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論 路 林 益 葉 呂 年

論 EoCCATV 路 數 65 立 北 年 度 林 益 葉 呂 HFCHybrid Fiber CoaxialEoCEthernet over CoaxialFTTBFiber To The BuildingEPON(Ethernet Passive Optical Networks)OLTOptical Line TerminalFNFiber NodeONUOptical Network UnitCMCable Modem 論 HFC 路 利 EoC 來 FTTB 路 EPON 連 OLT 路 HFC 路 FN ONU 連 HFC 路 EoC EoC 力 路 行 CM 流 路 EoC 不 更 HFC 路 路 10M~1Gbps 論 了 說 EoC HFC 路 EoC 精 利 EoC I

HFC 路 利 度 略 力 II

Abstract TitleApplications and Research of EoC Solution on CATV NetworkPages65 SchoolNational Taipei University of Technology DepartmentInstitute of Electro-Optical Engineering TimeDecember, 2008 ResearcherYi-Shih Lin DegreeMaster AdvisorChe-Sheng Yeh Ph.D. Hai-Han Lu Ph.D. KeywordsHFCHybrid Fiber CoaxialEoCEthernet over CoaxialFTTB Fiber To The BuildingEPON(Ethernet Passive Optical Networks)OLT Optical Line TerminalFNFiber NodeONUOptical Network Unit CMCable Modem In this thesis, we cross-examined that EoC could be used to explore the HFC network s properties, and solve the last mile s system design problem. First of all, we build a passive fiber optical network based on FTTB technology. This EPON system is based on external broadband ASE (Amplified Spontaneous Emission) optical source and the optical fiber brag grating. The signal is transmitted from OLT, which connects to the CATV head-end, to the ONU equipment. And then it connects to the new EoC equipment which was placed after the HFC last mile amplifier. Since EoC works in the frequency with high noise-resistance, we can solve the problem caused by Cable modem, i.e. noise transmitted from return path using lower frequency or signal diminishing from using high frequency. We can then provide service to the customers who cannot be served by cable modem. From the cross-examination, we can find that EoC technology can be adopted in the current CATV network without altering original HFC network design. And up to III

10M~1Gbps bandwidth can be provided to customers as the last-mile broadband service solution. The most important contribution of this thesis is to explain how EoC technology can be adopted in the HFC network. In addition, we analyze EoC related product s specifications and efficiency. This will beneficial to cable operators while making the most of HFC networks and increasing the competitiveness in the business operations. IV

益 良 呂 葉 來 勵 了 都 不 吝 精 神 切 北 理 理 理 理 玲 理 呂 葉 論 論 更 利 玲 理 裡 切 不 精 神 力 利 論 V

錄...I Abstract...III...V 錄...VI 錄...VIII 錄...IX 論...1 1.1...1 1.2...5 1.3 論...7 路...8 2.1 HFC 路...8 2.2 IPTV...10 2.3 PON 路...12 2.4 FTTX...16...20 3.1...20 3.2 What is EoC?...22 3.3 Passive Ethernet over Coax...23 3.4 Ethernet over Coaxial...25 Ethernet over Coax...29 4.1 說...29 4.2 HomePNA over Coax...31 4.3 HomePNA over HFC...38 VI

...43 5.1 說...43 5.2 HPNA throughput and attenuation 數...44 5.3 HPNA throughput and attenuation...46 5.4 HomePNA...48 5.5 Outdoor HPNA...53 5.6 HomePNA POWER LEVEL 量...55 5.7 HomePNA 路...58 六 論...60 參...63 VII

錄 1.1 MSO 率...1 2.1 PON...13 2.2 PON...13 2.3 FTTX...18 3.1 Last mile 率...20 3.2 Coax Last mile Tech...22 4.1 CATV 例 例...30 4.2 HomePNA...42 5.1 253035dB 量 HomePNA Total Throughput...44 5.2 404550dB 量 HomePNA Total Throughput...44 5.3 OUTDOOR EoC Loss 15dB 量 HomePNA CPE Throughput...45 5.4 1 CPE Attenuation Loss >15dB 量 HomePNA CPE Throughput...45 5.5 Outdoor HomePNA Master 65 CPE Throughput...46 5.6 ZERO SPAN 量 Power Level...55 VIII

錄 1.1 MSO...2 1.2...4 1.3...5 2.1 HFC 路...8 2.2 HFC 路...9 2.3 IPTV 路...10 2.4 PON 路...12 2.5 PON...15 2.6 FTTX...17 2.7 FTTX...19 3.1 Passive Ethernet over Coax...23 3.2 EoC 率...23 3.3 EoC 理...24 3.4 Homeplug...26 3.5 HomePNA...27 3.6 MoCA...28 4.1 HomePNA 路 聯...31 4.2 HomePNA 說...32 4.3 HPNA 說...33 4.4 HomePNA FDQAM...34 4.5 HomePNA...35 4.6 DFPQ...36 4.7 HomePNA frame...37 IX

