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上海理财平台:在三網融合中廣播電視網絡技術發展的探討

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    2010年1月13日,國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議,決定加快推進電信網、廣播電視網和互聯網的三網融合。三網融合對廣播電視行業而言是一次業務飛躍發展的良機,也是對現有廣播電視網絡技術的一次重要挑戰。通過三
2010年1月13日,國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議,決定加快推進電信網、廣播電視網和互聯網的三網融合。三網融合對廣播電視行業而言是一次業務飛躍發展的良機,也是對現有廣播電視網絡技術的一次重要挑戰。通過三網融合可以將現有的廣播電視主體業務延伸擴展到電信服務領域,同時也將加快同互聯網絡業務的深度融合,使普通用戶由單純的看電視,使用機頂盒終端,發展到多業務融合的視頻服務。
    在三網融合的形式下,網絡技術日新月異,廣播電視傳輸技術不斷發展,由早期的無線發射、微波傳輸到現在基于光傳輸的SDH、HFC技術等,由單向的完全廣播傳輸技術到EPON、EOC等雙向接入技術不斷涌現,因此在三網融合的背景下,如何讓技術更好的服務于業務發展,符合三網融合后的業務融合對于技術支撐的要求,因此如何規劃符合三網融合發展要求的網絡技術選型至關重要。在本文中作者將結合多年從事廣播電視網絡技術工作的經驗,基于對三網融合中廣播電視傳輸網絡的淺見,探討技術的選擇和趨勢,起到拋磚引玉的作用。
    1廣播電視網絡技術狀況
    1.1現有廣播電視網絡技術及分析
    現有廣播電視網絡主要采用的技術有SDH傳輸、DVB-C、HFC分配網絡等。其中骨干網絡傳輸主要是通過光纜組成長距離光傳輸網絡,在光纜網絡基礎上構建SDH網絡,主要用于廣播電視節目、新聞傳送和網絡互聯的長距離傳輸通信。SDH技術的優點很突出:技術成熟穩定;可以進行成環?;?接口形式豐富,由2M、45M、MPLS等多種業務接口,可以服務于語音業務、視頻傳輸、網絡互聯等多種業務類型的應用;傳輸質量可靠。但是SDH技術的缺點同樣突出,適用于帶寬需求比較穩定的業務,對于帶寬動態范圍較大的業務形態支撐不足,尤其是新興的互聯網絡業務和互動電視業務,主要原因是采用固定速率的接口實現業務傳輸。
    DVB-C技術主要是基于MPEG-2編碼技術,采用64QAM傳輸廣播電視業務的歐洲標準,由于技術標準成熟,開放性較好、支撐廠家較多,應用廣泛,在我國的廣播電視網絡數字化改造中廣泛使用。但是由于DVB-C技術標準制定已經多年,且MPEG-2編碼技術已經逐步被使用更廣泛的H.264技術和正在進行產業化的國標AVS所代替,因此無論從帶寬占用和編碼效率而言,MPEG-2標準都已經無法滿足廣電行業發展的需求,新編碼技術和產品必將替代MPEG-2標準。同時由于新興數字調制技術的應用和芯片的推出,基于64QAM的系統也將逐步退出歷史舞臺,歐盟已經在積極推進DVB-C2標準的完善制定和產業推廣。
    對于HFC網絡而言,現有的1550和1310射頻光傳輸系統技術已經十分成熟穩定,完全可以滿足單向網絡下廣播電視業務的傳輸要求,也可以滿足基于IPQAM技術的雙向網絡改造要求,但是對于“三網融合”后的全業務融合用戶接入而言,在用戶信息交互和雙向網絡接入上無法支撐,必須使用其他技術作為補充。
    1.2新興網絡技術的應用
    在現有階段國內眾多的廠商和網絡運營商在新興網絡技術上不斷探索創新,已經有多種技術得到很好實現,以下就是幾種主要技術介紹。
