秦皇岛有线电视综合业务网络建设方案.doc

专业硕士学位论文秦皇岛有线电视综合业务网络建设方案QINHUANGDAO CABLE INTEGRATED SERVICES NETWORK BUILDING PROGRAM作者：导师：北京交通大学2020年1月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名： 导师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日中图分类号：UDC：学校代码：密级：vii北京交通大学专业硕士学位论文北京交通大学专业硕士学位论文秦皇岛有线电视综合业务网络建设方案QINHUANGDAO CABLE INTEGRATED SERVICES NETWORK BUILDING PROGRAM作者姓名：学 号：导师姓名： 职 称：工程领域： 学位级别：硕士 北京交通大学2020年1月致谢本论文的工作是在我的导师刘云教授的悉心指导下完成的，刘教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来刘老师对我的关心和指导。刘教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向刘老师表示衷心的谢意。刘教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，马思邈、朱晓松 等同学对我论文中的互联网接入和互动电视等研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。北京交通大学专业硕士学位论文 ABSTRACT中文摘要摘要：本文是“三网融合”背景下广电网络由单一业务网络向综合业务网络转型的一个总体规划方案。规划的主要目标是实现网络双向化、数字化，提高网络的安全性和可管理性，使网络除了传输广播电视功能外，还可以开展互联网接入、互动电视及其他各种增值业务。在基础网络规划方面，规划了各类业务占用的频段，规划了前端功能分区的结构及各功能区域的详细设计，规划了分前端多业务频分复用传输的网络结构，规划了两级环形结构的干线网络传输模式，规划了接入网络模型。在业务平台规划方面，规划广播平台一级链路采用1550nm光传输模式，二级链路采用1310nm光传输模式；规划交互平台干线传输采用SDH系统，互联网接入业务采用Cable Modem技术，互动电视系统下行使用广播通道，上行利用Cable Modem系统。本方案充分保留了传统有线电视网络的结构，技术模式标准化高，可借鉴经验较多，系统改造容易实现。网络升级可根据业务发展情况逐步进行，适合分布式投资。本方案计划在秦皇岛有线电视网络中实施。关键词：前端；分前端；干线网络；接入网络；广播平台；交互平台ABSTRACTABSTRACT: This article is a triple play background radio and television networks from a single integrated business network business network transformation to an overall planning program. The main objective of planning is to achieve a two-way network digitalization, enhance network security and manageability, in addition to the network transmitting radio and television features, also carried out in Internet access, interactive TV and other value-added services. In the basic network planning, planning all kinds of business occupied band, the Planning Division front-end functions and the functional areas of the detailed structural design, planning, multi-service front-end frequency sub-division multiplexing transmission network architecture, planning a two-stage ring Structure of trunk network transmission mode, the access network planning models. In the business platform planning, planning a broadcast platform with 1550nm optical