数字电视双向回传技术分析.doc

数字电视双向回传技术分析背景2008年1月1日国务院颁发的关于数字电视产业发展的1号文，其中强调加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施建设，推进“三网融合”。因此在这个契机下，各地广电数字电视整转工作都在大踏步前进。可是数字电视整转过程中，如何提高数字电视的价值就是广大广电首先要思考的问题了，换句话说也就是怎样才能尽快收回成本乃至盈利呢。实现数字电视的价值需要做好市场调研工作，不能照抄照搬，只能因地制宜地制定各自盈利模式。数字电视的价值主要包括以下几个方面：1. 视频服务价值：开展付费电视、VOD视频点播业务等，这些业务都是围绕着提供更多的节目选择和更好的视频服务。2. 信息服务价值：家居银行、电视支付、电视炒股等，增强数字电视强大的信息服务功能，为用户提供自由、便捷、多种的一键式服务。3. 游戏娱乐价值：电视本身就是一件娱乐的工作，其价值远没有被开发完，电视游戏、视频聊天等都讲成为今后的增值可能。从数字电视的价值所包括的业务来看，只有实现数字电视业务的双向，才能充分地为提高数字电视服务级别、增加业务种类做完成技术上的准备。数字电视双向网整体架构有线电视信道基本结构模型通常是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。有线数据通信网是通过建立双向的城域网、接入网为用户提供综合业务的双向传输系统，有线数据通信网络基本结构模型通常由城域网、接入网、用户端等几个部分组成。而我们台两张网都己建设完成，并且独立的运行着发挥各自的作用。随着双向的数字电视整转工作的开展，促使两网络融合有了机会。双向的数字电视强调了两方面：一是有上、下行的网络传输信道；二是提供标清或高清的数字信号源。我们台现在数字信号源已经基本完成技术建设，而针对于采用怎样的双向网络传输信道成为接下来的关键。从我们台有线电视网和数据通信网络的拓扑结构来看，数字电视下行信号是通过有线电视信道来完成传送的，数字电视的上行信号回传则需要由可寻址的信道来完成传送，由于我们的10GRPR数据环网是基于二、三层网络一个高速传输信道，所以作为数字电视信号回传信道是最经济和最高效解决方案。通过这样方案就构架出一个上、下行各自独立，回传速度快的抚顺有线数字电视双向网络系统。如图1.作为双向数字电视回传网络的10GRPR数据环网优点主要表现为：1. 由于采用的是先进的RPR环网结构，具有超强的保护机制，提供了50ms故障自愈，无需50%冗余带宽。2. 稳定可靠、传输能力强，扩展性性良好，网络运行期间可任意增减网络设备。数字电视双向接入网技术现在对于广电来说都处于一个“摸着石头过河”的阶段，国家没有制定一种统一标准，只是给出了一个大概方向，接下来的“仗”怎么打？就需要广电各自发挥了。所以针对这些不同接入技术，我们不能够，也不可以完全复制任何一家技术，只有因地制宜、取长补短才为双向改网的正道。好的网络也需要好的技术，抚顺有线目前在接入网层面上主流技术有CMTS、LAN和EPON技术。在将来的数字电视双向整转中，哪种接入技术适用，哪种技术不适用，哪种技术可以成为主流，或者哪几种技术可以共同应用，都是我们在将来改造中所要探索和研究的。(一) CMTS技术应用于数字电视回传CMTS技术经过多年的检验，已经被证实在中国大部分地区水土不服，无法大规模进行推广。抚顺有线的CMTS技术同样也没有逃脱没落的命运，造成这样原因有很多例如有：1. CMTS技术结构是上行并非独立回传，汇聚噪声无法解决；2. 用户端分配网老化，使用CMTS技术的地区没有得到完全的改造；3. 上行10M、下行40M，上、下行带宽不对称，传输带宽已经到了瓶颈，即使更新到了现在DOCSIS3.0标准，而且接入用户数量有限制；4. 