东陵广电双向网改造方案

东陵广电双向网改造设计方案,沈阳视通光纤技术网络有限公司2013年4月1日,一、前言二、有线电视网如何进行改造三、双向接入网技术简介四、有线电视网络改造方案分析对比和建议五、东陵有线宽带双向网改造方案六、管理维护和升级方案七、结语,主要内容,一、前言,目前全国有线电视行业正在进行数字化整体转换。有线电视数字化使整个有线电视的业务、运营模式发生了革命性的变化。大家都意识到，单纯的模数转换没有实际意义，只有开展新业务、提供新服务、为用户创造新价值，才能使整体转换取得真正成功。新业务和新运营模式对网络提出了新的要求，最集中的体现就是要求网络实现双向。然而，中国有线电视网的现状是多数网络都没有完成双向改造，这样的网络仅能满足基本广播电视节目的传送，既不能承载多媒体交互业务，也不能有效实现网络、业务和用户管理。,在这样的形势下，广电业界都在思考、探索：怎样进行网络改造？近年来各种各样的基于HFC网络的改造方案层出不穷。这一方面反映了市场的需求，给了网络公司更多的选择空间，另一方面也给决策带来了困难。不少网络公司由于所处地域、经营规模等原因，感到无从下手，十分困惑。如何进行双向网络建设已经成为广电人面前的一个重大课题。本文希望通过对各种方案的分析对比，为业界同仁决策提供一个参考。,二、有线电视网如何进行改造,1、为什么要进行网络改造？,网络改造的目的是提升网络价值、提高竞争力、提高服务质量、提高收入。网络改造的成效也体现在网络社会效益和经济效益的提高上。提高经济效益的第一个途径是增加用户数量，这种手段的发展是有限的，目前多数网络的年用户增长率已经低于5。第二个途径是增加服务、提升ARPU值（每用户平均收入）。这是一条康庄大道，特别是相对原来单一服务，有更广阔的发展空间。第三个途径是降低运营、维护、管理成本，对于原来基本处于粗放管理的HFC网潜力很大。这当中主要是要权衡网管系统与人工管理的利弊。随着技术的发展，网管,将不仅仅起到管理网络的作用，还会成为用户管理的基础。随着IPV6的大规模推广，用户定位、用户行为感知等用户服务和管理的新技术都将提上议事日程，用户管理将产生直接经济价值。改造网络的另一目的是为了应对日益激烈甚至是残酷的竞争：避免用户流失、提升多业务、全业务服务能力，从而提高网络服务的社会和经济效益。2、HFC网络技术的发展由于铜资源越来越紧缺，铜价不断上涨，铜缆越来越贵;而光纤、光设备不断降价，越来越便宜。“光进铜退”自然成为发展趋势。HFC网络的光纤越来越靠近用户、每个光节点覆盖的用户数越来越少（2000户500户100户），目前已经进入FTTP（光纤到驻地）时代。,由于光纤到楼（楼群）甚至到单元的发展，同轴电缆网无源化，无源同轴网本身就是双向网，因此基于无源同轴电缆网的双向接入技术有了新的发展，最后100米无源同轴网双向接入技术已成为当前市场热点。IP化是信息网络发展的总趋势。新一代编解码技术（H.264、AVS、VC1等）的传输流都是基于IP格式的，因此前端必然IP化；前端IP化必然带动传送网的IP化，欧美和印度都已经开始骨干网的IP化；最终的必然趋势是全网IP化，当然也包括电视传送网。必须清醒地认识这一形势并在网络建设和改造当中积极应对和采用IP化技术。结论是：整个网络正面临数字化、光纤化、IP化。,3、目前网络改造的指导思想及定位首先，需要明确网络要运营什么业务：网页浏览？下载？VoIP？VOD？IPTV？网络管理？用户管理？不同的应用有不同的要求：安全级别、可靠性、带宽等等。提高可靠性、可维护性：不同的要求有不同的网络结构、不同的设备选型、不同的设计思路。提高指标：不同的应用有不同的指标要求。如256QAM调制比64QAM调制C/N(载噪比)要求高6dB；语音和视频的时延要求通常高于数据。因此有线电视网络改造的核心是实现双向。目前网络改造应该定位于可运营、可管理、可维护、能够开展包括视频、语音、数据的全部业务。