HFC网络双向化改造技术的选取之道
当前,宽带数据业务发展迅猛,IPTV业务风起云涌,卫星直播业务开启在即,交互式业务的用户需求愈加迫切,有线电视行业面临着前所未有的压力和挑战,为此,国家广电总局要求各地加快网络改造步伐,以推动有线电视网向双向、交互、多功能方向发展。然而,近年来,有线电视网络宽带接入技术发展很快,种类繁多的宽带接入技术各具优势,难予取舍。有线电视网络双向化改造到底该选什么技术,如何进行实施,有线网络运营机构的决策领导和工程技术人员大多心存困惑,倍感茫然。为此,国家广电总局广播电视规划院有线电视所、信息研究所和《广播与电视技术》杂志于2006年12月22日联合主办了“有线电视网络宽带接入技术”专家研讨会。
专家研讨会由国家广电总局广播电视规划院有线电视所所长张红主持,国家广电总局广播电视规划院副院长高少君致辞,40余位业界专家就国内有线网络双向化改造的现实情况如何?EPON、DOCSIS等不同宽带接入技术究竟各有哪些优缺点?有线网络双向化改造工程实践中该如何因地制宜地选取技术?业界还需制订哪些相关的技术标准与规范等业界人士颇为关注的热点话题展开广泛交流和深入探讨。《广播与电视技术》作为专家研讨会的主办单位之一,记录下与会专家的真知灼见,并将有代表性的观点汇集、整理成文,以飨读者。
关于有线电视网络双向化改造的共识
有线电视网络运营机构身处网络建设及运营的第一线,他们对于有线电视网络宽带接入技术的发展有着切身的体会,对于有线电视网络双向化改造的迫切性有着独特的认识。经过与会专家一番热烈的探讨,几点共识迅速达成,从中我们不难看出未来有线电视网络发展的轨迹。
共识1 必须加快有线电视网络双向化改造
目前国内已有部分城市遵循技术发展大势,并抓住发展机遇,开展了有线电视网络双向化改造,有些地方甚至已经取得明显的社会和经济效益,然而,从全国范围来讲,双向HFC网络升级改造进程仍然略显迟缓,这在一定程度上制约了有线电视行业的后继发展。有感于技术进步的态势和市场竞争的压力,与会专家认为选取合适的宽带接入技术,加快网络的双向化改造,全面提升有线电视网的技术水平和竞争实力是有线电视行业发展的当务之急。
共识2 顺应“光进铜退”的发展趋势,加快推进光纤靠近用户
光进铜退,光节点越来越靠近用户是有线电视网络发展的主要方向,光纤到户(FTTH)将是宽带接入技术发展的趋势,目前HFC网双向化改造的关键点是从光节点到入户的这段同轴电缆。鉴于此,与会专家建议,在实施网络改造时,如果投资成本及其它相关因素容许,应尽量将光节点向用户端前移。天津广电的做法是:在有线电视网络接入技术的选取方向不太明朗的时候,加强基础网络的建设,以小区为单位,300户一个光缆箱,规划建设分节点,加快建设远端机房,天津广播电视网络有限公司副总王廷樑认为只要将光节点向用户端前移,抢占住了靠近用户这一端的阵地,以后不管选用怎样的宽带接入方式,业务联入都将非常灵活。
共识3 宽带接入技术选取应因地制宜
目前,主流的宽带接入技术已达数十种之多并在持续发展,接入网具有技术多样化的鲜明特点,不难预见,未来一段时期内,有线电视宽带接入网领域还将呈现百花齐放、百家争鸣的局面,实现有线网络双向改造的方式会越来越丰富。杭州数字电视有限公司总工吴坚感叹于目前宽带接入技术的多样性,认为不同接入技术的生命力有待时间和实践上的进一步证实。
晏子曰:橘生淮南则为橘,生于淮北则为枳。所以然者何?水土异也。有线电视网络双向化改造的技术选择也同此理。总的看来,不同的宽带接入技术在设备成本、工程施工、后期维护和协议标准化等方面各有优势,也都有其最佳使用场合和时机,各地应因地制宜地进行选取,因为适合本地发展实际情况的技术方案才是最佳的双向网改造技术方案。
共识4 技术选型应结合业务规划,注重网络效益的发挥
网络改造的成本需要多业务分摊,采用何种技术实现双向化改造需要根据各地业务发展的实际情况而定,交互式业务和广播式业务、视频业务和数据业务对于网络的要求不同,数字业务和模拟业务对于网络质量的要求也不一样,因此,在选择建网方案时就应该考虑业务规划。针对目前在宽带接入网建设过程中普遍存在的业务还没开展起来就提出带宽不够的现象,广西广电网络公司提出根据未来增值业务的规划制定网络规划的发展思路,首先制定业务模型,而后根据业务模型来规划和选择网络技术。