投入资金具大。下面我想以第四个原因来简单的计算一下投资：抚顺有线拥有25万户，一个CMTS接入10个光站，一个光站250户用户，如果整转：光站数量：250000250=1000；CMTS数量：100010=100台； CM数量：250000台；反向光发射、接收模块数量：1000对；CMTS以15万元一台；CM以300元一台；反向光发射、接收模块以5000元一对：总价：150000100+250000300+50001000=95,000,000元，而这只是一个保守估计，相应的人力、物力投入更大，而其更主要问题还是在于庞大繁杂的网络维护问题。如果采用CMTS技术作为数字电视回传接入网技术应用，从上面的原因看会影响并滞后数字电视整转工作。(二) LAN技术应用于数字电视回传LAN接入网技术是一种Ethernet技术，是抚顺有线宽带网主推的接入技术，它具有上、下行带宽均等，网络传输快的特点，并且采用灵活的二层网络结构。针对于数字电视双向改造具有高带宽， 能够满足一个家庭其5-10年内对业务发展20M-30M带宽需求，看起来对于数字电视双向网络来说是一个不错的选择。LAN技术的优点有：1. 节省成本开展点播业务不需要新增用户的终端，有效节省开通成本。2. 无干扰单位用户独占线路资源，不存在相互干扰的问题。3. 承载能力强技术成熟，充分满足未来多业务接入的需求。(三) EPON技术应用于数字电视回传基于EPO技术的IP数据网已经在运营商得到了广泛的应用，从城域网到接入网的建设都是以全IP作为发展的方向，现以成为广电双向改造的主流技术。EPON的接入网技术已经十分完善，主要分为：EPON+LAN和EPON+EOC两种。EPON+LAN的接入网技术与存LAN接入网技术十分相似，所以这里就不在展开了。以下主要讲的是EPON+EOC接入网技术。现在比较主流的EOC技术可以分为5种：HomePNA、HomePLUG、WiFi、MoCA和EPCN。HomePNA：Home Phoneline Networking Alliance(家庭电话线网络联盟)的简称，顾名思义其技术主要利用电话线架设家庭内部局域网络。HomePLUG：电力线高速数据通信技术，简称PLC（Powerline Communication或PLT( Powerline Telecommunication)，利用中、低压配电网作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术。由于此协议依据电力线设计，采用低频段，故抗干扰性好，线路损耗小。WiFi：主要应用于无线局域网，很多厂家将其工作频率从2.4G降低到1G以满足在同轴线缆上传输的需要。MoCA：是同轴电缆多媒体联盟（Multimedia over Coax Alliance）的缩写，MoCA成立于2004年1月，其目的是以同轴电缆（Coax）来提供多媒体视频信息传递的途径（家庭内部互联）；采用频率为800MHz1500MHz频段，随著链路损耗的加大或链路SNR的降低，调制方式由128QAM依次降低为64QAM、32QAM、16QAM、8QAM、QPSK、BPSK调制方式，实际有效数据速率就会成倍降低。EPCN：是H3C在HomePlug基础上优化，专为广电双向网改造而研发的专利技术。EPON+EPCN接入网技术是我们抚顺有线正在尝试和开发的一种应用H3C公司EOC产品的新接入网技术(其它的EOC技术及厂商的产品没有见过这里不做评价，仅以EPCN为例)，在测试该技术的过程中发现具有很多的优点：1. 有非常高的接受灵敏度，动态范围在90dB，可以过电、跨接放大器、分支分配器；2. 带宽高，200Mbps物理层带宽，100M链路层带宽，可支持253个EPCN终端(我们还没用经过实际测试253个终端同时在线的情况)。