鄭州廣電基于HFC 網(wǎng)絡(luò)的全業(yè)務(wù)解決方案

1、鄭州廣電基于hfc 網(wǎng)絡(luò)的全業(yè)務(wù)解決方案摘 要： 隨著三網(wǎng)融合趨勢(shì)的到來，廣電的視頻業(yè)務(wù)逐步由壟斷性業(yè)務(wù)變?yōu)楦?jìng)爭(zhēng)性業(yè)務(wù)，廣電網(wǎng)絡(luò)如何利用好現(xiàn)有hfc 網(wǎng)絡(luò)的同軸電纜天然的寬帶優(yōu)勢(shì)，快速地低成本地構(gòu)建能夠承載全業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，靈活地接入用戶、較快地開展綜合業(yè)務(wù)是至關(guān)重要的。本文提出了光纖深度滲透的技術(shù)理念，運(yùn)用vhub 、dwdm、cwdm、fttb 和dsp 等技術(shù)手段，依托廣電現(xiàn)有hfc網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建符合下一代有線電視網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的可升級(jí)的性價(jià)比較高的技術(shù)解決方案。關(guān)鍵詞：全業(yè)務(wù)，fttb，mfn，digital return，vhub， muxnode1 前言目前電信的“五合三”重組方

2、案已實(shí)施，電信在力爭(zhēng)挽留傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，開始把寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)作為其主營(yíng)業(yè)務(wù)，同時(shí)積極開展視頻業(yè)務(wù)（iptv），逐步向全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行轉(zhuǎn)型。作為電信的全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路，中國(guó)電信已經(jīng)確定了ftth 的技術(shù)路線，但在實(shí)施過程中 ftth 不是一步到位，而是盡力挖掘銅纜資源，近期以fttn+dsl(光纖到節(jié)點(diǎn)+各種dsl 技術(shù)，如adsl2+、vdsl2 等)方案為主，逐步實(shí)現(xiàn)“光進(jìn)銅退”，不斷滿足用戶對(duì)高帶寬的需求。面對(duì)及其殘酷的競(jìng)爭(zhēng)背景，廣電基于單項(xiàng)傳輸功能的“數(shù)字化”整體轉(zhuǎn)換，并不能真正帶動(dòng)有線電視的發(fā)展，廣電已經(jīng)沒有退路，必須堅(jiān)持高清數(shù)字電視、交互視頻、寬帶數(shù)據(jù)的發(fā)展戰(zhàn)略，將綜合業(yè)務(wù)的

3、開展與廣電全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)結(jié)合起來，樹立多業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的思路，而且在高清數(shù)字電視、交互視頻等方面必須領(lǐng)先于對(duì)手，最終提高用戶的arpu 值才是廣電的唯一出路。2 基于hfc 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)構(gòu)建全業(yè)務(wù)平臺(tái)然而，廣電全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)如何建設(shè)？采用什么技術(shù)方式？寬帶的雙向通道如何打通？業(yè)界同仁都在思考、探索。就目前來說，總體上講有cmts+cm、光纖以太網(wǎng)、epon+eoc 等三種技術(shù)方式，但大家眾說紛紜，看法不一。我們認(rèn)為廣電在進(jìn)行全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，要重點(diǎn)關(guān)注財(cái)務(wù)成本、平臺(tái)結(jié)構(gòu)、運(yùn)維成本等幾個(gè)方面指標(biāo)。作為財(cái)務(wù)成本，現(xiàn)金流是非常重要的，網(wǎng)絡(luò)改造時(shí)采用的技術(shù)能否幫助公司運(yùn)營(yíng)時(shí)產(chǎn)生足夠的現(xiàn)金流，滿足邊投資邊受益的特點(diǎn)

