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双向接入网技术培训材料1前言交互数字电视业务的基础是双向有线电视网络，数字电视增值业务的基础也是双向有线电视网络。没有宽带、安全可靠和可控可管理的双向网络，就没有交互数字电视业务，更谈不上其它数字电视的增值业务。因此，广电总局要求将构建完善现代传播体系，提高广播影视的传播力和影响力作为近几年的重点任务，要求各地加快实现有线电视网络的双向化，并向下一代数字广播电视网迈进。省网整合给江苏广电网络带来了前所未有的生机和活力，国务院2008年1号文件又给广电网络的发展带来了政策支持，认真贯彻落实总局构建完善现代传播体系的要求，为江苏广电网络腾飞，我们必须抓住机遇，奋力进取，打造国内领先、世界一流的精品网络，传播文明，提升市场占有率和竞争力，更好地党和政府服务，为人民群众服务。面对广电网络仍以单向广播网络架构为主的现状，面对全省网络参差不齐的状况，加快接入网双向化建设的步伐成为我省网络建设工作的当务之急。着力推进“互动电视市场化”，从实际出发，因地制宜，构建以广播电视网络为基础、满足“三网融合”要求的双向综合业务网络，为下一代广电网络打好物理网络建设的基础，为江苏广电网络提升整体核心竞争力，实现跨越式发展提供基础的网络支撑，是现阶段工作的重点目标。2设计目标将广电网络打造成为高可靠、高带宽、高承载力、可管理、可运营的双向网络，为下一代广电网络提供网络基础，满足未来网络对交互业务的发展要求。3实施原则网络双向化建设和改造应遵循以下原则：3.1基础设施先行原则光缆和管道设施是接入网的发展基础，重视光缆、管道基础设施的提前投入和建设，将为网络双向化建设工程的实施打好基础。3.2技术体制一致性原则为保证各项技术规划和业务发展的顺利实施，应按照统一的技术方案实施网络建设和改造，并根据各自具体的网络现状选择合适的技术体制。对于城区，可完全按照光纤到楼的双向化网络要求实施网络新建和改造；对于乡镇（含农村），根据当地实际条件实施光纤到楼或者光纤到小区，按照乡镇建设规模和特点选择组网方案。3.3投资保护原则应充分利用现有网络资源，充分考虑投资与效益的均衡，注重投资成本的整体回报。3.4可靠性原则应遵循低故障、易维护、可控制、可管理、可持续发展的原则，在物理网建设和设备部署上确保系统安全和可靠运行，达到电信级的可靠性。3.5分步实施原则在明确总体建设和改造目标的基础上，应考虑到各地的实际情况，充分分析现有网络的现状和各项网络业务开展的情况，进行总体规划，确保规划的完整落实，同时可分步实施，做出实施计划和步骤，以求得最大的社会效益和经济效益。4总局双向化改造指导意见介绍4.1指导意见主要内容加快有线电视网络双向化改造步伐，构建以广播电视网络为基础、满足“三网融合”要求的下一代数字电视网。4.2实施原则标准性、可靠性、适用性、可扩展性。4.3任务目标主要内容“光进铜退”是发展趋势；基本目标是实现光纤到楼，逐步向光纤到户发展；充分利用入户线路的同轴电缆资源，采用适合当地的宽带双向接入技术，使有线电视网络具备承载多种业务的能力。4.4双向化改造技术光传输网络建议采用无源光网络（PON）技术；用户接入网可采取多种方式，主要分为分为HFC网络用户接入技术、基于以太网协议的用户接入技术、其它用户接入技术。5双向接入网技术简介双向化改造可以采用CMTS技术、无源光网络技术、点对点光以太网技术以及EOC等双向接入技术。5.1CMTS技术CMTS技术基于HFC网络，以数字调制方式传送数据及音视频信号，向用户提供宽带IP接入服务。CMTS接入支持各种IP宽带业务，如互联网接入、局域网互连和IP语音、视频、数据多媒体应用等宽带IP增值业务。CMTS是数据网和HFC网之间的连接设备，主要完成数据转发、协议处理和射频调制解调等功能。CM是连接HFC和用户终端的设备，完成数据转发、协议处理和射频调制解调等功能。