1、有線電視技術 241期）下一代廣播電視網(wǎng)（NGB ）的構造、設計與關鍵技術的應用(1夏亮倪天宇上海南匯有線網(wǎng)絡中心李力周昀王慶劉晶晶上海傲藍通信技術有限公司1什么是NGB2008年12月，科技部與國家廣電總局正式簽署了國家高性能寬帶信息網(wǎng)暨中國下一代廣播電視網(wǎng)自主創(chuàng)新合作協(xié)議書，按照協(xié)議要求，廣電總局開始著手建設下一代廣播電視網(wǎng)（NGB ），NGB 的網(wǎng)絡建設成為了有線電視發(fā)展的一個重要的戰(zhàn)略目標。那么，什么是下一代廣播電視網(wǎng)，它的網(wǎng)絡性能要求與構造是什么呢？目前還沒有見到一個明確的正式描述。為此，廣電總局科技司在今年頒布了一個面向下一代廣播電視網(wǎng)（NGB ）電纜接入技術（EoC ）需求白皮書

2、。該白皮書在NGB 的系統(tǒng)結構、支撐的業(yè)務類型和接入帶寬的需求等三個主要方面給出了一個建議與描述。11關于NGB 系統(tǒng)結構的描述關于NGB 的系統(tǒng)結構，白皮書建議采用PON （無源光網(wǎng)絡）技術作為干線的雙向傳輸技術。相比于有源光網(wǎng)絡（AON ）技術，無源光網(wǎng)絡技術具有拓撲結構簡單、設備成本低，并且其網(wǎng)絡拓撲結構與HFC 網(wǎng)光纖部分的拓撲結構相類似。因此，在現(xiàn)有HFC 網(wǎng)絡中采用PON 技術，不需要對現(xiàn)有HFC 網(wǎng)絡進行大幅度圖1NGB 寬帶接入網(wǎng)基本結構示意圖網(wǎng)絡與多媒體20有線電視技術改造，只需要在原來的光網(wǎng)絡上作相應的配置，就可在較短時間內(nèi)完成網(wǎng)絡的升級。接入干線傳輸采用PON 技術后，最

3、后100米接入則建議采用基于同軸電纜網(wǎng)的以太網(wǎng)技術，即EoC 技術（Ethernet over Coax ），從而充分發(fā)揮廣電網(wǎng)絡的優(yōu)勢，以較短的時間、較低的成本，跨越數(shù)字鴻溝，實現(xiàn)進入千家萬戶的信息化和安全的信息化。由此，白皮書建議：下一代廣播電視網(wǎng)（NGB ）要面向未來五到十年，每個光節(jié)點覆蓋用戶要不多于200戶，并逐步向50戶或20戶過渡。其實質就是FTTB （光纖到大樓），使每個光節(jié)點覆蓋用戶小于50戶。由此可以看出，目前行內(nèi)熱議的EPONEoC的網(wǎng)絡架構就是一種典型的NGB 的網(wǎng)絡構造。12NGB 需要支撐的業(yè)務類型的描述按照白皮書的要求，NGB 下一代廣播電視網(wǎng)絡要支撐語音、數(shù)據(jù)和

4、視頻三大類業(yè)務：語音業(yè)務要能支撐基于IP 的語音，即VoIP 業(yè)務。數(shù)據(jù)業(yè)務要基于互聯(lián)網(wǎng)的IP 數(shù)據(jù)（如HTTP 瀏覽、FTP 下載、網(wǎng)絡游戲等），視頻業(yè)務要能點播標清（SDTV ）和高清（HDTV ）視頻業(yè)務以及IPTV 、視頻會議等，即三網(wǎng)融合。從電纜寬帶接入網(wǎng)絡承載業(yè)務的技術特性來說，可以按照帶寬、時延、抖動以及丟包等業(yè)務傳輸特性需求來區(qū)分不同的業(yè)務類型，包括以下典型業(yè)務：（1）盡力而為業(yè)務要求網(wǎng)絡提供雙向支持，用戶通過競爭請求獲取系統(tǒng)剩余帶寬，網(wǎng)絡盡最大努力來傳輸業(yè)務。例如互聯(lián)網(wǎng)訪問、郵件收發(fā)、文件下載等業(yè)務。（2）保證下行帶寬的非實時業(yè)務要求網(wǎng)絡提供雙向支持，保證下行帶寬，支持恒定帶

