金湖数字互动电视双向网络建设技术方案.doc

金湖数字互动电视项目建设方案（网络改造） 我县地域面积1393.86平方公里，其中陆地面积929.78平方公里，总人口37万约12万户，现有线电视用户数8.8万户，1999年底实现了县乡光缆联网，2000年建设了县乡千兆IP城域网，并以此作为广电宽带城域网的组网体系。对照完成数字电视整体转换工作要求，尚有诸多问题有待解决与完善。为进一步加快建设双向、交互、多功能的新一代广播电视网络，使之满足“三网融合”要求的双向综合业务网络，为下一代广电网络打好物理网络建设的基础，提升整体核心竞争力，近阶段我们不断加强完善A平台建设并依托原有B平台千兆IP宽带城域网，结合EPON、EOC等成熟技术进一步推进接入技术，围绕“稳定、安全、可靠、高效”的服务理念，采取“整体规划、分布实施、滚动发展”的原则，综合区域的地理环境、用户分布、经济收入因素等，权衡利弊合理选择针对片区、区域实施网络双向化改造所采用技术，有计划有步骤的组织实施工作，双向化后的网络有望为广大用户提供满意的个性化、专业化、多样化的服务，推进社会信息化与家庭信息化的建设。本项目方案就A平台1550nm数字广播电视传输、B平台千兆IP骨干网及EPON+EOC接入双向网项目建设设计论述如下。 一、技术方案论证与选择 江苏全省广电网络实行统一规划、统一建设、统一管理和统一运营，实现省市县三级贯通，做到全程全网，构建全省数字化、信息化发展的新平台。我县也与省公司签订了合作化协议，数字互动电视系统、数据传输通讯网络，将依托省市网络规划来建设运营。仅就技术实现上来讲，主要问题是，有线电视光传输波长即工作窗口（1310nm、1550nm）的选择，EPON+EOC或EPON+LAN、 CMTS的选择。广电总局科技司今年颁布了一个面向下一代广播电视（NGB）电缆接入技术（EOC）需求白皮书，白皮书建议：下一代广播电视要面向未来五到十年，每个光节点覆盖用户要不多于200户，并逐步向50户或20户过渡。其实质就是FTTB，目前行内热议的EPON+EOC的网络构架就是一种典型的NGB的网络构造。 1.1 全网IP化与IP+QAM模式比较一种是倡导的IP化的全业务网，所有业务由IP网络来承载，即使数字电视广播也由IPTV组播方式来实现，为此每个用户至少需要30Mbps的接入带宽，1套高清电视25Mbps、1套SDTV标清电视4Mbps和上网业务1Mbps，理想的应达到60-100Mbps（2套高清电视25Mbps、1套SDTV标清电视）。这种组网技术单纯，核心和基础技术就是IP交换技术，但是城域网骨干和汇聚层要依赖3T高速交换及其设备，接入网也要达到30Mbps以上的带宽，则建设成本非常高，而且废弃了广播电视网络发展的几十年赖以生存和发展的基础-RF射频广播及其设备。另一种IP+QAM模式，这种模式保留和继续发展了RF射频技术及其设备，把占据接入网络最大带宽的视频下行业务（HDTV、SDTV）继续利用RF QAM 通道广播传输，而语音、数据包括点播业务等典型IP业务则采用IP通道实现双向交换。虽然技术略显复杂，但保护现有投资、技术和设备，同时HDTV、SDTV视频业务不走IP平台了，对IP通道或平台的建设投入不是很大，一般每户IP接入带宽达到5-10Mbps即可。尤为关键的是IP+QAM带宽接入性能远远高于全IP化网络，在IP+QAM网络中每个8M频道可以传输2套HDTV或6-10套SDTV标清，就860M就有相当于电信IPTV传输方式近6Gbps的巨大容量或带宽，这个性能是全IP网络几乎是无法超越的。在基于QAM广播模式的VOD具有特定意义的QOS保障，只要点播成功视频流就不会中断，而IPTV当带宽拥塞时就会出现马赛克甚至中断，故IP+QAM模式不仅投资小同时接入性能远远胜于全IP化网络，凸显了有线电视网络的巨大优势。那么保留继续发展RF射频广播电视技术，又如何实现其传输呢？1550nm光传输提供视频下行业务将是最好的选择。 1.2 1550nm+EPON光接入概述 光传输波长即工作窗口选择方面，鉴于光网络FTTB、FTTH的发展方向及要求，需要光节点密集布设。从规划设计、运维、路由建设成本考虑，1550nm光网络系统都具有不可比拟的优势。1550nm系统窗口损耗小，光发射机采用外调制技术，加上掺饵光纤放大器（EDFA)技术的应用，可以把弱小的光信号放大到200mw以上，而且失真小。传输单位光功率低。FTTB+EPON基本同一拓扑结构和路由走向，当光纤资源紧张时，亦可采取波分复用技术在一根光纤上实现同纤混合传输。