建设现代城域双向有线数字电视网

1 建设现代城域双向有线数字电视网建设现代城域双向有线数字电视网 焦方性 北广电子集团北电科林电子有限公司 副总工程师 中国广播电视设备工业协会专家委员会 委员 中国广播电视设备工业协会有线电视分会专家组 组长 广电总局中国有线电视网络公司 客座教授 1 整体思路 1 1 基本要求 1 1 1 全国人大和国务院文件是建设有线电视网的根本大纲 1 1 1 1 十一五规划纲要 2006 年 3 月 14 日 十届四次人大批准的 中华人民共和国国 民经济和社会发展第十一个五年规划纲要 第十五章积极推进信息 化 第三节完善信息基础设施 全文如下 积极推进 三网融合 建设和完善宽带通信网 加快发展宽 带用户接入网 稳步推进新一代移动通信网络建设 建设集有线 地面 卫星传输于一体的数字电视网络 构建下一代互联网 加快 商业化应用 制定和完善网络标准 促进互联互通和资源共享 为了利于贯彻执行 必须首先正确理解 以下仅是个人的理解 可能会有偏差 应以人大的解释为准 纲要中总共提到四种网络 宽带通信网 宽带通信网 移动通信网 移动通信网 集有线 地面 卫星传输于一体的数字电视网络 集有线 地面 卫星传输于一体的数字电视网络 下一代互联网 下一代互联网 纲要中对各种网络的统一要求是 三网融合 互联互通 资源共享 三网融合 互联互通 资源共享 纲要确定了有线电视在信息基础设施中的地位 同时指明了发 展方向 三网融合 从强调建设现有三种有线网络 一种无线网络来看 2 显然不是指这些物理网络的三网合一 而是指在各种网络之中 数数 据 声音 电视业务的三网融合 据 声音 电视业务的三网融合 互联互通 显然是指要打破各种物理网络之间的相互封闭状态 有线电视网要做到互联互通 基础是信号数字化 协议基于有线电视网要做到互联互通 基础是信号数字化 协议基于 IP 编 编 码采用和其他网络相容的方式 码采用和其他网络相容的方式 资源共享 显然是强调充分发挥各种媒体资源的社会效益 有有 线电视网 既可以使用其他网络的数据 声音资源 也可以把自己线电视网 既可以使用其他网络的数据 声音资源 也可以把自己 的电视资源提供给其他网络 的电视资源提供给其他网络 当然 都应该是市场化运作 1 1 1 2 国务院办公厅 2008 年 1 号文件 根据十一五规划 国务院办公厅发布了 2008 年 1 号文件 关于 鼓励数字电视产业发展的若干政策 主要内容如下 以有线数字电视为切入点 加快推广和普及数字电视广播 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 大力推进广播电视网络的数字化升级改造 有线数字电视接收终端 包括机顶盒和一体机 实行机卡分离技 术体制 即数字电视接收终端与条件接收模块完全分离 国务院办公厅 08 年 1 号文件 对 三网融合 互联互通 资源 共享 的国策 更加明确 更加具体 对有线数字电视而言 既是 机遇 又是挑战 我们必须积极参与竞争 努力生存和发展 1 1 1 3 科技部与广电总局 2008 年 12 月 4 日协议 2008 年 12 月 4 日 科技部与广电总局 签订了 国家高性能 宽带信息网暨中国下一代广播电视网自主创新合作协议书 内容包括 联合行动 项目安排 组织架构 资源整合 技术 开发 示范试验 工程建设和产业联盟等 主要目标 以有线电视数字化和中国移动多媒体广播 CMMB 的成果为基础基础 以自主创新的 高性能宽带信息网 核心技术为支支 撑撑 开发适合我国国情的 三网融合 的 有线无线相结合的 全程全网的中国下一代广播电视网技术体系 突破相关核心技术 开发成套装备 建设覆盖全国主要城市的示范网 预计用十年左右 的时间建成中国下一代广播电视网 NGB 使之成为以 三网融合 为基本特征 满足现代数字媒体和信息服务等产业发展需求的新一 3 代国家信息基础设施 中国下一代广播电视网 NGB 由广电系统主导 预计用 10 年 时间建成 核心传输带宽超过 1Tbps 每户接入带宽超过 60Mbps 1 1 2 知己知彼 扬长避短 各种宽带网络开展三网融合 互联协议电视 IPTV 各有优劣势 电信网的非对称数字用户线 ADSL ADSL2 甚高速数字用户 线 VDSL 用户多 能交互 但是 设备配置需升级 线路老化需 更新 点击反应速度慢 电视清晰度不高 以太网是最集约化的网络 但是需全线更新为更高级别的线速 路由交换机 才能适应大流量的互动电视业务 移动网是最方便的随身网络 但是流量小 价格高 有线电视网是最佳大容量透明传输网 是最佳广播网 是唯一 兼容模拟和数字信号的网络 是目前唯一可传输高清晰度电视 HDTV 的现实网络 但是 数字信号为适应有线电视频分复用 FDM 传输 必须使用大量调制解调器 信号幅度小 容易被干扰 互动 电视比数字基带系统还多了频道导引环节 从入户线能力的角度看 电信网 以太网都用双绞线入户 上 限工作频率只有 30MHz 即数字基带信号的上限速率只有 24Mbps 而射频同轴电缆上限工作频率 实用近 1GHz 潜力大于 2GHz 四种网络之间既是共存关系 又是竞争关系 当前 有线电视网受到的最大挑战 一方面是来自广电外部的 IPTV 另一方面是来自广电内部的卫星直播电视 我国采用先进的卫星广播系统 ABS S 编码 卫星直播电视的优 