    OTN(光傳送網,OpticalTransportNetwork):是以波分復用技術為基礎、在光層組織網絡的傳送網,是下一代的骨干傳送網。屬于第三代傳送網技術,從設計上就支持話音、數據和圖像業務,配合其他協議時可支持帶寬按需分配(BOD)、可裁剪的服務質量(QoS)及光虛擬專網(OVPN)等功能。
    ASON(智能光網絡):是構造在各種傳送技術之上的,也就是在傳送平面SDH、光傳送網(OTN)之上增加了獨立控制平面,因此它支持目前傳送網可以提供的各種速率和不同信號特性(如格式、比特率等)的業務。ASON網絡可以在兩個客戶網元之間提供具有固定帶寬的傳輸通道,通道界定在光網絡的輸入接入點和輸出接入點之間。
    基于IP的視頻傳輸技術:主要是DVBoverIP技術,主要是通過將TS包打包為IP包的方式進行視頻分發和業務傳輸。
    DVB-C2:第二代DVB有線傳輸系統,在2008年被開發出來,其性能非常接近理論的香農(Shannon)極限。DVB-C2在相同的條件下比DVB-C高30%的頻譜效率,并且下行信道容量大多比優化過的光纖同軸電纜混合網(HybridFiberCoaxial的縮寫,簡稱HFC)要大。
    2骨干和城域網絡的技術發展
    現有骨干網絡技術主要是通過SDH傳輸基帶信號(負責骨干傳輸)和通過HFC傳輸頻帶信號(負責用戶接入和業務匯聚),因此對于骨干網絡而言我們首先討論基于基帶信號的干線和城域網絡傳輸。
    現有的SDH技術主要是采用環路?;ぜ際醯墓獯渫?,由于業務的發展和帶寬需求的不斷增加,基帶傳輸對于帶寬、質量、穩定性和?;し絞教岢雋爍叩囊?。因此今后的基帶傳輸網絡必須滿足以下技術要求:首先可以滿足多種格式和多種速率接口的業務需求;其次可以進行動態的帶寬分配和調度;同時可以滿足各類業務的不同Qos保障要求;可以實現網狀結構的多路由業務?;?。
    由此可見,只有采用基于OTN技術的ASON平臺才能滿足以上需求,因此對于骨干網絡和城域核心網絡應當采用以上技術才可以滿足“三網融合”后視頻、數據、語音及多種融合型業務的技術承載要求。
    對于頻帶傳輸的HFC技術,應當充分考慮現同現有1550nm和1310nm的射頻光網絡系統的兼容性,由于頻帶信號的傳輸主要是在用戶分配網絡進行使用,由于網絡改造中對于光發射機、光放大器和光接收機的使用量巨大,因此必須同原有系統具有一定的兼容性。同時由于現有城市內管網已基本完成改造落地,新敷設光纜在多數地區存在一定的困難,因此對于原有光纖資源必須充分利用,挖掘光纖資源的傳輸帶寬潛力。對此國內已有部分廠家做出積極探索,在射頻和接入網絡技術上使用波分復用技術,實現單向廣播和雙向數據業務的共纖傳輸,這樣原有的光接收機和光放大器大部分可以保留使用,而通過逐步的更新換代可以完成對于整個城域用戶接入網絡的雙向傳輸的改造。
    3編碼和視頻傳輸技術
    數字電視系統主要采用的MPEG-2編碼標準,標準清晰度下節目帶寬為4-6M,高清晰度顯示節目帶寬為20M左右,對于單向傳輸的數字電視直播節目,如果僅傳輸標準清晰度的節目,對于帶寬,現有節目帶寬基本上可以滿足系統需求。但是對于互動電視業務而言,MPEG-2的編碼效率和節目帶寬是無法滿足大規模業務運營的需求的,現有的主流互動電視系統主要采用的是H.264編碼技術,同時我們國家正在積極推進AVS編碼標準的制定和產業化,因此對于這兩種技術而言將是數字電視領域在今后至少10年發展的主流視頻編碼技術標準。
    針對H.264和AVS編碼技術的優點十分明顯,根據部分廠家提供的資料和實測情況,在標準清晰度下,兩種編碼技術均可以在不超過2M帶寬的情況下實現有質量保證的視頻圖像編碼和傳輸。而對于高清晰度節目的傳輸,均可在不超過8M的編碼速率下實現視頻圖像的編碼和傳輸。表1列出了在完全使用MPEG-2編碼和H.264/AVS編碼情況下,通過直播系統和互動電視對于帶寬要求和系統承載能力的對比。表1中的節目數量按照標準清晰度150套,高清晰度30套,剩余資源用于互動業務承載,可用頻
    