加上AGC光接收机在一定功率接收范围内的恒定输出的应用，使得技术设计工作、工程施工和运行维护都得到科学简化，提高了工作效能、减低建设运营成本；再者1550nm系统指标远优于1310nm传输系统，在我县地域范围内色散对于CSO、CNR的影响可以忽略。随着丰富的综合业务需求，三网融合进入了实质性阶段，利用广电HFC网络开展互联网增值业务已成为有线公司发展事业的方向。在这种背景下，EPON技术作为一种可以满足未来需要的宽带接入技术越来越得到广电行业的瞩目。EPON是一种新型的光纤接入技术，它在物理层采用PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。组网结构示意如图： EPON的系统结构图其技术方面综合了PON技术和以太网的优点，主要优点如下： 成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。EPON结构在传输途中不需要电源，节省电力，容易铺设，不占用小区机房，无需任何有源光模块，长期运营成本和管理成本的节省很大。 EPON系统这种无源点对多点的光网络和原有广电HFC网络中的光网络完全类似。在光纤到楼道的布局方式中可以多个楼道共用一芯主干光纤，并且可以根据用户的实际地理分布情况和用户数灵活分光布纤，接入大量用户，大量节省主干光纤。 EPON系统是面向未来的技术，完全基于以太网标准协议802.3ah，模块化程度高，扩展容易，投资回报率高，是日后向全IP网络过渡的一个很好的选择。 上下行数据都在同一芯光纤传输，完全解决双向传输问题，提供高对称带宽，与现有以太网兼容、方便管理。 带宽分配灵活，服务有保证。对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。EPON可以通过DBA(动态带宽算法)、DiffServ、PQ/WFQ、WRED等来实现对每个用户进行带宽分配，并保证每个用户的QoS等。综上所述，我们采用1550nm+EPON具有三网融合功能的多业务宽带接入系统,1550nm作为以模拟和数字有线电视信号形式承载的电视广播业务的工作波长，构成有线电视广播信道，以1490nm/1310nm作为以IP数据形式承载交互类业务下行和上行工作波长，构成EPON信道。区别于传统HFC双向改造方案的关键之处在于1550nm通道只需承担广播信息传输功能（数字与模拟电视广播、数据广播、广告等），该通道完全避免了传统的HFC双向改造方案中存在的干线通道下行并发流拥塞问题。2、 网络项目建设总体方案整体网络运行A、B双平台，A平台1550nm通道承担数字广播电视传输、数据广播、广告等业务；B平台运行千兆IP骨干网形成全业务网的骨干层，并依此构建EPON+EOC通道提供双向接入服务形成全业务网的汇聚、接入层，承担以IP数据形式的交互双向业务。 2. 1 A平台1550nm通道项目1550nm光传输系统采用五个环型结构设计，信号分为主、备两路，主路与备路信号依照拓扑图，分别按顺、逆时针不同方向依次抵达各个分前端，选择与短路径相反方向的远径为备路传输信号，主备路信号到达分前端后，经过光切换开关，确保信号的正常传输。设计选取广电中心机房（数据中心）、城东片区前端、城西片区前端形成县乡域1550nm光环网，金北镇、塔集镇作为乡镇分前端光节点与城区以环网结构互联。金南与戴楼镇形成1550nm子环网；同时金北镇、塔集镇分别向各自三个管辖的乡镇吕良、前锋、陈桥、涂沟、银集、闵桥提供全光网接入功能，金北镇、塔集镇起到了将县乡光环网延伸的重要作用。金北镇、吕良镇、前锋镇形成子环网（陈桥镇作为金北边缘站）；塔集镇、银集镇、涂沟镇形成子环网（闵桥镇作为塔集边缘站）。具体如下图: 2.2 B平台千兆IP骨干网项目规划项目充分考虑区域网的可靠性、冗余性，采用分层体系三层结构：核心层、汇聚层、接入层。核心层、汇聚层采用了全IP网环形结构设计，布设EPON设备为网络用户提供接入，形成接入层。根据我县城域网地理分布、网络拓扑结构、业务运营等因素，选取广电中心机房（数据中心）、城东片区前端、城西片区前端形成县乡域网络核心层环，金北镇、塔集镇作为乡镇汇聚层节点与城区核心环以网状结构互联，以此组成IP千兆全光环网。体现了核心层、汇聚层的冗余备份，实现了核心骨干、汇聚层网络的自愈功能；金南与戴楼镇与骨干层环形接入形成子环网构成第一个区域汇聚层；同时金北镇、塔集镇分别向各自三个管辖的乡镇吕良、前锋、陈桥、涂沟、银集、闵桥提供IP千兆全光网汇聚层功能，金北镇、塔集镇起到了将核心网络层延伸的重要作用。