HomePlugAV硬件培訓EOC

1、硬件交流資料2010年12月第1部分簡述目前目前HFC改造的普遍技術模式改造的普遍技術模式有源EOC無源EoC比較項目HomePlug AVHomePNA(3.0)WiFiMoCA/C-LINK通信方式半雙工半雙工半雙工半雙工半雙工半雙工半雙工半雙工全雙工全雙工/ /半雙工半雙工標準IEEE P1901IEEE P1901ITU G.9954ITU G.9954802.11/g/n802.11/g/nMoCAMoCA 1.0 1.0802.3802.3調制方式OFDM/OFDM/子載波子載波QAMQAM自自適應適應FDQAM/QAMFDQAM/QAMOFDM/BPSK,QPSK,OFDM/BP

2、SK,QPSK,QAMQAMOFDM/OFDM/子載波子載波QAMQAM自適應自適應基帶基帶ManchesterManchester編碼編碼占用頻段1.8-30MHz1.8-30MHz4-28MHz4-28MHz2400MHz2400MHz或變頻或變頻800-1500MHz800-1500MHz0.5-25MHz0.5-25MHz信道帶寬28MHz28MHz24MHz24MHz20/40MHz20/40MHz50MHz50MHz25MHz25MHz可用信道1 11 13 3不重疊信道不重疊信道15151 1物理層速率(Mbps)200,200,共享共享128,128,共享共享54/108,54

3、/108,共享共享270,270,共享共享10, 10, 獨享獨享MAC層速率(Mbps)100,100,共享共享80,80,共享共享25,25,共享共享135,135,共享共享9.6, 9.6, 獨享獨享MAC層協(xié)議CSMA/CACSMA/CA，TDMATDMACSMA/CACSMA/CACSMA/CACSMA/CACSMA/CACSMA/CA，TDMATDMACSMA/CDCSMA/CD客戶端數(shù)量253253N N1616（up to up to 20482048）各廠家不同各廠家不同3131不受限制不受限制/ /由交換由交換端口數(shù)確定端口數(shù)確定廣播電視頻率資源分配數(shù)據(jù)信號530上行數(shù)據(jù)信

4、號565上行中華人民共和國國家標準 GY/T 106-1999有線電視廣播系統(tǒng)技術規(guī)范 模擬電視FM廣播數(shù)字電視數(shù)字電視85108750（MHz）下行55047開路電視信號分配方案1000 （MHz）FM廣播模擬電視 數(shù)字電視數(shù)字電視 數(shù)據(jù)信號85108 111下行CATV頻率分配方案GY/T 106-1999MoCA和WiFi 有源EoC在技術方案的選擇上分高頻和低頻兩個方向，MoCA、WiFi技術是在860MHz以上的高頻技術，這會帶來如下主要問題：1：衰減大 2：有線網主要使用5M1G的頻段，實測顯示1G以上的頻段分支分配器（指標 為5M1G）的適用性不好 ，故改造代價高。3：手機GSM

5、信號等干擾還在其中，衰減也大。而且中國有許多農村的網絡， 550MHz對高頻也是一個大難點。 MoCA在美國1300萬的客戶中90%在美國龍頭電信運營商Verizon，用于FTTH家庭接入 。WiFi為無線傳輸，信道特性與有線的不同，用在同軸電纜上抗干擾等性能不好 低頻技術，衰減小，可滿足光節(jié)點覆蓋，可過兩級放大器 電纜的衰減特性。電纜的衰減和電纜的結構等特性相關，下面列的是通用的電纜的衰減特性。電纜的衰減和電纜的結構等特性相關，下面列的是通用的75歐電纜不同頻率的大致衰減特性。歐電纜不同頻率的大致衰減特性。75-5電纜的衰減，50M5dB/100m；750M20dB。（室內電纜）75-7電纜

6、的衰減：50M3.2dB/100m；750M13dB。 （入戶電纜）75-9電纜的衰減：50M2.3dB/100m；750M10dB。（主干或分配電纜）75-12電纜的衰減：50M1.9dB/100m；750M8dB。（主干電纜） CATV衰減都是指網絡設計最高可用頻率（如衰減都是指網絡設計最高可用頻率（如750M，860M）的衰減，因此從上）的衰減，因此從上面可以看出，低頻面可以看出，低頻50M的衰減基本只有高頻的衰減基本只有高頻750M的的1/4左右。左右。75歐姆同軸線纜衰減HomePlug AVHomePlugAV是在電力線上進行數(shù)據(jù)的傳輸，抗干擾性比較強，這對于易受干擾的低頻技術而言

