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1、基于 Homeplug有线电视 EoC 孙黎丽 宫良 秦 龙AV7400 系列芯片的系统测试评估分析国家广电总局播送电视规划院有线研究所家广电总局播送电视规划院屡次参与各地广电运营商的 EoC技术选型和招标测试工作，为广电运营商提供技术支撑和技 术效劳。Homeplug AV 技术最初旨在实现基于电力线的家庭多媒 体设备互联，之后扩展到同轴电缆的环境，成为一种 EoC 的 技术方案。Homeplug AV 属于低频段有源调制 EoC 技术，链 路衰减小，可以通过分支分配器和放大器，可以适用于现有 的广电 HFC 网络。目前，该技术已经演进到 Homeplug AV2 阶段。2021 年高通公司
2、推出了 Homeplug AV 的第四代芯片 AR7400，该芯片符合 Homeplug AV2 的技术要求，并且兼容 IEEE 1901 标准。该芯片物理层采用正交频分复用OFDM 技术，可在 2MHz68MHz 频段上，实现最高 700Mbps 的物 理层传输速率。目前，国内众多 EoC 设备厂商推出了基于 AR7400 系列 芯片的设备。为了充分评估基于 AR7400 芯片系列 EoC 系统 的性能和功能特性，了解其技术先进性和产品成熟度，国家 广电总局播送电视规划院对基于 AR7400 系列芯片的 EoC 系 统进行了实验室测试工作。截至 2021 年 2 月，已完成数十个 厂家基于
3、AR7400 系列芯片的 EoC 系统的实验室评估测试工 作。本文将对评估测试工作的结果进行汇总介绍，文章的第 1 局部和第 2 局部主要介绍实验室评估测试环境和具体测试项 目；第 3 局部在对测试结果概述的根底上逐项进行分析；最后，对此次测试情况进行了总结。摘要 :为了全面评估 Homeplug AV 7400 系列芯片性能，国家广电总局播送电视规划院搭建了评估测试系统，截止 2021 年 2 月，完成多个厂家基于 Homeplug AV 7400 系列芯片的 EoC 系统的实验室评估测试工作。本文详细 介绍了 EoC 系统实验室评估测试环境和主要测试内容， 并结合评估测试结果，对基于 Ho
4、meplug AV 7400 系列芯片的 EoC 系统性能进行了总结分析。关键词 : 有线电视电缆接入7400 测试评估EoCHomeplug AV0 引言为顺应三网融合的趋势，我国有线电视网络正在加快双向化改造步伐，向着 NGB 迈进。如何利用好有线电视 HFC 网的同轴资源实现宽带数据接入，关系着有线电视增值业务 的有效开展和有线电视用户体验的改善提升。将以太网应用 于同轴电缆传输的 EoCEthernet over Coax技术作为一种 实现 HFC 网接入的解决方案，已被全国多个广电运营商所采 纳用于双向化改造，受到业界的广泛关注。从 2007 年开始，国家广电总局播送电视规划院一直致
5、力 于 EoC 技术研究工作，搭建了行业内完备的 EoC 测试评估平 台，对国内外现有的所有主流 EoC 技术进行测试评估，截至 目前已完成国内外上百个厂家的 EoC 产品的测试工作，积累 了大量的测试工作经验和详实准确的实验数据，为推动有线电视宽带电缆接入技术开展提供技术依据。以此为根底，国1实验室评估测试环境EoC 系统的评估测试工作基于在实验室搭建的有线电视仿真网络。该仿真网由光链路和电缆分配网络组成，分别构图 1 基于无源集中分配型网络的调制 EoC 测试框图注 ：八分配器各路输出所接树型分配网络相同，图中仅画出 1 路输出连接图图 2 基于有源树型网络的调制 EoC 测试框图建了两种
