郑州广电基于HFC网络的全业务解决方案AuroraFiberDeep之郑州案例

郑州广电基于HFC网络的全业务解决方案——AuroraFiberDeep之郑州案例毛振山余成敢郑州广电信息网络有限公司4.ZBN’stotalsolutionforHFCnetworkprovidingfullservice(issuedinNov.,2008bycableTVtechnology)摘要：随着三网融合趋势的到来，广电的视频业务逐步由垄断性业务变为竞争性业务，广电网络如何利用好现有HFC网络的同轴电缆天然的宽带优势，快速地低成本地构建能够承载全业务的网络，灵活地接入用户、较快地开展综合业务是至关重要的。本文提出了光纤深度渗透的技术理念，运用Vhub、DWDM、CWDM、FTTB和DSP等技术手段，依托广电现有HFC网络构建符合下一代有线电视网络标准的基础物理网络平台的可升级的性价比较高的技术解决方案。关键词：全业务，FTTB，MFN，DigitalReturn，Vhub，MUXNODE1前言目前电信的“五合三”重组方案已实施，电信在力争挽留传统的话音业务的基础上，开始把宽带上网业务作为其主营业务，同时积极开展视频业务（IPTV），逐步向全业务运营商进行转型。作为电信的全业务网络建设思路，中国电信已经确定了FTTH的技术路线，但在实施过程中FTTH不是一步到位，而是尽力挖掘铜缆资源，近期以FTTN+DSL(光纤到节点+各种DSL技术，如ADSL2+、VDSL2等)方案为主，逐步实现“光进铜退”，不断满足用户对高带宽的需求。面对及其残酷的竞争背景，广电基于单项传输功能的“数字化”整体转换，并不能真正带动有线电视的发展，广电已经没有退路，必须坚持高清数字电视、交互视频、宽带数据的发展战略，将综合业务的开展与广电全业务网络的建设结合起来，树立多业务运营的思路，而且在高清数字电视、交互视频等方面必须领先于对手，最终提高用户的ARPU值才是广电的唯一出路。2基于HFC网络架构构建全业务平台然而，广电全业务网络如何建设？采用什么技术方式？宽带的双向通道如何打通？业界同仁都在思考、探索。就目前来说，总体上讲有CMTS+CM、光纤以太网、EPON+EOC等三种技术方式，但大家众说纷纭，看法不一。我们认为广电在进行全业务网络建设时，要重点关注财务成本、平台结构、运维成本等几个方面指标。作为财务成本，现金流是非常重要的，网络改造时采用的技术能否帮助公司运营时产生足够的现金流，满足边投资边受益的特点；平台结构，平台技术的选择时要充分考虑网络自身状况、业务发展规化、已投入网络资产的利用等多方面问题，能够承载全业务满足市场的需求，同时能够实现平滑升级；运维成本，作为网络运营商而言，网络后期维护的简便性和低成本是应给予高度关注的内容。郑州广电在构建广电全业务网络时坚持以下几点：（1）坚持网络光纤化、数字化、IP综合化的建网理念；（2）依托现有的HFC网络结构，充分保护网络中已有双向投资，必须利用好网络中已延伸到千家万户的“cable线缆”；（3）充分利用已经存在的HFC光纤网络基础设施并有选择地进行局部性技术改造；（4）所选择的技术应是能够将HFC和IP技术完美结合起来，构建面向未来的网络架构，建设一个多业务、双向、个性化的综合接入平台；（5）构建的平台不仅满足交互式业务传输的QOS要求，而且对传输速率可以实现按需配置，逐步平滑升级，最终过度到FTTH。事实上广电在进行全业务网络建设时，一定要根据网络和业务接入的情况，把CableModem技术和EPON技术都应用到网络的双向升级中，将HFC和IP融合在一起，不要只采用一种技术，事实上也没有哪一种技术能够适应千变万化的有线电视网路。不同的子网，就要采用不同的技术，不同的光节点，也可以有不同的接入方式。因此郑州广电而言，将已经非常成熟的光波技术、数字化技术和RF技术完全融为一体，充分应用到现有已存在的HFC网络架构中。