7、很重要；PLC技術不能滿足目前有線電視接入網的要求，有些模式不適合接入網的要求，而且以前的網絡在可靠性、可診斷、可維護、可運營、可管理方面沒有保障，電力線通信的國際標準P1901則寫入了新的技術標準；HomePlugAV是從市場占有范圍等角度考慮：HomePlugAV現(xiàn)在已擁有超過4000萬用戶的規(guī)模，后期廠家也比較多，有效地降低了采用風險；覆蓋廣，電纜衰減小，放大器改造簡單，無源網絡改造簡單，可靠性高，維護簡單，成本低，采用分支分配器等無源器件跨接即可；高帶寬，200M的PLC技術，MAC層速率可達100M；可支持用戶數(shù)多。一個頭端至少可支持32個終端，還有能支持64253個終端的產品。 H

8、omePlug AV發(fā)展現(xiàn)有的電力線通信聯(lián)盟：Homplug Powerline alliance：家庭插電聯(lián)盟。2000年成立，由Intellon，Spidcom，Gigle，Intel，Comcast，Cisco，Motorola等芯片公司、運營商、設備商等發(fā)起，以Intellon技術為基礎成立的家庭插電聯(lián)盟。HD-PLC ：High Definition PLC，2007年9月成立，由Panasonic公司組織成立，以Panasonic技術為基礎。會員以日本廠家為主。UPA ：Universal Power line Association，通用電力線聯(lián)盟，2004年5月成立，以DS2芯

9、片廠家為主成立的標準化聯(lián)盟，該組織為Opera提供技術支持和規(guī)范制定。 Opera：Open PLC European Research Alliance開放電力線通信歐洲研究聯(lián)盟，采用 DS2的技術。CEPCA： Consumer Electronic Power Line Communication Association消費電子電力線通信聯(lián)盟，是日本制造廠家聯(lián)盟，致力于不同標準共存，并不制定標準。IEEE組織：電力線工作組P1901，制定類似以太網通信的統(tǒng)一標準，統(tǒng)一上述標準廠家的技術分歧。于08年底達成一致意見，已經于7月份發(fā)出來P1901標準的初稿。預計2010年初可以形成正式標準。

10、ITU-T組織：G.hn/G.9660，定義一個解決家庭有線網絡通信的統(tǒng)一標準，涵蓋電力線Power line，電話線Phone Line，同軸電纜Coax三種有線的統(tǒng)一通信技術。 Homeplug電力線通信聯(lián)盟由Cisco，Comcast, GE, Intel, , Motorola, Sharp和TI等發(fā)起的，主要標準制定是Intellon，以及Arkadas，Giggle，Spidcom，Renesas，Yitran幾家芯片公司。Homeplug聯(lián)盟的目標是使采用電力線供電的電子設備通過相同的電源插座和電線互相連接通信并接入Internet。該聯(lián)盟成立于2000年3月，早期是為家庭電力線

11、通信制定標準，并于2005年形成Homeplug AV規(guī)范。目前致力于Homeplug AV；Homeplug Access BPL；Homeplug Command & Control三個規(guī)范的制定工作。目前Homeplug Access BPL標準已經被P1901采用。第2部分物理層核心原理OFDM技術FDM和OFDM比較基本概念加窗基本概念保護間隔基本概念-CP基本概念信道均衡 當信道傳輸函數(shù)非理想時，按理想傳輸信道設計的無碼間干擾系統(tǒng)具有碼間干擾。 當信道特性已知時： 解決方法是在接收端前加入信道均衡器，將碼間干擾消除或盡量減少。 三種設計均衡器方法 基于ML方法 基于線性濾波

12、器方法 基于判決反饋方法PHY的調制模式 支持BPSK，QPSK，16QAM，64QAM，256QAM，1024QAM。 支持的FEC速率為1/2，16/21。 特殊報文采用特殊的調制和編碼方式(提高可靠性) STD-RoBo (Robust Mode) 4Copies Mini-RoBo (5 Copies, PB136) HS-RoBo (2Copies) FC采用的是標準QPSK編碼，一個Symbol傳輸，采用交織和多份Copies第3部分HomePlug AV規(guī)范Homeplug AV架構HomePlug AV PHYHomePlug MACConvergence LayerBridg