5、寬，對傳輸時延和抖動要求低。例如VPN 業(yè)務、需要大帶寬的FTP 、在線游戲等業(yè)務。（3）保證上下行帶寬的非實時業(yè)務要求網(wǎng)絡提供雙向支持，保證較高的上下行帶寬和較低的丟包率，對傳輸時延和抖動要求低。例如基于P2P 技術的文件下載及相關應用業(yè)務。（4）保證下行帶寬的實時業(yè)務要求網(wǎng)絡提供雙向支持，保證較高的下行帶寬和較低的傳輸時延及抖動，支持恒定帶寬或可變帶寬，對上行帶寬要求較低。例如視頻點播、互動電視、IPTV 、時移電視和錄播電視等業(yè)務種類。（5）保證上下行帶寬的實時業(yè)務要求網(wǎng)絡提供雙向支持，保證較高的上下行帶寬和非常低的傳輸時延及抖動，支持恒定帶寬或可變帶寬。例如VoIP 、視頻電話、視頻會

6、議、即時通信IM 、視頻監(jiān)控等新通信業(yè)務。除了作為保證目前基本業(yè)務的CATV 廣播業(yè)務（包括模擬和數(shù)字電視節(jié)目）以外，NGB 寬帶接入網(wǎng)必須能夠提供以上業(yè)務承載的支持。13NGB 的用戶接入帶寬的需求描述從NGB 網(wǎng)絡承載的業(yè)務所對應的系統(tǒng)接入帶寬需求來看，目前有線電視接入網(wǎng)絡由于承載業(yè)務比較單一，用戶對帶寬的需求相對較低，隨著網(wǎng)絡承載業(yè)務不斷擴展，用戶對接入帶寬的需求將會逐漸增加。根據(jù)我國有線電視網(wǎng)絡發(fā)展及業(yè)務運行現(xiàn)狀，接入網(wǎng)絡系統(tǒng)接入帶寬需求將是漸進式增加的。為了能夠滿足不同應用場景、不同發(fā)展階段的用戶接入帶寬需求，因此，白皮書特別指出，NGB 網(wǎng)絡的系統(tǒng)總帶寬可以支持用戶接入帶寬漸進發(fā)展

7、的模式，如12Mbps 510Mbps2030Mbps100Mbps 逐步過渡的模式，逐步擴展用戶接入帶寬。用戶接入帶寬與用戶所開通的業(yè)務類型是相對應的，因此在確定接入帶寬需求時應從以下幾個方面考慮：（1）各種業(yè)務對帶寬的需求；（2）光節(jié)點覆蓋范圍和開通率；（3）用戶并發(fā)率?；谖覈芯€電視網(wǎng)絡目前的現(xiàn)狀，應該首先考慮一個光節(jié)點覆蓋用戶數(shù)為200戶的情況，在這種情況下，用戶雙向業(yè)務開通率相對較低，這種情況是為了滿足開通雙向并為交互業(yè)務提供上行信令傳輸信道，因此對用戶接入帶寬需求相對較低。在一個光節(jié)點覆蓋用戶數(shù)為50戶的情況下，用戶業(yè)務開通率會比覆蓋范圍為200戶的情況要高很多，并且承載業(yè)務類型

