東陵廣電雙向網改造方案

1、東陵廣電雙向網改造設計方案,沈陽視通光纖技術網絡有限公司2013年4月1日,一、前言二、有線電視網如何進行改造三、雙向接入網技術簡介四、有線電視網絡改造方案分析對比和建議五、東陵有線寬帶雙向網改造方案六、管理維護和升級方案七、結語,,主 要 內 容,一、前言,目前全國有線電視行業(yè)正在進行數字化整體轉換。有線電視數字化使整個有線電視的業(yè)務、運營模式發(fā)生了革命性的變化。大家都意識到，單純的模數轉換沒有實際意義，只有開展新業(yè)務、

2、提供新服務、為用戶創(chuàng)造新價值，才能使整體轉換取得真正成功。新業(yè)務和新運營模式對網絡提出了新的要求，最集中的體現就是要求網絡實現雙向。然而，中國有線電視網的現狀是多數網絡都沒有完成雙向改造，這樣的網絡僅能滿足基本廣播電視節(jié)目的傳送，既不能承載多媒體交互業(yè)務，也不能有效實現網絡、業(yè)務和用戶管理。,在這樣的形勢下，廣電業(yè)界都在思考、探索：怎樣進行網絡改造？近年來各種各樣的基于HFC網絡的改造方案層出不窮。這一方面反映了市場的需求，給了網絡公司

3、更多的選擇空間，另一方面也給決策帶來了困難。不少網絡公司由于所處地域、經營規(guī)模等原因，感到無從下手，十分困惑。如何進行雙向網絡建設已經成為廣電人面前的一個重大課題。 本文希望通過對各種方案的分析對比，為業(yè)界同仁決策提供一個參考。,二、有線電視網如何進行改造,1、為什么要進行網絡改造？,網絡改造的目的是提升網絡價值、提高競爭力、提高服務質量、提高收入。網絡改造的成效也體現在網絡社會效益和經濟效益的提高上。　　提高經濟效

4、益的第一個途徑是增加用戶數量，這種手段的發(fā)展是有限的，目前多數網絡的年用戶增長率已經低于5％。　　第二個途徑是增加服務、提升ARPU值（每用戶平均收入）。這是一條康莊大道，特別是相對原來單一服務，有更廣闊的發(fā)展空間?！　〉谌齻€途徑是降低運營、維護、管理成本，對于原來基本處于粗放管理的HFC網潛力很大。這當中主要是要權衡網管系統與人工管理的利弊。隨著技術的發(fā)展，網管,將不僅僅起到管理網絡的作用，還會成為用戶管理的基礎。隨著IPV6的

5、大規(guī)模推廣，用戶定位、用戶行為感知等用戶服務和管理的新技術都將提上議事日程，用戶管理將產生直接經濟價值?！　　「脑炀W絡的另一目的是為了應對日益激烈甚至是殘酷的競爭：避免用戶流失、提升多業(yè)務、全業(yè)務服務能力，從而提高網絡服務的社會和經濟效益。2、HFC網絡技術的發(fā)展 由于銅資源越來越緊缺，銅價不斷上漲，銅纜越來越貴;而光纖、光設備不斷降價，越來越便宜?！肮膺M銅退”自然成為發(fā)展趨勢。HFC網絡的光纖越來越靠近用戶、

6、每個光節(jié)點覆蓋的用戶數越來越少（2000戶－500戶－100戶），目前已經進入FTTP（光纖到駐地）時代。,由于光纖到樓（樓群）甚至到單元的發(fā)展，同軸電纜網無源化，無源同軸網本身就是雙向網，因此基于無源同軸電纜網的雙向接入技術有了新的發(fā)展，最后100米無源同軸網雙向接入技術已成為當前市場熱點?！　?IP化是信息網絡發(fā)展的總趨勢。新一代編解碼技術（H.264、AVS、VC－1等）的傳輸流都是基于IP格式的，因此前端必然IP化；前端IP化

7、必然帶動傳送網的IP化，歐美和印度都已經開始骨干網的IP化；最終的必然趨勢是全網IP化，當然也包括電視傳送網。必須清醒地認識這一形勢并在網絡建設和改造當中積極應對和采用IP化技術。結論是：整個網絡正面臨數字化、光纖化、IP化。,3、目前網絡改造的指導思想及定位　　首先，需要明確網絡要運營什么業(yè)務：網頁瀏覽？下載？VoIP？ VOD？IPTV？網絡管理？用戶管理？不同的應用有不同的要求：安全級別、可靠性、帶寬等等?！　√岣呖煽啃?/p>

