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通信学论文-充分利用有线电视网络资源改善电信产业结构1综述我国电信产业经过几年不断改革，取得了显著的成绩，为国民经济的发展作出重要贡献。在这一过程中和电信产业相关的政府监管部门、电信业务运营部门、电信设备和软件提供商以及相关的内容提供商等都出现了长足的进步。整个电信产业生态环境不断优化，特别是去年完成的电信拆分，使得我国电信产业出现前所未有的竞争格局，使电信业务消费者得到了大量的实惠。当然在快速发展和不断探索中，我国电信产业也面临许多问题。本文结合广电网络资源近几年的发展和技术更新，就深化电信业务接人市场整合的可能性进行探讨。2目前电信产业中的一些问题电信产业的产业链条构成是非常复杂的，主要有以下几个方面。首先是宏观产业环境，如国家监管政策法规和经济发展状况等；其次为电信业务运营商和用户；再次是直接支持电信业务运营的设备、软件、技术提供商和内容提供商；最后为间接提供支持的厂商，如芯片厂商、软件、中间件等厂商。维持良性发展，需要各个层面协同工作。在这个产业链条中，国家宏观监管政策法规在各个环节中都发生作用，是灵魂和核心。运营商是整个产业的纽带，正是因为有了运营商搭建的平台，各方利益才能进行交换，从而维持整个产业链的运转。因此宏观政策对各个运营商的作用是引导整个产业发展的重要因素。综观我国电信产业发展过程中遇到的问题，可以简单概括为电信运营商力量不均衡和竞争不充分。由于历史的运营使得我国的电信运营商局部区域(包括地域和业务领域)垄断现象比较严重，由此引起的竞争不充分和力量不均衡限制了运营商的进一步发展，并且引入了一些其它问题。如各自坚守阵地造成互联互通不畅；彼此尽力渗透引发价格战；由此引发的矛盾使得国家电信管理部门很难处理等。市场经济是以规则指导下的充分竞争为基础，电信产业也不例外。我国电信产业中竞争不充分是很明显的。比较显著的一点是电信业务平台互相竞争，而电信业务接人确存在严重的垄断显现。用户在透过垄断的接人途径访问彼此竞争的业务平台，必然会造成诸多矛盾。解决这类问题，采用行政手段往往很难奏效，只有引导好市场经济中利益分配规则才能最终解决此类问题。关于这样的问题，国家相关领导和部门已经意识到，并在2001年ro月发布了关于开放CPN试点工作的通知，在13个城市进行用户驻地网开放的实验。一方面进行可行性研究，一方面进行相关法规和政策的完善。应该说，这将是影响我国电信产业的一个重要事件。经过几年的改革和发展，我国广电网络进步非常快。在不断扩大覆盖范围的同时，网络质量也有了提高。从某种意义上讲，有线电视网络覆盖领域和用户数比固定电信业务都要好，已经形成了我国电信产业中的一种重要资源。在改进我国电信产业在业务接人途径这一段的竞争环境中，应该充分发挥广电有线网络资源，从政策和规则方面合理约束和引导，势必对我国电信产业发展起到良好的作用。3利用有线电视网络开展电信接入业务、促进“三网融合”经过二十多年的努力，我国有线电视网络取得了很大的成绩，成为人民群众收看电视的主要手段。在坚持党和国家喉舌作用的基础上，有线电视网络资源得到很好的整合。通过国家干线网、省级干线网、地市县分配网、县乡联网等工程建设，有线电视网络吞吐能力、覆盖区域、网络可靠性等方面得到很大提高。3.1“三网融合”是电信产业发展的要求电信业务和技术的融合，使得电信业务本身具有综合多样的特点，在这一要求的基础上，传统电信业务、计算机通信互联网和广播电视的融合是必然趋势。因为它们在给用户提供服务和竞争用户电信消费时间上是密不可分的。国家“十五”计划明确要求促进“三网融合”，显然利用有线电视网络开展电信业务接人，符合国家电信产业发展的需求。同样开展电信接人业务也是国家有线电视网络自身发展的需求。