摘要：互动式数字电视是广电最具有竞争力的替代业务，利用最新宽带 RPR 和 GEPON 技术建设 IP 网络是实现互动式数字电视最好的网络解决方案。
关键词： GEPON 、承载网、 RPR
数字电视是有线电视秉承传统电视的新一代的媒体业务方式，它并不是一个模拟到数字的简单转化。它的实现建立在新媒体、新技术和新体制的基础之上，有关键的业务、关键技术和实现业务的组织体系保障。关键业务必然是一种替代型的业务，数字电视的关键业务是互动电视和高清电视，模拟电视的数字化是一种旧业务的继承并不是一种替代型业务。互动电视是一种个性化的多媒体业务，用户从受众变成了主体，接收的也不再是单一的电视。而关键技术是信息平台和高带宽双向传输。信息平台完成数字电视的采集、编辑、播出和控制，它与传统电视的采编播有所不同，后者只能提供数字电视中的电视信源。平台、网络和终端是数字电视的三要素，但广电系统网台分离后只剩了网络，因此数字电视对网络公司的组织体系提出了新要求，平台、运营和维护成了网络公司的软瓶颈。业务、技术和体系是成功的必然条件。本文仅就高带宽双向网络和实现步骤提出建议，以最终实现 QAM 和 IP 的数字电视双模分业务综合传输。
一、改造策略
利用 HFC 网络和 IP 网络均可以实现数字电视的业务，但传输技术和接入方式不同，一种是 QAM 调制同轴电缆接入，另一种是 IP 协议双绞线接入。要实现互动电视则均以 IP 技术为基础，一种需外接 CABLE-MODEM ，而另一种无须外加装置，他们的区别在于一种仍然是模拟方式传输的，需要调制和解调。而另一种本身就是数字传输。 HFC 网络为广播式结构特别适合高带宽、通播类业务，并且质量稳定。 IP 网络则是交互式结构，适合点播类节目，但质量相对差。作为广播电视两种网络结合使用是最佳的选择，单向的模拟电视和高清电视采用 MPEG2 编码方式由 HFC 承载， MPEG4/H.264 编码为主的互动电视和数据业务采用 IP 承载。在高清电视还没有出现之前，数字电视的关键业务固然是互动电视，因此从 数字电视实现的策略上应该首先进行互动电视的平移，并逐步实现全面数字化的转移 。围绕这样的转移策略，应该有相应的网络和运营措施配套，见下图。
需要说明的是在互动电视平移阶段，为了兼顾电视的社会职能、商业利益以及人们的接受程度，设计在 HFC 网络上保留少数的免费模拟频道，原来的有线电视收视费可由互动电视增值业务费用弥补。而预收的两年互动电视基本服务费大致与机顶盒相当，网络公司需要在平移阶段投入平台、 IP 网络以及组织服务体系的建设费用。在全面数字化阶段， HFC 网络也将数字化改造，播出标清、高清和付费电视节目，也相应完成消黑户和一户多机的工作，业务开始两网分离，业务随终端而有别：
1、普通数字电视机顶盒 + 电视：收看标清数字电视节目。
2、高清数字电视机顶盒 + 高清电视：收看标清数字电视节目和高清电视节目。
3、双模机顶盒 + 电视：收看数字电视节目和互动电视。
4、IP 机顶盒 + 电视：收看部分电视节目和互动电视。
5、计算机：上网和互动电视。
二、业务分析
互动电视是用 IP 实现的，首先作一下业务分析。
a ）网络带宽的需求
媒体流数据量 ＝ VOD 视频流 (2Mbps) + VOD 音频流 (64Kbps) ＋ 编码器编码误差 (100Kbps) ＝ 2.15Mbps ；
媒体流输出带宽＝媒体流数据量 + MPEG 的 PS 流封装报文头和 PES 开销 ( 平均 150Kbps) ＝ 2.3Mbps ；
业务流网络带宽＝媒体流输出带宽 × (1 + 网络协议封装开销 (5%)) ＝ 2.4Mbps ；
网络总流量＝ 业务流网络带宽 × (1 + 网络流量平均抖动 (5%)) ＝ 2.5Mbps 。
b ）业务模型
系统平均有 80 ％的并发（在线）用户；
系统在线用户中 ， 20 ％ 用户使用点播（ VOD ） 业务 ， 40 ％ 用户使用时延电视（ Time-Shifted TV ）， 40 ％ 用户使用直播电视（ LiveTV ） ；
在分布式媒体播出状态下 20% 的流量流向中心节点。
c ）业务类型
直播电视（ Live TV ）：实时播出的电视；
时延电视 （ Time-shifted TV ）：在直播电视的时段上可以进行倒退操作收看的电视；
点播电视（ TVOD ）：非在线的电视节目；
视频点播（ VOD ）：多媒体节目，如：电视剧、电影、 KTV 等；
