第四章 有线数字电视双向网络

第四章 有线数字电视双向网络1.1 有线电视网络现状经过 20 多年的建设和发展，我国有线电视网络作为国家重要的信息化基础设施，已成为世界上用户规模最大的有线电视网络。目前多数地方完成了有线数字电视整体转换，为用户提供多种广播式业务，部分网络公司在有线电视网络中率先实现了宽带数据接入、视频点播等双向功能业务。2003 年 7 月广电总局发布了关于印发有线广播电视网改造指导意见的通知 ，广发技字2003705 号文件，通知要求各地广电部门根据本地的实际情况和需求制订切实可行的有线广播电视网络改造计划。该指导意见提出用户网改造坚持以 HFC 为主，以数字式广播电视业务作为用户网改造后的主体业务发展方向，兼顾数据业务服务，使有线广播电视网络更好地满足广大观众的需求。该指导意见自颁布以来，对各地有线电视网络的改造起到了积极的指导作用。目前，国内大部分有线电视网络是单向广播式网络，用户到广电中心的回传通道尚未建立；部分地区有线电视网络仍为 550 MHz 以下的系统，光节点用户超过了 500 户，甚至达到 2000 户以上。有线电视网络这种状况不能满足电视终端用户开展双向业务的迫切需求，有线电视网络亟待双向化改造。1.2 国家对有线电视网络发展提出的新要求“十五”期间，我国已经初步建立了有线电视技术新体系，探索出了用信息化推动数字化的整体转换模式，初步走出了一条符合中国国情的有线电视数字化发展之路。有线电视数字化扩展了广电网络的服务功能、提升了应用水平，为构建以数字电视网为基础的满足多业务需求的下一代网络创造了条件。国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要明确指出：“加强宽带通信网、数字电视网、下一代互联网等基础设施建设，推进三网融合 ，健全信息安全保障体系。 ” 国家中长期科学和技术发展规划纲要和国家“十一五”时期文化发展规划纲要等文件中也对广播电视的发展提出了相应要求。因此， “十一五”期间，贯彻落实国家关于推进三网融合的总体要求，加快建设双向、交互、多功能的新一代数字电视网络，提升有线电视网络在国家信息化建设中的地位和作用，是广播电视行业肩负的重要任务。1.3 双向化改造是有线电视网络未来发展的必然要求随着数字技术、网络技术的快速发展和普及应用，目前世界广播影视正处在从模拟技术向数字技术全面转换的关键时期，各国政府正大力推进广播影视数字化，发展广播影视数字内容产业。在国内，相关行业已完成从模拟技术向数字技术的转换，具备了提供音视频服务的能力，广播电视与通信、互联网等行业正处在融合、汇聚、转型过程中。伴随广大人民群众物质文化和精神生活的提高，人们对交互电视业务的需求日益增加，相关行业利用数字技术、采用各种方式正力图进入传统的广播影视服务领域，收音机、电视机和银幕已不再是广播影视独享的接收和显示终端。技术与业务的不断融合导致传统的行业界限正在模糊，新兴产业群不断出现，开放与融合已成为当今技术发展的主流。信息传播正在从单向单一形态向双向多元形态、从资源垄断向资源共享、从自成体系向开放体系转变。与此同时，无源光网等网络技术的飞速发展以及大量应用，用户终端宽带接入技术的层出不穷，都在极力促使全国各地有线电视网络双向化改造建设的发展。有线电视网络双向化改造可以为广大人民群众提供更为个性化、专业化、多样化的广播电视和信息服务，有利于国家信息化、社会信息化和家庭信息化建设，是推进“三网融合”的有效途径。二、指导思想、实施原则和任务目标2.1 指导思想按照国家信息化的总体要求和广电总局科技发展的统一部署，从实际出发，因地制宜，根据双向、交互、多功能发展的具体要求，加快有线电视网络双向化改造步伐，扩大广播电视的服务领域，提高服务水平，满足广大人民群众日益增长的精神文化需求，构建以广播电视网络为基础、满足“三网融合”要求的下一代数字电视网。2.2 实施原则有线电视双向网络建设和改造需要遵循以下原则：标准性：技术系统、设备、接口协议要遵循已颁布的国家标准和行业标准，采用的硬件设备应通过广电总局或相关管理机构的入网认定，确保系统设备的互连互通。可靠性：网络建设和施工应遵循低故障、易维护、可控制、可管理原则，确保有线电视双向网络的系统安全和可靠运行。适用性：系统设计与建设要因地制宜，业务与技术模式要紧密结合本地的业务发展和本地的网络条件。可扩展性：系统设计实施应遵循先进性、扩展性原则，充分考虑随着业务的扩展与技术的进步可以实现系统的平滑升级。2.3 任务目标“光进铜退”是有线电视网络宽带化、双向化的发展趋势，有线电视网络双向化改造应将光纤进一步向用户端推进，实现高可靠、高带宽、高承载力、可管理、可运营的目标。各地有线电视网络双向化建设应因地制宜的扩大光纤传输覆盖范围，基本实现光纤到楼，逐步向光纤到户发展。接入分配网的双向化改造应依据各自的业务规划，充分利用入户线路的同轴电缆资源，采用适合当地的宽带双向接入技术，使有线电视网络具备承载模拟和标准清晰度数字电视节目、高清晰度电视、广播、视频点播、宽带数据接入、语音服务等多种业务的能力。三、有线电视网络双向化改造及应用技术3.1 有线电视网络基本结构原有的有线电视网络是一个单方向传输宽带广播式信号的信道。利用广播信道构建的传输和分配平台称为广播平台。广播信道基本结构模型通常由一个总前端和若干个分前端、一级和二级传输网、接入分配网三大部分组成。 有线电视双向网络是通过建立双向的城域网和接入网为用户提供综合业务的双向传输系统。