摘要：在宽带竞争、FTTH成为国家强制标准的形势下，业界产生了一个疑问：同轴接入网还能坚持多久？本文作者对这个问题进行了深入思考，认为同轴接入网至少还会延续20-30年。作者指出，同轴接入网要继续向前演进，需要转变思路：在标准、设计、施工、维护等一系列环节作出相应改变，以适应网络光纤化、数字化、宽带化的新形势；作者还指出，当前HFC接入的瓶颈在光纤，需要推动10GEPON尽快规模商用。同时，作者对如何挖掘同轴资源潜力、提升HFC网络价值提出了一些思路和具体建议。
0. 前言
这是一个飞速发展的年代，摩尔定律、超摩尔定律扩展到整个信息技术领域。昨天还是正确的观念，今天就可能变成悖论。在这样的年代，我们必须紧跟时代发展步伐，随时调整自己的思路。
光传输是发展最快的领域之一，光纤化——从广域网到城域网、到接入网、甚至到桌面已经成为现实。光纤到户成为电信行业接入网建设的主流模式，并已成为国家强制标准。接入带宽从1M-2M一下子跳跃到8M-20M、20M-100M，甚至1G-2G！在这样的形势下，有线电视业界都在思考：同轴接入网还有没有价值？同轴介质还能存在多久？应该如何对待FTTH？同轴接入技术往何处去？本文试图和业界同仁共同探讨这些问题。
1. 同轴接入网还有没有价值？
回答这个问题首先要看同轴是否能够满足日益增长的带宽需求，其次要衡量满足带宽需求的代价——和FTTH比。
1.1 同轴带宽资源
根据**公司提供的电缆测试数据和3GHz分配器参数计算得出的最后100米无源同轴分配网损耗如表1所示。据此推算，48户2GHz同轴分配网AWGN信道SNR可以做到35dB以上（LDPC编码对应4096QAM ），3GHz同轴分配网AWGN信道SNR可以做到24dB（LDPC编码对应256QAM ）以上。因此，总带宽资源≥2GHz×12bit/s/Hz+0.5GHz×10bit/s/Hz+0.5GHz×8bit/s/Hz=33Gbps，考虑网络中实际存在的各种干扰以及PHY-MAC接口效率，按70%可用计算还有23.1Gbps，满足双向10Gbps有余。
目前可以看得到的光纤入户技术是10Gbps等级，尽管XG-PON2和NGEPON都把速率目标定在40Gbps或100Gbps速率，但是XG-PON2和NGEPON都不打算定义单用户单元的场景和设备，ONU将位于多用户单元（楼头）。即便是10GPON或10GEPON，ONU直接入户的应用可能也不多。根据以上分析，同轴实现双向10Gbps速率是没有问题的，用同轴代替光纤入户，带宽资源足够。
IEEE802.3 EPOC标准组已将同轴频谱上限扩展到5GHz，因此同轴带宽扩展还有很大潜力。
1.2 同轴接入与FTTH对比
1.2.1 带宽
目前FTTH和同轴接入网基本上都处于总线速率1Gbps阶段，下一代同轴接入技术EPoC、DOCSIS3.1都可以达到10G光网络同等水平，超过1G的入户带宽尚未看到需求。光进铜退将会延续20-30年，甚至更长。
1.2.2 无源分配网投资
按照电信的核算，PON每线ODN分摊成本约500-600元，CDN（无源同轴分配网）分摊成本不会超过300元。
1.2.3 分配网工程、维护难易程度
光纤工程、维护技术难度大，人员需要专业培训；需要专用工具和仪表，工具、仪表投入大。
1.2.4 无源分配网维护量
理论上ODN在器材、工程质量有保障的前提下基本是免维的；CDN（无源同轴分配网）由于接头多、电缆老化维护量大。但从目前电信行业FTTH的实践看，前期ODN的器材和工程质量恰恰没有保障，因此维护量反而比同轴还大。
1.2.5分配网寿命
同样的，虽然理论上ODN寿命长，但现阶段并不完全如此。
1.2.6设备投资
由于集团采购，电信行业目前把PON的设备价格压得很低，以至于今年出现反弹。但广电行业的PON采购价远远超过电信，也远高于CM和EoC。
1.2.7设备维护量
由于同轴接入比FTTH多增加了同轴中的有源设备（即使是N+0网络，也有楼头数据插入设备），因此设备维护量一般高于FTTH。但真的到了1G带宽入户的时代，到楼的速率等级必然要达到10G以上，而10G级别的ONU入户成本是否可以降到合理价位？也许楼头还需要一次10G-1G的速率等级转换？那就不可避免地要有有源设备（1G OLT）。
1.2.8供电条件
FTTH只能分散由用户供电，同轴接入既可以分散供电也可以集中供电，这是FTTH无法做到的。这点在提供高等级业务（比如电话）时是个显著优势：集中供电便于集中后备，可降低运维成本。
1.2.9耗电
这点和1.2.7一样，同轴接入耗电一般大于FTTH。
为了更直观，笔者把以上对比归纳为表2：
