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EPoC标准进展及近期讨论聚焦(1) — 中广互联
EPoC标准进展及近期讨论聚焦
2012-05-30 10:04 来源:中广互联 作者:姚永

  1、背景

  中国有线运营商在接入网建设、改造过程中创造了EPON+EoC的模式,目前已经成为我国双向化改造的主流方案之一。EPON+EoC架构由于简单、价廉,不仅在中国得到普遍推广,还引起了国际同行的关注。

  美国MSO受竞争压力,探索新一代HFC技术,寻求更低成本的、IP化的、统一管理、统一运营的全业务解决方案。CableLabs从2010年起,有计划、有目的地到中国考察、研究EoC,并制定了AMP(Advanced MAC & PHY)项目计划。

  近两年,国际芯片供应商开始专为EoC开发芯片,如ECAN、DECO、EPoC。这些新技术有个共同点——都采用EPON MAC(AMP计划前期也准备采用EPON MAC、OFDM调制,近来这部分研究跟EPoC合并,并向各大厂商征集方案;AMP仍然继续DOCSIS方向)。但长期以来EoC没有同轴接入网的统一标准,EPON+EoC不是端到端的解决方案。在这些背景下,博通2008年开始研发EPoC并于2010年公布方案、申请专利。EPoC一经提出就引起国内外的广泛关注和赞同——不是因为EPON MAC多么优秀,也不是因为EPON MAC多么适应同轴环境,就是因为端到端——端到端的管理、控制、调度,端到端的QoS;还因为简单、通用、符合端到端的IP/以太网发展方向。2011年11月,IEEE802.3工作组全票通过成立了EPoC标准研究组。EPoC已经成为下一代HFC接入网的发展方向。

  目前EPoC标准的参与者和支持者主要有北美MSO、芯片供应商和设备供应商,还有中国厂商。中国运营商尽管也有不少支持者,但至今没有直接参与。
IEEE希望中国运营商直接参与标准,希望跟中国标准统一,这是中国标准走向全球的一次难得的机遇。

  2、进展

  2011.11.11 IEEE802.3工作组一致投票同意设立EPoC标准研究组。

  2012年1月24-25号研究组召开第一次会议,主要讨论研究方向、需求、主要要求,12篇报告,90人参加。

  2012年3月12-15号接着召开了一次同样内容的会议,歌华、东方、河南、江苏、中广协会技术工作委员会在会上联合提交中国第一个提案,引起与会者热烈反响。

  2012年5月15-16在美国明尼苏达州召开第三次临时会议,重点讨论了EPoC体系架构、标准工作方向、工作组成立的5项准则等问题。中国有线运营商及相关厂商联合致函会议,表达了对EPoC标准进展的关注和对EPoC标准的支持,同时强烈反映了中国运营商的需求。

  IEEE和北美MSO非常看重中国有线运营商的意见,希望能听到中国有线运营商的声音,并努力促成中国有线运营商参加IEEE的会议,统一中国和北美下一代接入网标准。6月6号IEEE SA(标准委员会)在北京开会期间EPoC研究组本来准备同期召开临时专题研讨会,因为一些细节来不及准备而不得已推后。IEEE还考虑将EPOC进展情况和草案翻译成中文,方便中国运营商了解标准进展。

  3月会议和5月会议取得了不少进展,特别是中国提议的关于同时支持FDD和TDD的建议,从一片反对到几乎听不到公开反对,取得了明显进展。说明中国运营商和厂商的共同努力能够、并且已经产生了积极影响。

  目前研究组正全力争取2012年7月IEEE全会前结束现阶段全部工作,通过标准正式授权,转为工作组;2014年形成正式标准文本,2015年发布标准。为此,研究组5月会议前每周一次电话会议、5月会议中重点讨论了EPoC的5项评判准则(广阔的市场潜力、兼容性、独特性、技术可行性、经济可行性)。

  3、EPoC标准目标

  采用EPON MAC和先进的调制方式,实现端到端接入。基于这个基本点,要求OLT不能改变,或只有MPCP和OAM最小限度的扩展(这与最初的要求不同,是三月会议的成果);CMC(或者OCU、或者ECB,叫什么不重要)不能终结EPON MAC,要基本保留EPON MAC,特别是MPCP;并保持上层OAM,实现端到端的管理;要求ONU和CNU可以在同一个OLT下混合组网。

  3.1业务和组网

  如图1所示,北美MSO希望EPoC能够实现全业务混合组网:包括移动回传这种对时间同步要求极高的应用,因为北美有许多移动运营商本身没有网络;还希望能够跟已经部署的FTTH混合组网。

  3.2网络适应性


  如图2所示,北美MSO希望EPoC可以适应所有HFC网络:包括无源同轴网、多级放大同轴网、模拟光纤传输+多级放大同轴网。

  3.3频谱适应性

  IEEE目标是:符合现有频谱规划(中国广电总局、CableLabs、SCTE、MSOs)并适应将来各种不同的规划;不占用、不干扰已有应用频谱,保证与现有EoC、DOCSIS共存;逐步扩展(现有频谱调整、扩展新频谱);后向兼容(局端变更频谱,终端自适应);在全频段内灵活配置。