有线电视行业的兴起始于市场需求,其后续发展仍然离不开市场需求的激发与促动,作为中国有线电视行业兴起与发展的亲历者,北京有线电视台原台长金国钧对此深有感触,他认为市场需求是网络数字化标准升级的第一动因,应该视网络效益为网络数字化升级改造的第一追求,网络双向化改造技术及网络的结构性调整取决于市场需求和网络效益。的确,在网络双向化改造技术选型的过程中,绝不能为技术而技术,而应将网络效益的发挥与否作为技术选型的基本原则之一,尽量照顾用户需求,尽力选用经济、可靠、使用简便的接入网改造技术,并在优质的基础网络上大力开发增值业务以吸引用户,既往经验已经证明:网络上的用户规模越大,网络价值就越高。
DOCSIS与PON,孰优孰劣
多样化的有线电视网络宽带接入技术各具优势,与会专家在详尽介绍和全方位剖析DOCSIS 和PON技术的基础上,围绕有线网络双向化技术选型问题,发表了各自的看法。
争鸣1 HFC网络仍是目前有线电视多业务运营的较好选择
美国Cable Labs于2006年8月6日正式公布了DOCSIS V3.0标准,该标准旨在采用“信道绑定(Channel bonding)”方式扩展上/下行信道容量,优化DOCSIS网络结构,提高双向传输速率,扩展网络传输功能,使HFC网络成为更具优势的宽带双向结构的多业务传输系统,以较低的成本来满足Cable Modem用户更高速的宽带接入业务需求。基于对DOCSIS V3.0标准主要特点的全面分析,金国钧认为,兴起于上世纪90年代中期的HFC网络仍是有线电视多业务运营的较好选择,其“环——星——树”结构的城域网仍是较好的结构模式,说其已落后或过时,可能还为时尚早,同时,随着有线电视数字化的实现,HFC网络的频谱资源利用率更为优化,其高端频率可以上移,其上/下行频率的分割点亦可以上移,这从根本上解决了上行通道的宽带利用问题。
争鸣2 PON在现阶段十分适合我国广电的HFC双向改造
华为技术有限公司数据通信产品部副总工王建英介绍了无源光网络(PON,Passive Optical Network)的多种技术特点,如具有节约光纤、无源器件、距离更远、组网灵活、良好的扩展性、平滑演进等,他认为,PON是目前构建光纤宽带IP接入网络较好的选择,现阶段十分适合我国广电的HFC双向改造,同时,他建议有线电视网络运营商在网络规划、计划建设阶段考虑引入PON技术,为大客户和新建小区提供快速、灵活的接入解决方案,并依靠PON网络强大的接入能力,发展和推动新业务的应用。
淄博广电青鸟信息网络公司技术部经理于海波也认为接入网建设应在城区有线电视升级改造基础上,采用EPON技术进行规划建设,据他介绍,EPON这种无源光网络组网模式,配合家庭网关,业务承载能力完全可以满足需求,组网成本大幅下降,施工周期大幅度缩短,同时可在未来实现向光纤到户的平滑迁移,特别适合广电网络双向化改造。
至于如何利用PON技术双向化改造有线电视网络最后100米,中国有线电视网络公司副总工盛志凡介绍了两种应用模式:FTTP PON和FTTB PON + Ethernet or EoC(Ethernet over Cable)。王建英则提出了两种广电EPON+EOC/LAN双向解决方案:EPON+EOC和EPON+LAN,其中EoC是基于有线电视同轴网的特点而设计的以太网接入系统,有线电视信号使用45~860MHz高端频率,以太网的数据信号使用0-20MHz的低端频率,把这两路互不干扰的信号合成后馈送到原同轴网的分配电缆上,一起送至用户。
争鸣3 DOCSIS还有潜力,PON值得关注