我们郑州广电与美国Aurora公司（AuroraNetworks）充分合作，采用美国有线网络先进的技术，同时结合我们自身的需求，进行了整个网络的建设，一方面，对已经改造过HFC双向的区域坚持DOCSIS技术体系不变，但考虑带宽的扩展、反向噪声抑制等影响CM稳定的因素，需采用新的技术和理念实施FTTB工程，实现光纤到楼；另一方面，对新建的高档小区、商务楼宇等宽带数据高带宽需求的区域，可以采用FTTx技术，采用EPON+EOC（或网线）的方式进行区域覆盖。具体地说，郑州广电把1550nm技术（取消1310nm）、FTTB、数字化回传（DigitalReturn）、数字化串连（DigitalDaisyChain）、DWDM/CWDM、V－HUB、MFN、mininode、电缆系统无源化、EthernetoverHFC、FD-PON、Ethernetovercable、SNMP智能网管等技术综合应用现有的HFC网络架构中，构建模块化、小区化的综合业务介入中心，对DOCSIS技术服务的地方和EPON技术服务的地方实行定向覆盖，实现网络结构简便化统一化，从而实现灵活的接入用户，较快地开展数据业务，提高广电网络的核心竞争力。3郑州广电的HFC全业务系统解决方案3.1系统方案概述在HFC的中心或分中心机房将广播信源和窄波信源（CMTS、VOD等）信号通过DWDM合波后一根光纤传输到虚拟机房（V‐HUB），分波放大分路或放大后分波分路传输给光节点覆盖用户；反向部分在大光节点内内置反向模拟接收模块接收来自不同单栋楼宇的信号，之后经过A/D转换，对5‐65M进行数字化处理，通过数字发射模块（DT）发射回去，在V‐HUB处CWDM复用传回至中心机房或分中心机房，分波后通过数字接收机（DR）转换成RF与CMTS相连完成连接；数字发射模块（DT）在对5‐65M进行数字化处理时，通过采样、量化、编码使其通道容量到达2.125Gbps，在通道内接收来自中心机房或分中心机房的网络接口板（N13000）的IP信号，实现本地的100M以太接入和设备SNMP网管。在V‐HUB内放置基于NODE的PON模块、或放置与NI3000对接的DS4008系列分接设备，实现对带宽需求比较高的高端用户FTTH的接入方式，或者与EOC连接实现宽带接入。通过郑州广电的全业务解决方案，在用户端部分针对不同区域特性提供PassiveHFC、FTTB网络、EOC和FTTH等多种接入方式，从而灵活地满足用户对不同技术接入方式的需求。郑州广电全业务网络系统如图1所示。图1郑州广电全业务网络系统3.2系统方案的主要组成部分3.2.1下行混合传输部分中心机房或分中心机房下行传输部分是HFC网络的核心，它的功能日趋多样化，不仅仅是光功率的分配，还包括视频流的处理、分配，IP流的处理和数据交换等，该系统下行采用DWDM或CWDM技术，大量节约骨干光纤，信号从射频域的混合转向光域上的混合。现在机房使用1310点对点、1310和1550合波方式存在许多问题，如无法满足大量Mini光机对光功率的需求、无法保证广播和窄播光功率的平衡、无法使用WDM技术利用紧张的光纤资源和机房空间等。针对上述问题，我们调整前端系统的设计思路，采用1550DWDM合波方案，使之在区域内功能更加集中化，增加可管理性：（1）构建1550nm的模拟和数字城域网传输平台；（2）采用DWDM波长技术缓解光纤资源紧张的问题；（3）使用DWDM波长可以快速的进行下行信道的扩容，窄播使用ITU24,ITU25,ITU26,ITU27信道，波长为1558.17，1557.36，1556.55，1555.75nm；（4）广播和窄播信号能在较大功率差上进行混合传输，要求ΔBC-NC在5dB之间；（5）1550光在链路上的传输损耗均衡，确保了光功率的均衡；（6）高度集成化的模块节约了机房空间；（7）能灵活快速的进行模数平台转换。3.2.2通道传输部分双向有线电视网利用两根光纤解决下行和上行的传输问题，通过光通道的隔离，实际上兼顾了上下行通道的容量，对于下行通道侧重于视频内容广播式的分发，对于上行通道可以通过WDM技术在一根光纤上实现多个回传通道的复用，缓解光纤资源紧张状态。