4.8 HomePNA HFC 路 / 率...38 4.9 HomePNA HFC 路...39 4.10 行...40 4.11 FTTC/FTTB adopt HPNA3.0 access solution trial...40 4.12 PON ONU + Outdoor HomePNA Master...41 5.1 Home PNA 路...43 5.2 HPNA throughput and attenuation 說...43 5.3 DHCP Snooping 說...48 5.4 DHCP Server ARP 說...49 5.5 NetBIOS Blocking 說...49 5.6 Outdoor HomePNA...53 5.7 POWER LEVEL 量...55 5.8 POWER LEVEL 量 說...56 5.9 路 35dB...56 5.10 路 40dB...57 5.11 路 45dB...57 5.12 路 50dB...57 5.13 Coaxial 路...58 5.14 HomePNA...59 5.15 HomePNA CPE...59 6.1 來...62 X

1.1 論 度 來 壟 狀 1993 年 12 20 CATVCable Antenna Television 率 年 度 NCC 2008 年 3 數 料 說 61 4 4,960,231 數 數 7,445,056 率 66.62% 度 1 Rank Sub. (10 thousand) 1.1 MSO 率 率 % FTTx 樓 數 1 128 25.9% 16 2 119 24% 493 3 69 14% 10 4 49 9.9% 260 Chinese Name 路 () ( Carlyle) ( 理 Macquarie) () Abbr. CNS kbro TBC TFN 5 33 6.6% 0 路 TINP 6 97 19.6% 0 立 496 100% 料 來 料 數 浪 狀 數 數 1

3G 龍 (Multimedia On Demand MOD) 來 更 2Multi System Operator MSO 了 路 立 CBIT 省 力 3 林 隆 北 聯 隆 聯 北 樂 北 10 北 聯 栗 蘭 北 聯 林 蓮 蓮 聯 都 年 CNS Kbro TBC FY TOP(tinp) Independent SO 琉 1.1 MSO 2

數 流 數 浪 都 來 不 路 Internet Protocal Television IPTV 度 力 度 來 度 度 都 路 路 理 念 Hybrid Fibre Coaxial cable HFC 來 1.2 度 路 CM 數 ADSL 數 理 了 HFC 路 利 度 路 HFC 路 IPTV 路 PON 路 FTTx 路 HFC 路 EoC EoC HFC 路 EoC EOC 3

35 30 OECD Broadband subscribers per 100 inhabitants, by technology, Dec. 2006 DSL Cable Fibre/LAN Other 25 20 15 10 5 OECD average 0 Source: OECD Denmark Netherlands Iceland Korea Switzerland Norway Finland Sweden Canada Belgium United Kingdom Luxembourg France Japan United States Australia Austria Germany Spain Italy New Zealand Portugal Ireland Hungary Czech Republic Poland Slovak Republic Greece Turkey Mexico 1.2 數 理 立 論 4

1.2 論 異 EoC(Ethernet over Coaxial) 路 cable modem 樓 路 老 不 易 度 落 EoC 類 行 若 論 HFC 路 了 力 更 路 1.3 1.3 不 了 路 不 了 便 5

利 來 說 6

1.3 論 論 六 論 路 路 來 來 路 EoC 來 利 不 來 EoC 行 六 論 論 路 Ethernet over Coax 六 論 7

2.1 HFC 路 路 路 Hybrid Fiber Coaxial HFC 路 行 不 度 不 2.1 理 離 Fiber Node FN 連 串 1~5 不 說 了 HFC 路 利 Optical Node 落 Telco HUB FTN TAP Internet SO MasterHeadend HUB/Secondary Headend AMP 路 Subscriber HUB FTN Primary Ring 路 Secondary Ring 路 Star/Distribution Network 路 料 來 2.1 HFC 路 8

HFC 路 說 靈 路 2.2 類 切 路 立 路 路 若 不 42MHz 行 來 路 不 料 來 2.2 HFC 路 9

2.2 IPTV IPTV 路 Internet Protocol Television 利 來 路 MPEG-2MPEG-4H.264 串 流 路 DSL 路 IP STB 來 IPTV 度 來 路 ADSLVDSL FTTx 路 數 數 錄 IPTV 路 2.3 IPTV 路 10

2.3 IPTV 路 (Head-end)(encoding)(multiplexing) 路 (demultiplexing) 理 Middleware 聯 理 IP STB 數 11

2.3 PON 路 來 說 路 Active Passive 兩 不 理 裡 不 2.4 說 了 PON Passive Optical Network 路 理 路 了 精 料 來 2.4 PON 路 若 路 New Generation Network 念 來 路 路 Core Network 路 Access Network 兩 路 路 路 路 路 不 不 PON 路 12