(200Mbps物理带宽是指物理层有一些校验、时控等开销完后省100Mbps链路层带宽)；3. 安全性高，使用ASE加密，保证用户完全隔离；4. 抗干扰能力强，采用多大1000多个子载波的低频OFDM技术。我对EPON+EPCN做了一些测试，发现它采用的是独立回传，可以完全把分配网中的噪声限制在光站以下，甚至楼道以下，这样必将大大减少由于回传噪声原因引起的网络不畅的问题。对有线模拟的有线电视信号要求不高，只是利用去传输信道，对100MHz低频段模拟电视信号有影响。但是有利必有弊，做为新技术的改造必须以庞大的资金作为后盾，我曾经做了一个粗略的关于25万户用EPON接入网技术改造的预算，仅前端设备、终端网桥等设备投资就需一个多亿。(四) 小结通过上面对三种接入网技术的比较，如果单独采用哪一种方式都会因为一些原因造成不利于或滞缓对双向数字电视整体平移工作的进度。如CMTS接入网技术由于上行汇聚噪声和资金需求比较庞大；EPON接入网技术虽然先进，但我们网全面改造既需要资金，又需要时间；LAN接入网技术全面铺开又不现实，封闭小区、新型小区都不允许进入。所以我认为本着节约资金、提高效率、因地制宜的原则，应该采用几种接入网技术混合方式，这样就可以适应双向数字电视整体平移诸多的变化，另外也可以充分发挥我们抚顺有线网络的优势。另外，有没有可能利用其他网络运营商在抚顺有线宽带网没有进入的地区，与新联通、电信、铁通合作利用其网络回传数字信号。数字电视双向回传网络改造难点 双向数字电视整体平移本就是一个庞大的系统工程，无论是数字机顶盒的选购、还是用户端链路接入网技术，都可能会遇到不同等级、不同层次的难点。虽然我在写这篇文章前已经做好了分析解决遇到问题难点的准备，但是在一步步的调研过程中，我却发现在改造数字电视双向回传网络时有很多矛盾难点。首先，10GRPR数据环网是一个承载着多种数据业务的综合型网络，我认为将来要承担数字电视回传自然是环网中的宽带接入网，而我们所设计的宽带接入网却是一个极为简单的、端口隔离开的二层网络。这样在接入网的用户侧只规定了唯一一种的宽带业务，根本无法区别其它的业务，也就是说当数字电视回传业务接入时，在接入网中数字电视回传业务和宽带上网业务在MAC子层是无法区分的。其次，这些简单的接入网以汇聚的方式接入上层MA5200(F)BAS设备，并通过BAS上发起PPPOE方式认证获取IP地址等。可是数字机顶盒是一个用单片机完成所有运算的设备，而所支持网络协议也仅是TCP/IP协议而已，根本不支持PPP协议，也就数字电视信号回传无法路由寻址。业务区分是靠基于支持VLAN的交换机，路由寻址则要靠支持DHCP、PPPOE三层路由交换设备。从直观上看，两者似乎没有什么联系，但实际上这两个问题确是一个整一的矛盾体。两种技术可以相对独立，也可以组合应用，改造起来都会有一些矛盾。l 采用接入网基于VLAN区分业务，利用BAS完成DHCP、PPPOE认证接入网用户侧，利用支持VLAN的交换机把宽带业务和数字信号回传业务划为不同VLAN区分，并通过接入BAS的不同VLAN启用不同的认证协议完成获取IP路由寻址。矛盾在于有悖于宽带接入网简单化理念，需要增添接入支持VLAN交换机的成本，BAS的认证用户数有限制，对覆盖绝大面积LAN接入网改造，增填维护环节。l 采用QINQ技术区分于业务，利用BAS完成DHCP、PPPOE认证改造汇聚层网络，利用S7500完成发起QINQ来区分业务，并通过接入BAS的不同VLAN启用不同的认证协议完成获取IP路由寻址。矛盾在于我们现有MA5200(F)BAS无法终结QINQ，所以许要增加一次性大投资购买MA5200G设备。但改网最为简单，网络现实最容易，一劳永逸。l 基于机顶盒特定的DHCP认