1.1 網拓撲結構概述
根據湖南省有線集團網絡建設規劃和網絡實際情況，郴州有線采用三層網絡結構：核心路由交換層、核心匯聚層和接入層。考慮到接入用戶類型、接入業務的多樣 性，接入設備必須能夠支持多種業務接入需求，以及具備對多種業務的處理能力，匯聚設備采用高性能和支持多種業務的城域網匯聚設備。
接入方式上，根據不同的用戶特點配置多種接入和處理方式：針對已經布設完成、五類線接入的用戶，采用EPON＋LAN接入方式；對還沒有布設五類線或者難 以布設五類線的用戶采用EPON＋EOC方式；針對大企業、政府部門等大客戶，采用從USR綜合業務網關設備接口直接出專線或MPLS VPN方式連接大客戶，或者從匯聚設備OLT上通過EPON系統，在大客戶處安放專門的ONU設備實現大客戶接入，針對有特殊需求的高端客戶，從匯聚設備 OLT上拉專線解決高質量的大客戶接入需求。
下圖1是本次湖南省有線郴州有線的網絡拓撲模擬示意圖。
1.2 關鍵技術應用
（壹）EPON物理層的關鍵技術
EPON是壹種采用點到多點網絡結構、無源光纖傳輸、基於以太網和TDM時分復用的MAC（Media Access Control）媒體訪問控制方式、提供多種綜合業務的寬帶接入技術。
從物理層看，EPON從電氣、機械、規程、功能特性等功能基本上采納了Ethernet的GE或1000BASE的標準，包含物理層協議 PHY（Physical Layer Protocol）和物理媒介協議PMD（Physical Medium Dependence Protocol）兩大子層功能。在物理層，EPON使用1000BASE的以太網物理層協議PHY，無源光纖傳輸方式。
（二）EPON數據鏈路層的關鍵技術
EPON數據鏈路層分為邏輯LLC（Link Layer Control Protocol）和MAC兩大部分。LLC遵循的標準為802.2 ，MAC遵循的標準為802.3（CSMA/CD）等。
EPON在數據鏈路層的MAC層采用多點控制協議MPCP(Multi-Point Control Protocol，MPCP)，基於TDM時分復用的控制協議，OLT是控制中心，利用時間標記字段在下行傳輸GATE MAC控制信息，實現ONU與OLT同步，ONU接收GATE信息並傳送REGISTER_REQUEST信息，在預定的時間周期內將其註冊到 OLT，OLT利用REGISTER信息回復給ONU，用以指明認可ONU的註冊。這樣通過對時間分片，將不同的時間片指定給不同的ONU設備使 用，ONU自動回報帶寬需求給OLT， OLT自動發現ONU的過程，包含了帶寬排序和Logical Link IDs(LLID)的指定，靈活地將不同的網絡帶寬賦予不同帶寬需求的ONU，實現動態帶寬分配(Dynamic Bandwidth Allocation，DBA)，實現了用戶帶寬的有效控制，從而避免數據傳輸過程的沖突問題以及復雜的沖突檢測問題。而這種帶寬控制功能壹般需要在路由 器或者寬帶接入服務器上才能夠實現，是Ethernet所不具備的。OLT與ONU的光收發器的參數由OLT與ONU的交流控制機制而達到最佳狀態。
下行方向采用廣播方式，數據從OLT到多個ONU根據不同的時間片段以廣播式下行（TDM時分復用技術），通過ODN中的1：N（壹般是1：32）無源分 光器，分配給PON上所有ONU光網絡單元。當OLT啟動後，它會周期性地在各端口上廣播允許接入的時隙允許接入信息，ONU上電後根據允許接入信息，發 起註冊請求，實現OLT對ONU的認證，允許請求註冊的合法的ONU接入，並給ONU分配壹個唯壹的邏輯鏈路標識（LLID），當數據信號到達該ONU 時，ONU根據LLID在物理層上做出判斷，接收給它的數據幀，摒棄不是給自己的數據幀。