信息产业部电信研究院通信标准研究所副所长敖立以《宽带光接入网技术的发展现状》为题,着重介绍了包括PON在内的多种光接入技术的技术特性和发展趋势。PON是一种点到多点(P2MP)结构的无源光网络,敖立认为PON的树状网络拓扑与环形骨干网络配合非常有利,是光纤进入用户驻地(FTTP)最有效的网络解决方案,由于节省大量骨干光纤资源,长远看PON是光纤化接入的理想选择之一,适合大多数用户的普遍接入,适合用户区域较分散,而每一区用户又较集中的小面积密集用户地区,尤其是新建区。同时,敖立也指出,尽管FTTH是发展趋势,但电信行业基于成本及技术成熟度等方面的考虑,也不敢在现阶段就轻易把光纤铺入用户家中,他认为,广电行业的同轴电缆网仍是宽带入户的一种好媒质。
盛志凡以《DOCSIS vs PON》为题,介绍了DOCSIS技术的特点,如采用了时分复用(动态时隙分配)和Ethernet CSMA/CD技术(竞争碰撞),既具有传输高效性(DOCSIS能充分利用统计复用),又天然地带有QoS机制,并从DOCSIS成本分析的角度出发剖析了DOCSIS标准在全球部分国家的成功应用案例。盛志凡不否认光纤到户具有营销效应的商业观点,但他提出双向宽带技术架构的选择要因地制宜,不要搞一刀切,并认为双向宽带技术平台的搭建应面向双向数字电视业务、宽带数据业务、三网融合业务等业务需求。
争鸣4 EPON与GPON,如何取舍
用于FTTx的PON技术也存在着EPON、GPON之分。总体而言,EPON技术不完美、标准不完善,但成本低、产业链相对完整;而GPON技术完美,标准完善,但成本高、产业链不完整。据敖立介绍,由于IEEE的EPON标准化工作比ITU-T的GPON标准化工作开展得早,而且IEEE关于Ethernet的802.3标准系列已经成为业界最重要的标准,因此目前市场上已有的G比特级PON产品更多的是遵循EPON标准,严格遵循GPON标准的产品目前基本上没有,同时市场上也没有成熟的GPON芯片供应。王建英分析EPON产品较GPON产品更广泛的另一个重要原因是EPON标准制定得更为宽松,制造商在开发自己的产品时有更大的灵活性。
至于是选择复杂、完美但昂贵的GPON技术?还是选择简单、有瑕疵但便宜的EPON技术?敖立的观点为:EPON技术目前因为支持的厂家多,成本相对便宜成为市场主角,但从长远来看,一旦GPON成本降下来的话,将极具竞争力。王建英则认为EPON满足广电发展需求,其平滑演进的特性符合技术发展趋势,可保护既有投资。SA公司的中国区技术总监张放基于既往经验总结出“越简单的东西越有生命力”的个人心得,因此他比较看好EPON技术的发展,同时认为EPON应和入户段的技术及未来业务规划一并考虑。
有线电视网络宽带接入技术专家研讨带来的启迪
在“有线电视网络宽带接入技术”专家研讨会上,与会专家畅所欲言,诸多观点竞相争鸣,气氛自由而活跃。虽然对于宽带接入技术选型问题,各方观点不尽一致,但从专家的发言中,我们也可以获得不少关于网络双向化改造的有益启示。
启示1 “最新”不等于“最好”,适合的才是最好的
敖立在研讨会上介绍的电信运营商对于EPON技术的态度以及日本、美国实施光纤到家遇到的诸多问题都使我们对新技术有了一个更为清醒的认知,也促使我们对新技术选型问题给予更为冷静地思考。实践证明,决不是最新的技术就是最好的,EPON有EPON的优势,但也有着自身的不足,DOCSIS有着自身的劣势,但也有可取的优势,选择真正适合有线电视网络的宽带接入技术还得从整个行业持续发展的角度,从标准制定、网络规划、业务融合、设备互联互通等多个方面出发,因地制宜,权衡考虑网络实际情况、业务的带宽需求、施工质量保证、资金情况、技术发展成熟度、户均成本、接入率/穿过率(覆盖率)等多种因素。
当前,究竟哪种宽带接入技术会最终占领市场尚难定论,这就需要有线电视业界人士多思考、多研究,多探讨,在继续跟踪宽带接入技术新进展的同时,对现有技术进行有针对性的试点,以取得第一手数据,为规模化双向改造提供技术决策参考。天津虽尚未进行大规模有线电视网络双向化改造,但天津广播电视网络有限公司积极开展多种宽带接入技术试点及设备测试,并在此过程中发现不同宽带接入技术的缺陷,他们重视新技术试点与测试研究的做法值得广大有线电视运营机构借鉴。
