淺析縣級有線網絡雙向改造 樂升電子

淺析縣級有線網絡雙向改造

1 概 述

數字電視（DTV）的發展，對廣電系統來講是一個前所未有的發展機遇。大家都意識到，只有開展新業務、提供新服務，才能使整體轉換取得真正意義上的成功。有線運營商要實現真正意義上的新業務運營，基礎網絡雙向化是其重要前提。
然而，中國有線電視網特別是縣級網絡的現狀是存在著大量的HFC網絡，大多數網絡都還是單向的，這樣的網絡僅能滿足基本廣播電視節目的傳送，既不能承載多媒體交互業務，也不能有效實現網絡、業務和用戶管理。因此，廣電數字電視建設必須首先解決的是把HFC網絡從單向網絡改造為雙向網絡，經過多年的試驗和嘗試，結合當前PON（無源光網絡）和以太網技術的發展， EPON+EOC（Ethernet Over coax）方式是最適合當前廣電HFC雙向改造的方案。

2  EPON技術分析
有線電視網絡選擇EPON技術對現有網絡進行雙向改造，具體原因如下：
（1）EPON技術已國際標準化多年，技術體系完善，產業鏈成熟，成本日益降低，且隨著萬兆無源光網絡技術的標準化推進，未來性能的提升依然有保障，適合作為一種大規模運營級的網絡技術；EPON的標準化工作主要由IEEE的802.3ah即EFM（Ethernet For the First Mile,第一英里以太網）工作組來完成，EFM在2004年正式發布了EPON的相關標準。
（2）EPON的部署方式非常靈活，樹型、星型和環型都可以，與廣電現有的HFC可進行無縫結合，利用EPON技術可以輕易地依托現有的光纜網改造成雙向光纖網絡。
（3）EPON技術的單位帶寬設備成本遠遠低于其它技術方案。全國廣電目前處于有線網絡整體轉換階段，資金壓力之大前所未有，因此選擇一種好的技術，少花錢，多辦事是有線運營者共同的心愿。
（4）局端到用戶端距離長，基于PON的本地環路的距離可達到20km。
（5）在國外，特別是亞洲各國大規模部署EPON網絡進行高品質業務的運營檢驗了EPON技術，而國內各電信運營商和其他區域性廣電運營商紛紛開展大規模EPON運營也證明其技術成熟和可靠。

3    EOC技術分析
EPON技術解決了從廣電前端到小區光節點的網絡雙向化問題，但小區內最后100米同軸分配網的雙向化也是必須面臨的難題。
目前國內興起的有源EOC技術帶給了有線電視很大的啟示，EOC是一種基于以太網協議的用戶接入技術，充分發揮廣電豐富的同軸電纜資源，實現廣播電視信號與IP數據共纜傳輸。
如何在眾多的EOC技術體系中進行取舍，在下文中將一一闡述。
（1）為什么選擇EOC作為最后100米的接入方式，理由是：第一，由于市區網絡改造未全部完成，嚴重老化，電視信號質量無法達到有關技術指標，目前有線網絡已經對原有網絡進行過一次改造，改造的模式一般是光節點直接覆蓋用戶，每個光節點覆蓋200～250戶用戶，如果再次進行大規模的改造，必然造成擾民，損害有線自身形象；第二，EOC技術的誕生就是為了解決在同軸電纜上同時傳輸IP數據的問題，利用現有的同軸電纜資源達到業務上的“三網融合”的目的；由此可以聯想到數字電視整轉，整轉是手段，經營是目的，充分挖掘網絡資源，開發和經營增值業務，將網絡的價值發揮到極致，才是廣電運營者首要考慮的問題。
（2）目前EOC產品存在高頻傳輸和低頻傳輸兩種技術，在高頻和低頻之間，我們選擇低頻EOC方案，理由是，高頻技術工作頻率高，一般采用900～1500MHz，超過了5～860MHz的有線網絡工作頻率范圍，好處是不占用頻率資源，壞處是傳輸性能無法保障，提高了承載網的要求；工作頻率高帶來另一個問題，即線路損耗大、傳輸距離近，相同的電纜長度，高頻EOC傳輸損耗是低頻EOC損耗的5～6倍。郊區的有線網，用戶密度低，線路距離長，對信號損耗比較敏感，使用低頻EOC（2～30MHz），可以實現更大的覆蓋范圍，更適合現有有線電視網，可大大提高接入成功率。
（4）我們認為采用EOC技術實現雙向改造在農村的數字電視雙改中一樣擁有廣闊的前景。之所以選擇了低頻EOC方案，很大程度上是考慮到縣級存在很大比例的農村有線電視網。農村網絡建設標準相對城市較低，有750M甚至550M系統，設備級聯長，可以用低頻EOC部署；農村雖然地域廣，但是用戶密度低，用戶需求相對城市居民少，可以在不經改造的HFC網絡上實施低頻EOC改造，從而實現大面積低成本高速度的數據業務覆蓋。如果采用其他技術進行雙向改造，必須將原來的線路推倒重建，耗資巨大。農村有線網的維護等級通常低于城市，從這個角度來說，在農村網部署EOC更是明智之舉。
（5）許多EOC產品的MAC層采用了與集線路器相同的載波檢測多路復用CSMA/CD機制，當客戶端數量增加時，用戶請求數據就會發生碰撞，網絡就會實行公平的優先級排隊，以決定哪個客戶端取得數據傳輸使用權。當客戶端數量增加到一定程度，碰撞幾率大大增加，數據傳輸效率將大幅度降低，甚至造成網絡癱瘓。濰坊樂升公司的DSLink EOC采用了與EPON類似的技術模式，可以有效地控制數據碰撞，大大提高客戶端下掛數量，充分利用了有限的數據帶寬。
   濰坊樂升的有源EOC產品DSLink，其產品系列豐富，采用低頻高性能OFDM調制技術，具有傳輸距離遠、高帶寬、全面網管、客戶端支持數量大等技術優勢，在前期多家有線電視運營商測試中表現優異，獲得認可。同時濰坊樂升作為全國領先的有線電視產品及解決方案供應商，在國內廣電市場取得了良好的市場成績和口碑，其對廣電市場的深刻理解、與廣電運營商的良好合作模式以及在有源EOC產品的持續研發投入，值得有線運營商選擇和信賴。