上行采用時分多址接入技術（TDMA），分時隙給各個ONU傳輸上行數據流。來自各個ONU的多種業務信息根據各自分配到的時隙，互不幹擾地通過ODN無 源分光器耦合到同壹根光纖，最後送到OLT接收頭端。OLT每壹個端口（PON口）下面所有的ONU與OLT PON端口之間時鐘是嚴格同步的，每壹個ONU只能在OLT給它分配的特定允許時隙傳輸數據，通過時隙分配和時延補償，確保多個ONU的數據信號耦合到壹 根光纖時，各個ONU的上行數據不會互相幹擾。
EPON具備壹系列比如有效的帶寬控制、優先權處理、點對多點等優越的特性。在傳輸機制上，通過MAC控制命令來控制和優化各光網絡單元(ONU)與光線 路終端(OLT)之間突發性數據通信和實時的TDM通信，通過在MAC層中實現802.1p來提供 QOS確保服務質量。
（三）EPON的系統組成設備
EPON系統由OLT、ONU和POS組成。OLT（Optical Line Terminal）光線路頭端設備壹般放在中心機房；光網絡單元ONU（Optical Network Unit）放在用戶端附近或與其合為壹體；POS（Passive Optical Splitter）是無源光纖分支器，是壹個壹點到多點的連接壹個OLT和多個ONU的無源設備，分發下行數據，集中匯聚上行數據。EPON使用單芯光 纖，在壹根芯上轉送上下行兩個波（上行波長：1310nm，下行波長：1490nm，為防止1490nm和1550nm相互幹擾，湖南1550nm波長的 模擬電視信號另外安排光纖傳輸）。
OLT兼具交換機的接入功能和匯聚等路由交換功能，是壹個多業務交換平臺，提供面向無源光纖的接口（每壹PON口可以接32個ONU）。OLT還具有根據 用戶需求進行帶寬分配DBA、QOS、網絡安全和管理配置等功能，可根據實際需要配置多塊OLC（Optical Line Card）板卡。POS是無源設備，不需要電源，沒有電子部件，鋪設簡單方便，基本不用維護，長期運營成本和管理成本都很節省。在EPON中系統，OLT 到ONU間的距離最大可達20km。
（四）測距和時延補償
EPON的上行信道采用時分多用TDMA方式，由於各個ONU相對於OLT的距離不同，對於OLT的接收模塊，不同時隙的功率不同，多點接入必然會導致各 ONU的數據幀延時不同，需要通過測距和時延補償技術實現全網時隙同步，使數據流按DBA算法的確定時隙到達。EPON的測距由OLT通過時間標記 （Timestamp）在監測ONU的即插即用的同時發起和完成。
（五）不同業務的數據報文的區分
1. Internet 寬帶互聯網數據業務采用PPPoE報文，通過BAS和Radius服務器認證。通過打記端口ID 即PVID（Port Vlan ID），也就是端口的虛擬局域網ID號，對所有進入樓道交換機配置了pvid的端口的數據包打上相應的tag頭。對於壹般劃分基於端口的VLAN,只需配 置PVID就可以了,但是湖南有線需要劃分基於802.1Q的VLAN,還需要在端口配置PVID的基礎上配置VID,壹個端口可以劃分壹個PVID,但 可屬於多個VID。
OLT基於端口使能靈活的QinQ功能，為不同OLT端口上來的報文封裝不同外層VLAN tag，傳送給BRAS設備，BRAS負責終結PPPoE報文的內、外兩層VLAN tag（配合網管系統實現和用戶帳號及計算機網卡MAC地址的綁定，防止用戶帳號盜用或者壹號多用）。其中外層VLAN TAG代表用戶接入的小區（OLT端口），內層VLAN 代表用戶在小區中的具體位置（樓道交換機端口）。數據回傳，則通過對應的來程路線下傳。
2. STB數字電視機頂盒的業務采用IPOE數據報文，通過DHCP＋認證方式，根據用戶的物理位置進行認證，通過支持OPTIONT60和OPTION82 的DHCP服務器來實現用戶認證，用戶終端不需要任何配置，符合用戶使用習慣，擴展性和實用性較好。其認證流程為：STB設備開機後，發起DHCP請 求，OLT設備根據協議對此請求進行識別後，將其轉發至USR，USR與DHCP Server服務器進行用戶認證，分配規定的業務網段地址。