8、、可維護性：不同的要求有不同的網絡結構、不同的設備選型、不同的設計思路?！　√岣咧笜耍翰煌膽糜胁煌闹笜艘?。如256QAM調制比64QAM 調制C/N(載噪比)要求高6dB；語音和視頻的時延要求通常高于數據。 因此有線電視網絡改造的核心是實現雙向。目前網絡改造應該定位于可運營、可管理、可維護、能夠開展包括視頻、語音、數據的全部業(yè)務。,三、雙向接入網技術簡介,雙向化改造可以采用CMTS技術、點對點光以太網技術、無源光網

9、絡技術以及EOC等雙向接入技術1、CMTS技術 CMTS技術基于HFC網絡，以數字調制方式傳送數據及音視頻信號，向用'戶提供寬帶IP接入服務。CMTS接入支持各種IP寬帶業(yè)務，如互聯網接入、局域網互連和IP語音、視頻、數據多媒體應用等寬帶IP增值業(yè)務。CMTS是數據網和HFC網之間的連接設備，主要完成數據轉發(fā)、協議處理和射頻調制解調等功能。 CM是連接HFC和用戶終端的設備，完成數據轉發(fā)

10、、協議處理和射頻調制解調等功能。,Cable Modem技術是專門為有線電視網絡設計的，目前主要使用的是DOCSIS標準。 現在DOCSIS3.0技術采用M-CMTS架構來實現更靈活和擴展性更強的網絡架構，提高了寬帶效率。2、點對點光以太網技術 點對點光以太網與FTTLan方式是都是采用"媒質轉換器(MC)+以太網交換機"的組網方案，其中媒質轉換器(MC)將電信號和光信號相互轉

11、換，以利于采用光纖媒質進行長距離傳輸，對于點對點光以太網我們將媒質轉換器(MC)也理解成光纖收發(fā)器。,3、PON技術 無源光網絡（PON)技術是為了支持點到多點應用發(fā)展起來的光技術網絡技術,,,4、EOC技術 EOC( Ethernet over Coax)是用于在同軸電纜上傳輸以太網數據信號的一種技術，主要將機房傳送至小區(qū)或大樓的寬帶數據信號通過電纜向用戶傳輸，滿足用戶端多業(yè)務開展帶來的高帶寬需求。根

12、據數據信號分為基帶和調制兩種傳輸方式，EoC也主要分為基帶EoC和調制EoC。 由于基帶EOC帶寬小，基本被淘汰。而調制EOC又可細分出很多技術，如MOCA、HomePNA、HomePlug、WiFi等。 就目前市場占用率來說HomePlug AV 技術比較多。,三、有線電視網絡改造方案分析對比和建議,1、有線電視網絡的網絡拓撲 采用帶冗余保護的環(huán)形、格形、網狀拓撲結構，首先保證骨干通

13、道的冗余保護，逐步擴展到邊緣?，F階段可采用環(huán)、星型結合的網絡結構，即骨干網采用帶冗余保護的環(huán)形網絡結構、接入網采用級聯星形網絡結構。物理拓撲如圖1所示，分層邏輯框圖如圖2所示。,,,圖1 有線電視網絡的總體網絡結構,圖2 有線電視網絡的分層邏輯框圖,2、模擬光纖傳輸信道設計 2.1廣播式模擬傳輸分配網應優(yōu)先采用全網1550nm光纖網絡方案，從指標、造價、可靠性、光纖占用、網絡規(guī)劃、擴展的靈活性、機房、電源建設以及施工、維護等

14、諸多方面都比1550nm－1310nm兩級光纖網有優(yōu)勢。 2.2模擬信道傳輸混合模擬／數字信號和全數字信號的設計指標 模擬和數字信號混合傳輸時，仍按模擬系統指標設計，數字頻道RF電平分別降低10dB（64QAM調制）、5dB（256QAM調制）。,2、IPQAM介紹,IPQAM也稱邊緣QAM，IPQAM下行走的是DVB的TS流，這個是跟DVB完全一樣的。只是在骨干傳輸上用千兆以太網代替了傳統TS傳輸。IPQAM通過