点是接收方便 节目量大 缺点是没有用户喜闻乐见的当地节目 难以交互 有线电视网应该充分认识其他宽带网络和卫星直播的优劣势 有线电视网应该充分认识其他宽带网络和卫星直播的优劣势 充分认识自己的优劣势 知己知彼 扬长避短 方能立于不败之地 充分认识自己的优劣势 知己知彼 扬长避短 方能立于不败之地 建议 建议 4 应该及时增添 HDTV 广播电视节目 应该尽可能多地传送各地标准清晰度电视 SDTV 广播电视节目 应该尽可能多地传送当地喜闻乐见的 SDTV 广播电视节目 以 及面向不同人群的广播信息服务业务 应该尽快开展热点节目准视频点播 N VOD 分时段时移电视的 业务 以上四项都是广播业务 单向网络 双向网络都可以开展 在双向网改造的基础上 因地制宜 审时度势 发挥有线电视 网的优势 开展互联网数据接入的业务 互联网的内容浩如烟海 其中 就包括海量电视点播的内容 比自行开展 T VOD 业务代价低 得多 以民意调查为基础 进行投入产出的分析 采用电缆系统的数 据业务接口规范 DOCSIS3 0 技术 开展基于 IP H 264 或 AVS 编 码 SDTV 的真视频点播 T VOD 自选时移电视 以及面向不同人 群的双向信息服务的业务 严把调制器 电缆调制解调器 机顶盒的选择采购关 用户机顶盒的切换速度不得慢于 1 秒 智能化程度应尽量高 尽快完善 MPEG 2 和 H 264 或 AVS 解码兼容 SDTV 和 HDTV 兼 容 HDMI 接口 个人视频录像机 PVR 功能等 并努力提高性价比 网络建设过程中 先培训后上岗 严格执行规范 严格专业分 工 边分段施工 边分段验收 层层严把质量关 尽最大努力消除 连接隐患 各分段工程验收的一次合格率必须达到 99 以上 2004 年之前 美国有线电视业收入远远落后于电信业 经过 2000 2004 年的交换式数字广播加双向光纤电缆混合网交换式数字广播加双向光纤电缆混合网 SDB HFC 改造 2004 年开始 有线电视业的收入反超电信业 而且逐年增长 截止到 2008 年 美国的有线数字电视能提供高清带宽 电信的 IPTV 不能提供高清的稳定服务 有线网与因特网的融合优势 提高有线网与因特网的融合优势 提高 了有线网的竞争力 有线数字电视获得了比英特网更好的收益了有线网的竞争力 有线数字电视获得了比英特网更好的收益 宽 带接入 有线电视 55 电信 45 三网融合的业务有线电视 90 电信 10 美国有线电视业的成功 证明了 SDB HFC 的 5 强大生命力 美国人能做到的 我们一定也可以做到 我国双向 HFC 改造成功 双向业务收入稳步增长的城市 公认 比较突出的有 直辖市上海 计划单列市深圳 省会市太原 广东 地级市江门 云南地级市曲靖等 这些城市的成功 证明了双向 HFC 在我国也是可行的 是稳定的 是有生命力的 是可以增值的 但是 我国已延续十年的双向 HFC 改造 总体情况很不理想 实践改造的少 徘徊观望的多 改造成功的少 改造失败的多 认真研究解决阻隔 屏蔽 接地 腐蚀问题的少 大轰大嗡地 上 稀里哗啦地下的多 改造失败了 认真追根朔源 总结教训的少 武断地认为双向 HFC 行不通的多 应该大力宣传美国的成功经验 大力宣传推广我国成功城市的 经验 坚定双向 HFC 改造的信心 1 1 3 双向是生存发展的基本出发点 建设现代城市双向有线数字电视网 应以开展双向交互式业务建设现代城市双向有线数字电视网 应以开展双向交互式业务 为基本出发点为基本出发点 只有双向才能交互 只有双向才能把广播系统变成 通信系统 只有双向才能满足不同人群的个性化需求 才能使用户使用户 感到需要 离不开 感到需要 离不开 严酷的现实是 其他宽带网络天生就是双向的 只有有线电视网 以前是单向的 没有交互业务的功能 越来越不 适应人们日益增长的个性化需求 在各种网络三网融合激烈竞争的 大潮中 有线电视网犹如逆水行舟 不进则退 倒退是没有出路的 只有建设一个好的双向网络 有线电视网才能继续生存 才可持续只有建设一个好的双向网络 有线电视网才能继续生存 才可持续 发展 发展 1 1 4 可靠性决定命运 现代城市双向有线数字电视网 必须具备实用性 先进性 规 范性 可靠性 冗余性 管理性 发展性 性价比 网络应可提升 现有业务 适应未来需求 现代城市双向有线数字电视网 是一个集数据 声音 电视于 一体 三网融合的通信系统 欲使用户切身体会到需要 离不开 6 系统运行的可靠性是第一要务 可靠性决定成败 可靠性决定命运 可靠性决定成败 可靠性决定命运 必须按电信级的标准要求可靠性 年无故障工作时间 必须达到必须按电信级的标准要求可靠性 年无故障工作时间 必须达到 99 99 即 任一用户年有故障时间必须 52 分 33 6 秒 网络可靠性的相关因素 设备的平均无故障工作时间 MTBF 尽量长 设备散热好 工作温升低 设备数量尽量少 关键设备应可热插拔 关键设备应可主备切换 关键设备应可网元管理 网管可靠性比被管设备高一个数量级 电缆调制解调器 双向机顶盒应可报告工作参数 主干网络双路由 串行环节尽量少 尽量不停电供电 施工工艺严格 调试设置准确 维修养护及时 1 1 5NGN 与 IPTV 未来的有线宽带网络 是国家信息基础设施的智能光纤网 光 纤到户 将替代目前所有的有线宽带网络 在此之前重点是发展下 