transmission link model, two links with 1310nm optical transmission mode; planning interactive platform using SDH trunk transmission system, Internet access services using Cable Modem technology, interactive TV system downlink using the broadcast channel, the uplink system using Cable Modem. The program is fully retained the traditional cable television network structure, high standard technical model, can learn from more experienced, the system easy to implement reform. Network upgrade can be carried out gradually according to business development for distributed investment. The program plans to implement in Qinhuangdao cable television network. KEYWORDS：Front-end; Sub-front; Core network; Access Network; Radio platform; Interactive Platform北京交通大学专业硕士学位论文 目录序国务院已经明确了广电、电信业务相互进入的模式，具体实施时间表和试点城市近期即将公布。广电网络进行双向化改造以拓展多业务传输的能力成为当务之急。秦皇岛有线电视网络已经进行了数字电视平移并进行了双向业务传输试验，规划全网络的综合信息业务传输模式恰逢其时。我从事有线电视行业已有近20年历史，对有线电视网络有比较深入的理解，通过在北京交通大学电子工程学院的学习，理论水平有所提高，以上这些因素是我做这个方案的基础。在方案制定过程中，得到了老师的指导和同事的支持，我心里非常感激。由于水平有限，方案中不妥之处在所难免，还请老师指正。目录中文摘要iiiABSTRACTiv序v1前言11.1有线电视发展历史11.2有线电视网络面临的机遇和挑战31.3有线电视网络的发展方向52秦皇岛有线电视网络现状72.1秦皇岛有线电视网络发展历程72.2系秦皇岛有线电视网络业务介绍102.3秦皇岛当前有线电视网络状况介绍113相关标准介绍143.1数字电视系统相关技术143.1.1视频编码标准143.1.2视频编码标准153.2数字电视系统相关技术154秦皇岛有线电视综合业务信息网络规划174.1规划的目标、原则和依据174.1.1频率划分184.1.2前端规划194.1.3分前端规划234.1.4干线网络规划244.1.5接入网规划264.1.6A（广播业务）平台规划274.1.7B（交互业务）平台规划284.1.8B平台核心网络设计294.1.9B平台边缘网络设计314.2网管监控及运营支撑系统规划335关键技术研究345.1网络链路性能分析345.1.1链路性能指标345.1.2一级链路性能分析355.1.3二级链路性能分析405.1.4接入网端口性能分析415.2EPON接入技术研究445.2.1GEPON的技术原理455.2.2GEPON的上下行传输分析455.2.3ONU的自动发现过程(Discovery)455.2.4同步和测距465.2.5GATEREPORT过程465.2.6VLAN映射和管理475.2.7QOS处理486总结和展望50参考文献51附录 A52作者简历54独创性声明55学位论文数据集56北京交通大学专业硕士学位论文 前言1 前言1.1 有线电视发展历史有线电视也称作电缆电视，其英文缩写为CATV(Cable Television),最早出现于上世纪50年代的美国，建立有线电视系统的主要目的是为了解决受高山或高楼阻挡的居民收看电视的难题，通常是在能够接收到电视信号的高处建立一个公用的开路天线系统，再通过电缆网络将收不到信号的居民用户连接起来，以达到收看电视的目的，所以，早期的有线电视系统也叫“共用天线”系统。后来，有些共用天线系统在前端增加了录像机等设备，可以播放电影录像以及本地制作的电视节目，这种有线电视系统也称作“闭路电视”系统。上世纪60至70年代，随着卫星通信的广泛发展，可以从卫星上接收到的电视节目越来越多，有线电视系统的频道数逐渐增加，达到十几个甚至超过二十个，有线电视渐渐发展到空间信号不受阻隔的区域。一些酒店可以通过卫星接收到境外的电视节目，再通过有线电视系统送到客房来满足外国客人的需求。由于带外抑制不够的限制，这一时期的有线电视系统只能采用隔频传输（两个频道之间要空出一个闲置频道），限制了有线电视频道的进一步增加。