,三、双向接入网技术简介,双向化改造可以采用CMTS技术、点对点光以太网技术、无源光网络技术以及EOC等双向接入技术1、CMTS技术CMTS技术基于HFC网络，以数字调制方式传送数据及音视频信号，向用户提供宽带IP接入服务。CMTS接入支持各种IP宽带业务，如互联网接入、局域网互连和IP语音、视频、数据多媒体应用等宽带IP增值业务。CMTS是数据网和HFC网之间的连接设备，主要完成数据转发、协议处理和射频调制解调等功能。CM是连接HFC和用户终端的设备，完成数据转发、协议处理和射频调制解调等功能。,CableModem技术是专门为有线电视网络设计的，目前主要使用的是DOCSIS标准。现在DOCSIS3.0技术采用M-CMTS架构来实现更灵活和扩展性更强的网络架构，提高了宽带效率。2、点对点光以太网技术点对点光以太网与FTTLan方式是都是采用媒质转换器(MC)+以太网交换机的组网方案，其中媒质转换器(MC)将电信号和光信号相互转换，以利于采用光纤媒质进行长距离传输，对于点对点光以太网我们将媒质转换器(MC)也理解成光纤收发器。,3、PON技术无源光网络（PON)技术是为了支持点到多点应用发展起来的光技术网络技术,4、EOC技术EOC(EthernetoverCoax)是用于在同轴电缆上传输以太网数据信号的一种技术，主要将机房传送至小区或大楼的宽带数据信号通过电缆向用户传输，满足用户端多业务开展带来的高带宽需求。根据数据信号分为基带和调制两种传输方式，EoC也主要分为基带EoC和调制EoC。由于基带EOC带宽小，基本被淘汰。而调制EOC又可细分出很多技术，如MOCA、HomePNA、HomePlug、WiFi等。就目前市场占用率来说HomePlugAV技术比较多。,三、有线电视网络改造方案分析对比和建议,1、有线电视网络的网络拓扑采用带冗余保护的环形、格形、网状拓扑结构，首先保证骨干通道的冗余保护，逐步扩展到边缘。现阶段可采用环、星型结合的网络结构，即骨干网采用带冗余保护的环形网络结构、接入网采用级联星形网络结构。物理拓扑如图1所示，分层逻辑框图如图2所示。,图1有线电视网络的总体网络结构,图2有线电视网络的分层逻辑框图,2、模拟光纤传输信道设计2.1广播式模拟传输分配网应优先采用全网1550nm光纤网络方案，从指标、造价、可靠性、光纤占用、网络规划、扩展的灵活性、机房、电源建设以及施工、维护等诸多方面都比1550nm1310nm两级光纤网有优势。2.2模拟信道传输混合模拟数字信号和全数字信号的设计指标模拟和数字信号混合传输时，仍按模拟系统指标设计，数字频道RF电平分别降低10dB（64QAM调制）、5dB（256QAM调制）。,2、IPQAM介绍,IPQAM也称边缘QAM，IPQAM下行走的是DVB的TS流，这个是跟DVB完全一样的。只是在骨干传输上用千兆以太网代替了传统TS传输。IPQAM通过千兆以太网络接口以MPTS或SPTS的方式接收IP/Ethernet流数据包，完成解封装并将多个SPTS流复用成MPTS按一定的映射规则送入对应的QAM端口。在骨干网和接入网分别以不同的方式传输数据。在总前端和分前端之间即广电骨干网上，以IP形式采用单播来分发节目流或文件，经过调制转为RF信号广播到HFC接入网上。IPQAM设备就是接收视频服务器提供的视频IP数据包进行转换和调制成射频信号，通过HFC网络进行下行传输的设备。IPQAM是目前在HFC网络实现交互电视下行传输的最佳方案，通常视频服务器应该支持与大部分主流IPQAM设备的互通，以确保运营商在IPQAM设备选择上的自由度。,4、双向交互网络方案设计目前，网络双向改造的主流方案有三种：CMTS+CM方案EPONLAN方案EPONEOC方案,混合器,光发射机,光接收机带反向光模块,光发射机,光接收机,CMTS,正向链路,反向链路,双向链路,电缆,双向放大器,电缆,有线电视信号,汇聚点/分中心,光传输链路,电传输链路,电传输链路,CMTS+CM方案,10G交换机,视频服务器,Internet接入,IPQAM,光接收机带反向光模块,用户分配器,用户分配器,用户分配器,用户分配器,CM,CM,CM,CM,高低通滤波器,高低通滤波器,光缆上行信号,CM方案的最大优势：高度集中，除了分前端（前端）的CMTS和用户端的CM以外，没有其他有源的数据网设备，因此管理、维护比较方便。