虚拟频道（ VC ， Virtual Channel ）：可插入其他节目中的内容，如广告、在线新闻等；
增值业务（ VAS ， Value Added Services ）：比如家庭信箱、个人影集夹、视频电话、商业信息、公众信息、互动游戏等。
按照以上的需求分析，每用户应保证 3M 的带宽需求，并按 1-2 万的用户向边缘接点收容，并保证骨干带宽。
三、技术思路
为实现上述业务目标，确定以下技术思路：
1、少局大局，端对端透明。广播电视行业涉及家家户户覆盖面广，而互动业务是通过 P2P （端对端）实现的，由此产生大量的带宽压力。为了减轻这样的压力可以设多个分前端，将服务器推近用户，也就是“多局小局”方式，但这样就造成了用房困难和维护成本增加。采用“少局多局”方式，就尽可能减少外部的安装设备，特别是大量的内容服务器集中在广电中心，对运营、维护和管理十分有益，但“少局大局”必然要解决端对端透明传输以及骨干路由的高带宽。
2、光纤到楼，长期可扩展。目前光缆的价格和寿命已经远优于电缆，并且设备的适应性和带宽扩展性更是电缆不可及，光纤到楼让电缆成为用户线能保证城域网的长期适应性，提高网络性价比。
3、异网同路，设备一体化。 HFC 和 IP 是两种不同的网络，异型网实行同路由传输和一体化设备，客观上形成了复合传输网，会极大方便维护和管理。
4、基于上述设计思路，确定以下技术原则：
• HFC 光网络采用 1550nm 波长两级 EDFA 放大信号到楼。采用 1550nm 波长是因为光接收终端的大量增加，从一个接收机带一幢楼约 30 户，再过渡到一个楼道约 10 户。
• IP 光网络采用 RPR+PON 与 HFC 同路由信号到楼。 RPR （ 弹性分组环）技术是一种在环形结构上优化数据业务传送的新型 MAC 层协议 , 能够适应多种物理层 ( 如 SDH 、以太网、 DWDM 等 ) ，可有效地传送数据、话音、图像等多种业务类型。它融合了以太网技术的经济性、灵活性、可扩展性等特点。他采用双环 ( 内环和外环 ) 结构，具有网络拓扑结构的自动发现和更新功能；支持 50ms 的快速保护；实现灵活的环路带宽管理；提供严格的 COS 分类，提供了可靠的保障高优先级业务的机制；支持环路带宽的公平分配；支持单播、组播和广播。 GEPON 是基于 IP 的一种点对多点协议， GEPON （ 千兆无源光网络）提供 8G 的接入能力，它可以采用分光器接入 256 个 ONU （光网络单元）。考虑 OLT 的传输效率并保证每终端 3M 的带宽，一个 OLT 可以带 56 个 ONU ，即收容 1800-2000 户。 RPR+PON 完成了核心端到楼的高质量传输，具有电信级的服务能力。
• 楼接入装置选用有线电视光接收机和 PON 系统 ONU 的复合终端。楼终端是野外型的装置具有双平台的接入能力。
• 楼装置到楼道再到家庭分别选用 96 网的 -5 同轴电缆和 5 类 UTP 电缆，先接入楼道分配箱，再由楼道分配箱双线入户，分配箱中集成了多头一体化分配器和交换机。
下图是 HFC+IP 的 5 万户城域网络结构图和 IPTV 网络结构图。：
四、实施方法
为了能在有线电视网络的基础上逐步改造和升级，可以采用以下的措施：
1、接入网的分阶段改造完善。在确定互动电视先行，升级为全面数字化的改造原则后，应该改变对 HFC 网络的改造策略， HFC 改造的方法是推进光纤到楼 / 楼道，采用用户群光接收机直接分配信号给用户，并与 IP 网络一体化，改造后网络电缆只是用户线。从组团到楼 / 楼到适宜采用下杆光缆，下杆光缆结构与普通电话线相似，施工简单方便。
2、边缘节点收容和扩展
边缘节点应该一次规划，随用户发展再扩容，一般一个接点约 1 万为单位，这样根据流量原则只要用一个单位的媒体服务器。下图是 1 万和 2 万用户下的设备配置图。
3、传送网的形成和扩展
根据同样的改造策略，传送网也是逐步形成的，可以按 5 万为单位， 5 万左右采用一个光环，当用户数大时可以采用双环或者多环。下图是 20 万的一个 IPTV 网络结构图。
五、结论
网络随业务的提升而发展，按照 RPR+PON 与 HFC 的模式改造，其设备成本约每户 300 元，互动电视的平台成本约每户 600 元，终端成本约每户 600 元。如果互动电视运转正常并开发因特网业务，再考虑设备降价因素，一般投资回收期不超过 3 年。
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