由于信噪比和交扰调制比、互调调制比等其它非线性指标的限制，有线电视系统的传输距离非常有限，最长只有几公里，所以，这一时期有线电视系统的规模也比较小，一般为几十户到几千户。上世纪80年代，邻频技术取得突破，有线电视系统的频道数逐渐增加到30-40个。由于噪声和非线性失真得到有效抑制，传输距离也有所提高，高性能放大器可以级联到将近20级，传输距离达到15公里，覆盖用户达到十几万户甚至几十万户。这一时期城市有线电视网络如雨后春笋般建立起来，但城市有线电视网络仍然是分散的、相对独立的网络。由于电缆损耗的频率特性，有线电视网络的带宽也受到了限制，当时的有线电视系统带宽多为300MHz和450MHz，最高也仅为550MHz，基本为电视频道占满，有线电视网络经营业务比较单一。90年代以后，一些有线电视网络运营商在干线传输中采用光缆代替同轴电缆，光纤具有传输损耗小、传输带宽大、抗干扰能力强等优点，大大提高了网络传输距离，超大规模的有线电视网络应运而生，有线电视系统的带宽也大为提高，达到750MHz和860MHz，目前已经出现了1GHz的光传输设备。90年代中期，由于美国ATSC标准和欧洲DVB-C标准的制定，数字电视迎来发展的春天。这两个标准都源于80年代对高清晰度电视研究的结果，通过大量的研究发现，相对于模拟电视，数字电视不仅可以提供更高的清晰度，而且可以占用更低的带宽，从而提高了系统的容量。数字电视还拥有更强的抗干扰能力，数字电视还容易向多媒体方向过渡。美国、日本、欧洲、澳大利亚等国都在1996相继发布了模拟电视向数字电视过渡时间表，分别计划于2006年到2008年淘汰模拟电视。上世纪末，由于互联网的发展人类进入信息时代。Cable Modem是运用于有线电视网络中开展互联网接入的一种技术，这种技术采用QPSK或QAM方式将数据信息调制到有线电视上、下行通道的载波上进行传输，实现交互的数据通信。Cable Modem的运用使有线电视网络从单向的单一业务网络进入双向多业务网络领域，互动电视、网络电话等其它双向业务在有线电视网络上的实现也是建立在Cable Modem技术基础上的。互动电视是近几年在有线电视网络上应用的一种新的电视收看方式，它改变了电视用户只有被动收看电视台播放固定电视节目的传统收看方式，用户可以根据自己的喜好随时点播运营商节目库中的电视节目，甚至可以快放、回放和储存。中国最早的有线电视系统是上世纪70年代的北京饭店有线电视系统，80年代初至90年代初中国的有线电视系统主要是小型的共用天线系统和闭路电视系统，1989年在广东省韶关市成立了中国第一家城市有线电视台，有线电视网络随后在全国各级城市蔓延开来，并逐渐延伸至县城。到1995年全国地级以上城市基本成立了有线电视台，这一时期的网络基本是同轴电缆网络，网络带宽为450MHz或550MHz，传输距离不超过15公里，因此，大城市都存在相对独立的多个有线电视网络。网络以传输电视节目为主，大部分网络还传输了几套调频广播节目，电视频道数在20个到30个之间。干线系统中一般都预留了回传通道，但基本没有使用。1995年前后，光缆逐渐出现在城市有线电视网络中，主要作用是城市内的各区域网络整合，1997年开始，全国有线电视网络出现大面积的光缆建设和光缆改造工程，省际有线电视光缆网络和国家有线电视光缆干线网络也陆续开工建设，到2005年，国家干线网、各省干线网、各级市县光缆网、各级市内干线网基本建设完成。光缆网络的建设为各级网络整合提供了可能，各种形式的网络整合陆续出现在中国有线电视领域，其中以省内网络整合为主，也出现了跨区域的网络整合。1996年，有线数字电视和有线电视网络数据业务在杭州ICTC会议上被热烈讨论，随后，这两项业务陆续出现在各个有线电视网络中。2003年，青岛率先完成了数字电视平移工作，实现了全网有线电视数字化，到2008年，全国有线数字电视用户已经超过3000万。我国有线数字电视系统的基本节目一般为60套左右，付费节目一般为30套到60套不等，其中有2-6套高清电视节目。数字电视系统一般还开通了数据广播、NVOD、股票信息、电视游戏等增值业务。目前，在有线电视网络中开展的数据业务主要是线路端口（或光纤）出租和互联网接入，互联网接入业务开展较好的深圳天威视讯网络的宽带用户已接近30万户，接入率接近30%，但全国总体发展水平很不理想。1.2 有线电视网络面临的机遇和挑战在信息化社会的今天，有线电视网络作为信息传递的媒介，得到了空前的发展机遇。无论是电视业务本身的普及和发展，还是向其它信息领域延伸，都有极其广阔的空间。但正是因为信息产业的巨大发展前景，有线电视网络也面临着前所未有的竞争和挑战。“电视”这一形式在我国是国家政令下达、民众获得信息的重要途径。上世纪70年代末，电视机才开始在我国普通百姓家庭中出现，经过30年的发展，电视机在我国已经得到广泛的普及。据统计，到2005年底，我国城市户均电视机拥有量已经超过1.5台。近几年，随着等离子电视、液晶电视日渐成熟，我国又形成一股电视机更新换代热潮。电视机与有线电视是两个相互促进的行业，近5年以来，我国有线电视用户年均增长量超过10%。