加快整合，提升网络的规模效应和整体实力，促进“三网融合”，可以充分利用有线电视网络资源，创造更多的经济效益。广播电视需要在基本业务基础上提供扩展业务和增值业务，这就要求有线电视网络具有当今电信业务提供网络的特点。另一方面，有线电视网络提供电信接人业务也是目前电信业务运营商的需求。电信拆分之后，很多运营商没有接人网络资源，而另外一些运营商垄断接人网资源，这必然导致不公平竞争。有线电视网络为电信业务接人提供了另外一种手段，可以解决用户接人手段单一选择这一矛盾，有利于调整现有电信运营环境。同时也避免了充分投资和引起的其它相关问题。目前更多地方完成了“台网分离”，这样有线电视网络公司本身更像一个信息传送平台提供商。因此很多地方在“三网融合”方面进行了积极的探索和实验，取得了大量的经验，为利用有线电视网络接人电信业务打下了很好的基础。3.2技术发展使广电网络有助于“三网融合”支撑“三网融合”的主要技术是有线电视网络双向技术和有线电视数字化技术。其中双向通信的基础主要是电缆调制解调器(CM)技术。主要网络参考模型如图l所示。在有线电视网络的前端增加电缆调制解调器终端系统(CMTS)，在用户设备(CPE)前增加电缆调制解调器。将HFC网络通道分为上行通道(5-42MHz)和下行通道(50860MHz)。上行通道用于用户信息通过CM传送到CMTS，经CMTS转换后发送到网络侧；下行通道用于网络侧信息通过CMTS发送到CM，经CM转换后发送给CPE。下行通道通过FDMA分成6MHz带宽的不同频道，在6MHz带宽内采用MQAM调制技术提高信息速率。采用64QAM时，使用符号速率为5.05694lMs/s，信息速率为3034Mbps，符号的余弦滚降系数为0.1865，信号到达CM要保持信噪比大于24dB；采用256QAM时，使用符号速率为5.360537MS/S，信息速率为42.88MbPs，符号的余弦滚降系数为0.12，信号到达CM要保持信噪比大于30dB；这样可以使误码率小于ro一。下行频道的分配由CMTS控制，CM在某一时间只能在一个频道上接收数据。上行通道首先通过FDMA分成多个RF频道，CM同时只能在一个RF频道上发送数据。在RF频道内利用TDMA技术，可以通过动态分配实现多个CM分时共享一个RF频道。也可以利用S一CDMA技术，通过码分多址技术实现多个CM同时占用一个RF通道。一个上行频道可以分成多组微时隙，可以在微时隙中使用S一CDMA或只使用TDMA技术。微时隙组称为逻辑信道。一个CM同时只能访问一个上行逻辑信道和一个下行频道。在上行逻辑信道中采用MQAM或QPSK调制技术，增加信息速率。具体描述见下节。在实际的组网中，多个CM可以在一个下行信道上接收数据，下行信道为广播方式，类似以太网。上行信道为点对点方式，CM和CM之间的信息交换通过CMTS进行。CMTS可以工作在以太网网桥方式，也可以工作在路由器方式，CM工作在网桥方式。CM通过DHCP在CMTS上注册，经认证后获得初始配置数据。CMrS通过MAC管理消息为CM通信请求分配频道、逻辑通道、QoS参数等，并预留相应的资源。CM和CMTS之间要支持生成树算法802.ID和组波管理协议IGMP。CM和CMTS之间的协议栈如图2所示。通过上述分析可以看出，利用现有的DOCSIS技术，可以很方便开展数据、图象和话音信息的综合传输。由于基于IP承载技术的音频媒体和视频媒体技术的成熟(VoIP，IP会议电视等)，使得上述网络综合承载“三网融合”业务更加容易。3.3影响有线电视网络“三网融合”业务提供的主要因素DOSISI.x标准很早就已经出台，其实在美国等国家，家庭宽带上网的用户中半数以上使用DOCSIS技术，那为什么在我国的应用并不理想呢?主要原因还是来自市场。