启示2 入户技术是宽带接入的主要瓶颈,选型时需慎重考虑
尽管摩托罗拉(中国)有限公司宽带联网事业部技术方案中心总监周春生非常看好PON技术的未来发展,但他认为HFC网络有着先天的技术优势,HFC网络的价值依旧存在。入户电缆部分不仅仅是DOCSIS接入方式的瓶颈,而且也是EPON接入方式的瓶颈。天津广播电视网络有限公司副总工王磊在专家研讨会上介绍了天津试用不同双向网入户技术,如MoCA、Home PNA、EoC等的实验情况以及测试过程中发现的问题,他认为目前各种入户技术(包括无源入户技术)均有不完善的地方,安全性及稳定性上都存在缺陷,有些功能还很单一。鉴于此,有线电视网络运营机构在选取EPON接入方式前应慎重考虑最后一百米入户技术,把基础网络的改造工作提前做实、做好。
淄博广电采用基带EoC无源入户技术成功实施了有线网络双向化改造,其中的一个基本条件是淄博的有线电视网络在双向化改造前已经实现了无源集中分配,网络基础比较好,只需要增加EPON与基带EoC设备即可。
启示3 标准化问题值得重视
有线电视网络的有序发展离不开技术的标准化工作。研讨会上,国家广电总局广播电视规划院高工陈志国着重介绍了有线广播电视相关行业标准GY/T 200-2004《HFC网络数据传输系统技术规范》,该标准分为GY/T 200.1-2004《HFC网络数据传输系统技术规范 第1部分:总体要求》和GY/T 200.2-2004《HFC网络数据传输系统技术规范第2部分:射频接口及协议》两部分。与此同时,陈志国还介绍了国家广电总局广播电视规划院国内对口研究的国际电信联盟电信标准局第九研究组(ITU-T SG9),即有线宽带网络与视音频传输研究组的当前研究内容。
目前,各地有线电视网络建设普遍缺乏必要的规划和统一的标准、规范,种类繁多的宽带接入技术多为企业所私有,即使是同一标准的不同厂家之间的设备也存在互联互通问题,这一现象的存在对整个广电宽带网络的后续发展十分不利。广西广播电视信息网络股份有限公司总工吴润宗坦言,网络改造不仅是一个具体工作,更是一个系统工程,新技术应用需要探索、探讨,但存在着极大的技术决策风险,一个决策的失误将会造成很大损失,因此决策之前必须进行大量严格的成本核算和细致的科学论证。吴润宗建议国家广电总局作为广电行业指导机构,应提供网络改造建议,制定网络测试的衡量标准,指导各地的工程实践。另外,当前各地自主选用宽带接入新技术而导致的多技术体制并存的局面为今后的技术标准化工作增加了一定难度,如何化解小规模试点与标准化两者之间的矛盾,有待政府主管机构、第三方研究单位以及业界相关专家的深入探讨和积极探索。
启示4 细节决定成败
在网络改造过程中,有一个现象值得有线电视运营机构的业界人士深思:同样的技术,比如DOCSIS,在国外有了成功的案例,在国内的某些地市也有了成功的案例,但有些地市却做不成功。经统计,我国有线电视运营机构使用DOCSIS标准常遇的问题有:因HFC工程施工的质量问题,如接线接头等,导致CM用户掉线;在配置CMTS时,没有针对HFC的噪声和干扰问题,充分利用DOCSIS信道的抗干扰技术。这不禁让人想起“千里之堤,毁于蚁穴”的故事,想起业界人士都熟悉的“有线电视工程是接头工程”的感慨。的确,很多时候,技术决策没有原则性错误,但在具体施工上,往往因为工艺质量的疏忽,导致技术优势发挥不好,影响了整个工程的质量,波及到对技术选型的公正评判。常言道,细节决定成败,网络施工质量的确保和提升需要质量观念、实施技术、工程管理、甚至工作制度等方面的协同配合,这是一个长期的积累过程,更是一个艰辛的实践过程。
有线电视网络宽带接入技术的发展方向与有线电视网络双向化改造的技术选择是一个大课题,专家研讨会仅是一个起点,今后还需要在实际工作过程中对技术选型、改造投资、光纤到户、用户需求、业务开发、三网融合、产品互操作测试等等诸多问题展开更为全面的研究、更为细致的探讨及更为务实的实践。会后,与会专家纷纷表示获益颇多,并对广播电视规划院搭建沟通平台,给业界人士提供相互交流、学习、研讨机会的做法给予赞赏。《广播与电视技术》将在期刊中开辟“有线电视网络双向化改造”专栏,特约专稿,为有线电视网络宽带接入技术的探讨搭建起更为广阔的沟通平台。