另外，城市化的进程还间接增加了城市有线电视网络的用户数量。目前，我国大部分城市有线电视入户接入率超过90%，在相当多的城市中接入率甚至接近100%，在家庭用户领域，有线电视网络已经成为最大的网络运营商。巨大的用户拥有量为有线电视运营商提供了经营的保障和发展多种业务的潜力。数字电视技术的应用不仅提高了有线电视系统的抗干扰能力、提高了画面清晰度，还提升了系统容量。550MHz模拟系统最多只能提供60套模拟电视节目，而同样带宽的数字系统却能提供400套图像更为清晰的数字电视节目。节目的增加可以更好地满足不同用户的需求，比如提供体育、音乐、电影、教育等专业频道。数字电视系统可以提供高清晰度电视服务，标准清晰度数字电视像素为576480，码率为3.75Mbit/秒，高清晰度电视像素为19201280，码率为25Mbit/秒，高清晰度电视可以达到电影的清晰程度，高清晰度电视必将取代标准清晰度电视。数字电视也改变了运营商的经营模式，运营商可以通过“付费电视”的方式收取“基本收视费”以外的收入。数字电视技术的应用还改变了电视机单一功能（收看电视节目）的状况，用户可以通过普通电视机和其它终端设备（如机顶盒、遥控器等）应用运营商提供的数据广播、电视游戏等服务。其中数据广播服务可既提供政令信息、天气预报、航空铁路信息等非实时信息，又可以提供股市行情信息、互联网信息等实时信息。电视游戏不仅可以提供并定时刷新普通视频游戏，还可以通过遥控器提供动感游戏。有线电视运营商可以通过双向网络提供互动电视（VOD）服务，互动电视提高了用户的参与热情，是年轻人喜欢接受的方式。近几年，互动电视在美国得到迅速发展，渗透率接近40%，全美月点击率超过10亿次。互动电视在中国刚刚起步，全国有接近20个城市开通了互动电视业务，中国的互动电视业务发展前景可观。近十年来宽带互联网在全球的迅速普及为有线电视运营商拓展了新的领域。有线电视网络本身拥有较宽的频率资源，随着回传噪声的有效抑制和Cable Modem（电缆调制解调器）技术的成熟，有线电视网络在宽带接入方面的优势日益显现。美国有线电视网络占据着60%以上的宽带互联网市场，但在世界其它地区有线电视运营商并没有充分发挥这一优势，尤其在中国，由于政策的原因，有线电视网络在宽带互联网接入领域的市场占有率还不足10%。随着国家产业政策的调整和网络融合的趋势，有线宽带前途广阔。有线电视行业面临的压力一方面来自于广电行业内部，另一方面来自于电信运营商。卫星直播和地面数字电视会吸引部分有线电视网络传统电视用户，电信运营商在互联网接入、互动电视（电信网IPTV）等领域会与有线电视网络形成竞争。卫星直播早在上世纪90年代初就已经问世，最初采用模拟传输体制，由于一颗卫星传输节目套数有限，直播卫星用户往往采用自动跟踪天线，一副天线能够记忆多颗卫星的位置，通过遥控器可以将天线调至预期位置。由于天线安装位置很受局限，这种方式不适合居住密集的楼房用户，而且成本很高，在我国没有发展起来。DVB-S标准问世为数字卫星直播带来机遇，一颗卫星可以提供几十套标准清晰度数字电视节目，接收Ku波段的天线可以小到直径只有几十厘米，接收难度大为降低。虽然图像质量不能与有线数字电视相比，并且存在不能提供互动服务，系统中无法接收本地节目等缺点，但仍对有线电视网络低端用户有一定吸引力。广电总局于2003年发布了地面数字电视标准，采用调制方式，为了提高抗干扰能力，调制方式的频带利用率比有线数字电视标准DVB-C所采用的64QAM调制方式低一倍，即一个标准频道（8MHz）的码率仅为19Mbit/秒，传输节目容量受到限制，而且空间信号接收受到高楼阴影、多重反射等影响，收看质量也很难与有线数字电视相比，系统不能提供互动服务。虽然目前地面数字电视相比卫星直播对有线数字电视的影响要小一些，但地面数字电视融入了本地节目，相比有线电视网络具有成本优势，对有线电视网络仍是一个潜在的威胁。公众电话网因其本身即是双向网络的特性在互联网推向社会的初期占得了先机，电信运营商利用电话线开展互联网业务，用户采用拨号的方式上网，上网时，电话处于占线状态，不能接、打电话，上网速度也很慢。随后电信网络推出了ISDN技术，利用一条双绞线可以同时上网和打电话，上网速度也有所增加，但最高速率也只有64Kbit/秒。在有线电视网络推出Cable Modem技术后，电信网络又推出了Adsl（非对称数字环线）技术，进入宽带互联网时代。由于Adsl速率不如Cable Modem，在美国，Adsl宽带用户一直少于Cable Modem宽带用户。在中国的局面则大为不同，中国电信和中国网通的Adsl宽带用户占据整个宽带市场的80%以上。中国的有线电视网络的宽带业务可谓困难重重，主要障碍有：ISP经营许可、公网地址、Internet海外出口、网络互联互通等，虽然上述部分内容正向好的方向发展，但有线电视网络的宽带经营步履维艰。广电总局2006年颁发了第一张IPTV执照，电信网络进军视频领域的脚步已然来临。IPTV是将数字视频转换成IP包的形式在IP网络上传输，用户端通过机顶盒连接到电视机上。