OLT基於端口使能靈活的QinQ功能，為不同OLT端口上來的報文封裝不同外層VLAN tag，傳送給USR綜合業務網關設備，USR負責終結IPoE報文的內、外兩層VLAN tag（配合網管系統實現和用戶帳號及機頂盒MAC地址的綁定，防止用戶帳號盜用或者壹號多用）。其中外層VLAN TAG代表用戶接入的小區（OLT端口），內層VLAN 代表用戶在小區中的具體位置（樓道交換機端口）。數據回傳，則通過對應的來程路線下傳。
如果家庭用戶既有PC上網需求又有STB雙向業務需求，則需要在家庭用戶端配置配置HUB或家庭路由器來承載多業務功能。
湖南省有線各個地市及少數業務發達的縣市都布署了分布式的DHCP服務器和BRAS認證計費接入管理系統，這樣對於大量用戶同時申請IP地址時系統壓力較小，同時也區分了不同的業務數據流。
（六）靈活QinQ技術
IEEE802.1Q中定義的VLAN Tag域為12個比特位，用於表示VLAN ID，所以設備最多可以支持2的12次方即4096個VLAN，在實際應用中， 4094個VLAN遠不能滿足實際需求。
設備提供的端口QinQ特性是壹種簡單、靈活的二層VPN技術，它通過在運營商網絡邊緣設備上為用戶的私網報文封裝外層VLAN Tag，使報文攜帶兩層VLAN Tag穿越運營商的骨幹公網。在公網中，設備只根據外層VLAN Tag對報文進行轉發，並將報文的源MAC地址表項學習到外層Tag所在VLAN的MAC地址表中，而把用戶的私網VLAN Tag當作報文中的數據部分來進行傳輸。QinQ特性使得運營商可以用壹個VLAN為含有多個VLAN的用戶網絡服務。
QinQ的實現方式目前有兩種：壹種是基於端口的QinQ，壹種是基於流分類的靈活QinQ。
湖南有線基於流分類的靈活QinQ實現機理如下：根據流分類分別打印外層VLAN tag以及如何根據用戶Vlan tag、MAC地址、IP協議、源地址、目的地址、優先級、應用程序的端口號等信息靈活地打記VLAN tag，從而實現根據不同用戶、不同業務、不同優先級等對報文進行外層VLAN tag封裝，形成壹個“用戶業務編號+小區編號”的二層ID，實現對多種業務的承載。
（八）基帶EOC技術
EOC（Ethernet Over Cable）主要分為基帶傳輸、調制傳輸、2.4GHz擴展應用三類，可具體細分出很多標準、非標準的技術，如基帶、MoCA、同軸Wi-Fi、CableRan等。
基帶EOC(Ethernet Over Coax)是基於IEEE802.3協議的壹種同軸傳輸技術，只做物理變換，原來的以太網幀格式和MAC層保持不變，不涉及任何協議轉換，不增加任何網絡 層次，對同壹根同軸電纜通過頻率分割，在0.5－25MHZ帶寬內直接傳送10Base-T的基帶以太網信號，110－860MHz仍然傳送RF TV信號，把有線電視信號的下行傳輸和IP數據雙向傳輸有機地結合在壹起，用同壹根電纜送入用戶，既有大容量清晰的圖像，又有雙向獨享的寬帶數據接入。
基帶EOC設備包括EOC局端設備和EOC終端設備。EOC局端設備相當於交換機+混頻器，將數據信號與電視信號混合後進行傳輸，有數據接入口，接口類型為10/100M自適應，連接器類型為RJ45網絡接口，輸入阻抗為100Ω。
EOC終端設備實質上就是分頻器，壹般都是無源類型，有同軸輸入口、數據和TV輸出口。同軸輸入口為F型連接座, 輸入阻抗為75Ω；數據接口類型為RJ45網絡接口，輸入阻抗為100Ω。TV輸出口為F型連接座, 輸入阻抗為75Ω。
但是，由於以太網PHY芯片只能適應比較純凈的五類線或者銅纜等物理介質，而對於各個有線網絡實際使用中五花八門的各種品質的同軸電纜，會出現復雜的信號 衰減和回傳畸變情況，影響接入距離和信號傳輸質量。需要EOC設備具有較好的自適應傳輸阻抗匹配能力，和良好的穩定性、可靠性。
另外基帶EOC只適合點對點的應用，只能適應星型結構的集中分配方式，而對於串接型的樹形結構難以適應。目前在湖南地區，相當多的用戶家庭室內布線是私人 布線，布線極不規範，所用材料參差不齊，多數是劣質產品，如果不進行認真的網絡線路整治，壹般不適合直接應用基帶EOC技術和設備。