15、千兆以太網絡接口以MPTS或SPTS的方式接收IP/Ethernet流數據包，完成解封裝并將多個SPTS流復用成MPTS按一定的映射規(guī)則送入對應的QAM端口。在骨干網和接入網分別以不同的方式傳輸數據。在總前端和分前端之間即廣電骨干網上，以IP形式采用單播來分發(fā)節(jié)目流或文件，經過調制轉為RF信號廣播到HFC接入網上。IPQAM設備就是接收視頻服務器提供的視頻IP數據包進行轉換和調制成射頻信號，通過HFC網絡進行下行傳輸的設備。

16、 IPQAM是目前在HFC網絡實現交互電視下行傳輸的最佳方案，通常視頻服務器應該支持與大部分主流IPQAM設備的互 通，以確保運營商在IPQAM設備選擇上的自由度。,4、雙向交互網絡方案設計目前，網絡雙向改造的主流方案有三種：CMTS+CM方案EPON＋LAN方案EPON＋EOC方案,,,,,,,,,混 合 器,,光發(fā)射機,光接收機帶反向光模塊,,,光發(fā)射機,光接收機,CMTS,,,,,,正向鏈路,反向鏈路,雙向鏈

17、路,電纜,,雙向放大器,電纜,有線電視信號,匯聚點/分中心,光傳輸鏈路,電傳輸鏈路,電傳輸鏈路,CMTS+CM 方案,,,,,10G交換機,,視頻服務器,Internet接入,,,,,IPQAM,,光接收機帶反向光模塊,,,用戶分配器,用戶分配器,用戶分配器,用戶分配器,,CM,,CM,,CM,,CM,,,,,,高低通濾波器,高低通濾波器,光纜上行信號,CM方案的最大優(yōu)勢： 高度集中，除了分前端（前端）的CMTS和用戶

18、端的CM以外，沒有其他有源的數據網設備，因此管理、維護比較方便。CMTS的另一大優(yōu)勢是時間成本低：一旦部署了CMTS，就像電信ADSL一樣可以隨時開通用戶，這對競爭是非常重要的?！?其次，覆蓋范圍大，單從寬帶接入業(yè)務考慮，CMTS可以分期投資，逐步擴充?！?CM的標準化、成熟度也是其它方案難以比擬的。DOCSIS標準的帶寬利用率最高，能達到的吞吐量也最高。DOCSIS3.0采用頻道捆綁技術可以大大提高速率，甚至達到下行1Gbps、上

19、行500Mbps的水平，這是目前所有其它銅纜接入技術無法達到的。,CM方案的劣勢：　　 CMTS單位帶寬成本太高是這個方案的致命弱點。短期內如果只作寬帶接入和上網，每個信道實際接入服務200戶以下（覆蓋2000戶以下），由于共享和非同時應用，上網速率還可以達到200k－2M。如果作流媒體服務（IPTV、VOD等現在流行的新業(yè)務），每個用戶都需要長時間占用網絡、大流量吞吐數據，每個信道只能服務40戶以下，成本就太高了。除非

20、CMTS能夠降價90％以上才可能是一個性價比較高的方案。　　反向噪聲匯聚也是一個工程和維護的難題，HFC網絡反向設計和施工工藝的控制在我國大部分地區(qū)（特別是中、小城市）實施也還存在一定難度，而維護和運行故障排除需要的技術支撐在我國大部分地區(qū)短期內也難妥善解決。,,混 合 器,光接收機,,,用戶分配器,百兆交換機,百兆交換機,用戶分配器,用戶分配器,用戶分配器,百兆交換機,ONU,ONU,STB,,光接收機,光發(fā)射機,OLT,IPQAM

21、,千兆以太網交換機,,,,,,,,,,,,,,,,,,,正向鏈路,反向鏈路,雙向鏈路,光分路器,光纜,光纜,五類線,五類線,電纜,光纜,單向放大器,電纜,有線電視信號,匯聚點/分中心,光傳輸鏈路,電傳輸鏈路,電傳輸鏈路,EPON+LAN 方案,,,,,STB,10G交換機,視頻服務器,Internet接入,,,,光放大器,,,光纜,分光器,光放大器,分光器,光放大器,分光器,光纜,光纜,光纜,,,,,,,…,優(yōu)劣勢分析：