一代网络 NGN 下一代网络 NGN 是一个分阶段演进的过程 基于分组交换技 术和 IP 互联协议 网络具有分布性 开放性 标准性 可管理性 功能的实现与各种保证 QOS 服务质量的宽带传送技术相对独立 提 供数据 声音 电视各种服务 用户可以自由接入不同的业务提供 商 NGN 包括 下一代互联网 NGI 以 IPv6 及网络技术为中心 改进 TCP UDP 等协议 下一代电信网 NGT 以软交换技术为核心 向 IP 多媒体子系 7 统无缝演进 下一代移动网 NGM 以 3G 及 3G 演进为中心 全 IP 网络结 构 下一代有线网 NGC DVB IP 及 IP 软交换 交换式数字广播 SDB 综上所述 IP 无所不在 IP 必由之路 IP 众网所归 IPTV 是流媒体业务的一种 是各种是流媒体业务的一种 是各种 NGN 的典型业务的典型业务 IPTV 集互联网 多媒体 通信 广电 NGN 等技术于一体 提供数据 声音 电视三重播放 Triple Play 三网融合的业务 可 利用各种互联互通的宽带网络设施运行 终端可以是电视机 计算 机 移动终端如手机 车载机顶盒 笔记本电脑等 1 1 6IPTV MPTV 及 EPON 1 1 6 1IPTV 和 MPTV 三网融合的网络 占用网络资源的比例 数据 1 声音 9 电视 90 所以 宽带网络今后面临的主要问题是 大容量 高 质量的互动电视 也可以说 今后的宽带网络就是互动电视网络 IPTV 有两个不同的含义 IPTV1 0 Internet Protocol TV 互联网协议电视 从信息导向 的计算机网络转变为娱乐导向的电视网络尚需时日 难以应付大规 模互动电视通信 安全性 信息安全已解决 网络安全未解决 QoS 可管理性至今仍然是难题 IPTV2 0 Interactive Personal TV 个人互动电视 使用类似电 话网络的结构和现代计算机技术 提供安全 质量保障和可管理 可用于多媒体 娱乐 和高质量互动电视 IPTV2 0 的核心技术在 网络本身 其中包括创新网络架构 创新服务协议和创新交换原理 以保证单次呼叫的服务契约为基础 达到在重载网络负荷下完全的 QoS MPTV Media Protocol TV 多媒体协议电视 就是典型的 IPTV2 0 系统 宽带网络提供互动电视服务 IPTV 用数据包数据包 采用多层网络 转发 MPTV 用流媒体流媒体 只有在呼叫开始和结束时才需要处理 处 理的复杂程度简单得多 MPTV 比 IPTV 成本低 效率高 但是 8 MPTV 还在初始阶段 还只有一些中小型实验网络 标准还有待完 善和成形 1 1 6 2 上 EPON 还是上双向 HFC A 光纤到户 FTTH 和无源光网络 PON 一根光纤必然要取代三根铜线 光纤到户一根光纤必然要取代三根铜线 光纤到户 FTTH 是各种有线 是各种有线 通信方式最后一公里殊途同归的最终解决方案 人们对于高速数据通信方式最后一公里殊途同归的最终解决方案 人们对于高速数据 和高清电视的向往 以及数字芯片每和高清电视的向往 以及数字芯片每 18 个月性能提高一倍 价格降个月性能提高一倍 价格降 低一半的摩尔定律 加快推动着光纤到户的进程 低一半的摩尔定律 加快推动着光纤到户的进程 2004 年 美 欧 日 韩等发达国家均已启动光纤到户 2005 年 武汉市政府规定 新建小区必须采用光纤到户的方案 费用计入建设成本 三年实践证明 这项措施卓有成效 截止到 2008 年 12 月 武汉已有 11 万个光纤到户的用户 上海电信 杭州 电信 已经验收了光纤到户的试点工程 天津网通 青岛网通 广 东电信 深圳电信等 正在规划实施光纤到户 由于我国幅员辽阔 各地经济文化发展水平不尽相同 近期 还不可能全部实现光纤到 户 必须清醒地认识到 光纤到户来势凶猛 不久的将来 一旦光 纤到户的户均总体价格 接近于铜缆到户的户均总体价格时 有可 能出现雪崩效应 一根光纤到户 具有排他性 现在进入家庭的信息线是三根不 同的铜线同时并存 同轴电缆 以太网线 双绞线 都在做着三网 融合的业务 各有千秋 相安无事 光纤到户 一根光纤取代了三 根铜线 是名符其实的三网合一 不能想象会有三根光纤到户 光 纤到户了 也就不需要任何一根铜线了 因此 有线电视必须随时 关注光纤到户的发展 尽最大努力 争取光纤到户的主动权 人们努力寻求光纤到户人们努力寻求光纤到户 FTTH 的网络形式 最终确定了无源光的网络形式 最终确定了无源光 网络网络 PON 即 即 FTTH PON PON 的概念最早是由英国电信 1987 年提出来的 光纤到户的最佳选择 不是点对点的无源光网络 室外无有源设备 长光纤多 也不是点对多点的有源光网络 长光纤少 室外有有源设备 而是点对多点的无源光网络 PON 长光纤少 室外无有源设备 9 PON 的标准结构 光线路终端 OLT 连接光纤分配网 ODN 通过无源光分路器 POS 分为若干路光纤 每根光纤连接一个用户的 光网络单元 ONU 光纤到户 一户一根光纤 采用三波长稀疏波分复用 CWDM 技术 起初是双向 双波长的数字基带信号 下行使用 1490nm 上 行使用 1310nm 后来又增加了下行调制的数字或模拟广播信号 使 用 1550nm 增加了 1550nm 电视调制信号的 PON 有时又称为电视 