2.設備主要測試技術指標
設備的主要測試技術指標：
1.OLT、ONU設備的測試
序號 主要測試項目 主要測試內容、指標結果和主要步驟
1 PON-C 光口的平均發送光功率 將OLT的PON口和光功率計的光口連接起來，將光功率計的工作波長設置為1490nm，PON－C接口的發射功率壹般為：+2～+7dBm
2 ONU的註冊功能 測試ONU加電註冊功能、ONU掉電和鏈路中斷影響、掉電重啟激活及其恢復功能。所有ONU都能註冊，LLID能正常釋放.
3 測距功能測試 在OLT網管上查看各個ONU的測距值，然後通過光時域反射儀壹壹驗證，對比兩者的數據是否基本壹致。
4 ONU認證能力 驗證ONU認證、ONU認證拒絕、OLT對特定ONU限制使用功能。先將ONU全部關電，將OLT上的ONU註冊信息清空；啟用OLT上的ONU認證功能，配置其MAC地址為合法地址，查看各個ONU是否能夠正常註冊。
5 ONU吞吐量 使用網絡分析儀的相應軟件發送不同大小幀的以太網包，測出各種幀長的端口吞吐量。測試3次取平均值。看能否滿足端口達到上行900M以上，下行950M。
6 廣播包抑制功能 配置OLT上聯口的廣播抑制功能，通過網絡測試儀向ONU發送廣播包，通過網絡測試儀在OLT上聯端口抓包查看在ONU發送了1000個廣播包後，OLT上聯端口能收到多少個包。
7 OLT的靈活QinQ功能及其轉發性能 在OLT的PON口上設置靈活QinQ，要求PON口收到ONU報文後，對報文按照報頭類別（PPPOE、IPOE）進行外層標簽設置，測試OLT能否按照要求將PPPoE和IPoE的報文準確分流，同時測試報文的TAG是否按照標註要求。
8 ONU註冊、離線、掉電、以太網端口掉線告警 先將ONU全部關電，清空OLT上的ONU註冊信息；逐個打開ONU的電源，使ONU註冊；查看網管上是否有ONU首次註冊告警信息；拔掉壹個ONU的光纖，使ONU離線，查看網管上是否有ONU離線告警信息；在插上該ONU上的光纖，使ONU註冊，查看網管上是否有ONU重新註冊告警信息；
9 OLT上對ONU進行管理及業務配置 使用命令“onu x/x/x”進入ONU配置節點；使用命令“show device information”查看ONU設備的信息；查看ONU上的VLAN配置及重新進行配置。測試是否可以從OLT上通過命令行對ONU進行管理、配置。
10 測試PON主控板、電源板等是否支持熱插拔功能 測試PON主控板、電源板等熱插拔後，業務是否正常，是否能夠恢復到正常工作狀態。
11 端口統計功能 測試能否查看OLT、ONU上的以太網端口數據統計，包括收發包總數，端口流量等，測試OLT及ONU上的端口統計功能
2. EOC設備的測試
序號 主要測試項目 主要測試內容、指標結果和主要步驟
1 MAC地址數限制 PC連接到EOC終端後可以正常上網, 登錄網管系統將指定EOC終端的MAC地址數改為0, 測試在PC上端口網絡連接後能否建立網絡連接，以驗證EOC終端對用戶MAC地址連接限制功能。
2 EOC局端設備訪問控制 將PC的IP地址設成和EOC局端設備在同壹網段內，在EOC局端設備上開啟ACL功能，限制PC主機的IP地址訪問EOC局端，測試被限制的IP地址能否訪問該局端，以驗證EOC局端設備控制遠程訪問功能。
3 終端設備上線時間測試 中斷EOC終端的射頻信號，確定EOC離線後，在重新連接射頻信號的同時，啟動秒表記錄EOC終端的上線時間；在現實網絡環境下測試終端上線時間，要求EOC終端上線時間小於12秒。