8、也更豐富，用戶并發(fā)率也相對較高，因此在這種情況下，用戶接入帶寬需求較高。在實際應用時應根據(jù)具體模型實際測算?？傮w來講，接入網(wǎng)絡覆蓋范圍較大時（例如200戶），用戶帶寬相對較低，而接入網(wǎng)絡覆蓋范圍較小時（例如50戶），用戶帶寬相對較高。網(wǎng)絡的建設應該能夠適應用戶接入帶寬漸進發(fā)展的要求。對白皮書中NGB 的網(wǎng)絡構造、支撐的業(yè)務和帶寬需求等三方面進行總結，可以看出NGB 下一代廣播電視網(wǎng)絡的內(nèi)涵：實際是一種能以支撐大量互動電視視頻流為基礎的語音、數(shù)據(jù)與視頻三網(wǎng)融合的寬帶綜合業(yè)務雙向網(wǎng)。網(wǎng)絡與多媒體21有線電視技術 241期）其中有3個最重要的特點：（1）相對于傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)，NGB 網(wǎng)絡是雙向網(wǎng)絡

9、，支持雙向互動業(yè)務，要具備相當?shù)慕尤霂?，借以實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和視頻的雙向傳輸。（2）相對于目前已有現(xiàn)存的雙向網(wǎng)絡，NGB 網(wǎng)絡要能傳輸海量的HDTV 高清電視視頻流。這是有別于其他數(shù)據(jù)雙向網(wǎng)最重要的區(qū)別，同時也是有線電視網(wǎng)絡最富競爭力的基礎，是NGB 網(wǎng)絡的核心競爭力。如果網(wǎng)絡不支持大量的HDTV 高清電視節(jié)目，這樣的網(wǎng)絡就不應該被稱作為NGB 網(wǎng)絡。（3）相對于FTTH 的網(wǎng)絡構造，NGB 網(wǎng)絡的構造是每個光節(jié)點覆蓋50戶，即FTTB 光纖到大樓。這樣相對于FTTH ，既能節(jié)省大量的建設成本、工藝安裝成本和網(wǎng)絡維護成本，又能有效利用和保護網(wǎng)絡中大量的電纜資源與投入，從而突出了有線電視網(wǎng)絡的特

10、色和優(yōu)勢。2NGB 網(wǎng)絡的兩種發(fā)展模式與比較從白皮書中NGB 的系統(tǒng)結構、支撐的業(yè)務類型和接入帶寬的需求等三個方面描述看，NGB 網(wǎng)絡存在兩種發(fā)展模式。一種是白皮書所倡導的IP 化的全業(yè)務網(wǎng)，所有的業(yè)務由IP 網(wǎng)來承載，即使是數(shù)字電視的廣播也由IPTV 組播方式實現(xiàn)，包括標清電視（SDTV ）和高清電視（HDTV ），如圖1所示。為此每個用戶至少需要30Mbps 的接入帶寬，1套高清電視（25Mbps ）、1套SDATV 標清電視4Mbps 和上網(wǎng)業(yè)務（1Mbps ）。理想的應該達到60100Mbps（2套HDTV 和1套SDTV ）。這種發(fā)展模式組網(wǎng)技術單純，其核心和基礎技術就是IP 數(shù)據(jù)交

11、換技術，但是，在這種模式中，城域網(wǎng)的骨干網(wǎng)和匯聚網(wǎng)需要依賴3T 高速交換技術及其設備，在接入網(wǎng)部分要使每個用戶到達30Mbps 以上的接入帶寬，則需非常高的建設成本，目前的有源調制EoC 技術是幾乎不能勝任的（MoCA 、HomePNA 、WiFi over Coax 等）。同時，這種全IP 化的發(fā)展模式完全廢棄掉了廣播電視網(wǎng)絡發(fā)展建設了幾十年的賴以生存和發(fā)展的基礎RF 射頻廣播技術及其設備，不能保護現(xiàn)有有線電視網(wǎng)絡的投資。不僅廣播傳輸設備（光發(fā)送機、光接收機、電放大器），而且前端的調制器包括數(shù)字QAM 調制器等都不需要了，很有可能造成巨大的浪費。其實際為有線電視網(wǎng)絡只留下或利用了鋪設好的光纜