13、es( Ethernet, PCI )High Layer ApplicationHost interfaceFrame成幀CSMA/CAARQ (Auto Repeat ReQuest)Segment 幀分割，沖突檢查 FEC（擾碼，交織）調制 橋接，分類，QoS 主機管理控制（MME）AV Bridge （TEI Bridge） Protocol Adaptation Layer H1: Host interface M1: MAC interface Homeplug AV數(shù)據(jù)處理過程（發(fā)送）Ethernet II Data/MME PacketMAC Frame Header 2Byt

14、esATS/Confounder 4BytesICV4BEthernet II Data/MME PayloadSegment 1Segment nSegment/Encryption 512 OctetPB Header 4BytesPBCS 4BytesSegment/Encryption 512 OctetFrame Control 128bit1或者多個PB數(shù)據(jù)塊Frame Control 128bit1或者多個PB數(shù)據(jù)塊PreambleMAC Frame (MSDU)MPDU Payload （Beacon等其他幀也是在此處理）MSDU Payload Phy BlockLong M

15、PDUPhy 發(fā)送數(shù)據(jù)MAC調度Homeplug是采用基于Beacon的周期信道接入訪問機制。（Beacon周期等于AC時鐘周期的兩倍）。按照Beacon來做調度，基于Beacon周期的接入訪問控制機制來處理的。Device Association，Authorization，Authentication過程過程 一旦CCO指定，CCo馬上建立其AVLN，分配TEI（01），設定NMK，計算NEK。 STA 監(jiān)聽Beacon信息，獲取Beacon中的NID（54bit，即表示AVLN，）。然后STA申請TEI 一旦TEI申請完成，即完成Association過程，則使用NMK加入AVLN。 N

16、MK認證成功，則分配到正確的NEK，后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸，管理報文等都是采用NEK來加密。STA發(fā)送CC_WHO_RU.REQ報文，單播報文申請獲取NID信息;CCo響應CC_WHO_RU.CNF報文，廣播報文，報告NID，CCo MAC地址，CCo的HFID信息。STA發(fā)送CC_ASSOC.REQ請求CCo聯(lián)結。CCo應答CC_ASSOC.CNF請求，告知SNID和TEI，以及TEI的Lease Time。第4部分芯片簡介INT6400芯片組結構INT7400lINT7400l 500 Mbps 物理層速率l IEEE P1901 兼容 IEEE P1901 兼容l 支持0-30 MHz 基帶以及

17、30-50 MHz 擴展頻率部分，提高物理帶寬，完全滿足P1901標準l 支持50 75 MHz Intellon的 P1901 Turbo模式，提供更高的帶寬應用l 滿足Inter-PHY Protocol (IPP) 共存協(xié)議，和其他PLC產品共存l P1901是一個電力線標準，雙絞線和同軸線上也可良好工作，支持EoC工作模式l HomePlug AV 兼容和互通，能完全兼容現(xiàn)有產品（產品后向兼容的能力）l 完成了全球的現(xiàn)場實驗測試l 動態(tài)頻譜關閉l 先進的綠色節(jié)電性能l 千兆接口: 10/100/1000 RGMII和GMII下代芯片 Int8400 配合HomeplugAV2標準，支持

18、1GHz物理速率。 支持擴展頻道到150MHz，支持最高4096QAM子載波速率（理論最高物理可達：150M12bit=1.8Gbps。速率目前支持1024QAM，50MHz帶寬，故為500Mbps）。 HomeplugAV2標準進展 市場需求分析已完成, 提供1Gbps以上PHY速率 已成立工作組，標準初稿已提交工作組（Intellon的 Larry Yonge 為該工作組主席） 預計2009底完成Homeplug AV2標準目前電力線產品使用的頻道是1.830M，包含HomeplugAV，UPA，HD-PLC都是使用此頻道。P1901擴展了電力線使用頻道到50MHz，支持500Mbps物理

