广电网络双向改造五大技术方案浅析

光纤在线编辑部  2010-12-15 10:36:42  文章来源:原文转载  

导读:

12/15/2010,当前,三网融合的号角越吹越响,融合的步伐也亦加快。从年初国务院制定三网融合的规划方案到现阶段的试点城市,然后再向全国推展,可以看出国家对三网融合的切实推进,三网融合的大势所向,势在必行。三网融合指的是通过技术改造,使电信网、计算机互联网和有线电视网在技术上趋向一致,网络层上可以实现互联互通,形成无缝覆盖,业务层上互相渗透和交叉,能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。三网融合的关键在于广电和电信在技术上的互联互通,业务上的互相渗透、双向传输。广电网络的双向改造问题已成定局,不仅仅要改,而且还要去探索如何去改、怎样去改的好,适合三网融合后网络的宽带宽、高速率、互动等多业务发展要求,同时,在电信已瞄准三网融合的先机,发展互动电视、网络电视,已在提前升级带宽,这样一个背景下,更逼迫要求广电网络必须加快速度的去双向改造。

   一、三网融合的背景

   随着人们生活工作水平的不断提高,网络的不断普及和业务应用的不断丰富,通信业务的种类已从传统的单向电视业务或单一语音通信向高清电视、视频、多方数据交换诸多业务拓展,诸如高清数字电视、高清互动电视、VOD视频点播、IPTV网络电视等新业务层出不穷,在业务种类的增多的同时,人们对各种业务的质量要求也不断提高,注重体验效果,这些都需要越来越大要求网络的带宽。

   从过去网络提供单一的语音业务到现在综合的语音、视频、数据多业务于一体,高清数字电视、IPTV、视频点播、视频电话、视频会议、家庭智能安防监控等众多业务,对带宽提出更高的要求,特别是视频类业务对带宽的要求最高。网络的带宽也是从过去的几KB、几十KB到现在的几M、几十M,这个数值还会增加。据有关调查研究,我国家庭用户的带宽需求将达到100Mb/s,不会超过10年的时间。

   然而,随着密集型光波复用(DwDM)技术的发展和应用,骨干网络的带宽已不再是瓶颈。据了解现阶段各大电信应运商骨干网络的带宽已经达到Gb/s带宽出口,而广电网络凭着其自身得天独厚的条件骨干网络的带宽已可以达到这个要求。现在及过去一段相当长的时间内,广电网络面临的就是国际带宽出口问题。笔者先前就从事广电网络到用户的接入。骨干网络是光纤环网,整个大网是确保了的安全传输,到用户就是同轴电缆进户。这些满足现阶段一般用户看标清电视和上网的业务本无可厚非,绰绰有余。而出的问题却偏偏不是那么顺利,不是技术上的问题,而是带宽出口的问题。广电网络即发展上网业务以来长期就苦受带宽出口的烦恼,这个笔者深有感受。哪怕广电网络自己的内部网络建设得再好,用户也普遍反应上网速度慢,不知情的人士就知道一个劲的埋怨广电网络差,而却不知道问题出现的根本所在。

   广电网络一边只能靠着电视业务维持生计,一边在上网业务上苦苦煎熬,电信却秉着它的看似无穷带宽出口优势稳坐钓鱼台,等着用户来上钩消费。后来,北方网通南方电信相互渗透,地方广电与网通的结合,解决部分带宽出口问题,此时电信看到形势不妙,才慢慢放开带宽出口的垄断地位,高价向广电要出口费用。

   应合三网融合的呼声,随着国际互联网出口向广电运营商的开放,广电网络终于有了自己的出口资源,解决了广电网络带宽出口的“瓶颈”。三网融合给广电提供了进入电信市场的机会,打破了传统各自进行业务的界限。电视进网络,网络上也可以看电视,这才是社会发展所需、人们生活所求。这是笔者对三网融合意义的理解。

   二、广电网络双向改造的意义

   三网融合不仅要求电信网、互联网、有线电视网之间要相互整合,而广电网络自己内部也要整合。我们知道,广电要想在宽带等业务上有所表现,就必须做好整合,为高清互动数字电视等准备工作,否则就是以卵击石。由于历史的原因,广电网络内部整合可能要面临着这样那样的困难和阻力,有很多相关的文章,对此不作过多的分析,在此只强调一下广电网络的整合是必须的,双向改造的步伐是始终不移的要坚持走下的,不然就会被激烈的市场竞争淘汰掉。