PON 路 PON 兩 類 WOM 利 路 Passive Optical Networks PON ABG GEWDM PON PON 路 來 說 路 ~ 樓 PON 類 2.1 說 了 PON 2.1 PON Standard. Structure Timeline Speed Protocol Overhead for IP Group APON G.983.1 ATM Based 622Mbps(Down) 155Mbps(Up) Large ITU-T FSAN BPON G.983.1~8 APON Extension 1998.10 1.2Gbps/622Mb ps Large ITU-T FSAN EPON GE-PON 802.3ah (G.985 for Point-to-Point) Ethernet Based (P2P/PMP) 2004.6 1.25Gbps Small IEEE EFM GPON G.984.1~3 Ethernet/ATM/T DM 2004.2 2.4Gbps Middle ITU-T FSAN 2.2 PON OAM Dynamic Bandwidth Fragmentation Distance Max. Split QoS Support APON Yes Yes No 20KM 32 Good BPON Yes Yes No 20KM 32-64 Good EPON GE-PON Yes Yes NO 20KM 16-64 Poor GPON Yes Yes YES 20KM (Up to 60KM) 64 (logically 128) Good 13

1.APON(ATM PON) FSAN (Full Service Access Network )FSAN 20 力 ATM PON 622 Mbps (down) / 155 Mbps (up) 2.BPON (Broadband PON)APON FSAN ITU-T 1998 年 10 (G.983.1~8) BPON APON 行 率 155Mb/s 行 622Mbps(up) 行 155Mb/s 3. EPON(Ethernet PON) IEEE 802.3 EFM (Ethernet in First Mile) 行 PON 802.3ah 行 率 1Gbps Ethernet VS.EPON:EthernetCSMA / CD 理 論 離 =500 EPON Time-slot (TDMA) 利 time-stamp 4.GPON(Gigabit PON)ITU G.984.1~3 行 1.2G / 2.4Gbps 行 155M / 622M / 1.2G / 2.4Gbps 5.WDM PON ~ 路 DLC(digital loop carrier)pdh SDHWDM 14

PON 了 數 不 2.5 PON 類 路 利 路 行 來 PON 路 料 來 2.5 PON PON 路 / 連 路 路 PON PON 行 OLT ONU 行 ONU / OLT PON 路 利 狀 狀 連 OLT ONU 路 兩 15

2.4 FTTX 了 量 離 量 不 離 數 列 不 串 cross-talktransmission line 不 離 易 利 力 離 例 路 路 離 離 拉 20 里 例 EMI 不 狀 量 不 易 輻 不 易 度 路 利 1GMbps 率 路 說 了 FTTxFiber To The CabinetCurb 16

BuildingHome 路 2.6 不 說 料 來 2.6 FTTX 1. FTTHFiber to the Home() 路 例 力 行 FTTH 2. FTTBFiber to the Building( 樓 ) 路 路 ONUVDSLCoaxialL2 Switch 17

3. FTTCFiber to the Curb(/ 路 ) 路 路 ONUVDSL CoaxialL2 Switch PON+EoC CATV() 4. FTTCabFiber to the Cabinet(/) ADSL 2.3 說 FTTX 樓 樓 年 不 路 不 不 路 樓 路 類 不 行 2.6 說 行 FTTX 路 量 2.3 FTTX 樓 樓 狀 行 離 離 離 樓 路 離 18

SO Headend OSP 樓 L3 Switch OLT L2 Switch VDSL Switch EoC ONU Master GE (1Gbps), Fiber FE (100Mbps), Cat5 VDSL (30Mbps), Cat3 EoC (160Mbps), Coax VDSL Modem EoC CPE CPE 2.7 FTTX 19

3.1 Last mil 連 離 路 3.1 不 路 路 路 來 說 路 來 說 路 75 3.1 Last mile 率 率 率 離 路 路 路 路 路 力 路 力 路 路 行 降 路 度 256Kbp 20

量 論 路 來 路 料 路 路 路 路 都 路 不 不 21

3.2 What is EoC? EoC Ethernet over Coax 路 路 理 EoCEthernet over Coax 不 路 3.2 Coax Last mile Tech EoC EoC EtherNet EoC HomePlug HomePNA MoCA 聯 IEEE Cat 5 HomePlug Alliance 力 Home Phoneline Alliance Multimedia over Coax Alliance 率 MHz 0.5~25 0.5~25 2~30 4~52 800~1500 率 Mbps 10/100/100 0/10000 10 HomePlug AV(100M) HomePNA 3.0(160M) HomePNA 3.1(320M) 200~270 passive passive active active active 路 Star P to P Tree Tree Tree Max user 1 63 63 63 Modulation DQPSK,OFDM FDQAM OFDM Standard IEEE802.3 HomePlug AV ITU-T G.9954 MoCA1.0 離 300 30 300 1220 600 Source:ICTC 2008 22

3.3 Passive Ethernet over Coax 了 了 EoC 3.1 類 路 RJ-45/F-C Catv & data / CM CATV 3.1 Passive Ethernet over Coax Data in Catv in Catv out Data out Data to Data Catv to Data Catv to Catv 3.2 EoC 率 3.2 說 了 EoC 利 濾 濾 23

路 率 來 兩 EoC 理 IEEE 802.3 了 - 不 濾 了 率 RF 87MHz~1GHz 了 率 路 10Mbps 0.5~25MHz 行 3.3 EoC IEEE 802.3 列 路 frame MAC 都 RF TV HPF HPF TV Ethernet RJ-45 不 -- TX xxxxxxxx RX xxxxxxxx LPF LPF 不 xxxxxxxx TX xxxxxxxx RX RJ-45 PC 料 來 3.3 EoC 理 24