图1CMTS宽带接入系统结构图CableModem技术是专门为有线电视网络设计的，主要有3个标准，分别是美国MCNS制定的DOCSIS标准、欧洲DVB/DAVIC联合制定的DVB-RCC标准和IEEE制定的802.14标准。目前主要使用的是DOCSIS标准。DOCSIS标准由Cablelabs组织制定。DOCSIS1.0确立了CMTS-CM的体系结构，制定了基于TDMA的MAC层和物理层协议。最初使用的DOCSIS1.0上行采用QPSK/16QAM，下行采用64QAM/256QAM。DOCSIS1.1在1.0的基础上增加了QoS动态分配机制和有效负载包头抑制技术。为提高上行信道的传输速率和抗噪性能，在DOCSIS1.0和DOCSIS1.1的基础上推出了DOCSIS2.0，增加了上行通道的流量，基本形成了上下行对称的传输能力，同时增加了用于抵抗干扰和噪声的两种调制技术，即同步码分多址S-CDMA和增强型时分多址技术A-TDMA。2006年8月CableLabs正式推出DOCSIS3.0标准，并将在2007年4季度出台DOCSIS3.0的前端和CM标准，组织互通测试。DOCSIS3.0标准包括物理层规范、MAC层及上层规范、安全规范和运营支撑系统接口规范。DOCSIS3.0主要具备的新功能包括：通过信道绑定,取得比DOCSIS1.x/2.0要高得多的带宽，最小下行带宽为160Mbps，最小上行带宽为120Mbps，并可向上增加。多个6MHz或8MHz信道被绑定在一块，在逻辑上被视为一个信道。DOCSIS3.0用M-CMTS架构来实现更灵活、扩展性更强的网络架构。在功能上将MAC信息处理及边缘QAMs分离，利用相对比较便宜的EdgeQAMs，以减少设备的投资。DOCSIS3.0频道捆绑后进行资源的统计复用，提高了带宽效率。DOCSIS3.0支持IPv6，支持组播技术以及组播业务的QOS，并支持更先进的安全策略AES。CMTS接入的优点有：在网络线路达到标准的前提下，其性能稳定、安装方便、使用简单、不需要在用户家庭重新布线；技术标准及产品比较成熟，在欧美和国内都已经大量使用；广电网络开展CMTS业务具有在达到一定的接入率时具有明显的成本效益。CMTS业务利用现有的HFC网络资源，具有覆盖广、成本较低的特点，可以面向全市用户开展业务，能够迅速发展用户，抢占宽带接入市场份额。CMTS接入缺点是：上行的漏斗效应导致噪声汇聚，对传输性能和带宽影响较大，将增加相关维护工作量，因此对于一些网络状况较差的地区，CMTS上行端口只能采用较小的上行带宽和较低的调制方式，导致CMTS下行通道传输速率有限，64QAM@8M方式只能达到38Mbps，但覆盖用户数多，接入率高的情况下，用户所能得到的带宽非常有限，只能进行浏览型业务，对带宽超过1Mbps的流媒体业务已经表现得难以承受。CMTS技术正在向DOCSIS3.0标准发展，将解决目前带宽不足的问题，但是由于捆绑的频道数只有4个且预计会不低于目前的产品价格，因此其发展的前景不被看好。受网络状况影响，CMTS上下行带宽和调制方式受限制，DOCSIS1.X和DOCSIS2.0并没有起到使用电缆有效的带宽资源的优势。目前通常采用的方式是上行采用QPSK@1.6M方式，下行采用64QAM方式。通过优化网络性能，上行可采用16QAM@3.2M方式，下行采用256QAM方式，这样能缓解用户日益增长的带宽需求。DOCSIS3.0标准采用频道捆绑技术解决了带宽瓶颈问题，但这有待于技术和商用产品的成熟以及设备的投入。5.2PON技术无源光网络(PON)技术是为了支持点到多点应用发展起来的光接入网技术。无源光网络（PON）的接入技术目前已经投入使用的主要有三种，如以ATM协议为传输平台的APON/BPON和以以太网技术为传输平台的EPON/GEPON以及以通用帧结构为传输平台的GPON。其它技术的PON，如WDM-PON、CDMA-PON正在研制和发展之中，以适应不断扩大的市场要求。APON/BPON技术比较复杂，成本较高，速率有限，IP业务映射效率低，现在已经被淘汰。