IPTV主要应用于点播电视（互动电视）领域，因其占用带宽较大，对网络要求很高，Adsl网络只支持5%的渗透率。由于节目内容受限、业务经营范围受限、网络质量等原因导致IPTV发展状况并不理想，但电信企业经营视频业务的努力不会停止，IPTV是有线互动电视甚至是有线数字电视的有力竞争对手。对有线电视网络形成竞争的还有全光接入网、手机电视等等。全光接入网也称光纤入户，是电信网络和有线电视网络未来发展的方向，中国移动固网资源缺乏，在取得电信全业务经营权之后最容易首先建设全光接入网。光纤入户虽然成本很高，却可以满足高端客户对高带宽的需求以及网络未来发展的需要。手机电视虽然目前不会对有线电视网络造成太大的威胁，我们也应密切关注它的发展动态。1.3 有线电视网络的发展方向有线电视行业面临着良好的发展机遇和前所未有的竞争压力，相对于主要竞争对手-电信运营企业，中国有线电视运营商存在经营业务种类单一、网络规模较小并且相互孤立、行业规范不健全等劣势。有线电视产业只有建立健全的行业标准，进行网络合并以扩大网络规模，开展综合业务运营才能在竞争中取得生存的机会。上世纪九十年代，美国政府推出了“国家信息高速公路”计划，即“NII”计划，我国也在“九五计划”中提出了“中国基础信息设施建设规划”，即“CII”计划。CII计划中明确提出要将有线电视网络由只传输电视信号的单一业务功能网络建设成为综合信息业务网络。近十年来电信网络、计算机网络和有线电视网络之间业务相互渗透现象越来越明显，先后出现了“三网合一”、三网融合“的说法，IP电话、流媒体技术、数据广播、手机电视等正是这一时期的产物，各类运营商经营业务内容趋同的倾向日益明显，传输综合信息业务是有线电视网络的唯一出路。只有对有线电视网络进行双向化和数字化改造，才能实现多业务传输的功能。在这个“信息爆炸“的时代，被动地接收广播式信息已经不能满足人们的需求，人们愈来愈依赖交互的方式获取信息。传统的有线电视网络是单向网络，要在有线电视网络中实现综合业务传输，就必须对有线电视网络进行双向化改造。今天的有线电视网络基本是由光缆网络和同轴电缆网络组成。光缆网络实现双向比较容易，因此，双向改造的第一步是延伸光缆网络的长度，即”光进铜退“。因为光纤高带宽和高抗干扰的性能，“全光接入网”已成为所有信息网络接入网类型的终极选择。电缆网络改造实际是解决有线电视网络回传通道的问题，目前有多种技术体制，主要有双向HFC+Cable Modem方式，Epon+Lan方式，Epon+Eoc方式等。由于广电行业未能及时有效推出有线电视领域相关建设标准或对运营商约束力度不够导致各地有线电视网络技术体制五花八门，这种情况引起一系列不良后果：产业整体成本不能有效降低，网络中应用的产品质量较低，网络互连较难，新业务推广迟缓，产业整体竞争力较低等等。51北京交通大学专业硕士学位论文 总结和展望2 秦皇岛有线电视网络现状2.1 秦皇岛有线电视网络发展历程上世纪90年代初正是国内共用天线系统发展的高峰时期，当时秦皇岛市企事业单位及宾馆酒店的共用天线系统共有几十个，其中大部分为隔频系统，系统带宽为300MHz或450MHz，传输10套到15套电视节目。这些系统覆盖了全市不到10%的电视用户，超过90%的居民只能通过拉杆天线或八木天线接收3至4套开路电视节目。秦皇岛有线电视网络始建于1992年，最初网络建设标准是550MHz邻频系统，最大节目传输能力为59个PAL制电视频道。前端核心设备邻频调制器采用美国吉洛德公司（GI公司的子公司）的产品，1993年8月开播时传输了16套电视节目，到1995年传输节目达到30套。干线网络采用树型结构，传输介质为同轴电缆，采用美国进口的QR860电缆；干线放大器同为吉洛德公司产品（5F30和5P22），网络中使用的放大器最多级数为13级；支干线也采用树形结构，传输电缆为QR540电缆，延长放大器也是吉洛德公司产品，一般为2到3级；分配网依然是树形结构，同轴电缆采用国产藕芯电缆，后来采用物理发泡电缆，规格为sykv-12、sykv-9、sykv-7、sykv-5四种型号，分配放大器和分支分配器、用户盒等产品均采用国产产品。电缆布放主要是架空方式，干线和支干线以电力杆路由为主，自建部分杆路作为补充；分配网络主要采用墙壁架设钢绞线的方式，入户设施安装在楼道内，打通楼板连接电缆。94年前的住宅建筑设计中，电视系统均为“串接” 结构，经过与建筑设计部门沟通，94年后的住宅电视系统设计已改为 “分支分配”结构，楼外也改成地埋管道方式。93年至95年是秦皇岛有线电视网络的覆盖阶段，在这一时期，秦皇岛城市居民有线电视覆盖率超过了90%，三个区有线电视用户数也超过10万户。96年前三个区的有线电视网络是相互孤立的，三个前端互不相连。与此类似的是，秦皇岛还有8家企业网络和十几家宾馆网络独立运营，网络结构、技术体制各不相同，严重阻碍有线电视新兴业务的开展。由于中央电视台第3、5、6、8套电视节目上星以及光纤技术在有线电视领域的应用，秦皇岛有线电视网络整合取得了迅速进展。96年在海港区内整合了4家企业网络和部分酒店网络，架设了秦皇岛至山海关的光缆链路，整合了山海关区网络和山海关开发区网络以及4家企业网络。