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    基于HomePlug AV IEE 1901标准的EoC解决方案



    Qualcomm


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    方案背景介绍 Solution Background

    随着国家全力推动三网融合,下一代广播网 (NGB) 将使传统广电发生根本的改变,其中最明显的特征就是模拟变数字、单向变双向、看电视变用电视。作为这种巨大变革的基础,有线电视双向网络改造成为其中的关键之一。过去,来自欧美的DOCSIS技术一直是双改的唯一选择。而EPON技术的成熟彻底打破了这一格局,EPON+EoC已经为运营商广泛接受,成为主流的双改方案之一。

    然而,EoC方案众多,其中有源方案大多采用家庭联网方案。随着2010年广电总局科技司发布了双改指导意见,并分别推荐了HomePlug AV/IEEE 1901和HiNOC作为低频和高频EoC方案,市场上的EoC技术得到明显的收敛。为满足不断提升的网络和业务需求,高通创锐讯公司在原有电力线通讯的HomePlug AV技术的基础上,针对广电双向接入网络的特点,特别是同轴电缆的特性和承载业务的要求,对产品进行了一系列的优化和改进,推出了AR7410/7411宽带同轴接入芯片组。目前,该产品已经成为EoC市场上的主流方案,并完全满足广电总局发布的C-HomePlug AV标准。

    方案设计目标介绍 Goal of the Solution

    本方案所采用的芯片组(AR7410/7411)将支持同轴电缆介质下点到多点网络的接入,具备承载IP数据、有线电视、视频以及VoIP语音等多种业务的能力,并满足下一代广播网(NGB)对带宽、时延、抖动以及丢包等业务传输特性的要求。具体而言,方案将实现以下功能:

    支持宽带数据业务与有线电视广播业务通过频分复用进行的共缆传输;

    支持CSMA及TDMA工作机制,并实现交换、二层隔离、VLAN、组播及广播风暴抑制等功能;

    支持对多点业务的承载,并支持多业务的QoS保障,具备优先级处理机制、流限速,以及ACL功能;

    支持接入终端设备自动认证与下发配置,并提供一系列的安全机制;

    具备系统设备配置管理、性能管理、故障管理、安全管理等运行维护管理功能。

    方案设计原理介绍 Introduction of Solution Design

    AR7410/7411是本方案的芯片组,其中AR7410为头端(或局端)设备的主芯片,AR7411为终端设备的主芯片。头端设备放置在有线电视网络的光节点,与EPON的ONU连接,为同轴分配网的多个终端提供接入及通信管理和控制。采用本方案的EPON+EoC网络架构如下图所示。






    AR7410/7411在原有HomePlug AV 技术的基础上,通过针对性的调整,使EoC方案在以下方面得到优化:

    支持长距离的同轴电缆传输 (700m 以上)

    采用长保护间隔降低时延扩展效应

    更长的符号长度以减少开销

    降低整个系统成本

    动态信道调整

    频域适应物理层速率的变化

    时域适应突发错误并减小噪声

    大规模多点局端/用户端配置时适应冲突的MAC机制

    提供业界最高的性能

    先进的纠错机制实现高可靠性

    模拟前端(AFE)提供了更好的弱信号特性

    高动态范围使信号可以传送更长的距离

    更高的接收灵敏度和更低的失真

    优化的功率谱密度 (PSD) 使性能达到最佳

    对CSMA及TDMA的支持使系统适合多种业务需求

    方案硬件介绍 Hardware Introduction

    AR7410/7411芯片组特性如下:

    600 Mbps 物理层速率

    高达1Gbps 的网络连接

    内置ARM11 处理器

    先进的 65nm 工艺

    GPIO / UART / SPI / I2C 接口

    支持MII / RGMII

    符合C-HomePlug AV及IEEE P1901 & HPAV 标准

    先进的绿色低功耗模式



    AR7410/7411与高通创锐讯专门用于同轴电缆接入的模拟前端AR1500相配合,为头端及用户端提供EoC接入和控制管理,下图为芯片连接示意。




    AR7410/7411的主要物理层和MAC层特性如下:

    物理层特性:

    可调的OFDM技术提供灵活的频谱应用

    信号调制从BPSK到 4096QAM,提供针对每一个链路的自适应调制

    用于帧控制、信标及载荷的增强型前向纠错控制(Turbo FEC)

    采用信道交织降低脉冲噪声及其他噪声的干扰

    采用不同的编码方式保证帧控制和信标等可靠传输

    200/600 Mbps 物理信道速率,满足三重播放的需求

    MAC层特性:

    支持1616B的帧长、标准48bit寻址及加密方式的IEEE 802.3以太网帧,并实现同轴网络与其他网络间的桥接

    支持可变速率的物理层特性

    通过MAC层的信道评估建立物理层调制参数,并根据信道情况进行优化

    自动重传 (ARQ)保证MAC层可靠的单播传送

    部分重传提高了组播和广播的可靠性

    数据分割可以在物理层数据速率下降时限定整个传输时间

    方案软件介绍 Software Introduction

    AR7410/7411 EoC方案在软件上通过数据平面、控制平面和中央控制(CCo)三个方面实现系统和用户的管理,以及数据的通讯。三者间的交互关系如下图所示。



    每个功能块的功能如下图所示。




    设计原理简图 Block Diagram


    产品外形图片 Product Picture




    该解决方案面向三网融合的需求,以领先和成熟的技术为NGB (下一代广播网)提供物理层速率高达700Mbps的有线电视同轴电缆宽带接入,使有线电视运营商可以提供包括视频、语音和高速数据在内的全业务服务。AR7410 AR7411芯片组以及最新的TDMA软件大大提升了该解决方案的性能并能够提供更好的管理和扩充能力。
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  • 评选流程
  • 2012年6-8月方案提交
    2012年9-11月中电网注册工程师评选
    2012年11月评审委员会专家评选
    2013年01月18日颁奖典礼 (工信部微电子发展研究中心多功能会议室,北京)
  • 评选标准
  • 本次优秀方案评选,将从如下4个方面进行考评,邀请网友投票:
    • 方案的创新性
    • 方案性价比
    • 方案易用度
    • 方案市场潜力
 
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