附录:
有线电视网络双向化改造的典型实例:
l 深圳:选取DOCSIS标准实施有线电视网络双向化改造
【深圳天威视讯公司的副总工徐江山】:深圳天威视讯公司现已铺设干线光缆3700公里(13万纤芯公里),分中心机房25个,光节点1786个,每个光节点覆盖住户数大多为500户,新建光节点覆盖住户数一般为200户,放大器级数最多为2级。目前特区内HFC网络覆盖住户100万户,覆盖率约100%,有线数字电视入网用户约80万户,入户率约80%,宽带双向网络覆盖用户80万户,数据用户约17万户,入网率大于20%。深圳有线电视网上开展的主要业务有模拟电视业务、数字电视业务、宽带数据业务、网元出租业务、交互电视业务等等,其中交互电视业务提供约4000个VOD(DVB)并发流,宽带数据业务符合DOCSIS标准,目前服务质量标准为下行2Mb/s,上行192Kb/s;下行调制方式是256QAM或64QAM;上行调制方式主要为:3.2MHz,QPSK调制,部分为16QAM;回传混合比一般为2:1,部分为1:1。深圳天威公司未来发展宽带接入网的基本思路为:在今后三年的网络规划中,特区内接入网交互通道仍以DOCSIS技术为主,关注DOCSIS3.0协议的发展进程,光节点覆盖用户数控制在200户左右,对于500户以上光节点要进行光节点划小,并积极开展EPON的试点。
l 淄博:选用EPON技术实施有线电视网络双向化改造
【淄博广电青鸟信息网络公司技术部经理于海波】:淄博市于2006年12月全面完成了有线电视数字化整体转换工作,城区30万用户的转换率超过99%,其中开通双向的用户超过20万户。淄博广电采用光节点直接覆盖用户的方式对城乡网络进行全面升级改造。1550nm光信号经过掺饵光纤放大器(EDFA)中继放大和两级光分路器分配后,通过光接收机直接连接用户,每个光节点覆盖住户约100户, 全网用户覆盖只有光接收机一种有源器件,实现了接入网无源化。对于新建楼栋,结合双向网光网络单元(ONU)建设,全面实现光缆到楼(FTTB)。与此同时,淄博广电还积极发展增值业务,不仅建成了支持5112个并发流的新视源互动电视点播,满足用户多样化、个性化需求,而且还尝试宽带业务,积极探索全业务经营模式,不断提高用户ARPU值。
l 青岛:改用EPON技术实施有线电视网络双向化改造
【青岛有线电视网络中心总工办主任贺军】:为了更好地发展有线电视,青岛制定了“三步走战略”:第一步实现全网有线电视数字化整体转换;第二步,建设支持业务运营的双向化网络;第三步,开展基于三网融合的业务。青岛最早于1997年开始进行有线网络双向化改造,最初选用DOCSIS标准,采用Cable Modem方式实施双向化改造,后来又转而选用EPON 技术。青岛采用EPON 技术进行有线网络双向化改造的情况为:2005年8月,青岛启动了无源光网络建设,目前青岛广电已通过EPON+LAN方案覆盖全市40万用户。
l 国家广电总局广播电视规划院:“全国有线电视网络质量调研项目”的阶段研究成果
【广播电视规划院有线电视研究所副所长秦龑龙】:广播电视规划院有线电视研究所于2006年6月正式启动了“全国有线电视网络质量调研项目”,主要针对全国有线电视网络规划与设计、网络工程建设、网络性能指标、网络运行维护、客户服务质量开展调研,重点是目前新技术在网络改造和接入网建设中的应用情况调查。部分城市的调查研究统计数据显示:从全国范围来讲,有线网络双向化改造基本按照光节点到小区或者光节点到楼设计,每个光节点按500户以下设计,部分城市在200户以下;已进行双向改造的HFC网络基本具备双向能力,部分城市在开通双向业务的地区安装反向模块,在未开通双向业务的地区预留模块位置。另外,虽然对网络进行了改造,部署了双向设备,但是真正开始双向业务运营的城市较少,目前大多数城市正在对各种新技术进行试验和摸索。