方面，Intellon公司的芯片不开放源码，设备制造商无法使用其内部处理器，为实现网络管理，局端设备需使用附加的处理器对芯片进行控制。而Spidcom公司开放源码，设备制造商可以利用芯片内的处理器来做自己的应用程序，局端设备不需要外扩处理器，因此设备成本较Intellon低。
综上所述，在两种低频EOC技术中，以Intellon和Spidcom公司的HomePlug AV技术较适合国内的广电网络。因此，在选用低频EOC对网络进行双向改造时，应优先选用基于这两家公司芯片的EOC设备。建议在性能要求不太高时，优先选用Spidcom方案的EOC设备，方便以后新的业务出现时，通过软件修改扩展设备的功能。
二、
高频方案综述
高频EOC方案的芯片供应商有三家：Atheros（Intellon的母公司）、Entropic（熵通）、Broadcom（博通）。Atheros是WIFI无线局载网芯片的供应商，它是将标准WIFI芯片进行降频后用于同轴电缆内的数据传输。Entropic和Broadcom的芯片是基于MOCA标准，Broadcom公司的芯片和机顶盒芯片集成，所以未在国内的EOC产品中应用。
WIFI降频技术
Atheros公司的芯片采用的是802.11无线局域网标准，因此其技术特点和802.11中定义的一致，在此不再进行阐述。
对于高频EOC技术，影响其线路适应能力的主要因素是工作频率。WIFI降频技术是将2.4G的WIFI工作频率降到适合在同轴电缆内传输的950MHz到1000MHz之间的空闲频段。由于在有线电视网络中，此频段上噪声很低，WIFI降频技术可以取得比无线应用更为良好的性能。由于802.11协议中规定的OFDM调制最大调制密度只有64QAM，算法的时间复杂度不高，因此Atheros公司的芯片提供了一种Super G模式，突破了802.11g的最大带宽限制，将链路层的传输速率提高到了最大60Mbps，以满足EOC应用。当然，天下没有免费的午餐，高工作频率带来的负面影响是广电接入网广泛使用的75-5同轴电缆在此频段上的损耗较大，会影响到其传输距离。
MOCA技术
Entropic方案基于MOCA标准，影响其线路适应能力的关键技术特点如下：
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使用OFDM调制方式，使用256个子载波，每个子载波最高可以达到128QAM的调制密度。根据每个子载波所在频点的信噪比，每个子载波的调制密度自动在2QAM到128QAM之间变化，以抵抗单点干扰。
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工作频率可变。MOCA标准中定义的工作带宽是50MHz，工作的中心频率可以在800MHz到1500MHz之间以25MHz的步距进行调整。
由于MOCA技术工作在高频段，与WIFI降频技术一样，影响其线路适应能力的主要因素是工作频率。在有线电视网络中，MOCA技术工作在低噪声频段，因此不需要象低频方案那么高的子载波数、调制密度来应对单点干扰，其子载波数为256，每个载波最大可工作在128QAM。由于调制解调算法的时间复杂度较低，因此易于取得较高的系统处理能力，传输速率较高。另外，由于不需通过提高发送功率掩盖汇聚噪声，带外谐波成分较低，对电视信号产生干扰也相对较小。
高频方案间的对比
Atheros公司的WIFI降频方案由于标准和芯片的技术成熟较早，在2006年前是唯一可选的高频EOC方案，因此成为了国内最先大规模布署的EOC技术方案。近年来，随着Entropic公司MOCA方案的成熟，在全国各地均有了较大规模的应用，的为运营商提供了另外一种可选的EOC方案。下面将从技术的开放程度、线路适应能力、性能和成本方面对两家公司的产品进行对比：
两家公司均提供除调制解调之外的所有代码，技术开放方面不存在问题，设备制造商可以方便地开发新功能来满足用户的需求。
与低频方案不同，高频EOC由于其工作频段的原因，抗干扰能力不是影响其可靠传输的主要矛盾。同样也是由于工作频段的原因，传输信道的损耗较大，因而高频EOC都是应用在光纤到楼栋或单元的环境中，在这种环境中，光节点到用户的线路在1000MHz附近的线路损耗不会大于50dB。Atheros方案可稳定工作的线路损耗约为85dB，Entropic方案可稳定工作的线路损耗约为75dB，因此都能适应这种环境。当在线路出现接触不良故障时，Atheros比Entropic更有优势。
在广电行业早期的视频点播业务一般采用IPQAM方式，视频数据是通过数字电视信道进行分发，EOC用于宽带上网和机顶盒点播信息的回传，对带宽要求不高。近几年随着技术的发展，视频点播业务越来越向三网融合的方向靠拢，视频媒体流也采用IPTV的方式从数据网络进行传输，因此对数据网络带宽提出了更高的要求。Atheros方案可以提供的最大传输速率为60Mbps（1518字节报文），Entropic方案可以提供的最大传输速率为102Mbps（1518字节报文）。在带宽上，Entropic方案占有优势。另外，WIFI技术使用的是竞争方式传输报文，在传输报文时会因报文的碰撞产生丢包，特别是在用户终端较多的情况下，丢包现象更为严重。MOCA采用的是时分复用方式传输报文，无碰撞现象，带重负荷能力较强。因此，在开展IPTV业务时，具有高传输速率和低丢包的特性的Entropic方案占有绝对优势。
由于Atheros方案使用的芯片已量产多年，出货量相当巨大，因此在成本比Entropic低。随着近年来MOCA技术在欧美的风行，Entropic芯片的出货量也在不断增加，芯片的售价也在快速下降，现在的成本已经与Atheros方案的比较接近。
综上所述，在两种高频EOC方案的对比中，采用Entropic方案灵敏度较Atheros低，但由于应用环境是光纤到楼栋，两公司的芯片都有较大的余量，灵敏度方面不是影响传输的主要因素。而在性能方面，Entropic方案具有绝对的优势。因此，在选用高频EOC对网络进行双向改造时，应优先选用基于Entropic公司芯片的EOC设备。
三、
影响高频和低频方案的线路适应能力的因素
影响有线电视网络上传输数据信号稳定性的因素不外乎以下两点：
1、数据信号工作频段的噪声。
2、数据信号工作频段上的线路损耗。
下面将从上述的两方面进行对比，分离出低频和高频EOC方案对线路适应能力有影响的各因素。
1、低频方案。
噪声的影响。低频EOC方案的传输信道在40MHz以下，在有线电视网络中，此频段正在噪声最为密集的频段。有线电视网络中的线路噪声由电网噪声、电视机的载频泄漏、外来干扰等组成，有线电视业内将这种噪声定义为汇聚噪声。前两项为线路中汇聚噪声的主要来源，此两类噪声随着有线电视网络下接用户数量的增多呈线性增长趋势，在用户密集的环境中甚至可以高达60～80dBuv。虽然低频EOC都采用了较大的发送功率和复杂的调制解调技术来抵抗，但在用户数量较为密集的地方，当汇聚噪声累积到一定的程度时，就会引起调制密度的下降，造成传输速率下降，甚至引起设备不能正常建链。
线路损耗的影响。在国内的有线电视接入网使用75-5同轴电缆进行传输。有线电视接入网上的线路损耗由以下几方面组成：
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分配损耗
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电缆损耗
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接头损耗
分配损耗是由接入网络中的分支分配器件产生，属于正常损耗。对于广电接入网中最常见的75-5电缆，《SJ/T11138.1-1997 SYWV-75-5型电缆分配系统用物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆》标准中规定的各频率下损耗最大值如下：