   传统的广电网络基本上都是基于CATV发展起来的HFC网络,传统的HFC网络主要是为传输有线电视服务的,所以是以单向下行广播式的传输方式。有线电视经过近十年的发展,光缆已经越来越靠近用户,许多光节点覆盖的用户在500-200户之间,电缆半径在500m左右。广电网络为了提供如宽带接入、数字电视点播等更多增值业务,所以必须对传统的HFC网络进行双向网改造。

   三、广电网络双向改造的方式

   刚刚已经讲到,不管是电信网还是广电有线电视网在骨干网接入层上,带宽基本不成问题,基本上都是采用光纤传输。光纤传输的优点就是损耗小、传输距离远等,被广泛采用。而要想真正实现三网融合、广电网络的双向改造问题,则是用户到网络的最后一公里接入问题。这不仅是先前电信运营商开展业务重点考虑不可缺少的基础设施,而且是当前广电网络双向改造必须面临的问题。因此,基本上可以缩小到有线接入网的最后一公里的问题,即骨干网光纤到用户家里这一段究竟要采用何种方式技术适合进户的问题。

   本文将从技术层面上,重点分析广电网络如何去整合、如何去进行网络的双向改造、如何去解决最后一公里的接入问题。根据传输媒质的不同,接入网可分为有线接入网和无线接入网,有线接入网又可分为铜缆接入网和光纤接入网。

   下面就广电网络进行双向改造,选择介绍几种当前比较行之有效的方案进行探析。

   1)、FTTH技术

   FTTH(Fiber To The Home ),顾名思义就是一根光纤直接到家庭。骨干网局端与用户之间以光纤作为传输媒介。由于光纤接入网(FTTX)由OLT,ONU和ODN组成,按照ONU在接入网中所处的位置不同,可以将光纤接入网划分为几种主要的应用类型:光纤到路边(FTTC)、光纤到大楼(FTTB)、光纤到户(FTTH)、光纤到办公室(FTTO)。这几种方式在采用的技术、组网方式等方面基本相同,就统称为FTTH。

   FTTH的显著技术特点是采用光纤作为传输媒质,优势主要显现在:1、它是无源网络,从局端到用户,中间基本上可以做到无源;2、它的带宽是比较宽的,长距离、抗电磁干扰正好符合运营商的大规模运用方式;3、由于它采用光波传输技术,支持的协议比较灵活,增强了传输数据的可靠性;4、随着技术的发展,适于引入各种新业务,是理想的业务透明网络,是接入网较为合适的发展方式。

   虽然现在移动通信发展速度惊人,但因其带宽有限,终端体积不可能太大,显示屏幕受限等因素,人们依然追求性能相对占优的固定终端,也就是希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它具有极大的带宽,它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。 

   随着技术的更新换代,光纤到户的成本大大降低。在我国,光纤到户也是时代发展的方向,可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点,伴随着相应技术的成熟与实用化,成本进一步降低到家庭能承受的水平,FTTH 的大趋势是不可阻挡的。

   2)、DSL技术

   DSL(Digital Subscriber Line数字用户环路)技术是基于普通电话线的宽带接入技术,其特点是以普通的铜质电话线为传输介质,在同一铜线上分别传送数据和语音信号,数据信号并不通过电话交换机设备,减轻了电话交换机的负载;并且不需要拨号,一直在线,属于专线上网方式。DSL技术分为对称DSL技术和非对称DSL技术。当前,电信用户上网普遍采用的就是ADSL(非对称DSL)技术接入网的,只须家里牵一根电话线,在现有的电话双绞线上,就能实现上网和语音功能,提供高达8Mbps的高速下行速率,及1Mbps的上行速率,有效传输距离可达3至5公里。无需重新布线,为用户提供高速宽带服务,极大地降低服务成本。HDSL(高比特率DSL)是目前众多DSL技术中较为成熟的一种,并已得到了一定程度的应用。这种技术的特点是利用两对双绞线实现数据传输,支持N×64kbps各种速率,最高可达E1速率。HDSL无需借助放大器即可实现3.6公里以内的正常数据传输。 

   DSL技术对线路质量要求低、安装调试简便,通过复用技术,可以提供语音、视频与数据多路传送等服务。然而这种接入方式在技术上虽然有了一些突破和进展,而传输的速率、距离还是受到一定的限制。