CMTS的另一大优势是时间成本低：一旦部署了CMTS，就像电信ADSL一样可以随时开通用户，这对竞争是非常重要的。其次，覆盖范围大，单从宽带接入业务考虑，CMTS可以分期投资，逐步扩充。CM的标准化、成熟度也是其它方案难以比拟的。DOCSIS标准的带宽利用率最高，能达到的吞吐量也最高。DOCSIS3.0采用频道捆绑技术可以大大提高速率，甚至达到下行1Gbps、上行500Mbps的水平，这是目前所有其它铜缆接入技术无法达到的。,CM方案的劣势：CMTS单位带宽成本太高是这个方案的致命弱点。短期内如果只作宽带接入和上网，每个信道实际接入服务200户以下（覆盖2000户以下），由于共享和非同时应用，上网速率还可以达到200k2M。如果作流媒体服务（IPTV、VOD等现在流行的新业务），每个用户都需要长时间占用网络、大流量吞吐数据，每个信道只能服务40户以下，成本就太高了。除非CMTS能够降价90以上才可能是一个性价比较高的方案。反向噪声汇聚也是一个工程和维护的难题，HFC网络反向设计和施工工艺的控制在我国大部分地区（特别是中、小城市）实施也还存在一定难度，而维护和运行故障排除需要的技术支撑在我国大部分地区短期内也难妥善解决。,混合器,光接收机,用户分配器,百兆交换机,百兆交换机,用户分配器,用户分配器,用户分配器,百兆交换机,ONU,ONU,STB,光接收机,光发射机,OLT,IPQAM,千兆以太网交换机,正向链路,反向链路,双向链路,光分路器,光缆,光缆,五类线,五类线,电缆,光缆,单向放大器,电缆,有线电视信号,汇聚点/分中心,光传输链路,电传输链路,电传输链路,EPON+LAN方案,STB,10G交换机,视频服务器,Internet接入,光放大器,光缆,分光器,光放大器,分光器,光放大器,分光器,光缆,光缆,光缆,优劣势分析：优点：运营商不承担用户终端的投入，网络未来升级改造方便；网络接入带宽：1000M到小区，100M到楼道，10M到户，接入带宽高，可扩充性好，可以承载全业务运营；采用外交互方式，不占用同轴电缆的频率资源，光传输采用EPON技术，传输链路中实现没有有源设备，维护方便，二张网同时运营，单网故障相互不影响。目前的LAN产品异常丰富，价格也非常低；EPON产品支持厂家众多，相关产品兼容性好，价格也在大幅降低。缺点：需重新入户施工，施工量及施工难度都较大；二张网络分开运营，维护人员素质要求高。五类线入户更适合没有网络的公司，像“长宽”、“聚友”这些公司来做。,混合器,光接收机,用户分配器,ONU,光接收机,光发射机,OLT,IPQAM,千兆以太网交换机,正向链路,反向链路,双向链路,光分路器,光缆,单向放大器,电缆,有线电视信号,汇聚点/分中心,光传输链路,电传输链路,电传输链路,EPON+EOC方案,10G交换机,视频服务器,Internet接入,光放大器,光缆,分光器,光放大器,分光器,光放大器,分光器,光缆,光缆,光缆,ONU,EOC局端,EOC局端,用户分配器,用户分配器,用户分配器,终端CPE,终端CPE,终端CPE,终端CPE,电缆,混合器,混合器,优劣势分析优点：充分利用现有网络上的同轴电缆、分支分配器资源，入户施工难度小，节省建网成本；在小光站直接带用户的环境下，施工量大幅减少，改造速度快；基于Cable，基本不受同轴网络上的噪声对系统传输质量的影响，降低了工程施工中同轴电缆系统质量的要求；终端设备成本较低。