97年国干网和省干网陆续开通秦皇岛站，98年陆续开通了秦皇岛到北戴河以及昌黎、抚宁、卢龙的光缆。到2002年完成了全市网络的整合，整合后的网络有了统一的发展规划，在建设标准、技术体制和网络结构上也渐趋一致。98年在新建小区接入网（分配网）设计和建设方面进行了重大技术改进，即接入网采用“双向光工作站+无源分配网络”的HFC网络结构。从机房到每个光节点敷设4芯光纤，一芯传输下行信号，一芯传输上行信号，其余两芯作为备份；光工作站选用美国哈雷公司产品，一个光节点覆盖约350个用户，光节点到楼采用星型网络结构，电缆选用QR540铝管电缆；楼内仍然是树形分支分配网络结构，单元间采用-9铝管电缆，楼层间采用-7四屏蔽电缆，到用户采用-5四屏蔽电缆；无源器件均采用高屏蔽、高隔离产品，楼内、楼外均采用暗装敷设方式。网络已经基本具备双向业务传输能力。99年初，我们完成了市区一级光纤链路( 中心与分中心之间或分中心与分中心之间)的设计工作。在海港区范围内设计六个分中心机房，每个分中心覆盖约两万用户（中心机房也覆盖两万用户）。根据地理位置其中三个分中心与中心机房形成一个环路，另外三个分中心与中心机房形成另一个环路，即一级链路网络为双环结构，一级链路光纤设计为32芯，用于传输广播业务主、备信号，干线数据信号和其它备用考虑。99年至2000年我们完成了一级链路和部分二级链路管道建设工作，一级链路管道设计为7孔梅花管，二级链路（分中心到街区交接箱）管道设计为5孔或3孔梅花管。2000年秦皇岛有线电视网络转为公司化运营，并于2001年由中信通信公司注资成立股份制公司。2000年10月中心机房迁入广电中心。2000年完成了一级链路光缆铺设和交接箱安装工作。2000年到2002年完成了5个分中心机房的建设工作，A平台（广播业务）、B平台（数据业务）也陆续开通。A平台为两级1310nm模拟光传输网络结构，第一级网络为环形结构，两台1310nm光发射机（一主一备）安装在中心机房，到每个分中心机房利用两芯光纤（分别连接在主、备光发射机的光分路器上）连接到两台光接收机上， 两台光接收机输出的射频信号经过一个A/B开关进入第二级网络。第二级网络为星形结构，在分中心机房A/B开关输出的射频信号经过分配系统输入到多个光发射机，每个光发射机连接一个六分路器通过光纤将信号传送到六个光节点；在分中心机房光发射机输入端可以注入数据业务的下行信号，此信号与电视信号采用频分方式传输，数据业务的上行信号反方向通过分配网络（与下行信号频分复用），在光节点处与下行信号分离出来经过反向光发射机和一芯光纤传输到分中心机房，在分中心机房经过反向光接收机转为电信号，再与数据设备相连，实现数据通讯。B平台为环形结构，核心路由器为思科公司的cisco12008，只有三个分中心开通了数据业务，汇聚层路由器为cisco7507和cisco7513，这四台路由器之间形成一个DPT环；2002年公司开始开展数据端口出租和光纤出租业务，同年公司还进行了Cable Modem方式宽带接入的试验工作。2003年到2008年秦皇岛市区进行了大面积道路改造，公司干线管道建设发展迅速，到2008年干线管道总里程已接近300公里，市区内光缆铺设皮长超过1000公里。2004年已完成干线光缆化改造，2006年基本完成支干线光缆化改造。一级链路网络得到进一步完善，到2006年规划出1个中心机房11个分中心机房的一级链路网络结构，并完成9个分中心机房的建设工作；第一级模拟传输网络全部实现冗余备份，数据干线网络也得到补充，建立了7个节点的SDH环网；98年以后的接入网络全部按双向网络标准建设，到2006年楼内网络设计改为集中分配方式；2005年公司正式开始运营Cable Modem方式宽带接入业务，到2008年宽带用户达到7000户。由于网络老化、新业务开展等原因，公司于2005年底年开始进行接入网改造，到2007年底改造基本完成，网络传输质量得到较大提高，双向网络覆盖全市城区99%区域，也为数字电视整体转换提供了基础。接入网改造是以街区为单位进行的，街区划分类似于行政管理上的街区，一般以两横两纵四条马路所包围的区域划分为一个街区，确定街区的因素主要是街区面积和街区当前用户数，一般街区面积不小于0.25平方公里，用户数约为2000户到7000户之间，海港区划分为72个街区，三个区街区总数共计100个左右。改造内容包括：基本沿用原网络路由，部分改造架空钢绞线；彻底取消街区内电缆支干线网络，放大器间电缆网络，二级链路光缆进入街区后设置一个光缆交接箱，交接箱引出光缆一般为12芯或24芯，到每个光节点留4芯，每250户到350户的区域设一光节点，光节点安装在光节点箱内；更换系统到楼网络，楼内单元间网络，光节点到楼采用QR540电缆，单元间采用-9铝管电缆，单元间分配器安装在金属分配箱内；单元内网络包括入户网络则保留原样。2008年是中国奥运之年，秦皇岛是北京奥运会协办城市，在奥运会开幕之前，公司仅用了不到5个月时间完成了28万数字电视用户“整转”工作，速度之快，全国少见。其实，高效率源于精心的准备。