（1）下行传输下行的传输可以分为两个部分，第一部分是从机房到ODC，从机房到ODC进行大功率的传输，在ODC位置进行下行光功率的分配，这样可以使用一根或者2根下行光纤替代原有的多个下行光纤。第二部分是从ODC到园区mini光节点。下行传输尽量采用无源结构，可以避免有源设备故障对网络产生较大的影响。对于较大的园区可以采用模块化EDFA解决园区光功率的分配问题。（2）上行传输第一部分是Mini光机FP光发到Muxnode；第二部分是数字发射机DT到ODC；同一ODC下的若干回传通道的不同波长的回传光纤汇聚到ODC第三部分是在ODC处不同波长的光复用后传回到前端。每10个波长通过CWDM复用器后利用一根光纤回传到机房。机房通过解复用器分离出10个波长，每个波长经过数字接收模块后传送到CMTS上行端口。可用的CWDM波长为：1430，1450，1470，1490，1510，1530，1550，1570，1590，1610nm。因此，ODC这个位置将成为光功率分配和波长复用的汇聚点，甚至会成为一个有源的分配汇聚点。由于现有ODC位置一般位于路口架空线杆或线缆上，并不适用于较多光缆的汇聚以及人工操作，而且ODC空间有限无法容纳更多模块。对此我们在ODC覆盖的合适园区内构建V-HUB，V-HUB可以位于现有光站或UPS位置，从ODC到V-HUB由光缆连接。⑶V-HUB和以太传输V-HUB可以采用野外型AuroraV-HUB机壳，或者使用机柜Aurora光传输机框平台；在V‐HUB内放置基于NODE的PON模块、或放置与NI3000对接的DS4008系列分接设备，实现对带宽需求比较高的高端用户FTTH的接入方式，或者与EOC连接实现宽带接入。V‐HUB的优点：建设速度快、节约光纤资源、安全性能高、配置灵活、易于升级、可管理性强、智能化程度高。根据不同的区域特点和业务需求，V‐HUB内设备可方便的增加和减少。相当于构建类似移动公司的广电区域性基站，实现全业务的就近接入。3.2.3园区网络部分目前园区老网络的光机覆盖区域在10到30栋楼之间，用户数在500到1000户之间。多为光机+楼放的模式，电缆支线占比重较大，且相当部分电缆比较陈旧。采用FTTB（光纤到楼）的理念，同时合理利用现有网络资产，园区内网络改造方式采用老光机+Muxnode+Mini光+Mini电。具体设计思路如下：⑴利用园区原有大光站构建园区Muxnode，即该Muxnode作为本园区的下行光分配点和回传光汇聚点；⑵原光站处安装AR4041，作为Muxnode，要求一台AR4041覆盖10栋楼左右。一台大光站安装两块AR4041，当超过20栋楼时，在原光站附近安装机柜或者V-HUB外壳；⑶回传使用DT+AR4041的方式。DT使用CWDM波长，若干DT模块波长汇聚到ODC位置，进行CWDM复用后占用一根回传光纤传回前端；⑷根据原有光站的覆盖楼数、覆盖用户数进行光纤到楼的覆盖，要求每个Mininode覆盖50户左右；⑸根据楼宇分配网的情况，确定新上Mininode的位置；MiniNode接收光功率设计值为≥-5dBm；⑹充分考虑原有电缆支线的路由、质量等状况，合理设计Mini光回传光机和Mini电回传光机的位置，要求光电比例为1：1或者1：2；电回传光机通过现有同轴电缆汇聚到一台Mini光回传光机；⑺考虑用户的开通比例和用户分配网的实际质量状况，利用原有分配网、或对其重新改造、或重新铺设满足一定开通比例的CM网，从而实现双向到户；⑻重要的高带宽需求的商业或个人用户，可直接铺设光纤入户实现FTTH接入。3.3系统方案的技术创新点（1）下行采用DWDM+V‐hub技术对现有光缆传输的骨干层和传输层基本不做调整，依托现有的ODC（光纤分配中心）构建V-HUB(虚拟HUB)，以V-HUB为中心对接入层进行扩域和扩容的调整。下行广播信号和窄播信号的传输，不在射频域进行混合，而是采用DW