无源光网络 VPON 不过 一般仍称为 PON B 三种 PON 异步转移模式无源光网络 APON 始于 1995 年 2001 年改名 为宽带无源光网络 BPON 源自国际电联 ITU T 和全业务接入网 FSAN 规范号 G 983 基于异步转移模式 ATM 业务适应范围广 但是 传输速率较低 传输 IP 数据效率低 结构复杂 价格高 千兆位无源光网络 GPON 始于 2001 年 源自 ITU T 和 FSAN 规范号 G 984 基于 ATM 使用 GPON 压缩方式 GEM 传 输速率最高 传输 IP 数据效率高 桌面速度高 适应未来业务 但 是 结构复杂 价格高 以太网无源光网络 EPON 始于 2000 年 源自美国电器和电子工 程师协会 IEEE 和第一英里以太网 EFM 规范号 802 ah 基于 Ethernet IP 的多点控制协议 MPCP 在互联协议上传送声音 VoIP 传输声音采用电路仿真业务 CES 传输电视采用 IPTV 传输速率较 高 结构简单 价格最低 但是 业务质量 QoS 低 开销大 传输 效率低 桌面速度有待提高 各种 PON 各有利弊 用那种 PON 各执己见 不过 权衡利弊 实际新上的 PON 大都采用 EPON 三种 PON 的比较 项目BPONGPONEPON 下行线路速率 Mbps155 622 12441244 24881250 上行线路速率 Mbps155 622155 622 1244 24881250 10 线路编码NRBNRB8B 10B 分路比3264 12832 64 最大传输距离 KM206020 时分复用 TDM 支持能力 TDM over ATMTDM over ATM TDM over packet TDM over Ethernet 下行传输效率 809272 上行可用带宽 Mbps500 622 时 1100 1244 时 760 860 下行数据加密搅动或 AES 加密AES 加密待定义 业务质量 QoS高高低 产业链被 GPON 取代不完整完整 成本高高低 应用技术复杂应用少欧美原 ATM 处多新建多选 C 目前光纤到楼 铜缆到户的半 PON a 三种半 PON 由于光纤到户目前需每户几千元 造价太高 难以全面推广 现在推广的现在推广的 PON 演变成了光纤到楼 铜缆到户 只能算是半 演变成了光纤到楼 铜缆到户 只能算是半 PON ONU 不是一户一个 而是多户一个 半 PON 的铜缆到户部分有两类三种方式 1 单向有线电视分配网 另铺以太网线 2 在同轴电缆上运行以太网 EOC 1 无源 EOC 在光节点以下 数字基带信号经线速路由交换机 分出每户一 根以太网线 调制信号经终接型分支器 分出每户一根同轴电缆线 每一对以太网线和同轴电缆线 混合成一户一根单独的同轴电缆线 在用户端再分离出以太网线 同轴电缆线 在混合时必须解决好以 太网线转换为同轴电缆的三个问题 平衡 不平衡转换 100 75 阻 抗变换 相互隔离 80dB 无源 EOC 从信号处理点至每一个用户 必须各有一根同轴电 缆 只适用于集中分支器 可寻址改集中分支器 如果原来是串接 分支器 则必须改为集中分支器 2 有源 EOC 双向有线电视分配网 光节点处加电缆调制解调器终端系统 CMTS 边缘调制器 EDGE IP QAM 也有在 ONU 中加简易 CMTS 的廉价组合产品 11 有源 EOC 适用于任何结构的电缆接入网 但是频率范围必须 满足实用的需要 使用通带低端通信的 应满足 5 862MHz 使用通带高端通信的 应满足 47 1000MHz b 半 PON 还是双向 HFC 除非直接上光纤到户 否则 采用任何方案 都不可能一劳永 逸 采用半 EPON 的方案 当交互业务用户较多时 平均每户造价 不算太高 当交互业务用户少时 平均每户造价较高 只有已经具 备以太网线的地方 才比较划算 如能采用同轴电缆 以太网线的混 合电缆 可以简化施工 采用双向 HFC 的方案 光节点也可以到楼 光电网络都是宽带 透明的 无论是不是交互业务的用户 双向通路已经到达所有的用 户 只是多一个交互业务用户 多一对 CMTS CM 配置 较低的 双向网络建设费用 和较高的交互业务建设费用 两部分平均每户 造价各自独立 可以分开投资 而且 随着 DOCSIS3 0 的应用 CMTS 的平均每户造价 将降低到目前的 1 3 1 4 左右 更具价格优 势 另外 对于无法重新布线的建筑 双向 HFC 几乎是唯一的选择 上半 PON 还是上双向 HFC 应因地制宜 权衡利弊 但是 无论如何 双向 HFC 是成熟的技术 有绝对成功的把握 目前铜缆 到户的半 PON 毕竟不是光纤到户的全 PON 而且 目前只有以太 网线到户的方案比较成熟 鉴于鉴于 FTTH 目前价格较高 目前价格较高 EOC 还不够成熟 全面考虑双向有还不够成熟 全面考虑双向有 线入户方式 建议 线入户方式 建议 新建楼宇 有钱单位 推广新建楼宇 有钱单位 推广 FTTH 的的 PON 费用打入建设成本 费用打入建设成本 终端潜力终端潜力 60Mbps 有以太网布线建筑 可布线建筑 采用半有以太网布线建筑 可布线建筑 采用半 PON 到楼 同轴电缆到楼 同轴电缆 以太网线双线入户 终端潜力以太网线双线入户 终端潜力 24Mbps EOC 