12、和同軸電纜，似乎沒有凸現(xiàn)出一點有線電視網(wǎng)絡的傳統(tǒng)優(yōu)勢。IPQAM模式是NGB 網(wǎng)絡另一種的發(fā)展模式。這種模式保留和繼續(xù)發(fā)展了RF 射頻廣播技術及其設備，把占據(jù)接入網(wǎng)絡最大帶寬的視頻下行業(yè)務（HDTV 和SDTV ）繼續(xù)利用RF QAM 通道廣播傳輸，而語音、數(shù)據(jù)（包括點播）等典型的IP 業(yè)務則采用IP 通道實現(xiàn)雙向交換。如圖2所示。IPQAM這種模式雖然采用了兩種通道及其技術，網(wǎng)絡結構略顯復雜，但是，它能有效地保護現(xiàn)有有線電視網(wǎng)絡幾乎所有的投資、技術和設備，同時由于占據(jù)網(wǎng)絡最大帶寬的HDTV 和SDTV 視頻業(yè)務不走IP 平臺了，這種模式對于IP 通道或平臺的建設投入不是很大。一般每戶的IP

13、接入帶寬達到510Mbps即可。更為關鍵的是IPQAM模式的帶寬接入性能遠高于全IP 化的網(wǎng)絡，每戶接入帶寬達到了6Gbps ，幾乎是全IP 化網(wǎng)絡的100200倍，如圖3所示。在IPQAM 的網(wǎng)絡中，每個8MHz 頻道可傳輸2套HDTV的高清或610套的SDTV 標清，860MHz 的RF 帶寬中就有6Gbps 的巨大容量或帶寬，即918套HDTV 或3978套SDTV 。這個性能是全IP 化網(wǎng)絡幾乎無法超越的。在網(wǎng)絡的可靠性和可用性上，基于QAM 廣播模圖2IPQAM的網(wǎng)絡構造網(wǎng)絡與多媒體22有線電視技術儀征市廣電寬帶城域網(wǎng)升級方案 式的VOD 具有絕對意義上的QoS 保障，只要點播成功，

14、視頻流就不會中斷。而IPTV 當帶寬擁塞時就會出現(xiàn)馬賽克甚至中斷。因此，IPQAM模式不僅投資小，能有效保護現(xiàn)有的投資，同時，還能在接入性能上遠勝于全IP 網(wǎng)絡，完全充分地凸現(xiàn)了有線電視網(wǎng)絡的巨大優(yōu)勢，應當成為下一代廣播電視網(wǎng)絡NGB 的發(fā)展模式。此時，IP 通道中每個用戶只需要獨享10Mbps ，就能完全滿足白皮書中其它業(yè)務的帶寬需求了，其中2Mbps 用于上行，傳輸監(jiān)控視頻、動畫游戲和Internet 上網(wǎng)等。蕢（未完待續(xù)）（引自1550Video Overlay the new “Old Reliable ”）圖3IPQAM模式與全IP 模式接入性能的比較1網(wǎng)絡的現(xiàn)狀與改造11網(wǎng)絡狀況原儀征廣播電視臺城域骨干網(wǎng)絡采用以太網(wǎng)交換技術，其骨干架構分為兩個層次，由星型網(wǎng)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)二級站組成。以前的儀征廣電網(wǎng)絡是基于百兆以太網(wǎng)技術的寬帶IP 城域網(wǎng)，結構為星型網(wǎng)，由中央節(jié)點和通過點到通信鏈路接到中央節(jié)點的各個站點組成。星型拓撲結構具有以下優(yōu)點：（1）控制簡單。（2）故障診斷和隔離容易。（3）方便服務。星型拓撲結構的缺點：（1）電纜長度和安裝工作量可觀。（2）中央節(jié)點的負擔較重，形成瓶頸。（3）各站點的分布處理能力較低。鄉(xiāng)鎮(zhèn)二級站點：核心站星型下連二級站，