6、典型结构的电缆分配网络 ：无源集中分配型和有源树型跨接放大器，同时有线电视仿真网中传输 6 路模拟电 视信号和 65 路数字电视信号。图 1 显示的是基于无源集中分配型测试网络的框图，从 图中可以看出，在这一环境下，EoC 局端数据发出的信号通 过衰减器、4 分配器和假设干分支器到达 EoC 终端，到达每个 终端的信号经历了相同的链路衰减，测试中将链路衰减控制 在 40dB 左右，并且根据测试需要在 A 参考点或者 B 参考点 混入噪声。图 2 那么对应有源树型测试网络，8 分配器前的两级放大器模拟现网中对有线电视信号的放系统测试评估主要包括八个方面 ：物理层性能测试、数据链路层性能测试、数据
7、链路层功能测试、业务分类与 QoS 性能 测试、系统应用测试、VoIP 业务性能测试、工作环境及设备 能力测试和网管功能验证。1. 物理层性能测试 主要包括被测设备的射频指标输出电平、工作频带、带外杂散电平，链路工作的动态接收范围、系统的抗干扰能 力高斯噪声性能、抗脉冲噪声能力、抗单频干扰能力等、设备的插反损及隔离度。大处理，数据信号被跨接 ；8 分配器下每个分支均连接一组由相同类型分支分 配构成的子树网络，从局端到 108 分支 器下终端的链路衰减控制在 40dB 左右。此外，根据测试需要我们还搭建了 多业务仿真测试平台。在典型网络环境 下，验证了系统的业务分类与 QoS 性能， 测试了播送
8、包 / 未知包抑制、用户隔离、 组播等数据链路层功能，对视频点播、 IP 语音和数据传输业务等多业务支持能力和网络管理也进行了测试和验证。2测试评估工程对 基 于 AR7400 系列芯片的 EoC2021 年第 7 期播送与电视技术89有线网络CATV2. 数据链路层性能测试主要包括“1 对 1、“1 对 32条件下，典型包长64、512、1518 字节和混合包长的吞吐率、时延、丢包率、时 延抖动；同时在典型网络条件下，验证终端数量与系统性能吞 吐量、时延的关系。3. 数据链路层功能测试主要包括用户隔离度、播送包 / 未知包抑制、MAC 地址 数限制、链路会聚、端口镜像、组播功能测试。4. 业
9、务分类与 QoS 性能测试 主要包括业务流分类及优先级功能验证、VLAN 划分和管理、带宽限速、动态带宽分配、业务分类能力测试。5. 系统应用测试主要包括 PPPoE 拨号接入、DHCP 方式接入、IP 、 VOD 视频点播、FTP 上传下载、Email 收发等业务应用测试。6. VoIP 业务性能测试主要包括 VoIP 业务语音质量及信令性能评估、多业务承 载能力、增删背景流对语音业务的影响测试。7. 工作环境及设备能力测试 主要包括设备供电方式及功耗、设备上线测试中断电源和中断射频、上下温环境测试和局端过电流能力测试。8. 网管功能验证 主要包括系统网管的配置管理、故障管理、性能管理、系统
10、管理和平安管理功能，SNMP 管理协议支持能力，设备 管理信息库MIB支持能力是否符合 MIB-IIRFC1213规定的结构。各厂家的设备输出电平多在 115dBV120dBV，个别超过 120dBV，虽然电平增高对传输速率有较大影响，但过 高的射频输出电平会影响有线电视信号的接收。在实际网络 中应综合考虑二者的平衡，应在保证有线电视播送业务的前 提下，优化数据传输速率。大局部被测设备对带外杂散到达了有效抑制，但个别设 备虽然存在不规那么带外杂散，但其杂散噪声数字模拟电视均 无明显影响。所有设备射频端口的插反损都能够满足标准要求。在1对 32 集中分配环境下，多数被测设备在带内高斯噪 声功率电