4、；平臺(tái)結(jié)構(gòu)，平臺(tái)技術(shù)的選擇時(shí)要充分考慮網(wǎng)絡(luò)自身狀況、業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)化、已投入網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)的利用等多方面問題，能夠承載全業(yè)務(wù)滿足市場(chǎng)的需求，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)平滑升級(jí)；運(yùn)維成本，作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商而言，網(wǎng)絡(luò)后期維護(hù)的簡(jiǎn)便性和低成本是應(yīng)給予高度關(guān)注的內(nèi)容。鄭州廣電在構(gòu)建廣電全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)堅(jiān)持以下幾點(diǎn)：（1） 堅(jiān)持網(wǎng)絡(luò)光纖化、數(shù)字化、ip 綜合化的建網(wǎng)理念；（2） 依托現(xiàn)有的hfc 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，充分保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中已有雙向投資，必須利用好網(wǎng)絡(luò)中已延伸到千家萬戶的“cable 線纜”；（3） 充分利用已經(jīng)存在的hfc 光纖網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施并有選擇地進(jìn)行局部性技術(shù)改造；（4） 所選擇的技術(shù)應(yīng)是能夠?qū)fc 和ip 技術(shù)完美結(jié)合起來，構(gòu)

5、建面向未來的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，建設(shè)一個(gè)多業(yè)務(wù)、雙向、個(gè)性化的綜合接入平臺(tái)；（5） 構(gòu)建的平臺(tái)不僅滿足交互式業(yè)務(wù)傳輸?shù)膓os 要求，而且對(duì)傳輸速率可以實(shí)現(xiàn)按需配置，逐步平滑升級(jí)，最終過度到ftth。事實(shí)上廣電在進(jìn)行全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，一定要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)接入的情況，把cable modem 技術(shù)和epon 技術(shù)都應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)的雙向升級(jí)中，將hfc 和ip 融合在一起，不要只采用一種技術(shù)，事實(shí)上也沒有哪一種技術(shù)能夠適應(yīng)千變?nèi)f化的有線電視網(wǎng)路。不同的子網(wǎng)，就要采用不同的技術(shù)，不同的光節(jié)點(diǎn)，也可以有不同的接入方式。因此鄭州廣電而言，將已經(jīng)非常成熟的光波技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)和rf 技術(shù)完全融為一體，充分應(yīng)用到現(xiàn)有已存在

6、的hfc 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。我們鄭州廣電與美國(guó)aurora 公司（aurora networks）充分合作，采用美國(guó)有線網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)的技術(shù)，同時(shí)結(jié)合我們自身的需求，進(jìn)行了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，一方面，對(duì)已經(jīng)改造過hfc 雙向的區(qū)域堅(jiān)持docsis 技術(shù)體系不變，但考慮帶寬的擴(kuò)展、反向噪聲抑制等影響cm 穩(wěn)定的因素，需采用新的技術(shù)和理念實(shí)施fttb 工程，實(shí)現(xiàn)光纖到樓；另一方面，對(duì)新建的高檔小區(qū)、商務(wù)樓宇等寬帶數(shù)據(jù)高帶寬需求的區(qū)域，可以采用fttx 技術(shù)，采用epon+eoc（或網(wǎng)線）的方式進(jìn)行區(qū)域覆蓋。具體地說，鄭州廣電把1550nm 技術(shù)（取消1310nm）、fttb、數(shù)字化回傳（digital retur

7、n）、數(shù)字化串連（digital daisy chain）、dwdm/cwdm、vhub、mfn、mininode、電纜系統(tǒng)無源化、ethernet over hfc、fd-pon、ethernet over cable、snmp 智能網(wǎng)管等技術(shù)綜合應(yīng)用現(xiàn)有的hfc 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，構(gòu)建模塊化、小區(qū)化的綜合業(yè)務(wù)介入中心，對(duì)docsis 技術(shù)服務(wù)的地方和epon 技術(shù)服務(wù)的地方實(shí)行定向覆蓋，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便化統(tǒng)一化，從而實(shí)現(xiàn)靈活的接入用戶，較快地開展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，提高廣電網(wǎng)絡(luò)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。3 鄭州廣電的hfc 全業(yè)務(wù)系統(tǒng)解決方案3.1 系統(tǒng)方案概述在hfc 的中心或分中心機(jī)房將廣播信源和窄波信源（cmt

