8下一代广电网络NGB与三网融合

2020/2/101关于三网融合南京邮电大学教授、博士生导师张顺颐2014，3，2020/2/102三网融合和电信运营商三网融合指电信网、计算机网和广播电视网三个网络融合，成为一体；由于IP技术成为网络的主体和主流技术，使得这三个网络的技术趋于一致，网络的融合成为可能；但是在网络融合的过程中，由于这三个网络的发展和技术有差异，所以三网融合的过程也表示一蹴而就的，而是有一个过程；2020/2/1031、下一代广播电视网络NGBNGB是NextGenerationBroadcastingnetwork的缩写，即下一代广播电视网。NGB是以有线电视数字化和移动多媒体广播电视（CMMB）的成果为基础，以自主创新的“高性能宽带信息网”核心技术为支撑，构建的适合我国国情的、“三网融合”的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。广电网络的发展广播电视最初是无线传输的，由发射塔发出的无线电波在空中传播并被用户接收；但是由于无线电波，特别是电视频段频率较高，属于视距范围，覆盖面较小；容易收到杂波的干扰，传输质量往往不够理想；有线电视是最早的解决方案。有线电视的解决方法是将电视信号通过电缆传送，较好的解决了覆盖距离和干扰的问题，提高了电视传输的质量；早期的有线电视网络就是单向、广播式的树形网络；广电网络的特点由于电视信号的带宽较宽，例如模拟电视的视频信号带宽达6.5MHz，频道之间的间隔就需要8MHz，为了传输更多的电视信号，有线电视网络的传输介质只能采用同轴电缆、光缆；早期传输的广电网络特点是同轴电缆进户，完全是模拟信号，所以不需要机顶盒；十年前模拟信号的有线电视网络结构，主干网络采用光纤，接入网络采用同轴电缆。这仍然是一种单向传输的网络；广电网络的特点广电网络的特点广电网络的特点通信网络数字化以后，广播电视网络的骨干网传输逐步改为光纤，技术上采用SDH，在传输上也实现了数字化；广电网络的数字化给网络带来了新的机遇，即广电网络也可以传输数字信号，广电网络可以成为通信网络。广电网络的同轴电缆进户成了最大的优势；但是广电网络在本质上是单向传输的网络，而通信的基本功能是双向传输。所以广电网络必须进行改造；广电网络的特点同轴电缆的带宽可达750－1000MHz，为了充分利用其带宽，针对同轴电缆的特性，对同轴电缆的频带进行了规范；广播电视信号数字化以后由于信号的传输不再是频分复用，而电视机的高频头只能按照频率的大小来接收，所以需要机顶盒来将广播电视的数字信号接收下来并且提供给电视机；1000MHzf530425055075015db0db电话60路模拟CATV信号260路VOD或CATV信号等其它双向通信业务50MHz50MHzPCNPCNCATV的频谱分配上行回传通道CATV的频谱使用5－30MHz：上行频道，用于电话通信，目前倾向于扩展为5－42MHz；50－550MHz：下行通道，CATV的模拟电视节目，每一频道带宽6－8MHz，大约可容纳60－80路模拟电视节目；550－750MHz：附加的模拟电视信号、数字CATV节目、VOD节目；若采用64QAM调制、4Mbit/s速率MPEG2编码的图像，频谱效率为5bit/Hz，则6－8MHz带宽可传送30－40Mbit/s速率的数字信号约相当于6－8路4Mbit/s的MPEG2信号，故总共可传送大约260路数字电视信号；由于模拟电视节目不断减少，可向下扩展至450MHz，甚至取消模拟电视信道，则可传500路数字电视；也可选取若干6－8MHz传送电话，以QPSK调制，每3.5MHz带宽可传90路64Kbit/s电话；750－1000MHz：双向通信业务广电网络的特点广播电视网络的改造，其接入网在技术上采用HFC（HybridFiberCoax,光纤同轴混合网络），骨干网在技术上或者采用ATM，或者采用互联网的IP（路由器）模式；接入网则采用同轴电缆的模式；HFC：应用于广电网络的接入网，由光纤将信号送至小区，进入同轴电缆，再进入用户，故称光纤同轴混合网；其最大的优点是带宽较高，有双向功能；HFC的缺点是回传时噪音的积累会有漏斗效应，故小区的用户数有所限制；HFC的网络构架光纤同轴混合网络HFCGEPON+EoCHFC的网络组成HFC网络由下面几个主要部分组成：1．