上海闵行区HFC双向网介绍

1 闵行区有线电视网络双向改造及有关情况介绍 上海闵行广电科技发展有限公司 樊 惠 安 2 主要内容 一、一般概况 二、闵行有线电视网络双向改造实施情况 三、多厂商设备环境下 HFC网管系统的建设 四、闵行广电宽带城域网简介 五、几点体会 3 一、 一般概况 1、位置和网络规模 闵行区位于上海市区西南部 ,总面积371.7平方千米。 全区 9镇， 3个街道、常驻人口 75万人，外来人口 75万以上，居民户数近 50万。 CATV用户数 45万 宝山 嘉定 崇明 浦东新区 清浦 松江 金山 奉贤 南汇 闵 行 区 上海市区 4 一、 一般概况 2、广电宽带城域网结构 结构：数据网主干环形，支干星形，有线电视网星形 由 A、 B两平台组成 A平台为双向 CATV网，双向网络覆盖用户数 46余万户， 服务对象：家庭用户（有线电视、 CM上网） B平台为千兆以太网，光缆覆盖全区，服务对象：集团用户（数据业务，专网业务） 5 3、光缆资源 有线电视线路中心机房到各个分中心直达光缆路由，星型连接。（即将建设环网） 各个分中心到光站光缆为星型连接 数据网 5个核心机房为环形连接 光缆总皮长 2000公里， 38600芯公里 有线电视双向改造光缆皮长 618公里， 24300芯公里 6 4、机房资源 1个中心机房、 21个分中心机房 中心机房：为模拟前端机房和数据核心机房 主要是指模拟电视信号主传输机房，以及为数据业务的城域骨干核心机房，主要用于核心数据交换 分中心机房：从有线电视传输的角度说是分前端机房，从数据网的角度定义为汇聚层机房 7 5、网络管理系统 HFC地理信息系统即 GIS系统 HFC网络设备管理系统 有线电视用户管理系统 有线电视增值业务管理系统 呼叫中心系统 业务支撑平台（在建） 8 二、闵行有线电视网络双向改造实施情况 （一）为什么要对有线电视进行双向改造 （二）双向网改造的两个重要问题 （三）我区有线电视双向改造方案简介 （四）有线网络双向改造的组织和管理 9 （一） 为什么要对有线电视进行双向改造 1、从网络现状来看现在是改造（或重建）有线电视双向网络的最佳时期 2、从网络结构来看双向 HFC网络具有独特的优势 3、各种相关的标准已经（或正在）出台 4、有利于增值业务的迅速开展 10 1、从网络现状来看现在是改造（或重建）有线电视双向网络的最佳时期 有线电视网正面临改造 原有网络已经老化。 由 300/550M向 750/860M升级 城域以太网户均投资太高，回报太低，重新布线困难重重 用户端设备大幅降价，用户已能接受 11 2、双向 HFC网络具有独特的优势 有线广播电视网事实上已经成为国家的重要战略资源和国家重要的信息化基础设施之一。 各种研究成果认为，双向 HFC网可传输任何形式（格式）的电视信号，具有带宽优势、结构优势和市场优势。 关于有线电视城域宽带网络建设的意见 专家技术研讨建议书 12 3、各种相关的标准已经出台 国际： DOCSIS标准、 SCTE HMS标准、DVB-C标准已发表，为双向信息传输奠定了基础 国内： 已颁布 GY/T180 HFC网络上行传输物理通道技术规范，其和GY/T106两标准构成 HFC双向传输物理网的建设标准 国内： CATV网管标准颁布 13 4、有利于增值业务的迅速开展 双向 HFC网是实现广播电视的数字化、综合化、宽带化、智能化和多媒体化的基础，是一种在摸拟环境下进行模拟信号和数字信号传输的技术体制，可实现以百姓群体为主的 “ 公众接入 ” 采用频率分割方式支持多种业务，带宽优势不言而喻 （ 550 860M的 300M带宽内 ,采用 64QAM可得到超过 1Gbps的数字传输带宽） 增值业务： CM.DVB-C.VOD.DTV.Internet接入网上教育等 （ 中国如有 10%CATV用户上网，则经济效益差不多等于一年基本收视费） 14 （二）双向网改造的两个重要问题 上行通道的噪声问题 噪声干扰主要途径 噪声干扰实际工程原因 解决噪声干扰的办法 上行电平的均衡问题 15 1、噪声干扰主要途径： 一是用户室内的电视机信号输入端，是产生强干扰的源头。 （能量集中在 5-20M， 一般在 70-90dB) 二是环境电磁干扰侵入电缆而形成（主要通过接头），如短波电台信号等，即电缆本身产生了 “ 接收天线 ” 效应 。 (一般在 10-60dB) 上述二类干扰中，以电视机输入端口引入的干扰最为严重 。 （一）关于上行通道的噪声问题 16 2、各类噪声干扰所占比例 来自线路分配及放大设备入侵干扰的积累(10-60dB)超过了回传信号（约占 20%） 来自用户家庭线路聚集的干扰（ 70-90dB)超过了回传信号（约占 70%）； 由过量噪声、回传信号电平过高或其他来自同轴电缆干线的问题引发的回传激光器调制过载（约占 10%） 17 3、解决噪声干扰的办法 上行信号在电缆中尽量 高电平传输 在设计中尽量采用分配方式， 对称设计 ，楼幢集中分配 ， 减少接头 ，解决汇集均衡问题 选好电缆（ 铝管、四 屏蔽 ）器件， 做好接头 ，搞好 屏蔽 在非交互业务端口加装高通滤波器 对有交互业务的用户加装频段分路器（有 date和 TV口）或 窗口式高通滤波器 在双向改造初期尽量采用 35MHz以上频段 18 （二）关于上行电平的均衡问题 当许多用户上行信号回传时，由于各路由的上行传输增益各不相同，必然出现用户信号上行到各级汇集点的电平不一致。如果电平差异过大，即使 CMTS发出电平调整指令，调整 Cable Modem上行输出电平，也难以使各用户电平上传到中心一致。这就是汇聚均衡问题。 汇聚均衡的要点是应保证各用户上行路由的传输增益差小于 5dB。 （ 否则会出现某些用户上行C/N值很低，而另一些用户上行信号可能过载失真。） 19 上行电平的均衡问题举例 1 L1,L2为 75-9电缆， L1长 260m,L2长 100m,75-9电缆损耗 65M时2.6dB/100m,750M时 10dB/100m， 求 L1,L2支路到 P点的电平？ P L1支路达 P点电平为 105-2.6*260/100-2=96 L2支路达 P点电平为 105-2.6*100/100-18=84dB P点两支路上行电平差达 12dB这就是电平汇聚不均衡！ 解决办法将 -18dB分支器换成 -8dB的分支器 20 上行电平的均衡问题举例 2 假设 2路 CM信号载频电平分别为 C1和 C2值，其干扰噪声分别为 N1和N2， 目前 C1/N1和 C2/N2均为 35dB， 但在汇集处 C1、 C2的电平差为 15dB，汇集后 C2/N1减小 15dB。 这就是一些网络，用户少时可开通，没有问题，用户增加后部分用户不能上网，或常掉线的原因之一。 CA=100dB, NA=65dB, CA/ NA=35dB CB=85dB, NB=50dB, CB/ NB=35dB CB/ NA=20dB CMA CMB 分配器 21 （三）我区有线电视双向改造方案简介 1、总体概况 2、传输网络 3、分配网组网方式的选择 4、设计要点 5、遵循的国家标准 6、上行传输物理通道的主要指标 7、 Cable Modem和 CMTS的几个主要参数 22 1、总体概况 有线电视网双向改造工程的目标是在原有单向网的基础上进行升级扩容，建成双向、宽带、高速、稳定、安全的城域网络 同轴电缆网络采用星型结构，上行系统为 5-65MHz， 下行系统为 65-862MHz， 光节点覆盖用户为 400户，半径一般为 500米以内，光节点后所接放大器的级联数一般为一级 自 2003年开始对有线电视网进行双向网改造和建设，目前 HFC双向有线网络覆盖 45万户，基本实现全区范围（除农村）双向网覆盖 双向改造使用光站 1200多只，双向放大器 1800余只，集线器 35800多只，光缆皮长 618公里， 24300多芯公里 23 2、传输网络 根据上海市有线电视网络的特点，在网络传输中采用了两级级联主干光网络，一级级联放大器的分配网络的传输结构 从中心机房到分前端的光传输网络为第一级光网络 从分前端到光节点的光传输网络为第二级光网络 光节点以下为同轴电缆接入网络，光节点到用户终端最多经过一级放大器，采用同轴电缆树型分配网络结构。 