成熟 规范之后 可以推广 终端潜力目前不确定 成熟 规范之后 可以推广 终端潜力目前不确定 任何情况下 均可采用双向任何情况下 均可采用双向 HFC 终端潜力 终端潜力 60Mbps 12 1 2 系统指标 1 2 1 下行通路 频率范围 87 862MHz GY T106 1 2 1 1 下行系统末端 载噪比 C N 43dB GY T106 载波复合二次互调比 C CSO 54dB GY T106 载波复合三次差拍比 C CTB 54dB GY T106 信号交流声比 HUM 46dB GB6510 噪声功率比 NPR 26dB GY T221 64 QAM 误码率 BER 10 11 GY T221 24h RS 解码后 或 15min 无 误码 BER 10 6 GY5075 STB 输入前 调制误差率 MER 24dB GY T221 均衡关闭 1 2 1 2 下行单级光链路部分 C N 50dB GY5063 C CSO 60dB GY5063 C CTB 65dB GY5063 BER 10 8 GY5075 1 2 1 3 下行两级光链路部分 C N 48dB GY5063 C CSO 58dB GY5063 C CTB 63dB GY5063 BER 10 7 GY5075 显然 两级单级光链路指标的简单叠加 是达不到两级光链路 叠加后的指标要求的 为了保证两级光链路叠加后的指标 有两种 方法可以做到 由于第二级光链路的数量远多于第一级 对第二级 光发射机指标要求的高低 就决定系统造价的高低 A 两级光链路均为直接调制 两级均应 C N 48 10lg2 51dB C CSO 58 15lg2 62 5dB C CTB 63 15lg2 67 5dB 这种方法 对两级光链路的指标要求都很高 系统造价高 B 第一级光链路外调制 第二级光链路直接调制 13 先令噪声按两级相同计算 C N 48 10lg2 51dB 第二级非线 性失真按单级光链路 C CSO 60dB C CTB 65dB 执行 则第一级 光链路的非线性失真指标应为 C CSO 10lg 10 58 10 10 60 10 62 3dB C CTB 10lg 10 63 10 10 65 10 67 3dB 这种方法 只是对第一级光链路的非线性失真要求高 外调制 光发射机很容易做到 第二级光链路用普通直接调制光发射机 非 线性失真就能满足要求 系统造价低 1 2 2 上行通路 频率范围 5 65MHz GY T106 1 2 2 1 上行系统末端 NPR 26dB GY T180 1 2 2 2 上行光链路 NPR 30dB GY T194 1 3 并发流 并发流的数量 决定网络的广播能力和交互能力 决定并发流的数量 决定网络的广播能力和交互能力 决定 HFC 双双 向交互群体的结构 向交互群体的结构 双向有线电视网 是一个不对称的通信系统 下行通带是上行 通带的 862 87 65 5 12 9 倍 上下行比例 基本适应三 种业务的需求 数据和电视对网络上下行流量要求不对称 下行远远大于上行 声音对网络上下行流量要求对称 但是 与电视比 业务量很 小 由于每个 CMTS 或其相应的一组捆绑的边缘调制器 的下行 调制器可以对应多个上行解调器 只要保证下行流量 整个系统的 交互能力就不成问题 1 3 1 频道 通道容量 1 3 1 1 下行 14 按中国电视频道配置 每一个频道都是 8MHz 64 QAM 时 每频道 38Mbps 256 QAM 时 每频道 51Mbps 1024 QAM 时 每 频道 64Mbps 中国下行中国下行 8MHz 频道速率表频道速率表 每 Hz 基本速率 0 8bps Hz每频道基本速率 r 6 4Mbps 8MHz M M QAM 点数 1632641282565121024 m 10logM 10log245678910 频道实际速率 R mr Mbps 25 632 038 444 851 257 664 0 C N 门限 dB 17 720 723 726 729 732 735 7 有些地区 下行 87 750MHz 共可容纳 82 个下行频道 数字 信号的最大容量 64 QAM 时 82 38 3 1Gbps 256 QAM 时 82 50 4 1Gbps 1024 QAM 时 82 63 5 2Gbps 按照行业标准 下行按照行业标准 下行 87 862MHz 共可容纳 共可容纳 96 个下行频道 个下行频道 数字信号的最大容量 数字信号的最大容量 64 QAM 时 时 96 38 3 6Gbps 256 QAM 时 时 96 50 4 8Gbps 1024 QAM 时 时 96 63 6 0Gbps 2004 年以来 一些国际大公司 已经将下行带宽上限扩展至 1000MHz 下行又可以增加 17 个频道 变成了最多 113 个频道 数 字信号的最大容量 64 QAM 时 113 38 4 3Gbps 256 QAM 时 113 50 5 7Gbps 1024 QAM 时 113 63 7 1Gbps 以下 均以目前行业标准的以下 均以目前行业标准的 87 862MHz 为准 为准 1 3 1 2 上行 上行频道的信号速率 上行频道的信号速率 依不同的频道宽度 调制方式而不同 最低的是 0 2MHz