4 數字信號電平測試 用數字場強儀測試在EOC局端設備輸出MER和BER指標，測試EOC系統對原有線電視數字信號的影響。
5 FTP應用測試 安裝EOC系統和FTP服務器，在EOC終端下掛FTP客戶端，登錄FTP服務器並開始下載，記錄FTP下載速率，
下載速率不低於5.5MBp/S
6 丟包率和時延測試 在EOC終端下掛PC，ping網關IP地址，ping包長為10000bye，時間為2分鐘，記錄ping包時延，丟包率；Ping10000bye包長時，系統時延小於10mS，系統丟包率為0%。以測試EOC系統在實際環境中數據處理性能。
3.試點所使用的設備情況及簡單成本分析
機房設備：
OLT設備使用華三的H3C 75E壹臺（8個PON口）。
五嶺大市場小區：
***使用32個華三的ET254-L-60V或ET704-L型號的ONU設備。
EOC設備使用陜西天思的EOC設備，合計使用頭端設備ECS1212或ECS1414型號的EOC頭端設備56臺，用戶終端采用EOC用戶終端ECT01小計42戶。每線EOC平均成本約230元，總成本約340元。
廣電公寓：
使用8個華三的ET254-L-60V或ET704-L的ONU設備。
EOC設備使用陜西天思的EOC設備，頭端設備采用ECS1212或ECS1414累計32臺，用戶終端采用ECT01小計40個接入雙向互動電視用戶40戶。
每線EOC平均成本約230元，總成本約340元。
4.經驗總結
EPON技術是面向未來的技術，其星形或樹形無源分配的網絡結構與廣電系統CATV網絡結構非常吻合，具有非常好的實用性。
在已經完成了五類線布線的地區，優先采用EPON+LAN的方式，技術標準性強、非常成熟，性能穩定，產品價格便宜，最好作為主要接入方式。
在無法完成五類線布線的地區，采用EPON+ 基帶EoC的方式進行改造，最大的特點是通過無源器件，不需要增加有源設備，無需布線，比較適用於線路改造困難，以及使用集中分配的星型結構的小區。但是 對網絡采用的分支分配器要求很高，壹般情況下中間不能有分支分配器，低頻抗幹擾性能較差，但是壹旦調試好，性能就很穩定，而且是獨享帶寬，產品價格相對便 宜。這是郴州公司的技術選擇的主要因素。但能否適用於其他網絡，應根據當地網絡狀況進行合理選擇。
郴州公司2007年開始先後在五嶺大市場小區和廣電公寓等小區進行雙向網絡改造試點，采用EPON+基帶EOC和EPON+LAN方式，開展雙向互動電視 和互聯網寬帶業務。可同時傳輸寬帶數據信號和數字電視信號，個人用戶可利用雙向數字機頂盒，在使用遊戲、VOD點播等雙向互動功能的同時，提供網速 2Mbps的互聯網寬帶業務，相互間影響很小，2年來用戶反映質量良好。
EPON+基帶EOC方式再改造施工不需重新敷設五類線，利用既有同軸網絡資源，降低了建設成本，為湖南有線網絡雙向網絡改造提供了很好的接入模式和試點經驗。現場測試表明，基帶EoC有鮮明的技術特點和實用性能，可以作為雙向接入的重要模式之壹。
天思EOC產品基本能夠與湖南有線當前絕大多數主流機頂盒穩定連通，但是與個別品牌機頂盒的聯通還存在壹些不穩定現象，主要原因壹個是機頂盒所用的網絡芯 片對10M半雙工支持不好，另壹個是EOC的PHY電路兼容設計問題，需要通過對DM9000APE、LAN9115－NT芯片程序的不斷升級，不斷改善 其10M半雙工的兼容性調校以及算法優化，進壹步提高產品穩定性。