频率

50MHz

200MHz

550MHz

800MHz

损耗（dB/100m）

4.8

9.7

16.8

20.3

可以看到，在50MHz处电缆的损耗比800MHz处小15.5dB。因此，低频EOC的信号在电缆上的每百米损耗要小得多，这对传输距离无疑是有积极贡献的。对于最后一项接头损耗，当接头接触良好时，接头损耗对于高低频损耗都很小，基本可以忽略不计。但在接头接触不良时，会产生较大的损耗。
从上面的分析可以看出，在低频EOC方案的工作频段上，噪声对其稳定传输带来不利影响，而较低的线路损耗对长距离传输有利，连接头接触不良对传输稳定性影响较大。
2、高频方案
噪声的影响。在有线电视网络中高频EOC方案的工作频段，无论是电网还是电视机载波泄漏产生的噪声都很小。在一个典型的城区网络中的实测值为25dBuv，在用户较为稀疏的农网中，这一值应该会更小。由于高频EOC方案的工作频段噪声较小，这意味着用较小的发送功率和较为简单的调制解调算法就能取得较好的工作稳定性。另外，简单的算法也易于实

现较高的芯片性能，带来传输速率的提升。
线路损耗的影响。分配损耗是由接入网络中的分支分配器件产生，属于正常损耗。在高频EOC的工作频段，有线电视接入网中的分支分配器件和电缆的损耗都较大，1000MHz的信号一般会比50MHz的信号大2至3dB的损耗。在高频EOC方案1000MHz附近的工作频段上，75-5的电缆每百米损耗的最大值是22dB，比50MHz处大17.2dB，对长距离传输不利。对于接头损耗，当接头接触良好时，接头损耗对于高低频损耗都很小，基本可以忽略不计。但在接头接触不良时，由于芯线分布电容耦合，损耗较小。
从上面的分析可以看出，在高频EOC方案的工作频段上噪声较小，对其稳定传输有利，而较高的线路损耗会对长距离传输带来困难，连接头接触不良对传输稳定性影响较小。
3、结论
综合上述分析的结果，可以得到下表：

 

汇聚噪声的影响

传输距离

接头故障的影响

低频方案

较大

较长

较大

高频方案

较小

较短

较小

四、
高频和低频方案适用的网络环境分析
上节中的分析可以看出，不管是低频还是高频EOC方案，都存在影响传输稳定性的不利因素。因此，在进行应用时会对广电接入网络的环境有所要求。
针对我国的实情，低频EOC产品适用于用户较为稀疏的地区，这些地区的同轴电缆网具有以下特点：
1、下接的用户少，汇聚噪声较小；
2、同轴电缆线路较长，一个光节点覆盖的范围较广；
3、同轴电缆接头数量少，发生接触不良的绝对次数较少。
网络特点与低频EOC产品具有的优缺点正好互补。
高频EOC产品适用于用户较为密集的地区，这些地区的同轴电缆网具有以下特点：
1、下接的用户多，汇聚噪声较大；
2、同轴电缆线路较短，光纤已到楼栋或单元；
3、同轴电缆接头数量多，发生接触不良的绝对次数较多。
网络特点与高频EOC产品具有的优缺点正好互补。
综合上面章节的分析对比结果，在用户密集的城区进行有线电视网络双向改造时，宜于采用基于MOCA技术的Entropic方案，而在用户较为稀疏的城区或农村地区宜于采用基于HomePlug技术的Intellon或Spidcom方案。