QPSK 0 32Mbps 15 现行最高的是 6 4MHz 64 QAM 30 72Mbps 将来最高的是 6 4MHz 256 QAM 40 96Mbps 上行频道速率表上行频道速率表 0 8bps Hz信号速率 R mr Mbps M M QAM 点数 rQPSK8163264128256 m 10logM 10log212345678 0 20 160 320 480 640 800 961 121 28 0 40 320 640 961 281 601 922 242 56 0 80 641 281 922 563 203 844 485 12 1 61 282 563 845 126 407 688 9610 24 3 22 565 127 6810 2412 8015 3617 9220 48 频道宽度 MHz 6 45 1210 2415 3620 4825 6030 7235 8440 96 每一个解调器 只能解调一个选定的频道 所以 上行通道的上行通道的 信号速率 信号速率 依一个 CMTS 或其相应的一组捆绑的边缘调制器 对 应的上行解调器的数量有关 1 下 2 上时 0 2MHz QPSK 0 64Mbps 6 4MHz 64 QAM 61 44Mbps 6 4MHz 256 QAM 81 92Mbps 1 下 4 上时 0 2MHz QPSK 1 28Mbps 6 4MHz 64 QAM 122 88Mbps 6 4MHz 256 QAM 163 84Mbps 1 下 6 上时 0 2MHz QPSK 1 92Mbps 6 4MHz 64 QAM 184 32Mbps 6 4MHz 256 QAM 245 76Mbps 1 下 8 上时 0 2MHz QPSK 2 56Mbps 6 4MHz 64 QAM 245 76Mbps 6 4MHz 256 QAM 327 68Mbps 1 3 2 数据 电缆调制解调器终端系统电缆调制解调器终端系统 CMTS 既是在有线电视网络中实现 既是在有线电视网络中实现 数据通信的设备 又是在有线电视网络中实现双向业务的桥梁 数据通信的设备 又是在有线电视网络中实现双向业务的桥梁 下行接口速率应符合 CMTS 的能力 如不足 应采用代理服务 器 上行接口速率 一般不成问题 已知 DOCSIS 有三类版本 16 DOCSIS1 0 1 1 时分多址 TDMA 上行 抗噪声能力差 需 C N 25dB 上行最大频道带宽 3 2MHz 难以开展更高速率的数据 业务 已过时 不用 现在主用 DOCSIS2 0 同步码分多址 S CDMA 先进的时分多 址 A TDMA 上行 抗噪声能力强 只需 C N 15dB 上行最大频道 带宽升至 6 4MHz 可以开展更高速率的数据业务 DOCSIS3 0 标准即将于 2008 年上半年公布 设备下半年推出 测试 认证尚需时日 适用于 IPTV T VOD 业务 可捆绑若干边 缘调制器 EDGE IP QAM 现在采购 CMTS 设备 最好选择硬件具 备 DOCSIS3 0 功能 软件可升级至 DOCSIS3 0 的产品 CMTS 说明书中的可管理电缆调制解调器 CM 的数量 仅指可 控制 CM 的数量 根本不能保证工作速率 每个每个 CMTS 的工作速率的工作速率 是一定的 则带是一定的 则带 CM 的数量越多 每个的数量越多 每个 CM 的工作速率就越低 的工作速率就越低 按照统计规律 CM 的数据业务 任一瞬间同时最高速率在线 的可能性 最多不会超过 10 则 若要求每户速率若要求每户速率 0 5Mbps 一台 一台 CMTS 64 QAM 任一瞬间 可同时最高速率在线 38 0 5 76 个 CM 总共可带可带 76 0 1 760 个个 CM 256 QAM 任一瞬间可同时最高速率在线 50 0 5 100 个 CM 总共可带可带 100 0 1 1000 个个 CM 1024 QAM 任一瞬间可同时最高速 率在线 63 0 5 126 个 CM 总共可带可带 126 0 1 1260 个个 CM 若要求每户速率 1Mbps 一台 CMTS 64 QAM 可带 380 个 CM 256 QAM 可带 500 个 CM 1024 QAM 可带 630 个 CM 若要求每户速率 2Mbps 一台 CMTS 64 QAM 可带 190 个 CM 256 QAM 可带 250 个 CM 1024 QAM 可带 315 个 CM 以上都是按最差情况计算的 一般情况下 每户速率更高 每户速率及相应设备 以社会需求 接口速率 性价比为准 可适时调整 1 3 3 电视 1 3 3 1 数字广播电视的清晰度及编码选择 数字广播电视目前采用国际通用的数字广播电视目前采用国际通用的 MPEG 2 编码 编码 可以是标准清晰度电视 SDTV 720 576 单节目传输流 17 SPTS 需 3 5Mbps 也可以是高清晰度电视 HDTV 1920 1080 SPTS 需 19 36Mbps 机顶盒须支持 HDTV 接收 并应具备高清晰多媒体 接口 HDMI 具有高带宽内容保护 HDCP 功能 2006 年 7 月 10 日 已升级至 HDMIv1 3 由 165MHz 4 95Gbps 升至 340MHz 10 2Gbps 从三网融合 互联互通 