8、s、vod 等）信號(hào)通過dwdm合波后一根光纖傳輸?shù)教摂M機(jī)房（vhub），分波放大分路或放大后分波分路傳輸給光節(jié)點(diǎn)覆蓋用戶；反向部分在大光節(jié)點(diǎn)內(nèi)內(nèi)置反向模擬接收模塊接收來自不同單棟樓宇的信號(hào)，之后經(jīng)過a/d 轉(zhuǎn)換，對(duì)565m 進(jìn)行數(shù)字化處理，通過數(shù)字發(fā)射模塊（dt）發(fā)射回去，在vhub處cwdm 復(fù)用傳回至中心機(jī)房或分中心機(jī)房，分波后通過數(shù)字接收機(jī)（dr）轉(zhuǎn)換成rf 與cmts 相連完成連接；數(shù)字發(fā)射模塊（dt）在對(duì)565m 進(jìn)行數(shù)字化處理時(shí)，通過采樣、量化、編碼使其通道容量到達(dá)2.125gbps，在通道內(nèi)接收來自中心機(jī)房或分中心機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)接口板（n13000）的ip 信號(hào)，實(shí)現(xiàn)本地的100m

9、 以太接入和設(shè)備snmp 網(wǎng)管。在vhub 內(nèi)放置基于node 的pon 模塊、或放置與ni3000 對(duì)接的ds4008 系列分接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶寬需求比較高的高端用戶ftth 的接入方式，或者與eoc 連接實(shí)現(xiàn)寬帶接入。通過鄭州廣電的全業(yè)務(wù)解決方案，在用戶端部分針對(duì)不同區(qū)域特性提供passive hfc、fttb 網(wǎng)絡(luò)、eoc 和ftth 等多種接入方式，從而靈活地滿足用戶對(duì)不同技術(shù)接入方式的需求。鄭州廣電全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖1所示。圖1 鄭州廣電全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)3.2 系統(tǒng)方案的主要組成部分3.2.1 下行混合傳輸部分中心機(jī)房或分中心機(jī)房下行傳輸部分是hfc 網(wǎng)絡(luò)的核心，它的功能日趨多樣化，不僅

10、僅是光功率的分配，還包括視頻流的處理、分配，ip 流的處理和數(shù)據(jù)交換等，該系統(tǒng)下行采用dwdm 或cwdm 技術(shù)，大量節(jié)約骨干光纖，信號(hào)從射頻域的混合轉(zhuǎn)向光域上的混合?，F(xiàn)在機(jī)房使用1310 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、1310 和1550 合波方式存在許多問題，如無法滿足大量mini光機(jī)對(duì)光功率的需求、無法保證廣播和窄播光功率的平衡、無法使用wdm 技術(shù)利用緊張的光纖資源和機(jī)房空間等。針對(duì)上述問題，我們調(diào)整前端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，采用1550 dwdm 合波方案，使之在區(qū)域內(nèi)功能更加集中化，增加可管理性：（1）構(gòu)建1550nm 的模擬和數(shù)字城域網(wǎng)傳輸平臺(tái)；（2）采用dwdm 波長(zhǎng)技術(shù)緩解光纖資源緊張的問題；（3）使用

11、dwdm 波長(zhǎng)可以快速的進(jìn)行下行信道的擴(kuò)容， 窄播使用itu24,itu25,itu26,itu27 信道，波長(zhǎng)為1558.17，1557.36，1556.55，1555.75nm；（4）廣播和窄播信號(hào)能在較大功率差上進(jìn)行混合傳輸，要求bc-nc 在5db 之間；（5）1550光在鏈路上的傳輸損耗均衡，確保了光功率的均衡；（6）高度集成化的模塊節(jié)約了機(jī)房空間；（7）能靈活快速的進(jìn)行模數(shù)平臺(tái)轉(zhuǎn)換。3.2.2 通道傳輸部分雙向有線電視網(wǎng)利用兩根光纖解決下行和上行的傳輸問題，通過光通道的隔離，實(shí)際上兼顧了上下行通道的容量，對(duì)于下行通道側(cè)重于視頻內(nèi)容廣播式的分發(fā)，對(duì)于上行通道可以通過wdm 技術(shù)在一根