3.4 Ethernet over Coaxial EoCEthernet over Coaxial Ethernet over Cable 來 路 3.4.1 Home Plug HomePlug 力 聯 Homeplug Powerline Alliance 50 路 30MHz HomePlug 1.0 14Mbps 度 行 HomePlug AV 200Mbps 率 100Mbps 了 100Mbps 路 度 1Gbps 路 度 路 10Gbps 度 流 度 不 了 1Gbps 都 路 3.4 若 利 路 來 行 HomePlug 了 便 了 路 HomePlug IEEE 行 25

行 BPLBroadband over Power Line 度 100Mbps BPL 行 料 來 3.4 Homeplug 3.4.2 Home PNA HomePNA HomePNA 路 聯 (Home Phoneline Networking Alliance) 1998 年 立 力 利 路 參 Intel IBM HPAMDLucentBroadcom 3Com 路 1998 年 HomePNA 1.0 ADSL 26

了 年 HomePNA3.0 不 160Mbps 度 3.5 HomePNA 4~52MHz 路 路 數 31 63 320M 理 HFC 路 料 來 3.5 HomePNA 3.4.3 Multimedia over Coax Alliance MoCAMultimedia over Coax Alliance 3.6 MoCA 27

路 c-link Entropic Communication C.LinkMoCA 率 率 800MHz 1500MHz 50MHz 130Mbps 度 31 63 270M 理 不 MoCA 率 路 來 說 不 料 來 3.6 MoCA 28

Ethernet over Coax 4.1 說 4.1 數 MSO 例 北 64 CATV 數 24.7 BBBoard Band 率 北 22 BB 率 不 15 BB 率 說 了 BB Cable modem 路 不 益 量 若 路 不 路 BB 數 拉 BB 例 來 說 了 路 不 更 BB 論 EoC HFC 路 HFC 路 29

4.1 CATV 例 例 北 北 4 2 北 1-1 行 數 815,409 329,045 299,715 130,557 174,681 183,122 162,758 162,346 104,568 2,362,201 1-2 HomePass 763,441 278,152 289,523 129,753 168,509 178,472 154,512 159,817 100,063 2,222,242 1-3 率 16.2% 18.8% 21.79% 20.00% 17.69% 24.01% 15.18% 22.13% 14.87% 18.54% 1-4 數 639,771 225,171 226,436 103,802 138,696 135,628 131,058 124,452 85,180 1,810,194 1-5 CATV 率 CATV 數 HomePass 46.3% 45.7% 38.3% 80.1% 64.0% 58.9% 51.6% 54.3% 51.3% 50.5% 1-6 CATV 數 351,364 124,819 110,758 103,922 107,834 105,152 79,662 86,801 51,365 1,121,677 2-1 CATV 路 例 90.70% 75.62% 64.64% 74.07% 62.89% 75.29% 41.52% 65.85% 63.56% 74.93% 2-2 CATV 路 數 320,961 96,228 71,589 76,980 67,820 79,165 33,077 57,155 32,649 835,624 2-3 BB 數 77,341 20,047 9,098 13,320 9,835 9,946 6,694 8,454 2,512 157,247 2-4 BB 率 (BB 數 CATV 路 數 ) 24.7% 22.0% 12.7% 17.3% 14.5% 12.6% 20.2% 14.8% 7.7% 18.8% 3-1 STB() 數 24,869 3,896 2,188 4,201 4,427 4,122 2,446 3,734 1,639 51,522 3-2 STB 率 STB 數 HomePass 3.3% 1.4% 0.8% 3.2% 2.6% 2.3% 1.6% 2.3% 1.6% 2.3% 料 來 30

4.2 HomePNA over Coax HomePNA 路 聯 (Home Phoneline Networking Alliance) 1998 年 立 力 利 路 4.1 參 Intel IBM HPAMDLucentBroadcom 3Com 4.1 HomePNA 路 聯 1998 年 HomePNA V1.01Mbps1999 年 9V2.010Mbps 32Mbps 連 32 離 3502003 年 V3.0 (2005 年 ITU G.9954) HomePNA over CoaxHomePNA HomePNA 路 160Mbps320M 路 Ethernet 802.11IEEE 1394 聯 TDMACSMA/CA MACIGMP/MLD 濾 VLAN 路 IPv6 31

4.2.1 HomePNA Access Configuration HCNA(HomePNA over coax) 利 路 來 數 料 率 4MHz~52MHz 理 論 度 160Mbps 不 更 樓 路 路 (RG-6RG-11) 4.2 ITU G.9954 HomePNA V3.1C over Coaxial 4 1. mode A4-20MHz24816MBaud4M-160Mbps 2. mode B12-28MHz24816MBaud4M-160Mbps 3. mode C36-52MHz24816MBaud4M-160Mbps 4. mode D4-36MHz2481632MBaud4M-320Mbps 料 來 4.2 HomePNA 說 Mode ABMode CD4.3 32