资源共享的角度出发 将来 数字广从三网融合 互联互通 资源共享的角度出发 将来 数字广 播电视 也可以采用播电视 也可以采用 MPEG 4 或或 H 264 中国电信 IPTV 业务已选 用 编码 有线电视前端可以变成一个网站 任何网络均可点击 有线电视网内 相同的广播频道数 节目数将增长几倍 每个非实 时节目 只使用少量编码器 事先存入视频服务器 成本增加很少 但是 每个实时节目均需编码器转码 成本增加较多 1 3 3 2 数字窄播电视的清晰度及编码选择 窄播节目的视频服务器 设在前端 最好采用编码效率高的 MPEG 4 或 H 264 编码 可直接纳入网站 为了合理使用网络资源 现阶段数字窄播电视节目 不用数字窄播电视节目 不用 HDTV 使用 使用 SDTV 这是因为 HDTV 的 SPTS MPEG 2 需 19 36Mpbs MPEG 4 需 9Mbps H 264 需 6Mbps 占用资源太多 SDTV 的 SPTS MPEG 2 需 3 5Mbps MPEG 4 需 1 5Mbps H 264 需 1Mbps 占用资源较少 有线电视网有天然的带宽优势 容量没有问题 保证信号质量 加强竞争地位才是重要的任务 所以 不宜采用比不宜采用比 SDTV 还低的编还低的编 码码率码码率 同时可知 MPEG 4 编码效率约是 MPEG 2 的 2 3 倍 H 264 编 码效率约是 MPEG 2 的 3 3 倍 约是 MPEG 4 的 1 5 倍 相同带宽相同带宽 之内 编码效率越高 并发的单节目传输流之内 编码效率越高 并发的单节目传输流 SPTS 越多 越多 另外 有 线数字电视网络的窄播节目 应可与其他宽带网络互联互通 资源 共享 以扩大服务面 提高经济效益 MPEG 2 编码不符合这两个 要求 所以 不宜用作窄播 H 264 比 MPEG 2 编码效率更高 但 18 是 价格也更贵 好在窄播电视均为非实时节目 少量的 H 264 编 码器 即可事先向视频服务器录制大量的节目 窄播电视选择窄播电视选择 H 264 编码 机顶盒须支持编码 机顶盒须支持 H 264 为了避免洋标准的巨额专利费 根据自主创新的国策 我国自 有知识产权的编码标准 AVS 的视频部分 已于 2006 年 2 月 1 日公 布 根据测试对比 AVS 编码效率是 MPEG 2 的两倍以上 与 H 264 水平相当 软硬件成本比 H 264 低 有望取代所有的编解码 洋标准 但是 音频部分尚未公布 整个标准还需有一个完善期 推广和取代的政策 相关部门正在加紧谋划 必须予以密切关注 1 3 4 流量配置 下行共 96 个频道 假定广播 窄播各占广播 窄播各占 48 个频道 个频道 1 3 4 1 广播电视 广播电视 暂用 MPEG 2 编码 占用 48 个频道 50 流量 64 QAM 时 1 8Gbps 可容纳 SPTS 数量 SDTV514 个 或 6Mbps 数字电视节目源 卫星传输用 300 个 或 HDTV92 个 256 QAM 时 2 4Gbps 可容纳 SPTS 数量 SDTV685 个 或 6Mbps 数字电视节目源 卫星传输用 400 个 或 HDTV123 个 1024 QAM 时 3 0Gbps 可容纳 SPTS 数量 SDTV857 个 或 6Mbps 数字电视节目源 卫星传输用 500 个 或 HDTV154 个 1 3 4 2 窄播电视及双向交互群体 窄播电视设备设置位置有两种 分前端 光节点 分前端方式 设备集中 便于管理 占用频道多 光节点方式 设备分散 不便 管理 占用频道少 以下 以分前端方式为例 窄播电视 含数量不可能很大的数据 话音 占用 48 个频道 50 流量 64 QAM 时 1 8Gbps 可容纳 SPTS 数量 MPEG 2 514 个 或 MPEG 4 1200 个 或 H 264 1800 个 256 QAM 时 2 4Gbps 可容纳 SPTS 数量 MPEG 2 685 个 或 MPEG 4 1600 个 或 H 264 2400 个 1024 QAM 时 3 0Gbps 可容纳 SPTS 数量 MPEG 2 857 个 或 MPEG 4 2000 个 或 H 264 3000 个 19 根据统计规律 按最终总用户的 80 使用窄播电视 这些用户 的同时在线率 50 即总用户的 80 50 40 用户同时在线 按 任何用户 任何时间 均可直播 点播 时移任何电视节目 则 服务用户数 若选择传统的 MPEG 2 编码 编码 64 QAM 514 0 4 1285 户 256 QAM 685 0 4 1713 户 1024 QAM 857 0 4 2142 户 每每 2000 户一户一 个双向交互群体 个双向交互群体 若选择常用的 MPEG 4 编码 编码 64 QAM 1200 0 4 3000 户 256 QAM 1600 0 4 4000 户 1024 QAM 2000 0 4 5000 户 每每 4000 户户 一个双向交互群体 一个双向交互群体 若使用先进的 H 264 编码 编码 64 QAM 1800 0 4 4500 户 256 QAM 2400 0 4 6000 户 1024 QAM 3000 0 4 7500 户 每每 6000 户户 一个双向交互群体 一个双向交互群体 相同的频道数 