12、光纖上實(shí)現(xiàn)多個(gè)回傳通道的復(fù)用，緩解光纖資源緊張狀態(tài)。（1）下行傳輸下行的傳輸可以分為兩個(gè)部分，第一部分是從機(jī)房到odc，從機(jī)房到odc 進(jìn)行大功率的傳輸，在odc 位置進(jìn)行下行光功率的分配，這樣可以使用一根或者2 根下行光纖替代原有的多個(gè)下行光纖。第二部分是從odc 到園區(qū)mini 光節(jié)點(diǎn)。下行傳輸盡量采用無源結(jié)構(gòu)，可以避免有源設(shè)備故障對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較大的影響。對(duì)于較大的園區(qū)可以采用模塊化edfa 解決園區(qū)光功率的分配問題。（2）上行傳輸?shù)谝徊糠质莔ini 光機(jī)fp 光發(fā)到muxnode；第二部分是數(shù)字發(fā)射機(jī)dt 到odc；同一odc下的若干回傳通道的不同波長(zhǎng)的回傳光纖匯聚到odc 第三部分是在o

13、dc 處不同波長(zhǎng)的光復(fù)用后傳回到前端。每10 個(gè)波長(zhǎng)通過 cwdm 復(fù)用器后利用一根光纖回傳到機(jī)房。機(jī)房通過解復(fù)用器分離出10 個(gè)波長(zhǎng)，每個(gè)波長(zhǎng)經(jīng)過數(shù)字接收模塊后傳送到cmts 上行端口?？捎玫腸wdm波長(zhǎng)為：1430，1450，1470，1490，1510，1530，1550，1570，1590，1610nm。因此，odc 這個(gè)位置將成為光功率分配和波長(zhǎng)復(fù)用的匯聚點(diǎn)，甚至?xí)蔀橐粋€(gè)有源的分配匯聚點(diǎn)。由于現(xiàn)有odc 位置一般位于路口架空線桿或線纜上，并不適用于較多光纜的匯聚以及人工操作，而且odc 空間有限無法容納更多模塊。對(duì)此我們?cè)趏dc 覆蓋的合適園區(qū)內(nèi)構(gòu)建v-hub，v-hub 可以位于

14、現(xiàn)有光站或ups 位置，從odc 到v-hub 由光纜連接。 v-hub 和以太傳輸v-hub 可以采用野外型aurora v-hub 機(jī)殼，或者使用機(jī)柜 aurora 光傳輸機(jī)框平臺(tái)；在vhub 內(nèi)放置基于node 的pon 模塊、或放置與ni3000 對(duì)接的ds4008 系列分接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶寬需求比較高的高端用戶ftth 的接入方式，或者與eoc 連接實(shí)現(xiàn)寬帶接入。vhub 的優(yōu)點(diǎn)：建設(shè)速度快、節(jié)約光纖資源、安全性能高、配置靈活、易于升級(jí)、可管理性強(qiáng)、智能化程度高。根據(jù)不同的區(qū)域特點(diǎn)和業(yè)務(wù)需求，vhub 內(nèi)設(shè)備可方便的增加和減少。相當(dāng)于構(gòu)建類似移動(dòng)公司的廣電區(qū)域性基站，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)的就近接

15、入。3.2.3 園區(qū)網(wǎng)絡(luò)部分目前園區(qū)老網(wǎng)絡(luò)的光機(jī)覆蓋區(qū)域在10 到30 棟樓之間，用戶數(shù)在500 到1000 戶之間。多為光機(jī)+樓放的模式，電纜支線占比重較大，且相當(dāng)部分電纜比較陳舊。采用fttb（光纖到樓）的理念，同時(shí)合理利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)，園區(qū)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)改造方式采用老光機(jī)+muxnode+mini光+mini 電。具體設(shè)計(jì)思路如下： 利用園區(qū)原有大光站構(gòu)建園區(qū)muxnode，即該muxnode 作為本園區(qū)的下行光分配點(diǎn)和回傳光匯聚點(diǎn)； 原光站處安裝ar4041，作為muxnode，要求一臺(tái)ar4041 覆蓋10 棟樓左右。一臺(tái)大光站安裝兩塊ar4041，當(dāng)超過20 棟樓時(shí)，在原光站附近安裝機(jī)柜或