若 路 Cable modem 行 率 來 說 Cable modems/n 行 28~42MHz Mode B HPNA 度 5MHz~750MHz HPNA 行 度 5MHz~42MHz 4.3 HPNA 說 4.2.2 HomePNA 理 FDQAM 說 HomePNA 2.0 QAM -Quadrature Amplitude Modulation HomePNA3.0 PHYFDQAM (Frequency 33

Diverse QAM)4.4FDQAM 精 神 率 兩 不 率 料 數 S/N 劣 率 降 數 率 HomePNA 2.0 率 7 MHz 料 率 4Mbps ~ 32 Mbps HomePNA 3.0 率 12 MHz20 MHz44MHz 4 率 數 HomePNA2.0 兩 HomePNA3.08S/N 兩 SNR FDQAM 率 QAM 力 不 OFDM Master CPE 4.4 HomePNA FDQAM 4.2.3 HomePNA Mac MAC(Media Access Control)HomePNA3.0HomePNA2.0 類 路 利 CSMA/CD 34

MAC 路 不 DFPQ(Distributed Fair Priority Queuing) 不 路 HomePNA3.0 了 QoS 了 MAC4.5PRI_SLOT 了 8 不 0~77 frameframe IMG 料 CPEPRI_SLOT frame 料 PRI TX 7 6 5 4 3 2 1 0 IFG PRI_SLOT Inter-Frame Gap(IFG)= 29US Priority Slot = 21US PRI slot 7, N2 goes N0 TX IFG 7 Deferring IFG 7 6 5 4 3 2 TX(PRI=1) IFG PRI slot 1, N0 goes N2 Deferring TX IFG 7 6 5 4 3 2 1 Min. latency 4.5 HomePNA CPE 路 framecollision CPE 量 frame 來 識 frame 35

92.5us~3122us 數 路 70us 數 frame92.5us 3122us 路 若 路 4.6 兩 N0N1 料 DFPQ N1Back-off levelbl0n02bl=1 N0BL1Signaling slot S0S2 路 N1BL0 PRI_SLOT=6 料 N0BLN1 料 BL1BL=0 料 CPE 數 CPE 行 DFPQDistributed Fair Priority Queuing CPE 料 Collision resolution Signaling slots Priority slots Collision S0 S1 S2 PRI 7 PRI 6 PRI 5 IFG Signaling Slot =32 US Back-foo signals Collision Back-off level = 1 N0 TX IFG 7 CX S0 S1 S2 7 6 Deferring IFG 7 N1 Waiting IFG 7 CX S0 S1 S2 7 TX IFG 7 Back-off level = 0 4.6 DFPQ 36

HomePNA3.0MAC 精 神 (Master) 來 理 CPE 料 類 QoS (Master) Ethernet Frame Bytes 16 4 6 6 2 Variable 4 2 VAR 1 PREAMBLE64 Frame Control DA SA Ether Type Data FCS CRC 16 PAD EOF Symblos 64 16 24 24 8 Variable 4 Header 4 Mbps Data Rate 4 to 32 Mbps Trailer 4 Mbps 4.7 HomePNA frame 4.7FrameHeadertrailer4Mbps 率 frame payload 狀 4~32Mbps 率 行 Preamble Frame control QPSKQAMCRCheaderpayload PAD 度 92.5us 料 來 EOFframe 更 說 (Master) MAP(Media Access Plan)MAP 料 (Timing)CPEMAC 料 37

料 4.3 HomePNA over HFC HomePNAHFC 路 路 Hybrid Fiber Coaxial HFC 率 路 500P3 100m @50MHz loss: 1.71dB Directional coupler @50MHz loss: 8.8dB 5C 100m @ 50MHz loss : 4.72dB Indoor 2 way Splitter loss: 3.5dB 50dB 4.8 HomePNA HFC 路 / 率 路 路 550MHz750MHz860MMHz1GHz 路 4.8HomePNA MasterLE HomePNA 路 50dB 率 80MB/s 路 LE 38

路 33~40dB 若 HomePNA 率 128Mb/s 率 LE 29 26 26 23 20 17 17 14 11 W11 Client Client CM CM Client 4.9 HomePNA HFC 路 若 HomePNAHFC 路 4.9 路 Cable modemcable modems/n 28~42MHz 行 留 Cable modemhomepna B 12~28MHz 利 coaxial 路 HFC 樓 樓 省 HomePNA12~28MHz 離 1.2 里 若 750MHz 路 來 來 4 行 IC4.10 數 HomePNA 行 切 39

行 IC 12-28Mhz 4.10 行 來 說 省 說 了 HomePNAEoC over Coaxail 行 了 來 HomePNA RF1310nm 了 若 不 HFC 路 Fiber Node 數 數 來 PON HPNA client HPNA master 料 來 4.11 FTTC/FTTB adopt HPNA3.0 access solution trial 40

4.11 說 GEPONHomePNAHFC 路 GEPONOLT 數 32~64 路 ONUONU 1Gbps 率 連 HomePNAcoaxial CPE HomePNA 了 樓 路 路 HomePNAOutdoor 量 4.12 例 路 ONU EoC Master module Fiber assembly ONU Power Supply Feed DC+5V to HPNA and DC+12V to ONU Management module 4.12 PON ONU + Outdoor HomePNA Master 4.2 說 HomePNA 率 Master 41