    道數量按照80個(考慮到無線干擾等各類因素)計算。

表1

    因此通過編碼技術的改進和提高,整個有線數字電視系統可以至少提高一倍的傳輸效率和系統容量。如果整個數字電視系統完全使用基于H.264或AVS編碼技術進行單向或雙向傳輸,整個系統容量可以是完全采用MPEG-2編碼技術的近3倍。

    當然基于編碼技術的改善可以大幅度改善系統容量和帶寬需求,同時我們還可以通過改進基于QAM技術的下行調制技術提高系統的帶寬和容量。

表2

    由表2可以看出每一種調制技術的改進至少可以提高20%的系統帶寬,也就是可以增加20%系統容量。

    由于COFDM技術本身具有更好抗干擾性能,因此對于在電纜內傳輸,可以讓用戶獲得更好的業務體驗。因此在DVB-C2標準中,調制技術由DVB-C中的QAM技術升級為COFDM技術。

    作為DVB-C技術的升級,DVB-C2具有諸多優點:包括采用多傳輸流和一般的碼流封裝格式,;可變的編碼和調制,以及自適應編碼和調制技術;DVB-C2采用COFDM 編碼正交頻分復用 (coded orthogonal frequency division multiplexing的縮寫,簡稱COFDM)的調制方式;DVB-C2采用LDPC + BCH的前向糾錯編碼方式;DVB-C2采用比特交織(Bit-Interleaving),時域交織,頻域交織技術;DVB-C2采用導頻技術(Pilots);DVB-C2采用1/64或1/128的?;ぜ涓簦℅uard Interval)。

    4 接入網絡和用戶端

    用戶接入網絡主要是解決“最后一公里”的問題,實際上由于技術的快速發展和應用,光纖到樓或者小區已經開始大規模的應用,所以應當用“最后100米”更加符合在三網融合后的技術需求情況。

    在“三網融合”后,對于用戶接入而言,要求可以承載對用戶業務的以下需求的滿足:包括一路語音業務64kbps;一路高清視頻傳輸8Mbps(互動電視);一路標清視頻2 Mbps或高清視頻8Mbps(視頻通信);至少4Mbps的寬帶網絡連接;同時可以收看直播視頻節目。以上所有需求再考慮上附加信息等因素,一個普通用戶至少需要20Mbps的雙向接入帶寬,同時還需要通過HFC技術接入直播視頻業務。對于用戶雙向接入網絡而言,在“三網融合”的情況下,要保證每個用戶至少按照20Mbps以上的帶寬進行接入網絡設計和建設。

    因此對于接入網絡而言,最佳的方案是采用完全光纖入戶的方案,當然骨干網絡和城域網絡也需要根據這種業務需求進行設計和改造,對于業務開展初期,至少需要14Mbps的接入速率才能滿足基本的寬帶接入、高清互動等業務的順利開展和運營。

    當然,從業務發展的角度講,家庭用戶不僅存在以上需求,隨著技術的不斷更新和應用,諸如家庭安全監控、智能家電綜合控制、遠程水電氣抄表結算等,同物聯網技術、智能家電技術、安防等多種技術的融合將衍生出多樣性的業務應用類型和技術實踐模式。

    同時,對于用戶終端,可能依然需要通過類似于機頂盒的方式存在,但是在功能和性能上會出現較大的改變和升級,這時的用戶終端不僅是完成RF信號的接收和信號處理,還要支持寬帶接入和語音接入,支持多種外接設備和端口,包括HDMI、以太網絡、WIFI等多種接口,確保不同業務體驗設備的穩定接入和運行。因此用戶終端由機頂盒演變成為一個家庭綜合信息服務網關,負責將用戶家中的各類業務應用進行接入和認證的統一匯聚,廣電網絡公司將成為綜合信息業務運營商,為用戶提供包括從視頻節目、視頻通信、智能家庭、寬帶接入等綜合業務信息服務的運營商。

    綜上所述,針對三網融合后的廣播電視網絡技術發展已經具有了良好的技術儲備和實踐,但是由于在網絡整體規模和統一技術模型方面各自為戰,缺乏統一的技術規劃和應用整合,造成技術應用沒有規模效應,因此在三網融合的背景下,做好整個行業統一的技術規劃,適應網絡、業務的長期發展是一項緊迫并艱巨的工作。


眾智

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