22、優(yōu)點：● 運營商不承擔用戶終端的投入，網絡未來升級改造方便；● 網絡接入帶寬：1000M到小區(qū)，100M到樓道，10M到戶，接入帶寬高，可擴充性好，可以承載全業(yè)務運營；● 采用外交互方式，不占用同軸電纜的頻率資源，光傳輸采用EPON技術，傳輸鏈路中實現沒有有源設備，維護方便，二張網同時運營，單網故障相互不影響。● 目前的LAN產品異常豐富，價格也非常低；EPON產品支持廠家眾多，相關產品兼容性好，價格也在大幅降低。缺點：

23、● 需重新入戶施工，施工量及施工難度都較大；● 二張網絡分開運營，維護人員素質要求高?！?五類線入戶更適合沒有網絡的公司，像“長寬”、“聚友”這些公司來做。,,,混 合 器,光接收機,,用戶分配器,ONU,,光接收機,光發(fā)射機,OLT,IPQAM,千兆以太網交換機,,,,,正向鏈路,反向鏈路,雙向鏈路,光分路器,光纜,單向放大器,電纜,有線電視信號,匯聚點/分中心,光傳輸鏈路,電傳輸鏈路,電傳輸鏈路,EPON+EOC 方案,,,,1

24、0G交換機,視頻服務器,Internet接入,,,,光放大器,,,光纜,分光器,光放大器,分光器,光放大器,分光器,光纜,光纜,光纜,,,,ONU,,EOC局端,,EOC局端,,,用戶分配器,用戶分配器,用戶分配器,,,,,,,終端CPE,,終端CPE,,終端CPE,,終端CPE,,,電纜,,,,混合器,混合器,…,優(yōu)劣勢分析優(yōu)點：● 充分利用現有網絡上的同軸電纜、分支分配器資源，入戶施工難度小，節(jié)省建網

25、成本；● 在小光站直接帶用戶的環(huán)境下，施工量大幅減少，改造速度快；● 基于Cable，基本不受同軸網絡上的噪聲對系統傳輸質量的影響，降低了工程施工中同軸電纜系統質量的要求；● 終端設備成本較低。,5、方案選用 5.1新建網網絡 新建網絡設計和建設統一采用EPON+LAN方案，在無法解決五類線入戶的情況下，可以采用EPON+EOC方案5.2單向網絡雙向化改造 單向網絡雙向化改造優(yōu)先采用EPON+EO

26、C方案，為了快速完成網絡雙向化改造，可以采用光纖到小區(qū)EPON十EOC方案。5.3雙向HFC網絡的改造 已經按現向HFC標準設計和建設的網絡繼續(xù)采用雙向HFC技術路線進行網絡憂化升級，逐步達到CMTS方案的技術要求，進一步提高網絡的可靠性和服務質量,目前無論從技術還是價格選擇，都是把模擬信號和數據分纖傳送為好：盡管三個波長合在一起可以節(jié)省一芯光纖，但增加了模擬信號的插入損耗和波分、光分路器件的造價及技術難度；由于數據和模擬

27、信號之間的串擾，處理不好還會降低質量（肯定有降低，只不過是多少而已）。而且合在一起不靈活，電視分配以104dBμv~116dBμv（單端口和多端口）能夠分配的用戶區(qū)域配置光接收機，數據以64戶、32戶、16戶為單元配置ONU，因此二者分配結構在末端是不完全一致的，ONU的數量在滿配置情況下多于光接收機。更重要的，多數情況下電視信號的分配網已經基本建成，沒有必要重復投資。,五、東陵有線寬帶雙向網改造方案,1、組網方案 采

28、用“光纖到樓、光機直帶用戶、EPON傳輸、同軸電纜入戶、EOC接入”的網絡結構。HFC網絡傳輸系統采用860MHZ頻帶，拓撲結構為光鏈路采用一級1550nm環(huán)形光鏈路、二級1310nm或1550nm星型光鏈路結構，樓棟以下網絡采用光接收機直接通過同軸電纜覆蓋用戶，同軸電纜網絡采取集中接入的原則設計。雙向網光鏈路采用EPON傳輸技術，樓棟以下網絡采用基于同軸電纜傳輸以太網信號的EOC傳輸技術。,2、EPON系統設計及組網方案,,,EPON

29、 OLT,,,2#,南塔東街28#-16分光,一級匯聚機房,ONU,8#,單點,1:2,,1:8,,1:16,,1:8,1:4,3、東陵有線EPON接入拓撲圖,1:16,1:4,7#,南塔街129巷18-2#-8分光,,1:8,金地,東方,…,1:32,南塔以南,規(guī)劃要求:中心機房至一級匯聚光纖芯數6-10芯,EPON至各小區(qū)機房光纖芯數2-4芯。,Quidway S6506R,3、OLT放在一級匯聚機房,,,,,,,,,,其它,景悅