路 CPE 數 Interface 4.2 HomePNA 率 12~28MHz 流 量 160 Mbps Tx Power 6 dbm Rx Power -8~-54 dbm Max Path Attenuation 50 db Max CPE Number X 31 不 QoS Control HPNA + Configurable 802.1p/IP TOS Service On/Off Control Yes, per CPE LAN-port CPE LAN Port Monitor Status and Statistics BW Control Downlink and Uplink Tag VLAN Tag/UnTag/Pass Through IGMP Snooping V1 and V2 Diagnosis Yes CATV Port Yes Rj-45 X 2 SNMP Yes ( F/W Upgrade) 率 Yes 42

第五章實驗項目 5.1 實驗架構說明 圖5.1 圖5.2 Home PNA 網路實驗架構 HPNA throughput and attenuation 測試架構說明 43

5.2 HPNA throughput and attenuation 數 5.15.2HomePNA 行 列 率 理 量 數 5.1 253035dB 量 HomePNA Total Throughput throughput and attenuation 25dB Attenuation 30dB 35dB Full Loading Throughput Throughput( Total ) Down Stream Up Stream Down Stream Up Stream Down Stream Up Stream 50.23M 23.81M 49.87M 23.58M 47.99M 23.45M 74.04M 73.45M 71.43M Total Throughput 74.04M % Total Throughput 100M % 100% 74% 99% 96% 73% 71% 5.2 404550dB 量 HomePNA Total Throughput throughput and attenuation 40dB Attenuation 45dB 50dB Full Loading Throughput Throughput( Total ) Total Throughput 74.04M % Total Throughput 100M % Down Stream Up Stream Down Stream Up Stream Down Stream Up Stream 45.53M 22.61M 44.16M 22.42M 37.61M 21.91M 68.13M 66.58M 59.52M 92% 90% 80% 68% 67% 60% 44

5.3 OUTDOOR EoC Loss 15dB 量 HomePNA CPE Throughput 71.68Mbit/s CPE (Port B) Master (Port A) Down Stream Up Stream Throughput Port A to Port B Attenuation 40dB Throughput Port B to Port A A to B B to A Received Bit Rate (Mbit/s) port01 8.19M 1.024M 6.561 1.001 80% 98% prot02 8.19M 2.048M 6.566 2.002 80% 98% prot03 8.19M 1.024M 6.575 1.001 80% 98% prot04 7.68M 1.024M 6.100 1.001 79% 98% prot05 7.68M 1.024M 7.459 1.001 97% 98% prot06 10.24M 2.048M 7.428 2.002 73% 98% prot07 5.12M 1.024M 4.297 1.001 84% 98% prot08 2.05M 2.048M 1.793 2.002 88% 98% prot09 2.048M 1.024M 1.784 1.001 87% 98% 59.39M 12.29M 48.56M 12.01M 82% 98% SUM SUM 60.58Mbit/s Total Throughput % 84.51% Throughput % 5.4 1CPE Attenuation Loss >15dB 量 HomePNA CPE Throughput 71.68Mbit/s CPE (Port B) SUM Master (Port A) Down Stream Up Stream Attenu ation Port A to Port B Throughput Port B to Port A A to B B to A Received Bit Rate (Mbit/s) port01 8.19M 1.024M 40dB 6.174 1.001 75% 98% prot02 8.19M 2.048M 40dB 6.204 2.002 76% 98% prot03 8.19M 1.024M 40dB 6.170 1.001 75% 98% prot04 7.68M 1.024M 40dB 5.756 1.001 75% 98% prot05 7.68M 1.024M 40dB 6.628 1.001 86% 98% prot06 10.24M 2.048M 55dB 6.620 2.002 65% 98% prot07 5.12M 1.024M 40dB 4.141 1.001 81% 98% prot08 2.05M 2.048M 40dB 1.745 2.002 85% 98% prot09 2.048M 1.024M 40dB 1.735 1.001 85% 98% 59.39M 12.29M 45.17M 12.01M 76% 98% SUM 57.18Mbit/s Total Throughput % 79.78% 45

5.5 Outdoor HomePNA Master 65CPE Throughput 98.82Mbit/s CPE (Port B) Master (Port A) Down Stream Up Stream Throughput Port A to Port B Attenuation 40dB Throughput Port B to Port A Received Bit Rate (Mbit/s) A to B Throughput % B to A port01 15.36M 7.68M 7.427 6.502 48% 85% prot02 10.24M 2.048M 7.241 2.007 71% 98% prot03 10.24M 10.24M 7.238 7.087 71% 69% prot04 7.68M 1.024M 5.984 1.004 78% 98% prot05 7.68M 1.024M 7.202 1.004 94% 98% prot06 10.24M 2.048M 7.173 2.007 70% 98% prot07 5.12M 1.024M 4.240 1.004 83% 98% prot08 2.05M 2.048M 1.781 2.007 87% 98% prot09 2.048M 1.024M 1.769 1.004 86% 98% SUM 70.66M 28.16M 50.06M 23.63M 71% 84% SUM 73.68Mbit/s Total Throughput % 74.56% 5.3 HPNA throughput and attenuation 1. HPNA Throughput 5.15.2 Down StreamUp Stream Total Throughput 48M/24M Total Throughput 72M (@40dB) 若 >40dB Throughput 降 60% @ 7.68M/2M 若 >50dB Throughput 降 30% 2. Throughput ( 行 率 ) Total Throughput 率 7.68M/2M Total Throughput() 率 3. CPE 不 行 率 ( 1.024M 15.12M) 46