前端：完成信号收集、交换及信号调制与混合，并将混合信号传输到光纤。目前应用的主要设备有：（1）调制器C6M-II-C：将模拟音频及视频信号调制成射频信号。（2）上变频器C6U-C：完成音频视频中频信号或数据中频信号至射频信号的转换。（3）数据调制器：完成数据信号的QPSK或QAM调制，将数据信号转换成数据中频信号。HFC的网络组成（4）信号混合器:将不同频率的射频信号混合，组成宽带射频信号。（5）激光发射机：将宽带射频信号转换成光信号，并将光信号传输至光纤。2．光节点：完成光信号转换成电信号的功能，并将电信号放大传输到同轴电缆网络。3．同轴电缆放大器：完成同轴电缆信号放大并传输至用户家中的功能。4．用户终端设备：接收并解调网络传输信号，并显示相应信息。HFC网络中的宽带传输技术HFC网络由光纤和同轴电缆混合组成，以分支和树型拓扑为特点。在树根处是CMTS（Cablemodem终端系统），从CMTS到邻近的使用光纤，在光纤的末端是光节点，起光电转换的作用。同轴电缆作为馈电线从光节点连到用户，每个光节点下接500～2000户。HFC网络中的宽带传输技术HFC采用射频调制的方式实现宽带传输，传输由CMTS集中控制。下行采用广播的形式。上行方向共享传输媒体，采用FDMA／TDMA接入方式。下行模拟视频采用旁路的形式送往标准电视机。数字信号须经过CM适配后才传给PC等数字设备。上行数字信号也是先经过CM的导频处理后再送入同轴电缆。CM对数字信号进行调制解调和同步处理。在上行方向，由于共享传输媒体，必须采取适当的措施以防止上行数据冲突。HFC网络中的宽带传输技术首先，FDMA技术的使用既增加了上行方向的容量，又避免了冲突。但是，如果将一个信道（频道）提供给单个链接，则会浪费信道内的通信容量。因此对各个信道又采用TDMA技术，将信道划分成时隙。上行帧由DS（Dataslots）和CS（Contentionslots）两种时隙组成，它们的数量由CMTS决定。在CM处采用哪个频道哪个信道／哪些时隙完全由CMTS集中控制。HFC网络中的宽带传输技术为了各CM能准确地将数据送入规定的时隙，必须进行测距和同步。而CMTS如何进行上行带宽动态分配，需要各CM随时上报带宽申请信息。带宽申请信息使用CS上传。由于CS是多个CM竞争使用的，所以上传的带宽申请信息可能发生冲突而失败。失败后必须采用某种策略进行贯发，直到成功或最终抛弃相应的数据。HFC网络中的宽带传输技术HFC网络提供双向带宽业务可采用两种方式：ATM传输和IP传输。为此，出现了两种相关标准：IEEE802.14和MCNS。IEEE802.14支持ATM传输，MCNS支持IP传输。最新的发展显示MCNS可能成为全球标准，下面重点介绍MCNS3有线电视Cablemodem发展沿革。HFC网络中的宽带传输技术有线电视网的网络拓朴很适应IP网，利用Cablemodem把有线电视升级为双向网络，以实现高速多方式增值业务接入而成为宽带IP多媒体接入网，其最大竞争优势是能够经济有效地利用原有同轴电缆或HFC网络平台，能立竿见影提供多种高速增值业务，增加网络运营者的收入；HFC网络中的宽带传输技术但是，在上行5～42MHZ频段中，5～20MHZ存在严重的漏斗噪声，因此绝大多数调制器厂商都不使用该频段，而且广电网络的骨干网由于是为单向传输设计的，要改造成通信网络，需要交换或者路由功能，这要求网络运营者改造原有网络。这样一来，不仅耗资巨大，而且费工费时，等于重起炉灶，使得有线电视网宽带数据接入在诸多各具特色的接入方案中处于不利位置。