   3)、CATV技术

   CATV网络(CAble TeleVision,有线电视/有线电视网),是用有线电视上网的一种方式,是我们最熟知的。采用同轴电缆(Coaxial)即有两个同心导体,而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。常用的同轴电缆有两类:50Ω和75Ω的同轴电缆。75Ω同轴电缆常用于传输电视信号,故称为CATV电缆或CATV网,传输带宽可达1GHz,目前常用CATV电缆的传输带宽为750MHz。50Ω同轴电缆主要用于基带信号传输,传输带宽为1~2OMHz,总线型以太网就是使用50Ω同轴电缆,在以太网中,50Ω细同轴电缆的最大传输距离为185米,粗同轴电缆可达1000米。有线电视网(CATV)网是高效廉价的综合网络,它具有频带宽,容量大,多功能、成本低、抗干扰能力强、支持多种业务连接千家万户的优势,它的发展为信息高速公路的发展奠定了基础。

   4)、HFC技术

   HFC即Hybrid Fiber-Coaxial的缩写,是光纤和同轴电缆相结合的混合网络。HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成,从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输;到用户区域后把光信号转换成电信号,经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。它与早期CATV同轴电缆网络的不同之处主要在于,在干线上用光纤传输光信号,在前端需完成电光转换,进入用户区后要完成光电转换。HFC宽带网解决了用户高速接入的最后一公里问题(与ADSL、VDSL、FTTB等技术相当),它作为一种链路本身并不能提供服务,但它所具有的宽带特性使其成为各类宽带应用服务的理想载体。

   HFC的主要特点是:传输容量大,易实现双向传输,从理论上讲,一对光纤可同时传送150万路电话或2000套电视节目;频率特性好,在有线电视传输带宽内无需均衡;传输损耗小,可延长有线电视的传输距离,25公里内无需中继放大;光纤间不会有串音现象,不怕电磁干扰,能确保信号的传输质量。同传统的CATV网络相比,其网络拓扑结构也有些不同:第一,光纤干线采用星形或环状结构;第二,支线和配线网络的同轴电缆部分采用树状或总线式结构;第三,整个网络按照光结点划分成一个服务区;这种网络结构可满足为用户提供多种业务服务的要求。随着数字通信技术的发展,特别是高速宽带通信时代的到来,HFC已成为现在和未来一段时期内宽带接入的最佳选择,因而HFC又被赋予新的含义,特指利用混合光纤同轴来进行双向宽带通信的CATV网络。

   HFC是一种灵活的接入系统也是一种优良的传输系统,HFC把铜缆和光缆搭配起来,同时提供两种物理媒质所具有的优秀特性。HFC在向新兴宽带应用提供带宽需求的同时却比FTTC(光纤到路边)或者SDV(交换式数字视频)等解决方案便宜多了,HFC可同时支持模拟和数字传输,在大多数情况下,HFC可以同现有的设备和设施合并。 HFC支持现有的、新兴的全部传输技术,其中包括ATM、帧中继、SONET和SMDS(交换式多兆位数据服务)。一旦HFC部署到位,它可以很方便地被运营商扩展以满足日益增长的服务需求以及支持新型服务。总之,在目前和可预见的未来,HFC都是一种理想的、全方位的、信号分派类型的服务媒质。

   HFC具备强大的功能和高度的灵活性,这些特性已经使之成为有线电视(CATV)和电信服务供应商的首选技术。由于HFC结构和现有有线电视网络结构相似,所以有线电视网络公司对HFC特别青睐,他们非常希望这一利器可以帮助他们在未来多种服务竞争局面下获得现有的电信服务供应商似的地位。

   5)、无源光网络PON 技术

   无源光网络(Passive Optical Network, PON)是一种纯介质网络,在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备,避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响,减少了线路和外部设备的故障率,提高了系统可靠性,同时节省了维护成本,是电信维护部门长期期待的技术。

   PON系统由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)和光分配网(ODN)组成,所谓“无源”,是指ODN全部由无源光分路器和光纤等无源光器件组成,不包括任何有源节点。PON技术采用了点到多点拓扑结构,OLT发出的下行光信号通过一根光纤经由无源光分路器广播给各ONU/ONT。不同的数据链路层技术和物理层PON技术结合形成了不同的PON技术,例如ATM+PON形成了APON,Ethernet+PON形成了EPON,ATM/GEM+PON则形成了GPON,这是各种PON技术之间的最大区别。本篇就各种PON技术不作讲解,我想只要明白了PON技术,其他在此基础上发展的各种PON技术就不难理解。