金北镇、吕良镇、前锋镇形成子环网（陈桥镇作为金北边缘站）构成第二个区域汇聚层；塔集镇、银集镇、涂沟镇形成子环网（闵桥镇作为塔集边缘站）构成第三个区域汇聚层。后两个区域汇聚层分别经金北镇、塔集镇接入城域汇聚层与广电中心形成乡镇区域核心网络层，同时再采取网状拓扑结构确保乡镇自愈功能的稳定可靠。广电中心城区设立逐步从120个光节点增设到200-300个节点，部分地区达到50户一个节点，采取EPON+eoc接入方式面向用户提供接入，符合了滚动发展设计原则。具体拓扑结构图一如下： 设备选型情况：城区中心机房增添cisco7609、catslyst4507各一台、塔集与金北等乡镇各增添catslyst3705一台。内部路由协议采取OSPF协议，OSPF是一种链路状态的路由协议，其路由表中表示目的网络的参数为Cost（虚拟值与网络中链路的带宽等相关），OSPF路由信息不受物理跳数的限制，并且支持TOS（Type of Service）路由、支持变长子网屏蔽码（VLSM），比较适合应用于大型网络中。当网络较稳定时，网络中的路由信息比较少，且其广播也非周期性的，故即使是在大型网络中也能够较快地收敛，与RIP协议一定程度上相比更不易产生路由循环；同时OSPF路由协议对负载分担的支持性能较好。它将一个自治系统（AS）划分为区（AREA），相应区有两种类型的路由选择方式：当源和目的地在同一区时，采用区内路由选择；当源和目的地在不同区时，则采用区间路由选择。这样大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。即便一个区内的路由交换设备出了故障并不影响自治域内其它区路由交换设备的正常工作，这也给网络的管理、维护带来方便。根据行政区划，将不同区域划为独立的域，网络骨干核心层设备即广电中心Alpine3808、huawei6506、cisco7609、金北镇Summit1i、塔集镇Summit1i及其相应千兆光环网上VLAN、端口规划入area 0.0.0.0域，金北镇、塔集镇Summit1i系列设备充当ABR（域边界路由器），其上联端口属于area 0.0.0.0域；乡镇区域汇聚层以广电中心、金南镇、戴楼镇构成子环网形成第一个区域汇聚层独立的域area 0.0.0.1域，将相应的VLAN、端口加入域中；金北镇为分中心与吕良镇、前锋镇构成子环网形成第二个区域汇聚层独立的域area 0.0.0.2域，并将相应的VLAN、端口加入域中；以塔集镇为分中心与银集镇、涂沟镇构成子环网形成第三个区域汇聚层独立的域area 0.0.0.3域，将相应的VLAN、端口加入域中；预留area 0.0.0.4、area 0.0.0.5域备城区日后升级构建环网；采用OSPF协议后，骨干层、汇聚层整体的可靠性、稳定性、负载均衡性、链路故障的收敛速度等性能都得到了极大的提高。2.3 EPON+EOC EPON+LAN双向接入项目广电中心城区设立逐步从120个光节点增设到200-300个节点，部分地区达到50户一个节点，采取EPON+eoc 对互联网络业务要求高的高端用户可以提供数据业务的LAN接入方式面向用户提供需求接入，符合了滚动发展设计原则。具体结构示意图如图二：城域网IP核心设备和OLT设备之间的网络连接，根据HFC网络的分布特点以及未来数字电视双向业务应用要求，在城域网骨干节点与用户接入网之间，直接用以太无源光网络技术接入，将用户接入网汇聚后透明接入到城域网中的多级网络汇聚。EPON网络中的OLT设备在整个城域网络中充当网络汇聚层的功能，负责用户接入汇聚和业务分离，OLT设备安装在分前端，具有多多路由功能相互之间通过不同的物理路由连接形成环网。EPON配置OLT采用高密度的PON口系统，支持下行PON数量40个，每个PON口支持32个ONU，上行端口支持10G、GE、FE接口类型；PON口光功率配置按照OLT-ONU的传输距离10km来计算。PON光接入网络与HFC网络中的光网络节点公用，在分前端设置一级分光，在末级设置二级分光，光分路器放在分前端和光节点，从分前端到光节点的视频信号用纤为1+1，从分前端到光节点或搂头的数据信号纤为1+2（1芯主用、1芯备用、1芯扩容），具体分光比看覆盖用户情况定。初步一般性光节点不大于300户考虑，覆盖5-6东楼，光接收机到用户楼栋之间不在配备信号放大器，配置的光机有四个以上的输出口，输出电平大于100DB，确保到户有70db左右。3、 预算3.1 1550nm通道项目序号名称单价数量总价11550nm光发射机10万220万2EDFA0.9万43.6万3光切换开关0.4万124.8