分前端以上模拟干线与数字干线分离；分前端以下模拟与数字信号通过共同的 HFC网络传输 24 （ 1）有线电视光纤传输网络结构 区总前端 SMG总前端 光节点 光节点 光节点 光节点 到光节点四芯光纤 （两用两备） 分中心 分中心 分中心 分中心 市超干线光缆 . . 25 （ 2）光链路系统图 双 向 光 工 作 站双 向 光 工 作 站前 端 放 大 器C M T S上 行 光 接 收 机上行混合器下 行 光 发 射 机光分路器有 线 电 视信 号 前 端混合器双 向 光 工 作 站26 （ 3） HFC网络结构 0 0 : 4 51 2 3 4 56 7 8 9 0集 中 分 配集 线 器光 节 点干 线 放 大 器光 纤 骨 干 网 干 线 网用 户 分 配 接 入 网同 轴 电 缆 网“ 最 后 一 公 里 ” 接 入 网C a b l e m o d e m分 前 端有 线 电 视信 息 中 心分 前 端分 前 端分 前 端-9铝管同轴电缆 （ SYWLY-75-9） -5四屏蔽电缆 （ SYWV-75-5） 27 3、分配网组网方式的选择 分配网组网方式 传统的分支分配方式： 光站 +放大器（有源） 集中分配方式：光站 +集线器 （有源） 无源分配（光站 直接覆盖 ） 同轴电缆 +五类线方式 EPON 我区选择了 有源 集中分配方式（光站 +集线器 ） 28 （ 1）选择有源集中分配方式的考虑 实现对对用户的控制，解决收费难的问题 采用高电平回传，提高了抗干扰能力 设计调试方便，上行电平易于汇集一致 这种方式也有其诸多不足之处（见下表） 29 （ 2）两种分配模式的比较 项目 光站 +无源分配 光站 +集线器 说明 工程费用 1 1 根据我区 “ 光站 +集线器 ” 模式平均每个光站约覆盖 360户，若改成“ 光站 +无源分配 ” 模式，平均每个光站约覆盖 180户测算。 电费 1 2.6 设备故障率 1 5.2 维护工时 1 5.2 HFC网管系统建设 易 难 集线器数 35800台，数量大成本高 数字电视整体平移 多余 借助于数字机顶盒实现对用户每台电视机的控制和噪声的隔离 技术发展趋势 符合 FTTC、 FTTB 30 4、遵循的国家标准 下行传输按有线电视广播系统技术规范 GY/T106 上行传输通道按 HFC网络上行传输物理通道技术规范 GYT180 GY/T106和 GY/T180两标准构成 HFC双向传输物理网的建设标准 31 5、设计要点 采用集中分配方式的入户分配器材 在网络设计时，禁止使用分支损耗大于 12dB的分支器，尽量采用分配器作分路器材，以保证各支路上行路由的总损耗之和近似相等。 网络路由尽量设计为多级星型传输结构（对称性设计） 选用能在光站内部对个端口的上行电平分别调整后汇集的双向光工作站 室外电缆选用 -9铝管电缆，楼道内分配电缆选用 -5四屏蔽电缆 32 小区系统组成图（部分） 分配网示例： 33 小区楼栋设计图 分配网示例： 34 6、上行传输物理通道的主要指标 1、标称上行端口输入电平： 100dBv 2、上行传输路由增益差： 10dB（ 上行传输增益差的分配：可按光节点到用户区间链路 2dB, 光节点到汇集中心 2dB设计， 1dB作裕量） 3、 上行通道频率响应： 10dB (7.4 61.8MHz) 1.5dB (任意 3.2MHz范围内） 4、上行最大过载电平： 112 dBv 5、载波 /汇集噪声： （规定测量时间 18 22时、户户通的条件下） 20 dB（ Ra波段 5.0 20.2MHz） 26 dB（ Rb波段 20.2 58.6MHz、 Rc波段 58.6 65MHz） 35 7、 Cable Modem和 CMTS的几个主要参数 CMTS最大总输入功率： 35dBmv(每个载波接收功率因符号率不同而异 ) CMTS输出电平：在 50-61dBmv范围内可调 CMTS输入功率一般定为 0dBmv CM输出电平（一个信道）： +8+55dBmV(16QAM) +8 +58dBmV(QPSK) CM输入电平 （一个信道）： -15 +15dBmV 下行 RF载噪比（ 6M带宽）： 35dB 上行 RF载噪比 ： 25dB 36 （四）我区 CATV双向改造的组织和管理 1、双向改造的指导思想 坚持 “ 六统一 ” ，即统一规划、统一设计、统一管理、统一施工、统一器材、统一验收的工程建设要求，搞好工程管理。 