除网络改造提供了良好的网络基础外，公司还做了大量准备工作，2007年暑期前，公司就完成了数字电视前端的硬件、软件调试工作，2007年9月，一级链路数字电视传输系统全部开通，2007年9-12月份公司进行了周密的全网测试工作；数字电视系统符合DVB-C标准，采用Mpeg-2压缩格式，标清节目码率为4Mbps-6Mbps，高清节目为25Mbps。目前系统中共传输120套标清电视节目，3套高清电视节目，一套数据广播，16套数字音频节目，共占用24个PAL制频道。硬件核心设备复用器、QAM调制器采用芬兰Teleste产品，软件条件接收系统（CAS）、用户管理系统（SMS）、节目指南系统（EPG）都采用永新视博公司产品。数字电视使秦皇岛有线电视网络进入数字化时代。公司还多次组织到其他城市学习整转经验，并成立整转办公室；当然，整转工作的成功离不开省公司在物价等政策方面的积极准备、秦皇岛市政府等相关部门的大力支持和广大市民的理解配合等因素。2.2 系秦皇岛有线电视网络业务介绍秦皇岛有线电视网络正在运营和曾经经营的业务主要有:基本模拟电视业务、音频广播业务、模拟付费电视频道业务、图文电视业务、数据广播浏览（PC接收）业务、基本数字电视业务、数字音频广播业务、数据广播（电视接收）业务、宽带接入（Cable Modem）业务、专线业务等，以下就其内容和运行时间等进行简单介绍。基本模拟电视业务是公司数字电视整转前经营的主要业务。频道数从1993年开播时的16个增加到2008年时的42个，信号源来自本地、地面开路、卫星、微波和光缆。收费采用包月的方式，最初包月费为每月9元，1998年后调整为每月13元，收视费是公司主要收入来源。2008年数字电视整转结束时系统中保留了7套模拟电视节目，为用户第二台（或以上）电视机提供免费信号，没有接收数字电视信号的用户如要收看这7套节目则要每月付4元维护费。没有整转的郊区用户仍然以收看42套模拟电视为主，按照广电总局的规划最迟到2015年将彻底关断模拟信号。音频广播业务与基本模拟电视业务同时诞生，同是消亡。系统中共有4套调频广播节目，用特殊的调频收音机来接收，属于基本模拟电视节目的附属业务，免费传输给用户，此项业务的用户一直非常少。公司1999年开办了4套模拟付费电视频道业务，节目源选自香港凤凰卫视的四套卫星节目，节目主要提供给三星级以上酒店及特殊用户收看，不向普通用户开放，包月费为每户每月20元。频道采用加密方式传输，用户要购买一台模拟机顶盒才能解码收看，这种机顶盒当时名称是选台器或解码器，基本模拟电视频道因为没有加密，通过机顶盒收看时则不用解码。付费模拟电视频道用户最多时也不超过3000户，在2002年后随着数字机顶盒的出现就逐渐减少了，公司在2008年取消了模拟付费频道。图文电视是模拟电视系统的增值业务。最初利用电视场逆程进行传输，后来由于数据量增大改用一个电视频道来播出，其形式是滚动播出文字及图片信息。秦皇岛有线电视台于1996年开通图文信息频道，最初播出的内容有天气预报、航班信息、政令信息、报摘新闻等，后来发展为实时股市信息，实时点歌、游戏及各类广告信息等。频道免费向用户开放（点歌需收费），主要以广告形式盈利，1998年交归市广电局经营，改名称为图文频道，目前已停播。数据广播浏览（PC接收）业务是在有线电视网络中单向传输大量的类似于互联网中网页信息的业务。接收端利用一个带有射频接口的网卡与计算机相连。其传送的信息量要远远大于图文电视，传输的内容主要是互联网上的信息，后期用户以接受股市实时行情及分析工具为主。收费采用包年的形式，包年费为360元，用户最多时达到700户，到2007年业务终止。基本数字电视业务是公司当前经营的主要业务，2008年开始运营，目前收入和利润都要占到总数的80%以上。基本数字电视频道有95套节目，主要分为两个节目包，A包包含60套电视节目，主要是中央台、河北省台、秦皇岛台及各省卫视节目，B包主要是中数传媒、上海文广、华城影视等公司制作的专业频道节目，共35套。用户主机包月费为26元，可以收看A、B包95套节目，副机包月费为8元，只能收看A 包60套节目，副机收看B包节目需另外付费。 数字音频广播业务属于基本数字电视业务的附加业务，免费传输给用户。数据广播（电视接收）业务是数字电视系统的一项增值业务，与图文电视类似，向用户播发各类图文信息。数据广播的收看是以网页浏览的形式，其功能也更为强大，可向用户提供游戏、视频浏览等内容，图文显示中增加了Flash功能。可以在网页上插入广告来获取回报，目前还没有商业运营，仍属公益性质。宽带接入业务是有线电视网络最有价值的扩展业务之一，秦皇岛宽带接入业务采用Cable Modem方式。这种接入方式的工作过程是:在分前端将下行数据信号调制到标准电视频道上，与广播信号混合、通过HFC网络送达用户端; 上行信号通过电缆网络到达光工作站（或放大器），上行信号在光工作站分离后通过一芯光纤到达分前端。公司于2002年开通此项业务，到目前已经发展用户8000个（在网）,约占城区总用户的3%，占秦皇岛宽带用户总数的7%。宽带业务是广电网络双向业务的基础业务，面临电信企业的激烈竞争，是目前公司重点发展的项目。 