由表2可以看到，同轴接入和光纤入户各有优劣，在现阶段实际情况下同轴略优；从长远看，FTTH更有发展优势。美国MSO预测同轴接入将延续到2040年。中国应用条件优于美国——居住密集；竞争环境劣于美国——政策环境不如美国，网络基础不如美国；同轴接入应该有更长生命周期。
现在关键是要解决同轴接入不如FTTH的几个问题：电缆和接头的寿命以及楼头设备运维成本（包括耗电）。其中最关键的是接头。目前同轴分配网的最大问题是-5电缆接头数量多、质量差，经常发生接触不良、不密封、接头氧化等故障，进而影响电缆寿命——电缆渗漏、外导体氧化。是否可以生产一种-5同轴电缆的密封连接器？同时在工程上用热缩管把整个接头套住密封？
2. 如何应对FTTH？
电信行业FTTH的形势：2012年光纤到户覆盖用户新增4900万户，达到9400万，2013工信部下达任务新增3500万。也就是电信行业FTTH覆盖的用户已经大大超过广电行业双向改造覆盖范围。
但现阶段中国有线运营商FTTH没有优势：整体光纤资源不如电信多，技术积累比电信差，采购成本比电信高，宽带出口资源差距就更大了。因此，中国有线运营商近期不宜大规模开展FTTH，不能盲目在FTTH上跟电信竞争。其实电信在FTTH上也有很多教训：前期投入太大，开通用户太少（不足20%），资本沉淀严重；ODN建设问题较多。为此，从2012年开始已经调整了策略，将全覆盖改为薄覆盖；从FTTH为主改为FTTB和FTTH并重。但这样一来又带来户均工程成本的增加。住建部2012.12发布公告（GB 50846/7-2012标准），FTTH从2013年4月1日起成为住房开发的公共设施，产权为业主所有，任何一个运营商想垄断FTTH都不可能。反过来说，要想为全部用户提供服务，只能依靠独有资源——同轴恰恰是中国有线运营商的独有资源。因此现阶段放弃同轴、全面开展FTTH是不明智的——同轴是有线运营商安身立命之本——100%服务的手段。中国有线运营商应该做好FTTB——这是在新形势下FTTH的基础，加上公共开发的入户光纤（没必要、也不可能自己做）就可以实现FTTH。在这样的形势下，也许有线运营商很长时期都不能放弃同轴。
现阶段中国有线运营商主要应该研究如何利用同轴替代光纤入户。但FTTH毕竟是发展方向，我们不能置身事外，更不能排除在外；必须积极进行试点、掌握技术、学习电信、积累经验、随时准备实施FTTH。这也可以避免重复电信在FTTH初期走过的弯路，可以走捷径。
3. 新形势下HFC的新问题
光纤化、数字化、宽带化和用户应用（接入）环境变化给HFC接入技术提出了许多新课题：
3.1光纤化（光进铜退）带来系统指标分配的变化——放大器取消或大大减少了，同轴分配网的指标应该而且可以大大提高。理论上AWGN无源同轴网只有基底噪声，SNR取决于接收设备的接收电平和噪声系数。
3.2数字化改变了调制方式，带来接口指标、电平、均衡等一系列指标相应调整的需求：
数字调制后的信号无载波，因此不存在CSO、CTB，非线性产物表现为噪声。如何调整使得系统总噪声最低（图1所示SNR最高点，白噪声=非线性噪声）？
在模拟通道加载数字调制信号，由于数字调制信号峰均比高于模拟调制信号，因此发送电平需要相应降低，否则会造成系统过载。根据**公司的测试，64QAM调制信号峰均比比模拟信号高14dB的概率是1%左右；高9dB的概率大约10%左右。但是数字信号对非线性的指标要求低于模拟（相当于噪声），从这个角度，数字信号又可以提高发送电平。究竟数模信号电平应该相差多少？不同调制方式的数字信号电平又应该相差多少？理论值？实测值？概率与BER的关系？概率取多少合理？过去曾有一个说法：64QAM调制信号比模拟低10dB左右，256QAM低6dB左右。这主要是从数字信号和模拟信号相互干扰角度考虑的——如何使得模拟和数字信号综合指标最好。这个规定是很粗糙的。现在模拟信号大大减少了，将来还会全部取消，应该有新的规范。
3.3见图1，数字化对非线性指标要求降低带来非线性产物组成的变化——原来主要考虑二阶、三阶产物，现在可能高阶上升为主要产物 ，原有的预失真补偿是否需要改变？
3.4模拟调制和数字调制对均衡的要求也不相同。如图2所示，模拟调制要把全频段（f1到f3）均衡成平坦的。但在数字调制的情况下，可以只均衡f1到f2（可以在发送端均衡），使得这一段频谱的信道在降低发送电平的前提下可以达到最高需求的信噪比，从而实现最高频谱效率；而f2到f3虽然达不到最高需求的信噪比，但仍然可以通过降低调制率在低信噪比条件下应用。特别是OFDM调制，每个子载波宽度都比较窄，每个子载波可以自适应调制，更降低了平坦度均衡的要求——均衡的目标不再是全频段的平坦，而是总的频谱效率最高、总发送电平和功耗最低。今后可以通过信道探测、编程自适应调整每个子载波的发送电平——在满足最高调制指数要求的前提下，降低子载波发送电平；在发送电平限额之内不能满足最高调制指数要求的子载波保持最高发送电平。