30、,后林,圣羅,金水灣,華瑞,綠色,單點,,1:16,1:16,1:16,1:32,1:16,1:16,1:32,,1:2,,規(guī)劃要求:一級匯聚至小區(qū)光纖芯數2-4芯,覆蓋半徑5-10KM,光損4-6db,1:16,1:2,,,,,,,,有源EOC頭端,,,,,,同軸網絡,IP數據,有源EOC終端,光接收機,,,,,IP數據,,CATV信號,,4、網絡結構,OLT,IP數據,,ONU,射頻混合分配單元,IPQAM,光接收機,光發(fā)射機,光接

31、收機,STB,,,PC,IP數據,RF,RF,樓棟分配器,單元分配器,接入網線路由分前端、分前端至小區(qū)接入線路、小區(qū)接入點、小區(qū)至樓棟接入線路、樓棟接入點、樓棟至用戶端接入線路、用戶終端組成。 對于一個小區(qū)各部分結構分別描述如下：樓棟接入點放置樓棟設備箱，箱內配置樓棟光接收機、ONU、EOC頭端等設備，樓棟接人點覆蓋用戶數平均為60戶。EoC頭端上聯到ONU，EOC輸出信號混入無源同軸電纜傳送到用戶。有源設備

32、采用本地220VAC供電方式。樓棟接入點至單元接入點布放-7以上同軸電纜。單元接入點對電信號進一步的分配，實現HFC射頻信號的分配，覆蓋最終用戶。單元接入點至用戶布放-5同軸電纜。用戶信息終端：用于為用戶提供綜合業(yè)務的線路接口。同軸電纜入戶時，向用戶提供射頗接口，并通過EOC終端提供以太網接口。,5、EPON+EOC對廣電的戰(zhàn)略意義● 先進的IP駐地網公用平臺：基于萬兆路由光交換平臺之上的成熟解決方案，與業(yè)界簡單的EPON接

33、入不可同日而語，可支持高性能網管、組播、IP語音、VPN等各種高附加值業(yè)務，可建設一套高質量駐地網?！?基于標準全開放的IP協議基礎，符合廣電網絡發(fā)展趨勢：EPON基于IP協議開發(fā)的特性不受個別廠商私有技術挾制，產業(yè)鏈完善，對未來業(yè)務的支撐上無論硬件、軟件還是相關業(yè)務系統都能融為一體?！?保護現有投資，可與廣電現網更好的融合：EPON的改造是與廣電現有城域網的光纖、Cable相匹配的，基本上不需要改動?！?符合未來“三網合一”發(fā)展

34、方向：支持合光模式，可以將廣電的電視信號與EPON的以太網信號可以通過一個光纖共纖傳輸，到小區(qū)再分節(jié)目與ONU。,六、管理維護和升級方案 管理維護– CMTS：維護復雜，需要考慮上行頻點、上行噪聲匯聚等– EPON＋LAN：成熟以太網技術，維護簡單 提供各種遠程維護和監(jiān)控功能– EPON＋有源EOC：樓道設備和入戶設備均為有源設備，網絡層級多，技術種類多，管理維護存在一定困

35、難升級方案– CMTS：升級到Docsis3.0，需要更換全部CM和CMTS– EPON＋LAN：減小分路比增加帶寬，帶寬加倍，投資<15%后續(xù)平滑升級到FTTH，并可實現FTTH＋FTTB混合組網– EPON＋有源EOC：減小分路比增加帶寬，帶寬加倍，投資<15%,七、結語 一個好的方案可以成倍節(jié)約投資，成倍增加收益。最終考核成本的應該是投資回報，因此即使投資很高，只要能夠獲得高回報，投資就是值

36、得的。從1996年到2004年，美國有線電視網升級改造的戶均投資額達到1300美元。但改造后的收益更為可觀，僅2004年美國有線電視網絡行業(yè)總收入為576億美元（平均每戶每月67美元），廣告總收入為188億美元。深圳、上海進行HFC全網雙向改造，部署CMTS開展寬帶接入服務，高投入、高產出、高回報的實施案例也取得成功。但中國幅員遼闊，各地的經濟發(fā)展水平、國民的受教育程度、人均收入、政策環(huán)境、運營經驗、服務手段、資金實力、資源占有、員工素