16、者v-hub 外殼； 回傳使用dt+ar4041 的方式。dt 使用cwdm 波長(zhǎng)，若干dt 模塊波長(zhǎng)匯聚到odc 位置，進(jìn)行cwdm 復(fù)用后占用一根回傳光纖傳回前端； 根據(jù)原有光站的覆蓋樓數(shù)、覆蓋用戶數(shù)進(jìn)行光纖到樓的覆蓋，要求每個(gè)mininode覆蓋50 戶左右； 根據(jù)樓宇分配網(wǎng)的情況，確定新上mininode 的位置；mininode 接收光功率設(shè)計(jì)值為-5dbm； 充分考慮原有電纜支線的路由、質(zhì)量等狀況，合理設(shè)計(jì)mini 光回傳光機(jī)和mini 電回傳光機(jī)的位置，要求光電比例為1：1 或者1：2；電回傳光機(jī)通過現(xiàn)有同軸電纜匯聚到一臺(tái)mini 光回傳光機(jī)； 考慮用戶的開通比例和用戶分配網(wǎng)的實(shí)

17、際質(zhì)量狀況，利用原有分配網(wǎng)、或?qū)ζ渲匦赂脑?、或重新鋪設(shè)滿足一定開通比例的cm 網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)雙向到戶； 重要的高帶寬需求的商業(yè)或個(gè)人用戶，可直接鋪設(shè)光纖入戶實(shí)現(xiàn)ftth 接入。3.3 系統(tǒng)方案的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)（1）下行采用dwdm+vhub 技術(shù)對(duì)現(xiàn)有光纜傳輸?shù)墓歉蓪雍蛡鬏攲踊静蛔稣{(diào)整，依托現(xiàn)有的odc（光纖分配中心）構(gòu)建v-hub(虛擬hub)，以v-hub 為中心對(duì)接入層進(jìn)行擴(kuò)域和擴(kuò)容的調(diào)整。下行廣播信號(hào)和窄播信號(hào)的傳輸，不在射頻域進(jìn)行混合，而是采用dwdm 技術(shù)在光層上(itu 波段)進(jìn)行組合；優(yōu)點(diǎn)：具有極靈活的擴(kuò)容方法，以及極大的通道容量，使用傳統(tǒng)技術(shù)一般射頻域目前可以承載兩個(gè)cmts d

18、s 信道和若干其它qam 信道，采用dwdm 時(shí)，一根光纖可以承載多個(gè)波長(zhǎng)，而每個(gè)波長(zhǎng)又可以承載上述射頻域，因此對(duì)現(xiàn)有區(qū)域的擴(kuò)容將變得簡(jiǎn)單可行，在現(xiàn)有光纖的基礎(chǔ)上，可以快速的擴(kuò)容而且實(shí)現(xiàn)定向覆蓋。下行窄播和廣播信號(hào)都使用itu 波長(zhǎng)，中心波長(zhǎng)間隔為100ghz，初期窄播使用四個(gè)dwdm 波長(zhǎng)，分別為192.4thz，192.5thz，192.6thz，192.7thz。（2）上行采用數(shù)字化回傳+cwdm 技術(shù)對(duì)于基于docsis 系統(tǒng)的上行通道，傳統(tǒng)的方式為模擬的fp 或則dfb 激光器回傳，這種方式上行信道的容量難于擴(kuò)容，更重要的是模擬的fp 或則dfb 激光器受npr 曲線的影響，光路混合產(chǎn)生的噪聲難以克服。通過使用數(shù)字化回傳技術(shù)，能夠采用廉價(jià)的fp 激光器而產(chǎn)生cwdm 波長(zhǎng)，通過現(xiàn)有的光纖資源產(chǎn)生數(shù)十倍的回傳信道容量，同時(shí)數(shù)字化后大大克服了光系統(tǒng)的混合噪聲。優(yōu)點(diǎn)：不占用額外光纖資源，便于擴(kuò)容。（3）實(shí)現(xiàn)光纖到樓的覆蓋，采用mininode+ar4041 技術(shù)使用mininode 替代現(xiàn)有樓棟放大器，進(jìn)一步深化光纖密度?，F(xiàn)有大光站升級(jí)改造為muxnode，通過嵌入ar4041 匯聚多個(gè)mininode，減少設(shè)備投資。優(yōu)點(diǎn)：mininode 的深化完全取消了支線電纜，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性以及降低了維護(hù)成本。（4）ethernet 和hfc 的完美結(jié)合回傳數(shù)字