11、平值到达 80dBV 时仍存在数据流量，个别厂家设 备容忍高斯噪声的能力可以到达 90dB 以上。当单频干扰到达120dBV 时，多数被测设备仍能完成在局端的上线注册，但 数据吞吐量下降到最大吞吐量的 30% 左右，个别厂家的设备 会出现吞吐量降至 0 的情况。在工作频段中参加宽度为 1000s、间隔为 10ms 的脉冲 噪声，系统丢包到达 50% 左右，个别厂家会到达 90%。可以 发现，虽然各厂家的设备仍存在一定差异，但 Turbo 编码和 OFDM 技术的应用使得抗噪声能力成为 Homeplug AV 方案一 大亮点。2. 数据链路层性能测试基于 Homeplug AV2 技术要求的 A
12、R7400 系列芯片可实 现最高 700Mbps 的物理层传输速率，MAC 层到达 300Mbps 以上。目前各设备厂家的最大系统吞吐量包长为 1518 字 节，1 对 1 测试均能够到达 300Mbps 以上，但不同大小包 长的吞吐量仍然差异性较大，并且随着终端接入数量的增加， 吞吐量下降较为明显，各厂家实现也各异 ：以接近数据网络 传输实际的混合包长132 字节 7%，572 字节 37%，1280 字节 56%为例，1 对 32 双向吞吐量可以超过到 200Mbps， 但 1 对 64 条件下，吞吐量会下降 30% 左右，个别厂家甚至 下降 50% 以上 ；1 对 96 条件下，已有个别
13、厂家无法实现吞吐 量的测试 ；1 对 128 条件下，局部厂家吞吐量下降为1对 32 条件下吞吐量的 40% 以下，局部厂家无法实现稳定的吞吐量 测试，上下行的实时流量都较小。被测的所有厂家设备的时延都偏高，在1对 32 双向条件 下，各字节的时延都在 40ms80ms 范围内，局部厂家甚至 到达 100ms 以上。时延抖动一般都在 10ms 以下，大局部都 是 2ms4ms。可以看出，基于 AR7400 系列芯片开发的 EoC 设备时延都偏大，这会对时延敏感的实时互动音视频业务带来较大影响。3评估测试分析通过对实验室评估测试数据的细分和整理，基于 AR7400芯片系列 EoC 系统测试分级评
14、价结果如表 1 所示。1. 物理层性能测试基 于 Homeplug AV2 技术要求的 AR7400 系列芯 片， 有 7400、7410 和 7411 三个型 号，采用 2MHz68MHz 频 段，属于低频段有源调制 EoC 技术，利用正交频分复用OFDM技术，使用 2880 子载，每个子载波上可以采用 BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM 和 4096QAM 调 制。目前各设备厂商开发的设备有基于 7.5MHz65MHz 和 7.5MHz6z 两种频段方式，各厂 家的 -3dB 带宽和 -40dB 带宽存在差异性，收敛程度不同， 频谱利用率差异较大，从
15、z 到 z 分布不均，差别较为明显。90播送与电视技术2021 年第 7 期有线网络CATV规那么频点存在噪声不同优先级务，FTP 速率较低，视频质量评AV较低16 路同时呼叫，平均话音质量为量和 VOD 视频质量均有劣化，所有厂家的丢包率表现较好，90% 吞吐量测试条件下，各厂家的丢包率根本都维持在 10-510-6 量级或丢包率为 0， 个别厂家的丢包率到达 10-3 量级。3. 数据链路层功能测试 所有厂家均支持播送包和未知包的抑制功能，但因调节的颗粒度不同，在限制速率的精度上有所差异。有个别厂家不支持链路会聚功能和端口镜像功能。所有厂家均具备用户隔离功能、MAC 地址限制功能、VLAN 划分、带宽限速和组播功能。4. 业务分类与 QoS 性能测试 有局部厂家不支持数据包分类功能。支持此功能的厂家对不同业务的调度不能执行严格优先级，即在数据流拥塞 时，对不同业务比方 TCP 和 UD