,5、方案选用5.1新建网网络新建网络设计和建设统一采用EPON+LAN方案，在无法解决五类线入户的情况下，可以采用EPON+EOC方案5.2单向网络双向化改造单向网络双向化改造优先采用EPON+EOC方案，为了快速完成网络双向化改造，可以采用光纤到小区EPON十EOC方案。5.3双向HFC网络的改造已经按现向HFC标准设计和建设的网络继续采用双向HFC技术路线进行网络忧化升级，逐步达到CMTS方案的技术要求，进一步提高网络的可靠性和服务质量,目前无论从技术还是价格选择，都是把模拟信号和数据分纤传送为好：尽管三个波长合在一起可以节省一芯光纤，但增加了模拟信号的插入损耗和波分、光分路器件的造价及技术难度；由于数据和模拟信号之间的串扰，处理不好还会降低质量（肯定有降低，只不过是多少而已）。而且合在一起不灵活，电视分配以104dBv116dBv（单端口和多端口）能够分配的用户区域配置光接收机，数据以64户、32户、16户为单元配置ONU，因此二者分配结构在末端是不完全一致的，ONU的数量在满配置情况下多于光接收机。更重要的，多数情况下电视信号的分配网已经基本建成，没有必要重复投资。,五、东陵有线宽带双向网改造方案,1、组网方案采用“光纤到楼、光机直带用户、EPON传输、同轴电缆入户、EOC接入”的网络结构。HFC网络传输系统采用860MHZ频带，拓扑结构为光链路采用一级1550nm环形光链路、二级1310nm或1550nm星型光链路结构，楼栋以下网络采用光接收机直接通过同轴电缆覆盖用户，同轴电缆网络采取集中接入的原则设计。双向网光链路采用EPON传输技术，楼栋以下网络采用基于同轴电缆传输以太网信号的EOC传输技术。,2、EPON系统设计及组网方案,EPONOLT,2#,南塔东街28#-16分光,一级汇聚机房,ONU,8#,单点,1:2,1:8,1:16,1:8,1:4,3、东陵有线EPON接入拓扑图,1:16,1:4,7#,南塔街129巷18-2#-8分光,1:8,金地,东方,1:32,南塔以南,规划要求:中心机房至一级汇聚光纤芯数6-10芯,EPON至各小区机房光纤芯数2-4芯。,QuidwayS6506R,3、OLT放在一级汇聚机房,其它,景悦,后林,圣罗,金水湾,华瑞,绿色,单点,1:16,1:16,1:16,1:32,1:16,1:16,1:32,1:2,规划要求:一级汇聚至小区光纤芯数2-4芯,覆盖半径5-10KM,光损4-6db,1:16,1:2,有源EOC头端,同轴网络,IP数据,有源EOC终端,光接收机,IP数据,CATV信号,4、网络结构,OLT,IP数据,ONU,射频混合分配单元,IPQAM,光接收机,光发射机,光接收机,STB,PC,IP数据,RF,RF,楼栋分配器,单元分配器,接入网线路由分前端、分前端至小区接入线路、小区接入点、小区至楼栋接入线路、楼栋接入点、楼栋至用户端接入线路、用户终端组成。对于一个小区各部分结构分别描述如下：楼栋接入点放置楼栋设备箱，箱内配置楼栋光接收机、ONU、EOC头端等设备，楼栋接人点覆盖用户数平均为60户。EoC头端上联到ONU，EOC输出信号混入无源同轴电缆传送到用户。有源设备采用本地220VAC供电方式。楼栋接入点至单元接入点布放-7以上同轴电缆。单元接入点对电信号进一步的分配，实现HFC射频信号的分配，覆盖最终用户。单元接入点至用户布放-5同轴电缆。用户信息终端：用于为用户提供综合业务的线路接口。同轴电缆入户时，向用户提供射颇接口，并通过EOC终端提供以太网接口。,5、EPON+EOC对广电的战略意义先进的IP驻地网公用平台：基于万兆路由光交换平台之上的成熟解决方案，与业界简单的EPON接入不可同日而语，可支持高性能网管、组播、IP语音、VPN等各种高附加值业务，可建设一套高质量驻地网。基于标准全开放的IP协议基础，符合广电网络发展趋势：EPON基于IP协议开发的特性不受个别厂商私有技术挟制，产业链完善，对未来业务的支撑上无论硬件、软件还是相关业务系统都能融为一体。保护现有投资，可与广电现网更好的融合：EPON的改造是与广电现有城域网