坚持“统一规划、分步实施、严格规范、科学有序”的原则，充分考虑自己的技术实力和经济承受能力，抓住时机，先建 IP数据网，迅速占领集团用户市场，再实施对原有线网络进行双向改造，发展个人用户的增值业务。 坚持着眼未来、提高运营能力的总体目标，网络建设与网络管理同步考虑，建设好 HFC网管系统，使 HFC网络真正成为“能运营、能管理” 广电宽带城域网。 37 2、双向改造的工程管理（ 1） 成立工程建设领导小组，下设联络、招标管理、施工、安装调试、验收等 5个工作班子，明确各自工作职责 。 搞好好宣传工作，动员社会各种有效力量配合协助，使实事工程不成为扰民工程。 认真做好技术方案论证、工程试点、费用测算、工程招标和费用支付保证等前期准备工作，确保工程预算控制。 引进专业的设计、监理公司， 加强工程进度和质量控制，强化工程质量保障。 搞好协调工作，尤其是网管系统相关厂家的协调工作，以多赢模式取得共识，在规范性、开放性、兼容性形成一致。 深入一线，发现问题，及时解决，及时进行阶段性总结和调整，及时完善方案中的不足之处。 38 3、双向改造的工程管理（ 2） 制定 4个工程管理办法并付诸实施 有线电视双向改造工程资质认证办法 有线电视双向改造工程设计要求 有线电视双向改造施工管理办法 工程验收办法 制定 2个 施工规范 用户分配网施工规范 光缆铺设规范 39 三、 HFC设备管理系统的建设 （一） HFC网管系统建设目标 （二）目前对 HFC网络设备统一管理的难点 （三）建设统一的 HFC设备管理系统的几个主要问题 （ 四） HFC网络设备管理系统总体架 （ 五） GIS和设备管理系统整合方案 40 （一） HFC网管系统建设目标 近期目标：依据国家标准建设一个全新的 HFC网络设备管理系统，并将设备管理系统和 GIS系统进行整合 远期目标：建设一个以客户为中心的 HFC城域网综合业务运营支撑平台 目前我们建设的 HFC网络管理系统是一个严格按规范建设的 HFC网络设备管理系统 在功能范围上只包括传输和分配网络设备的故障、性能、配置以及部分安全管理内容在层次上涉及低二层即网元层、网元管理层 在多厂商网络环境下建设统一的网管系统 41 （二）目前对 HFC网络设备统一管理的难点 多厂商网络设备环境 通信协议互不兼容 没有网管物理接口或物理接口不统一 上下行通道频率配置不统一 42 （三）建设统一的 HFC设备管理系统的几个主要问题 1、 遵循 HFC设备网管标准 2、 统一 MIB库和上下行通道参数 3、 室外非标准设备的管理 4、 室内非标准设备的管理 5、设备管理范围问题 43 问题之一： 遵循 HFC设备网管标准 SCTE HMS 标准。 美国国家标准局（ ANSI）于 2002年已批准该系列标准为美国国家标准 ，2003年该标准的物理层、 MAC层规范被 IEC采纳成为 HFC网络管理系统的国际标准 我国 HFC网管国家标准 HFC网络设备管理系统规范 形成报批稿 很显然，在一个平台上对多厂商设备实施统一管理的前提是，所有的网管设备必须遵循上述标准 44 问题之二 统一 MIB库和上下行通道参数 由于标准刚制定不久，有些还不完善，加上其中有些可选项，如不对这些问题进行统一，仍然实现不了多厂商设备的统一管理问题 管理信息库的选用问题 上下行通道的频率配置问题 寻址方式问题 45 1、管理信息库 MIB的统一问题 现状：自定义，不统一，不兼容，一个厂家一套管理设备 解决办法： 1.统一采用国标 MIB库 2.国标暂没规定的按照 IEC标准 3.某