   PON的业务透明性较好,原则上可适用于任何制式和速率信号。特别是一个ATM化的无源光网络(APON)可以通过利用ATM的集中和统计复用,再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用,使成本可望比传统的以电路交换为基础的PDH/SDH接入系统低20%—40%。

   PON的业务透明性较好,原则上可适用于任何制式和速率信号。特别是一个ATM化的无源光网络(APON)可以通过利用ATM的集中和统计复用,再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用,使成本可望比传统的以电路交换为基础的PDH/SDH接入系统低20%—40%。

   PON技术具有以下几大优势:ODN由无源光器件组成,OLT和ONU/ONT之间没有昂贵的有源电子设备,降低了设备受雷电损坏和辐射干扰的可能性;可以灵活地组成树形、星形、总线形等拓扑结构,典型拓扑结构为树形,各ONU/ONT可共享OLT和光分路器之间的光纤,节省了光纤铺设量;业务透明性较好,原则上可适用于任何制式和速率的信号;网络易于扩展,运营管理维护简单。

   此种技术跟前面介绍的几种技术相比,是后来发展的一种全新的技术方式。在三网融合中较多的被提及到,应用到广电网络双向改造的可能性较大。但在三网融合过程中广电网络应如何去改、采用何种标准,国家并没有作出具体实施的方案。当前只能等待着从试点城市中去见各种技术性能的分晓。

   以上几种技术可能存在交叉,或者说在其基础上发展起来的,但每一

   种技术形态毕竟存在其自身的发展特点和优势所在而被传承下来的。随着科学技术的发展,三网融合将要用到其中哪一种或多种技术或者另外产生一种新技术都有可能。 

   根据当前试点城市已启动的广电网络改造情况看,由于各个地方的网络改造投入的资金不一样,所采用的技术也不尽相同。从目前技术选择来看,有的在原有基础上进行双向HFC网络改造,实现广电网络的融合;有的则采用EPON+FTTH方式、EPON+LAN方式等等。最终采用何种技术和改造方案,还得需要运营商去选择、用户所接受。

   但业内人士表示,国务院提出推进“三网融合”,国内各大城市都将实现光纤到户,光纤的需求量迎来爆炸式大需求却是毫无疑问的。

   四、小结 

   通过上述例举各大接入网络的特点,探讨对比,不难看出,各种网络双向改造的连接方式,各自有各自的特点、优劣势,考虑到各个网络公司的实际情况、网络特点可能不同,因此三网融合过程中广电网络可能采取不一定全部一样的技术标准和改造方案。但可以肯定的是,总体上“光进铜退”是公认的选择之路,是各种方案的发展所趋。具体到各个省市广电网络公司可以选择各自行之有效的投入少、而且还快捷的网络双向改造的方案。

   三网融合后,有线电视网络提供的综合信息业务的不断开展,各网络运营商之间市场竞争的日趋激烈,对服务质量、对网络设备稳定可靠的运作提出更高的要求。我们必须本着高起点,构建合理、高效、安全、稳定的有线网络的同时能对网络进行实时监控。这就要求我们广电网络在双向改造过程中必须考虑到改造后的广电网络具有可扩展性、可升级性。

   因此,我们必须全面综合其各大接入网的优点,实现我们的广电网络双向、高效、稳定、安全,还要可控。

   最后,我们再回顾头来,看看三网融合的定义,所谓三网融合,即计算机网(互联网)、电信网、广电网合一,网络的连通与合并,可以看出以后网络之间的界限不在那么清晰明显,而各自进行的业务也近相同,所以三网融合考验我们的不再是广电网络发展电视的优势,电信网发展语音通信的垄断地位,而后考虑到的更多是业务层面上的融合与竞争。谁发展的网络好、速度快、性能佳,谁就能赢得更大的市场分额;比的是售后和服务,谁的服务态度好,谁就能赢得更多的客户资源。

   因此,广电网络的改造进程不仅仅要进行,而且还要进行得快,进行的好。广电网络要想在这场三网融合的战争中取得成功,无疑首先要从技术手段的选择上和改造的方案中取得优势或平等地位之后,才能去谈业务上的竞争。

   未来的网络,即三网真正融合后的网络,能真正融合到市场经济条件下平等竞争、和谐发展的进程中去,这才是三网融合的成功、广电网络改造的成功。相信,广电网络一定能走出一条高速的、双向的信息通信网络快车道来的。

关键字: 广电 三网融合
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