双向网络基本结构模型通常由城域网、接入网、用户端等几部分组成。其逻辑结构图如下：第一节 有线数字电视双向网络原有的有线电视网络是一个单方向传输宽带广播式信号的信道。利用广播信道构建的传输和分配平台称为广播平台。广播信道基本结构模型通常由一个总前端和若干个分前端、一级和二级传输网、接入分配网三大部分组成。 有线电视双向网络是通过建立双向的城域网和接入网为用户提供综合业务的双向传输系统。双向网络基本结构模型通常由城域网、接入网、用户端等几部分组成。其逻辑结构图如下：总前端 IP网络核心路由、交换、传输分前端 IP汇聚路由交换光节点 OLT/分光器/其他设备用户电缆分配网CPE设备/终端设备广播STB 交互STB/PC/ 智能终端单向HFC网 有 线 电 视 双 向 网ONU/交换机/其他设备回传电缆网络双向光站CMTS分前端总前端广播STB光节点用户分配网用户端 一二级传输网接入分配网城域网接入网用户端 图 1 有线电视网络逻辑结构图图 1 为单向 HFC 网络和有线电视双向网络的逻辑结构示意图，有线电视网络双向化改造以后，单向广播电视业务继续保持原有的HFC 逻辑链路，双向业务路由和逻辑分层与采用的网络双向化改造技术相关。城域网：有线电视双向网的城域网由两部分构成，第一部分为总前端和分前端构成的广播网络，第二部分为由 IP 网络核心路由、交换和传输以及汇聚交换构成的高速数据主干网络。广播网络一般采用星型或环型架构，能够提供数字和模拟电视广播的功能；数据主干网络一般网状联结，具有提供大容量高速数据路由、交换、转发以及汇聚的功能。接入网：有线电视双向网的接入网有两种基本结构，一种是基于光纤和同轴电缆的双向数据传输网络，另一种是基于光纤和五类线的双向数据传输网络。用户端：有线电视双向网的用户端接入线路有两种类型，一类采用同轴电缆入户的接入类型，另一类是采用五类线入户的接入类型。广电网络是基于 CATV 发展起来的 HFC 网络，传统的 HFC 网络主要是为传输模拟有线电视服务的，所以是以单向下行广播式的传输方式。光节点覆盖的用户在 200500 户之间，电缆半径在500m 左右。数字电视转换后，广电网络为了提供如宽带接入、数字电视点播等更多增值业务，当务之急是网络双向化，必须对传统的HFC 网络进行双向网改造。目前在接入技术选择方面，采用 CMTS方式和 EPONEOC 方式的较为普遍。第二节 接入技术1、CMTS 技术CMTS 技术充分利用 cable 资源，采用 QAM、QPSK 调制方式，下行通道的频率范围为 88MHz860MHz，上行通道的频率范围为565MHz。 CMTSCable Modem 方式能充分利用现有的有线电视HFC 网的电缆网资源实现双向接入，是一种传统的和经典的技术体制，有很好的标准规范。在美国得到了普遍的应用，在国内也有较为广泛的应用。CMTS 的优点是：一个头端覆盖范围很广，初期设备投资相对不高，大面积覆盖且不高的开通率情况下相对成本较低；可以分期投资，逐步扩充，平滑升级。技术标准规范，产品相对成熟，其标准化、成熟度是其它方案难以比拟的；充分利用现有 cable 资源，充分考虑广电系统特点。其缺点则是：回传噪声汇聚是一个普遍存在的问题，尤其是在低频带（65 MHz） ；采用 CMTS 进行双向改造，需要反向光发射，反向接收机等多种设备；光纤用量倍增，机房光纤的管理较为复杂。2、EPON+EOC 接入技术PON（Passive Optical Network）无源光纤网络，与有源光纤网络相比，由于消除了局端与用户端之间的有源设备，从而使得维护简单、可靠性高、安全性高、成本更低，是一种新兴的透明的宽带接入技术。目前 PON 技术主要有 APON、BPON、EPON、GEPON 和 GPON 等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。EPON（Ethernet over PON）由于其将以太网技术与 PON 技术完美结合，与应用广泛的以太网局域网互连时无需再进行协议转换，因此成为了非常适合 IP 业务的宽带接入技术。EPON 可以支持1.25Gbps 对称速率，将来速率还能升级到 10Gbps 。Gbit/s 速率的EPON 系统也常被称为 GEPON。EPON 系统采用 WDM 技术，实现单纤双向（三向）传输。数据下行用 1490nm、上行用 1310nm；CATV 用 1550nm。EPON 技术解决了从广电前端到小区光节点的网络双向化问题，但小区内最后 100 米同轴分配网的双向化也是必须面临的难题。有源 EoC 技术带给了有线电视很大的启示，EoC 是一种基于以太网协议的用户接入技术，充分发挥广电丰富的同轴电缆资源，实现广播电视信号与 IP 数据共缆传输。有源 EoC 是广电最后一百米接入解决方案，利用一根同轴电缆，将以太网数据信号 IP 和有线电视信号 RF 信号采用频分复用技术传输。以太网数据信号经过有源 EOC 调制到空闲的低频段或高频段后，与 RF 电视信号复用到一根同轴电缆中传输，实现广电双向网络。EPON+EoC 技术的特点是：有源 EoC 技术一般分为高频调制和低频调制两种：低频 EoC 技术主要有 HPNA 和 homePlg 技术，工作频段 12-44MHz；高频 EoC 技术主要有 MOCA 调制和 WiFi 降频调制，工作频率一般在 1000Hmz。有源 EOC 充分利用现有 HFC 网络铜