4   縣級有線雙向網改造方案
有線電視承載網由數字電視平臺、總前端設備、分前端設備、光節點、同軸分配網組成，數字廣播電視還是在原來承載網中傳播，HFC雙向網改造解決的是VoD互動電視點播、VoIP、IPTV、寬帶上網等其它新業務的需求。隨著銅纜成本的增長以及光纖成本的大大降低，光纖到樓或單元已經成為國內大多數有線運營商新建網絡和改造網絡所遵循的事實上的標準，為接入網實施EPON方案提供了線路基礎。而EPON網絡和HFC網絡具有相同的廣播下傳方式，點對多點樹型構造，可以輕松地在HFC網絡中實現EPON組網。
   接入網雙向改造EPON方案由分前端光線路終端OLT、光無源器件ODN和放置于小區光站或樓頭的光網絡單元ONU組成。提供數據雙向光纖傳輸通道，解決分前端到小區光站處或樓頭的光纖雙向傳輸問題，可承載數據傳輸、視頻點播、VoIP等業務。最后100m的入戶方案利用原有同軸電纜入戶的EOC方案，兩者結合可以完全滿足當前廣電對接入網雙向改造的要求。
（1）核心網方案
縣級有線HFC雙向網改造的核心網需要核心路由器、核心交換機、寬帶認證BRAS等設備新建，初期投資成本大，建設周期較長?？h級網絡公司運營寬帶網初期可采用與上級網絡公司合作的模式，因此核心網先不需建設，而是直接利用上級網絡的已有資源，以快速部署和發展用戶。
（2）接入網方案
在縣級有線的前端機房部署EPON OLT，在小區光節點或樓道單元內部署EPON ONU，前端和光節點之間通過光纜進行雙向數據的傳送，光分路器POS和光纜共同組成無源光分配網ODN，其中光分路器的安裝和有線電視網同位安裝，便于利用原有光纜路由。EPON連接見圖1。

圖1 城、鄉寬帶網絡拓撲圖
圖2所示的是EPON+EOC模式，適用于縣級現存有線網絡的雙向改造，EPON系統的ONU設備和EOC局端設備共同部署在小區光節點位置，通過五類線互連，另外將光接收機的同軸射頻信號接入到EOC局端設備（或通過外部混合器混合），由它完成數字信號的調制、與電視信號的混合，再經小區原有的同軸網絡進行混合信號的傳輸。光接收機后如果有級聯的放大器，可內部短接插件（對雙向放大器）或者外接跨接路（對單向放大器），將放大器的2～30Mhz低頻通道打開，使工作在該頻段范圍內的EOC數據順利通過。EOC客戶端設備部署在用戶家庭側，完成下行數據的解調和上行數據的調制，EOC客戶端有四個RJ45接口的產品，根據交互數字電視、Internet上網、IP電話、IPTV四種業務劃分為四個VLAN。
 