由于我国长期以来有线电视网络和增值服务无缘，造成很难有电缆调制解调器的产业环境。由此引发两个问题。其一为CM价格偏高；其二为网络改造缓慢，由于每个光节点汇聚的用户数太多(r000一2000户)和线路状况不好，使得HFC系统漏斗效应产生人侵噪音和突发噪音比较大，影响了CM的通信质量。影响CM使用的主要因素是HFC网的噪音。噪音来源很多，上行通道的噪音主要有以下几个部分:(l)交流声调制噪音:交流电源藕合引起的振幅调制产生的噪音；(2)微反射噪音:传输媒体端点、接头等不连续造成部分信号的反射引起的噪音；(3)输人噪音:电晕、电器开关、空间电磁波等人侵引起的噪音；(4)交调和互调噪音:系统的非线性引起的其他频道的信号影响本频道的信号产生的噪音；(5)固有的热噪音:经漏斗效应放大，使得热噪音在光节点处叠加；(6)其他噪音:如设备内部频率合成等过程产生的相位调制噪音等。这些噪音的存在，影响CM的通信质量。通常要通过两个途径加以解决。一个是网络优化，主要措施有减少光节点汇聚的用户数(500户以下)，减少放大器的级数，提高连接器等设备的电磁屏蔽效果，调整网络中设备的功率和均衡器等。其二是提高CM和CMTS的抗噪能力。3.4OOCSIS2.0主要改进和对业务承载能力的提高为了提高上行通道的带宽和增强上行通道的抗噪能力，CableLabS于2002年年底组织完成DOCSIS20技术规范。DOCSIS2.0的主要贡献除了在上行通道引入S一CDMA技术外，在其它方面也增加了系统的适应能力。概括起来主要有以下几点。提高符号速率。在原来带宽ZN一，*200kH:，N=l、2、3、4、5的基础上增加了N=6，即6.4MHz，对应5.12MS/S，采用余弦滚降系数0.25，(l+0.25)*5.12M=6.4MHz。采用高阶调制。在兼容l.x标准定义的QPSK，16QAM基础上增加SQAM、32QAM、64QAM。在l.x标准中，采用16QAM和2.56MS/s，最高数据速率为IO24Mbps。而在20版本中使用64QAM和5.12MS/s，最高数据速率为30.72MbPs。事实上2.0提供了更加灵活的方式，使用户可以在信噪比和信息带宽作出符合网络实际情况的最佳选择(符号速率和调制阶数的折中)。这在实际应用中是非常重要的。提高系统的抗噪性能。2.0版本中R一S编码的码字从18字节(N=18、K=16、T=l字节)到255字节(N=255、K=N一ZT、T=0到16字节)。K和T的组合可以在编码效率和误码性能两方面灵活组合。配合字节交织技术，可以将脉冲噪声引起的误码通过交织技术打散，之后通过R一S编码的前向纠错能力加以纠正。因而大大提高了系统的抗脉冲噪音能力。另外2.0还使用了抽头为24的预均衡器，可以降低反射的影响。从影响CM通信质量的噪音特性分析，可以看出影响较大的噪音基本为窄带噪音，采用CDMA技术可以进行有效抑制。经过CDMA扩频之后，原始信号被扩展到更宽的频带。在传输过程中窄带噪声会累加在扩频信号上。在解扩时，有限功率窄带噪音被扩展到整个扩频带宽范围而原始信号被解扩还原到原始频段。从而使落人到原始信号频段内的只有其中的一小部分噪音功率，因此提高了系统的误码特性。再配合FEC和交织技术，可以进一步消除噪音的影响，从而提高系统的抗噪能力。电缆调制解调器在上行带宽提高和系统抗噪性能提高两方面的改进，显著扩展了它的应用领域。上行带宽的提高为利用电缆调制解调器提供电信业务提供了有力的保障，这使电缆调制解调器不但可以提供不对称的网络浏览和下载业务，而且可以提供对称的电信业务，如传统电话业务、可视电话业务、会议电视业务、广域企业网互联业务(Iniranet)、网络游戏等。系统抗噪性能的提高扩展了电缆调制解调器的应用范围，可以利用2.0提供的广泛的灵活性在网络误码性能和信息传送速率上找到实用于具体网络的最佳组合。