CPE 70~80% 5.3 CPE 不 率 ( 1.024M 15.12M) CPE 率 7.68M/2M @40dB 率 80% 4. (@) 5.4 CPE 不 率 CPE 不 45dB CPE 率 5% 5 復 5. Outdoor Media Converter + HPNA 5.5 Outdoor Media Converter + HPNA (@Fiber Loss 15dB 行 ) 若 Fiber Loss>15dB Media Converter Link on 6. CPE HomePNA master 行 令 叧 Web TFTP profile reboot EP 路 HomePNA 率 數 率 降 47

5.4 HomePNA 5.4.1 DHCP Snooping 5.3 DHCP Snooping 說 DHCP Snooping 5.3 2 HomePNA 1 HomePNA 叧 1 若 DHCP Server IP HomePNA 不 DHCP Snooping 便 不 DHCP Server AP 易 ARP 串 路 IP 5.4 路 No.13~No.17 IP 118.233.100.XXX DHCP Server ARP Broadcast No.26 DHCP Server 192.168.1.1 ARP Broadcast 路 不 DHCP Server 若 DHCP Sercer IP DHCP Snooping 48

5.4 DHCP Server ARP 說 5.4.2 HomePNA NetBIOS Blocking PASS DROP Virtual Router 5.5 NetBIOS Blocking 說 NetBIOS Blocking 5.5 2 HomePNA 1 HomePNA 叧 1 49

若 HomePNA 路 路 (Netcut) 路 路 了 ARP ARP 不 異 狀 狀 IP Ping 不 Router Netcut ARP ARP table 錄 來 Netcut ARP 路 ()ARP 錄 易 Netcut ARP 錄 Netcut 理 DHCP IP( 0.0.0.0) 連 路 DHCP IP IP 了 A IP 不 來 ARP ARP MAC IP IP A 露 ARP ARP IP Mac 料 IP ARP 路 MAC Address IP ARP 便 來 行 料 MAC Address 例 12 例 00-E0-18-0E-B2-21 A MAC IP 更 ARP tabl Router ARP 料 路 A Netcut Netcut IP 路 IP ( A) 量 50

MAC A IP 路 都 A 料 都 A 都 A, Router Router A 更 MAC tablerouter A ARP table A 路 ARP VLAN Switch VLAN Switch 連 路 了 VLAN Switch 切 了 路 都 來 都 VLAN 5.4.3 HomePNA 1. CPE 率 QoS IGMPVLAN CPE Status 狀 2. IP IP DHCP Server IP 3. CPE Reboot 4. Upload Firmware 更 Configuration Backup/ Restor 5. CPE ping 6. CPE 讀 數 51

7. CPE Rx_crc 8. CPE SNR power level 行 CPE 來 (online/offline) 狀 9. HomePNA 路 狀 HFC 路 量 行 兩 行 不 CPE 參 數 SNR Lost PktsRx Power 數 52

5.5 Outdoor HPNA 5.5.1 Outdoor Media Converter + HPNA 了 度 5.6Outdoor + Media Conveter OTx/ORx -5dBm @ Fiber loss 15dB 行 度 流 量 5.6 Outdoor HomePNA 5.5.2 Outdoor Media Converter + HPNA 5.GTH-408-20-1P 度 35 53

5( 2)655 MasterCPE 路 25dB5dBThroughput 50dB 35404550556065 數 5 Throughput 5% ( 10 ) 復 來 Throughput 54

5.6 HomePNA POWER LEVEL 量 5.6.1 ZERO SPAN 量 50.75dBmV Zero Span 量 路 25dB 22dBmV 48.1dBmV 數 dbzero Span 量 QAM 量 5.7 POWER LEVEL 量 5.7HP 8591CZero span 量 860D 數 dbzero span 量 dbmvtrilithic 數 QAM 量 量 5.7 數 HomePNA 量 數 db ZERO SPAN 量 Power Level 數 5.6 5.6 ZERO SPAN 量 Power Level dbm mw dbmv mv dbuv 75 0.00 1.00 48.75 273.86 108.75 75 8.00 6.31 56.75 687.91 116.75 55