圖2  EPON+EOC組網模式

5   網絡方案特點
本方案EPON+EOC改造方式的特點如下：
（1）傳輸距離遠。濰坊樂升的DSLink系統采用低頻段2～30Mhz進行數字信號的調制，對現有的電視頻道信號不會造成影響，同時由于低頻信號與相對高頻信號具有更好的抗衰減性能，能適應小區內同軸分配網的長距離傳輸。DSLink EOC系統的局端和客戶端之間的純同軸傳輸距離可達1000m以上。
（2）抗干擾能力強。濰坊樂升的DSLink系統避免了0～2Mhz之間的高干擾低頻段區域，另外還采用了先進的OFDM（正交頻分復用）調制技術和Turbo FEC錯誤校驗，大大地提升了抗干擾能力。
（3）高帶寬和多用戶接入能力。濰坊樂升的DSLink系統頭端支持200Mbps的物理層帶寬和100Mbps的MAC層帶寬，上下行真正的TDMA時分多址技術，最大支持接入64個客戶端（各個客戶端之間二層隔離），能夠滿足高密度用戶和高帶寬業務的開展需要。
（4）可網管。濰坊樂升的DSLink系統具有非常細粒度的管理功能，能夠實現對客戶端設備所有常用功能和系統參數的遠程管理控制。
（5）濰坊樂升的DSLink具有“逐步投資，節省成本”的優勢。首先EPON+EOC不需要對現有廣電HFC網絡進行光纖到樓或光纖到戶的復雜線路改造，僅需要光纖到小區即可。另外，對于一個小區，可以在光節點先部署一個局端設備（DS2111AP），提供100M的共享帶寬，在用戶接入量中等以下的情況足夠滿足需要。隨著實際用戶接入量的增加，可以考慮在光節點位置增加局端設備的部署量，如果光接收機是1：4的下行分配，既一個四端口的光接收機配四臺EOC局端，則該光節點最高雙向帶寬可達到400M，足夠滿足大量用戶的多業務接入。
 農村有線電視用戶在縣級網絡中占有更大的比重。若干年以來，中國許多農村地區的有線電視建設者在可投入資金并不充裕的情況下，為了快速實現農村有線電視“村村通”或“戶戶通”，在建設有線電視網絡時，忽略了以后雙向業務的發展，降低了網絡技術標準，頻帶寬度沒有達到5～750MHz或5～860MHz，單個光節點覆蓋用戶較多，使用單向放大器，而且級聯數量較大。由于設計標準沒有達到HFC雙向網標準，技術參數較差，根本無法采用其他技術進行雙向改造，必須進行大規模的線路改造，甚至重建才能實現，改造周期長，成本高，這是造成農村地區有線網絡雙向化滯后的主要因素之一。
   但是采用DSLink的低頻EOC產品，即使2－4級放大器級聯、電纜傳輸距離超過1000米的情況下，還能成功地實現數據接入。特別是使用DS2114AD的4端口戶端設備，可以4戶共用一臺，雙線（同軸電纜＋5類線）入戶，進一步降低成本。這表明，在農村選用低頻EOC產品進行雙向改造將是一個不錯的選擇，可以實現以較低的成本在農村現存的有線網絡上快速實現雙向化，快速開展雙向業務。

6   投資概算
依一個3－4萬戶的城區網絡為例，針對新舊小區不同網絡現狀分兩種模式進行雙向網改造，對現存已實現光纖到小區或樓頭的住宅小區采用EPON+EOC技術模式進行雙向網改造，每個光節點部署1個ONU、1個EOC局端DS2111AP，覆蓋整個縣級城區需300個節點。對應前端機房，每30個節點需1個EPON設備的PON口，既OLT。共需10個PON口。對于新建小區或沒有改造的小區，建議使用濰坊樂升公司的DS2111APRx低功率光接收機+EOC局端一體機進行全覆蓋改造，配合1個ONU可以對1到2棟樓實現有線電視和寬帶網絡的全覆蓋。客戶端安裝根據用戶需要再進行購進DS2111AD（單端口戶端設備）或DS2114AD（4輸出口戶端設備）。實現滾動發展。

投資概算：

  以上設備可以對城區約3-4萬用戶實現寬帶網的雙向全覆蓋。設備總投資116.1萬元。實際可安裝用戶數最大為300*64=19200戶（依照每個局端滿配置64戶計算，實際應用入戶20-30%算，約4000-6000戶）
按發展5000戶計算，平均每戶的傳輸設備成本為232元。
今后每安裝1戶需1臺DS2111AD EOC MODEM，單價為320元，每戶總投資552元；按每戶每年收費600元，采用和合作方五五分成計算，每戶年收益300元，投資回收期為552/300=1.84年。
若按發展10000戶算，每戶投資變為436元，回收期變為436/300=1.45年。
  

7   結 束 語
2008年1月，國務院［2008］1號文件《國務院辦公廳轉發發展改革委等部門關于鼓勵數字電視產業發展若干政策的通知》的出臺為廣電開展互動增值業務提供了難得的政策機遇。
縣級有線網完全可以結合自身業務轉型的內在需要，結合DSLink可運營、可管理的網絡整體解決方案所提供的完善網絡支撐，規劃實施全面覆蓋型的網絡改造，除了為寬帶網提供通往用戶的路由外，利用這張網，結合雙向機頂盒，開展互動電視業務運營，增加營業額收入。該目標基本實現以后，以此為基礎，實現雙向網絡全覆蓋，為開展增值互動業務和交互數字電視掃清障礙，實現業務轉型的跨越式突破。
同時，隨著3G網絡的建設和業務的開展，3家電信運營商（中移動、中國電信、新聯通）都將迫切需要高的寬帶入戶以便以家庭微基站的方式提供用戶的手機寬帶接入。作為沒有利益沖突的第3方——廣電網絡應該是他們爭取的唯一選擇。抓住機遇，應該可以在寬帶網絡上爭取更多的利益。但首先是我們要盡快實現用戶的全覆蓋！