HFC网络中的宽带传输技术对于服务对象的定位，如采用的Internet接入主要是宽带业务，其显著特征是上／下行速率不对称，下载信息量大大高于上行信息，这样上行频带相对不足的问题，可以相对缓解。早期干脆上行用电话线接入，而下行利用有线电视网，完全省去了双向改造。不过，如果要与电信网络竞争，双向通信网络的改造则是势在必行的；广电网络的双向改造，不仅仅是提供一条上传信号的通道。实际上对于整个网络都有很大的影响；图：下一代广播网络架构HFC网络中的宽带传输技术1997年底多媒体电缆网络系统（MCNS）提出的电缆网数据业务接口标准（DOCSIS1.0版本）正是基于这一指导思想。在DOCSIS1.0墨迹未干之时，已有一些厂家开始关注Cablemode的未来走向。对Web冲浪业务，市场庞大而分散，并不能给电缆网络运营者带来很大的效益。所以运营者的眼光已逐步放到商业市场上。HFC网络中的宽带传输技术集团用户在VPN（虚拟专网）、IP电话、桌面视频系统等将是商业区的主流业务，他们要求网络提供双向高速数据流，并且保证服务质量QoS。因此，1998年上半年即提出了支持IP电话和QoS的DOCSIS1.1版式本的升级要求。HFC网络中的宽带传输技术1.1正式版本在2000年3月推出。MCNS／DOCSIS代表了Cablemodem的技术规范。现又在研讨1.2版的工作。DOCSIS1.2主要表现在：提高了DOCSIS1.1标准，增加了先进的上行物理层。在任何平台上为IP电话提供高性能和高可靠性。HFC网络中的宽带传输技术DOCSIS1.0支持多厂家产品，用户在HFC网上得到IP服务。DOCSIS1.1增加了服务，MAC的提高为QoS（服务质量）和动态控制先进的服务。DOCSIS1.2增强了途径先进的DHY是适用多种途径最有力和高可靠及带宽。HFC网络中的宽带传输技术应用HFC网的Cablemodem技术演进以DOCSIS1.2版本为标志而趋于成熟与完善，为我国有线电视网运营者提供了二次创业的机会，即从经营分配型视听业务而成为ISP，ICP的IT运营者。可以预见我国宽带多媒体接入网近几年内将会飞速发展，与我国发展迅速的高速光纤主干相配。下一代广电网络NGB中国广播电视网络经过多年的建设，目前有超过9000万户有线电视用户，光纤有线电视网络(HybridFiberCoaxialNetwork：HFC)已经得到了广泛的普及。许多城市实现了部分网络的双向化改造，通过CableModem实现宽带数据接入。下一代广电网络NGB所有的运营商如果要光纤到户，目前必然使用EPON技术配套。以太网无源光网络(EthernetPassiveOpticalNetwork：EPON)是当今世界上新兴的覆盖最后一公里的宽带光纤接入技术，中间采用光分路等无源设备，单纤接入各个用户点(ONU)，更多地节省光缆资源，并具有带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。2020/2/1035下一代广播电视网络NGB广电网络的现状和NGB广电网络的基础和发展HFC技术拯救了广电，但是也置广电于死地广电网络的双向改造：技术和资金，真正的要害还是两个“口子”：出口和接口2020/2/1036下一代广播电视网络NGB筹建中的“广播电视有线网络公司”，将会得到互联网的国际出口牌照，这将大大降低目前使用电信网络出口的成本，并且将有利于广电网络的经营和网络的管理；但是接口的问题属于网络的技术问题，将不是政策来解决的；2020/2/1037下一代广播电视网络NGB广电网络的整合：一年大限，行政命令之下，当无问题，但是实际上一年的大限已过，全国性的广电网络并没有整合起来广电的移动电视CMMB与TMMB之争CMMB主动联姻TD2020/2/1038下一代通信网络NGNNGN是NextGenerationNetwork的缩写，即下一代通信网络。它是以软交换为核心的，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业