5.6.2 ZERO SPAN 量 量 5.8 說 行 1. ZERO SPAN 量 Power Level Power Level 8dBmV(@Loss40dB) 2. 數 db 率 20 MHz 3. 數 db SPAN 0 Hz 量 Power Level 讀 Peak Power 讀 讀 8.4dBmV HPNA Master Tx0dBm=48.7dBmV CPERx 讀 8.4dBmV 路 40.3dB 5.8 POWER LEVEL 量 說 5.6.3 Power Level 量 路 35dB HPNA Master Tx 0dBm=48.7dBmV CPERx 讀 13.3dBmV 路 35.4dB 5.9 路 35dB 56

路 40dB HPNA Master Tx 0dBm=48.7dBmV CPERx 讀 8.4dBmV 路 40.3dB 5.10 路 40dB 路 45dB HPNA Master Tx 0dBm=48.7dBmV CPERx 讀 3.8dBmV 路 44.9dB 5.11 路 45dB 路 50dB HPNA Master Tx 0dBm=48.7dBmV CPERx 讀 -1.6dBmV 路 50.3dB 5.12 路 50dB 57

5.7 HomePNA 路 5.7.1 HomePNA Master 路 1. 5.13 HomePNA Master CATV 不 DC-8 Master 8dB 率 2. HomePNA Master 更 Master 離 input port output port by pass 5.13 Coaxial 路 3. 路 5.14 例 FTTC CMTS HFC 路 58

CMTS FTTC ISP 路 DHCP Server IP123.193.108.230 L3 Switch or Router L2 Switch L3 Switch 211.76.116.60 172.16.249.241 211.76.116.1 172.16.249.201 L2 Switch 172.16.249.254 IP:172.16.13.240/24 聯 :123.193.108.230/ 24 TFTP Server CMTS OLT 172.16.249.202 SNTP/Syslog 172.16.36.203 FIBER NODE Tap Outdoor ONU + HPNA Master Outdoor ONU + HPNA Master 2 Way Outdoor ONU + HPNA Master EP 172.16.36.204 or 樓 TV 5.14 HomePNA 5.7.2 CPE 5.15CPE TAP5c 若 CATV2 给 TVCPE 5.15 HomePNACPE 59

六 論 力 行 度 度 FTTNFiber To The Node Cat.3 路 數 路 VDSL 不 了 Cat.3 路 更 論 EPON + EoC HFC 路 EoC 行 異 類 力 不 不 了 了 更 來 來 說 都 路 論 Home PNA 來 利 數 來 樂 力 IP 60

路 來 利 IP 路 了 更 金 流 流 異 異 Cable modem 了 年 力 路 說 了 EoC Home PNA 12~28MH 若 RG59 離 30MHz 率 1220 Home PNA 力 濾 濾 更 利 叧 CPE 便 若 EoC Home PNA 利 CATV 不 HFC 路 HFC 路 Home PNA 数 率 100Mbps CPE 兩 10/100Mbps Fast Ethernet ports 切 VLan 不 更 靈 DSL 度 數 xdsl FTTx 例 龍 2007~2011 61

年 330 FTTB VDSL last mile VDSL 不 ADSL 20Mbit/s FTTB last mile 了 Cable modem 例 PON+EoC coaxial 路 率 路 行 Video 2M 來 21M 數 若 數 年 來 便 不 來 更 6.1 來 來 路 流 21M!HomePNA HDTV H.264 來 SDTV 料 Video W W W (On-line Gam e) 數 利 M b p s 12M bps 1.5M bps 1.5M bps 3.9M bps 1M bps 1M bps 0.1M bps 21M bps 6.1 來 62

參 [1] C. K. Chen, F. Tong, L. K. Chen, J. Song, and D. Lam, A practical passive surveillance scheme for optical amplified passive branched optical networks, IEEE Photonics Technol. Lett. 9, 526 528 (1997). [2] C. K. Chen, F. Tong, L. K. Chen, K. P. Ho, and D. Lam, Fiber-fault identification for branched access networks using a wavelength-sweeping monitoring source, IEEE Photonics Technol. Lett. 5, 614 616 (1999). [3] T. Yoshida, S. Kimura, H. Kimura, K. Kumozaki, and T. Imai, A new single-fiber 10-Gb/s optical loopback method using phase modulation for WDM optical access networks, J. Lightwave Technol., Vol. 24, No. 2, pp. 786-796, 2006. [4] R. Ramaswami, and K. Sivarajan, Optical networks a practical perspective, (2nd edition), Morgan Kaufmann Publishers, pp. 605-609, 2002. [5] S. Park, C. Lee, K. Jeong, H. Park, J. Ahn, and K. Song, Fiber-to-the-home services based on wavelength-division-multiplexing passive optical network, J. Lightwave Technol., Vol. 22, No. 11, pp. 2582-2591, 2004. [6] C. Lee, W. V. Sorin, and B. Y. Kim, Fiber to the home using a PON infrastructure, J. Lightwave Technol., Vol. 24, No. 12, pp. 4568-4583, 2006. [7] ITU-T Recommendation G.983.5, Specification on survivability (SUR) 63

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[18] FTTX information: http://www.zyxel.com.tw/zyxel/index.php [19] EoC information: http://www.homepna.org/en/index.asp [20] EoC information: http://www.dynamix.com.tw/index.html [21] EoC information: http://www.netsys.com.tw/index.html 65