信号流量 编码效率越高 双向交互群体越大 相同的频道数 信号流量 编码效率越高 双向交互群体越大 编码效率越高 使用设备数量越少 编码效率越高 使用设备数量越少 同样是 6000 户 H 264 需 用 1 组 48 个频道 MPEG 4 需用 2 组 48 个频道 MPEG 2 需用 3 组 48 个频道 选择使用最先进的选择使用最先进的 H 264 编码 当广播 窄播流量各半时 每编码 当广播 窄播流量各半时 每 6000 户一个双向交互群体 以此为基础 规划分前端和户一个双向交互群体 以此为基础 规划分前端和 HFC 光光 纤传输网 纤传输网 如果广播节目占用更多的流量 窄播电视占用更少的流量 双 向交互群体只能适当划小 若窄播电视占用 24 个频道 25 流量 64 QAM 时 0 9Gbps 可容纳 H 264 的 SPTS900 个 256 QAM 时 1 2Gbps 可容纳 H 264 的 SPTS1200 个 1024 QAM 时 1 5Gbps 可容纳 H 264 的 SPTS1500 个 则 每 1200 0 4 3000 户一个双向交互群体 如果广播节目占用更少的流量 窄播电视占用更多的流量 双 向交互群体就可以适当划大 若窄播电视占用 72 个频道 75 流量 64 QAM 时 2 7Gbps 可容纳 H 264 的 SPTS2700 个 20 256 QAM 时 3 6Gbps 可容纳 H 264 的 SPTS3600 个 1024 QAM 时 4 5Gbps 可容纳 H 264 的 SPTS4500 个 则 每 3600 0 4 9000 户一个双向交互群体 1 3 5 尽量使用高 m 值 QAM 调制 由以上上下行并发流的分析可知 尽量使用高 m 值 QAM 调制 是提高有线电视网传输效率的关键 首先 调制器与机顶盒须支持高 m 值 QAM 调制 解调 但是 为什么调制器与机顶盒支持较高 m 值 QAM 调制 解调 有线电视网却不用 反而大都使用较低 m 值的 QAM 调制 解调呢 答案只有一个 越高 m 值的 QAM 调制 解调 对电缆接入网 的质量要求就越高 电缆接入网的质量差时 高 m 值的 QAM 调制 解调无法正常工作 因此 必须特别重视电缆接入网的设计 安装 调试 维护诸环节 必须特别重视电缆接入网的噪声 失真 匹配 互隔 阻隔 屏蔽 接地 防腐等问题 1 4 网络结构 应是 SDB HFC 分为五个部分 总前端 总前端 以太网城域网 以太网城域网 分前端 分前端 HFC 光纤传输网 光纤传输网 HFC 电缆接入网 电缆接入网 如果只有 5 万户以内 覆盖范围小 传输距离短时 可不建以 太网城域网和分前端 总前端兼分前端功能 直接带 HFC 2 各部分要求 2 1 总前端 2 1 1 简述 21 总前端的信号源 来自卫星 无线 自办 以及连接广域网 WAN 接口 总前端是系统的信号源 总前端是系统的信号源 广播信号 视总前端与分前端之间用不用调制光链路而定 广播信号 视总前端与分前端之间用不用调制光链路而定 当 使用 M QAM 调制器输出时 采用调制光链路传输 当使用 SPTS 群输出时 采用以太网城域网传输 可不建或弃用调制光链路 广 播信号采用调制光链路传输 可以大大简化分前端的广播设备 窄播信号 全部是窄播信号 全部是 IP 格式的格式的 SPTS 群输出 只能通过以太网城群输出 只能通过以太网城 域网连接各分前端 域网连接各分前端 广播 窄播的视频服务器均设在总前端 数据 声音接口视具体条件而定 可以设在总前端 也可以设 在分前端 数据 声音接口若设在总前端 通过以太网城域网传输 连接到各分前端的 CMTS 网元管理 业务管理 用户管理全部设在总前端 初期 广播信号包括模拟 数字两类 模拟广播电视信号经调 幅残留侧边带 AM VSB 调制器输出 数字广播信号 包括常规节目 和准视频点播节目 N VOD 组成若干个多节目传输流 MPTS 分别 经 M QAM 调制器输出 两种调制信号混合后 再经与以太网城域 网同缆的调制光链路传输 送给各分前端 为预防万一 市内应有备份前端 并应便于应急切换 2 1 2 相关要求 2 1 2 1 数字电视设备 应使用基于 IP IP 软交换的设备 一般节目的设备 N 1 备份 重要节目的设备 1 1 备份 所有信号源的处理过程 均应是最集约化的 2 1 2 2 调制器 模拟 数字调制器 均应是带随动频段滤波器 两次变频的捷 变型 以避免本振外泄 镜像频率 各种非线性失真等干扰 避免 宽带噪声积累 普通捷变型调制器必须一一外加频道滤波器 普通捷变型调制器必须一一外加频道滤波器 M QAM 调制器的高频指标 MER 32dB 64 QAM 30dB 256 QAM GY T198 均衡 22 关闭 NPR 40dB GY T198 2 1 2 3 混合与放大 大中型前端 节目多 混合损耗大 应使用插入损耗小 相互 隔离符合要求的 16 路倒接分配器型混合器 空闲端口必须屏蔽终接 75 电阻 以防失配反射 下行光发射机驱动放大器 下行光发射机驱动放大器 应采用低增益低增益 18 22dB 高线性高线性 砷化镓倍功率 使用噪声失真平衡的中心输出电平 中心输出电平 宁可并接多 台 也要避免串接 避免串接 尽最大努力 减少前端噪声 失真的叠加 2 1