19、速率；后續(xù)擴展到100MHz，支持到1Gbps的物理速率。Intellon提出Turbo模式，建議分別提升到75M和150MHz。Int6000系列芯片支持到30MHz最高頻率。全部量產。Int7400支持到75MHz頻率。2010年Q1量產。Int8400支持到150MHz，目前還在規(guī)劃階段。預計2011年Q4推出。所以芯片的頻譜使用可以由設備廠家根據(jù)客戶和各國頻率使用要求自定義。第6部分趨勢和發(fā)展HomePNA HPNA家庭電話線網絡聯(lián)盟，從HPNA1.0的1M速率，已經發(fā)展到HPNA3.1，支持320Mbps物理速率。 從字面理解HPNA是家庭電話電話線聯(lián)盟，支持電話線和同軸電纜媒介，在

20、實際應用中，由于要兼容xDSL頻段，特別是VDSL2+等低頻段，以及家庭電話線的質量等因素，實際上90%以上的HPNA都是運行在同軸電纜環(huán)境的。如AT&T都是使用同軸電纜來做家庭互聯(lián)。HPNA3.1的工作頻段已經從421MHz，1228MHz，3652MHz擴展到36MHz68MHz。HPNA只有一個量產的廠家Sigma design(Coppergate)，且Sigma Design同時在發(fā)展G.HN和HomePlug技術，這三種技術互不兼容。 由于HomePNA只有一個芯片廠家，且其中主要客戶AT&T一直推動G.HN的發(fā)展，因此后續(xù)HomePNA應該被G.HN期待，且Cop

21、pergate必須考慮G.HN和現(xiàn)有的HomePNA兼容。 HomePNA采用QAM/FDQAM技術，抗干擾性能不如OFDM，且沒有采用FEC技術，丟包率高，噪聲環(huán)境下，很難穩(wěn)定工作。而后續(xù)不管是有線、還是無線技術，基本都往OFDM方向發(fā)展。HomePlugAV/P1901 IEEE采用HomeplugAV作為技術基礎，可以后向兼容Homeplug產品。IEEE1901工作組從2005年開始PLC技術標準工作，今年9月正式標準會發(fā)布，P1901工作頻率250MHz，可擴展到100MHz，支持4096QAM，最高支持1Gbps的物理速率。 目前Atheros（收購Intellon，Atheros

22、是全球第一的無線WLAN芯片廠家）已經發(fā)布了第一代符合P1901的芯片AR7400，工作頻率最高到75MHz，物理速率到500Mbps，UDP速率在320Mbps，TCP速率為280Mbps左右。 目前支持HomeplugAV的芯片廠家有5家：Atheros/Intellon，Spidcom，Giggle，Sigma design，ST/Akados。除ST/Akados外，其他四家的芯片廠家都已經上市并通過了HomeplugAV認證。其中Atheros和Spidcom把PLC技術應用到國內的EoC市場，是目前國內EoC市場的主流技術。 IEEEP1901期望其在電力線通信的技術標準能向802

23、.11 WLAN和802.3以太網一樣，在電力線網絡中得到統(tǒng)一和大規(guī)?？焖俨渴?。HomeplugAV和P1901是兼容的，目前被大部分的芯片廠家接受，因此P1901應該是后續(xù)電力線通信的主流技術。HomePlugAV/P1901因適應電力線高噪聲環(huán)境，線路開銷大，編碼利用率較低。但抗干擾性能好，如果用在同軸電纜上，線路噪聲小，低頻衰減下，是很好的解決方案。MoCA MoCA是多媒體同軸電纜聯(lián)盟，從MoCA1.0，1.1標準發(fā)展到現(xiàn)在的2.0；MoCA2.0使用100MHz頻率帶寬，支持700Mbps的物理速率，400M以上的MAC速率。工作頻率可以從500MHz1650MHz。 MoCA是專為同軸電纜家庭多媒體互聯(lián)的技術，北美的主流運營商在家庭IPTV上大量使用。Broadcom加入MoCA組織后，由于Broadcom技術實力雄厚，并且把MoCA技術集成到其機頂盒芯片。導致Cox，時代華納等有線電視運營商已經DirecTV衛(wèi)星電視運營商也開始采用MoCA作為家庭互聯(lián)，推動MoCA技術快速發(fā)展。 MoCA工作在高頻段，噪聲低，衰減