GEPON是将以太网与无源光网络结合在一起形成的能很好适应IP数据业务的接入方式。与以往基于ATM技术的APON/BPON相比，GEPON实现在用户接入网中利用以太网技术，采用标准以太帧，无须任何转换就可以承载目前的IP业务。GPON在帧结构设计上与MSTP相同，为通用帧技术，设计目标是高效承载包括TDM业务在内的各种高速数据业务。GPON是由运营商根据业务的要求而设计的，因此在效率和可控制、可管理等方面要更加完善。GEPON系统基本成熟，能够满足当前主要宽带业务的要求，是近期宽带光接入及FTTH的主要实现方式。GPON目前还不具备规模商用部署的条件。总体来看，GEPON/GPON的规模应用主要依赖于设备成本的继续降低和技术标准的不断成熟。5.3点对点光以太网技术点对点光以太网与FTTLan方式是都是采用“媒质转换器（MC）+以太网交换机”的组网方案，其中媒质转换器（MC）将电信号和光信号相互转换，以利于采用光纤媒质进行长距离传输，对于点对点光以太网我们将媒质转换器（MC）也理解成光纤收发器。采用光信号的点到点传输方式，从机房到每个接入点都用一根独立的光纤，机房和接入点各需要一个光纤收发器。单纤双向点对点系统可以节约一半的光纤消耗，节约系统建设成本，并可改善传统的光纤收发器系统网管能力弱的问题。IEEE802.3-2005定义了速率100Mbit/s、传输距离10km和速率1000Mbit/s、传输距离10km两种新的点对点标准，采用WDM（波分复用）方式实现单纤双向传输，上、下行分别选用1310nm和1550nm。标准中引入了光接口的物理参数要求，同时定义了基于以太网的链路监控和环回测试的OAM（操作、维护和管理）功能，增强了网络的管理功能。目前相关的点对点光接口器件也已经成熟，供应商较多，成本也不高，市场上的相关光模块已能满足IEEE802.3-2005标准中相应的指标要求，但是适合野外安装的产品还不成熟。点对点光以太网以其价格比较低廉，运维管理比较简单，独享带宽等特点，特别适用于初期局部地区或企事业单位的联网需求。5.4EOC技术EoC(EthernetoverCoax)是用于在同轴电缆上传输以太网数据信号的一种技术，主要将机房传送至小区或大楼的宽带数据信号通过电缆向用户传输，满足用户端多业务开展带来的高带宽需求。根据数据信号分为基带和调制两种传输方式，EoC也主要分为基带EoC和调制EoC。基带EoC一般为无源设备，基于IEEE802.3相关的一系列协议，它将以太数据信号和有线电视信号采用频分复用技术，使这两个信号在同一根同轴电缆里共缆传输。它适用于集中分配的小区，一般情况下数据信号必须到楼道。因此基带EoC技术无法适用于网络中的普遍存在的树型网络。调制EoC利用正交频分复用（OFDM）等技术在头端把以太网信号调制到某个频段上，然后再耦合到同轴电缆上传输，在用户端通过类似于CM的设备终端对调制在同轴电缆上的信号进行解调处理恢复成基带信号通过以太网接口向用户提供服务，同时，也将用户的回传信号进行调制加载到电缆网上传输到头端，即实现了通过同轴电缆传输以太网信号的过程。由于采用了先进高效的调制方式以及错误校验技术，物理层速率远远超出无源EoC能够提供的带宽，对未来用户高带宽的接入需求将提供有力的支持。调制EoC系统能克服基带EoC的缺点，具有传输距离远，能跨越放大器、分支分配器，较高带宽，支持QoS，支持集中网管等优点。调制EoC又可细分出很多技术，如MoCA、HomePNA、HomePlug、Wi-Fi等。EoC系统作为光纤到小区（FTTC）或光纤到楼栋（FTTB）的最后一段电缆传输技术，可将光纤收发器、PON的终端ONU作为上联汇聚设备。从组网方式来看，类似于CMTS在有线电视网络中的应用，只是将CMTS头端设备下降至小区以下使用，以符合“光进铜退”的网络发展趋势。而且从经济性看，调制EoC技术的价格比CMTS技术要低得多。调制EoC存在的问题是技术尚在发展之中，多种技术并存竞争市场