  可以看到,北美MSO跟中国有线运营商的需求差别很大:在业务上,北美运营商把电信业务和商业用户需求放在重要位置,因为他们有多年全业务运营的基础;而且北美商住楼都敷设了同轴电缆,这和中国不同;中国有线运营商在HFC上首先考虑家庭用户的业务需求,商业用户(集团用户)一般采用专线接入。在网络上,北美居住分散,三级放大也许只能覆盖50户,中国居住密集,无源同轴网就可以覆盖50户甚至500户。

  4、讨论聚焦

  标准研究组成立的任务是研究同轴物理层、制定同轴PHY的标准。但许多人对单纯物理层变换是否可行提出疑问。博通提出的双工模式是FDD,对应PON的波分,很自然得到所有人的支持。高通、华为代表中国运营商提出支持TDD引起极大争议。EPoC是否需要、是否能够适应上述所有应用场景?其目标市场究竟是什么范围?也是各方面关注的焦点之一。最后,最基本的问题——PHY采用什么技术。下面分别对这些问题进行评述。

  4.1关于是否支持TDD

  这是前期讨论的热点和焦点,是第一个引起争论的议题。FDD频分对应波分,是最简单、直接的转换;比较容易处理相邻信道干扰(同向电平相当);双向放大容易实现,可以适应多级放大网络;时延较低。但在FDD条件下实现灵活配置频谱,需要将双向频谱之和全频段解调(与TDD相同),并具备可变滤波或可随时更换滤波器的条件,复杂度、难度、成本大大增加。如果要保证分割点不改变,必须一次性按照最大带宽要求规划好频谱——这几乎不可能——10GEPON双向对称10Gbps,需要物理频谱:2×1GHz(4096QAM)/2×1.2GHz(1024QAM),全世界那么大,如何统一规划?如何根据频谱资源逐步升级速率?

  反对观点认为,TDD 跟EPON全双工MAC层有差异,动态分配上下行带宽必然增加延时,因此根本不能考虑TDD。否则MAC会有较大改动,时延也会受较大影响。如果真是如此,那的确不能考虑支持TDD,因为那就破坏了基本要求。但实际上在静态分配(可配置)双向带宽(1:1或1:10)的前提下,TDD和FDD没有本质差异,只不过荷载的容器度量一个是频率一个是时间;工作带宽增加1倍(上下行1:1)或1/10(上下行1:10);因此MAC不需要较大改动,只不过上行时隙分配不连续,如图4所示,只能在分配给上行的时间间隔内;相对于FDD处理速度需要提高到双向之和(影响成本)。时延也不会因为动态分配上下行带宽、频繁调度而受较大影响。这点已经有中国厂商在HiNoC芯片当中得到验证。TDD的优点是十分明显的:不需要频率分割,因此在各种频谱条件下都可以灵活应用;可以更充分地利用频谱资源。有人提出,TDD只适用于无源同轴网,也就是N+0的情景,这点确实是TDD不如FDD的地方。不过也并非无解,在主从工作模式下RF放大器可以由局端控制;背靠背的再生中继也是可行的。下面会进一步讨论EPoC的应用场景。

  还有人提出,在N+0的情景下,FDD也可以像TDD一样灵活。这点是有疑问的——设备生产出来、在实际网络中部署之后,频率分割点能随时改变吗?全球这么大范围,能提供相同的频谱吗?例如,有人提出现在扩展到1.7GHz,但欧洲和新加坡950MH~2150MHz已经被卫星中频传输占用。一旦由于原有频谱不够用,需要重新规划频谱,原有的设备、特别是终端能在新的频谱下应用吗?博通的FBC(Full-Band Capture Digital Tuning)可以解决下行通道全频段解调,但如上所述,双向灵活配置频谱需要双向频谱之和全频段解调和可变滤波或更换滤波器,样机可行,产业化成本是个问题。

  TDD难以解决的是相邻信道干扰(发送串扰接收),不过在EPoC大带宽应用条件下一般不会多信道。只有同一频段信道多个支路同时使用时(图5CMC之后多个1GEPoC可以同频)会产生发送串扰接收,这可以用不同支路同步收发来解决,只要采用同一个时钟使各支路时间同步即可。

  最后,4G(LTE)就是既支持FDD又支持TDD的。

  综上所述,笔者认为应该同时考虑支持FDD和TDD,在1Gbps速率级别、工作在1GHz以下条件下可以采用FDD方式,利用原有的双向放大网络(分割点上移并更换上行放大);当升级到10Gbps、需要把频谱扩展到1GHz以上时,宜采用光纤到楼的改造方式,此时采用TDD比较合理。

  3月会议在这个问题上发生了很大改变,北美运营商也开始支持TDD,而且提出在无源同轴网上采用TDD、在有源同轴网采用FDD的建议。5月会议已经几乎听不到公开反对的声音。

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