3.5宽带化对频谱提出了更高要求：单信道带宽大大提高，必须采用多载波自适应调制：信噪比、调制指数、子载波数量都可以自适应。这和模拟信道以及单载波固定调制指数调制完全不同：频谱带宽、信噪比、速率是一组对应的可变参数，信道基本要求的标准体系应如何相应变化？
3.6应用环境变化带来网络建设思路的变化
80年代末、90年代初刚开始搞有线电视网络的时候，每户只有一台电视机，房子也比较小，入户电缆只有3米左右；节目只有十来套。现在和十年、二十年前已经有很大变化：每户多终端、室内长布线、节目套数成倍增加；设计、施工、验收、维护规范（电平、均衡、指标调整）应当如何相应调整？
3.7接入技术、有线、无线共存环境和半导体工艺也发生了并将继续发生极大变化。该如何适应？
以上问题都需要通过理论研究和大量实测提出解决方案、制定相关规范。也许有些问题今天还没有完善的解决方案，制定相应规范的时机尚未成熟，但这些新问题必须在今后实践中认真探索、逐步解决；有些还需要在标准、技术、芯片、设备、工艺等方面实现创新：比如前面提到的均衡、接头以及信道要求的标准体系。
4. 当前HFC接入瓶颈在光纤
当前楼头同轴双向接入总速率基本在150Mbps—920Mbps之间，GEPON合理应用前提下分光比1:10—1:32，此时到楼接入速率平均仅30Mbps—100Mbps，显然与同轴段速率不匹配。为解决这个问题，笔者归纳了5种可能匹配的技术，详见图3和表3。
其中采用点到点光纤到楼的方案，多数地区需要重新敷设光缆，可能涉及管道和工程，有些地方甚至无法实施；前端（分前端）需光端口交换机。采用粗波分方案（包括基于CWDM的PON，前端（分前端）需光端口交换机，需要多品种彩色光纤收发器（符合CWDM波长规范），施工维护都很麻烦。符合CWDM标准的千兆激光器质量和价格差别很大，较难控制。
两级交换方案需要在小区部署光交换机，维护复杂、能耗大。
综合以上，从技术路线延续和降低长期运维成本出发，中国有线运营商需要尽快部署10GEPON。但目前10GEPON价格还较高，主要是市场还没有形成规模。运营商需要联合起来，推动10GEPON规模应用；有关厂商也应该认清形势，引导市场向10GEPON演进。今年已经可以看到10GEPON部署正在加速，价格也在快速降低。
5. 挖掘HFC网络潜力
如图4所示，HFC网络由前端到终端许多部分组成，每个部分都对系统性能指标有不同影响。挖掘HFC网络潜力有许多途径：对前端，由于设备数量少、影响面大，应该尽可能选用指标高的设备；一般QAM和IPQAM调制器最好选择MER≥42dB的；同时前端线缆汇集，布线对系统影响较大：既可能影响串扰，又可能影响维护，必须统筹考虑、做好规划设计，既整洁规范，又方便维护。随着光进铜退的推进，光纤传输系统决定了下行广播系统指标的优劣。因此需要需要对光纤传输系统精心设计、精心施工、精心调测、精心维护。在数字化整转期间，模拟、数字信道数经常调整、变化，应当根据光发射机总调制度分别确定模拟和数字单信道光调制度，采用人工调整方式，避免接收机由于发射机自动调整调制度造成输出电平大范围波动。根据维护经验，应尽量避免采用可调式衰减器和均衡器：可调器件容易接触不良、产生故障、降低指标。同轴分配网虽然正在无源化，但依然是HFC网络质量的关键——最主要的原因是接头多。对同轴信道组成的每个部分——电缆、器件、设备都需要研究、创新，以提高性能、延长寿命。特别是连接器创新大有可为：如果降低损耗、提高可靠性、密封性、匹配性、寿命和连接工艺，那就可以大大提高同轴电缆寿命、降低分配网维护量。应杜绝使用套环式F型连接器。至于楼头数据插入设备，永远不可能比FTTH做得更好，因为FTTH没有楼头有源设备。我们只能尽可能简化设备、降低能耗、减少配置和维护；同时加强设备防护，降低雷击、渗漏等损伤。
提高网络效率和效益大有可为：调制率从64QAM提高到256QAM，速率提高1/3；提高到4096QAM，速率提高一倍。只要我们加强同轴信道基本特征、参数等基础研究；采用先进的调制编码技术；提高施工工艺，做好密封、防渗漏、进线滴水弯、盘留、防雷、接地等基础工作；加强日常检测、维修和数据积累；就一定可以挖掘同轴潜力，延长同轴生命周期。
笔者深信：相当长时期内同轴可以替代光纤入户。
结论：
充分利用和挖掘同轴资源的价值、延长同轴生命周期、争取竞争优势是现阶段中国有线运营商的正确选择。