专线业务是公司2001年开始发展的扩展业务，主要内容是为企事业单位提供网络互联，具体形式有光纤链路出租和电路端口(或以太网端口)出租。几年来发展的主要用户有医保、银行、法院、交警、刑警、邮政、税务、电信等等，用户最多时达到一百多个点，目前正在使用的有67个点。专线出租业务竞争激烈，对网络资源占用较大，目前不作为公司重点发展项目。2.3 秦皇岛当前有线电视网络状况介绍秦皇岛有线电视网络主要为环形、星形和树形结构。其中，前端到分前端以及分前端之间的光纤链路为环形结构，称作一级链路；分前端到街区光缆交接箱的光纤链路是星形结构，称作二级链路；街区光缆交接箱到用户的网络称作接入网，接入网主要是星形加树形结构。秦皇岛有线电视网络设前端一个，分前端十一个。前端是整个网络的核心，它通过光缆、卫星及微波与远地前端连接，将远地前端和本地的信源经过接收、处理再转发到分前端，广播平台、交互平台、网管系统和支撑系统的核心设备都安装在前端。分前端的主要功能是将服务通过接入网覆盖用户，在分前端可以将交互业务与广播业务混合，通过一个网络传输到用户。分前端一般覆盖十个（左右）街区，用户数量为两万到三万户。秦皇岛有线电视网络一级链路是四个环形结构（见图2.1），环路光缆为32芯，其中，A平台每个分前端用4芯，共16芯，B平台用4芯，其余用于线路出租和备份。二级链路光缆芯数为24芯到96芯不等。干线网络路由基本是地埋管道，全市干线管道全长超过300公里，管道孔数最小为3孔，最大为14孔。一、二级链路光缆连接全部采用光缆交接箱形式。图2.1 秦皇岛有线电视网络一级链路图公司接入网有两种形式，即城市接入网和乡村接入网。城市接入网模型为光节点+无源分配网形式，每个光节点光纤芯数为4芯，光节点到楼采用QR540电缆，单元间采用-9铝管电缆，楼道内采用四屏蔽-7、-5电缆。城市光节点主要采用暗装方式，每个光节点覆盖350个用户左右，具备双向传输功能。乡村接入网模型为光节点+放大器+电缆分配网形式，每个光节点光纤芯数为2芯，放大器一般不级联，电缆网络采用2屏蔽电缆，每个光节点覆盖用户为100户到600户不等，采用架空敷设方式，全部是单向网络。A平台干线采用两级1310nm光传输系统。第一级是两套750MHz系统，分别传输模拟、数字两个系统，其中模拟传输平台传输43个模拟频道，15个数字频点（90套数字节目），数字平台传输7个模拟频道，24个数字频点(130套数字节目)，都有冗余备份链路，采用电开关模式，传输指标都超过C /CNR53db,C /CTB63db,C/CSO67db。第二级80%是862MHz系统，20%是750MHz系统，采用单链路传输，一、二级链路综合指标达到C /CNR48db,C /CTB60db,C/CSO64db。B平台建设了IP和SDH两种传输系统。其中IP平台是四个点的DPT环形系统，核心路由器是Cisco公司的12008，三个汇聚层路由器是两台7507和一台7513，主要提供互联网接入业务和企业VPN业务。SDH系统目前覆盖了7个分前端，传输速率为2.5Gbps，这套SDH系统对IP网络具有良好的支持性能，为没有DPT节点的分前端提供互联网接入业务和企业VPN业务，同时还可以为用户提供电路出租业务。专线业务（以太网端口或电路端口）以光纤接入形式为主，因互联网业务主要面对个人用户，其接入网与广播业务共用HFC网络（在分前端处混合）。SDH网络还为设备网管提供了电路端口。公司目前B平台系统具有网管功能，但并没有建立完善的网管系统。A平台数字前端系统具有完整的网管系统；前端和8个分前端的UPS系统建立了网管系统；部分分前端传输设备进行过网管测试，实现网管的技术条件已经成熟，成本也较以前大为降低；干线网络和接入网络网管因技术和成本的原因目前还没有纳入实施计划。公司于1995年建立了一套模拟用户管理系统，主要用于用户档案管理和收费；2007年建立了主要用于数字电视用户管理的SMS系统，其主要作用是营业厅缴费、银行代扣等形式收取数字电视用户月租费，付费电视节目费等，并通过CA系统向用户授权；公司2006年还建立了一套用于宽带用户收费和管理的系统。目前，这三个系统还很难实现很好的融合。3 相关标准介绍3.1 数字电视系统相关技术3.1.1 视频编码标准数字电视和互动电视采用的视频编码格式主要有MPEG-2标准、MPEG-4标准、H.264标准和AVS标准。MPEG-2标准（ISO/IEC13818）制定于1994年，中文名称是：运动图像及其伴音信息的通用编码。MPEG-2标准压缩比可达到200：1，在压缩比为30：1时仍可提供广播级图像质量。MPEG-2在VHS质量电视（分辨率352288）压缩后的码率为1.5Mb/s，在标清数字电视（分辨率720576）压缩后的码率为48Mb/s,在高清晰度电视（分辨率19201080）压缩后码率为18-40Mb/s。MPEG-2标准向前兼容MPEG-1标准，支持逐行扫描和隔行扫描，并具有很大的伸缩性和灵活性，是目前数字电视领域应用最广的视频编码格式，目前，国内卫星电视、有线电视基本都采用MPEG-2标准，互动电视也以MPEG-2标准为主。MPEG-4标