HFC网络的规划与设计要点

HFC网络的规划与设计要点 康特集团 龙永庆 /webmoney HFC网络的规划 广电总局领导已经明确地提出； 建设双向网络，开展交互式数字电视业务的要求 。这是具有战略意义的决定，是符合国家 “ 十一五 ” 规划关于 “ 三网融合 ” 战略决策的正确决定。 有线电视网络普遍采用 光纤同轴混合网（ HFC网络）为基本接入传输结构。其优势远远优于以太网 。 HFC网络的最大优势在于频率资源丰富、传输信号容量大、支持多种不同格式的信号同时传输、实现双向通信传输、网络成本最低、户内接入网络成本最低。 /webmoney 网络建设的首要环节是要做好网络的规划，根据营运需要，通过技术方案比较和经济分析做好一次性规划。 网络规划必须依据今后业务运营的总目标，科学地提出对网络的要求，并提出最合理的投资方案。 规划是工程设计的依据， 规划是建设投资的总预算， 规划是关于如何处理网络的可持续发展的总计划。 HFC网络的规划 /webmoney 提纲 业务开展步骤计划与网络的要求 前端、分前端的设置安排 光节点与分配接入网方案分析 关于运营支撑管理系统的建立 关于数字电视与互动电视问题 网络建设、网络扩展与运行维护的关系 双向 HFC网络设计要点 /webmoney 业务开展步骤计划与网络性能要求 业务是目的、网络是基础。 以 HFC结构为基础的物理传输网络是最典型的多信号、多业务共缆传输网络。具有充分利用与用户室内电视网络连接的优势。 通过 HFC双向网络开展电视（包括数字电视）业务、数据传输业务、互动电视（ VOD、时移电视）、（ VOIP）、等等信息业务，其业务服务种类包括了通信和广播电视的全部范围，服务方式适应了用户的 个性化要求 ，即“ 三网融合 ” 。 /webmoney 网络改造建设是无法回避的事实 利用网络改造机遇，按照 “ 三网融合 ” 的业务需求进行改造。对于已经建设或者改造的网络，必须通过 网络优化 ，达到优质服务对网络性能指标的要求。 随着业务发展的要求，建设 860M或者 1G网络已经形成共识。 HFC网络在建设（改造）规划，必须有十年以上的长远的计划 （光缆的寿命长达 20年以上）。 /webmoney 基础网络必须以实现双向传输为基本目标。同时，必须考虑到 “ EOC” 技术的发展给网络提出的新要求，即网络规划必须考虑开展业务时如何更低成本实现数据业务的问题。 注； CMTS是 “ EOC” 的一种 “ 室内型 ” 形式，而在光节点处的 Master则是 “ EOC” 的 “ 室外型 ” 形式。“ EOC” 的要点是充分发挥同轴电缆（ Cable）的优势。 /webmoney 室外型 “ EOC” 主要目的宽带数据业务， HFC网络的光缆部分为 2 3芯结构、同轴电缆部分为双向传输结构（无源上行传输）。 互动电视机顶盒属于 “ 一户多终端 ” 类的设备，出于成本与地址管理的考虑，关于上行传输的相关设备宜与数据业务 “ EOC” 设备区分开，对未来发展有利，所以建议双向 HFC室外 EOC为最佳。 /webmoney 网络基础投入分析与规划 城市网络的路由建设是最主要费用（土建、光缆、电缆和人工费用等等占 80以上），与网络的功能、性能要求基本无关。 而只有大约占总建设费用约 15 20的传输设备费用与网络的功能和传输性能相关。 双向设备比单向设备的投入增加总建设费用 2 3， 860M设备相比 750M设备投入只可能增加小于 2。 投资建设 860M带宽、可管理的优质双向网络 ，这是不用太多讨论的必然选择。 /webmoney 优质的 860M双向网络建设要求 必须依据有关标准要求进行系统方案的规划， 下行传输性能遵守； GY/T 106 1999 有线电视广播系统技术规范 ， 上行传输性能遵守； GY/T 180 2002 HFC网络上行传输物理通道技术规范 。 传输设备管理规范； GB/T 20030-2005 HFC网络设备系统规范 /webmoney HFC网络建设方案的两种进度模式 充分利用 HFC网络的特点，分区域地同步全面建设分前端以下的光缆、电缆网络和用户接入（俗称 “ 切西瓜模式 ” ）。 先建设光缆网络后，再全面建设光节点以下的电缆网络，而其后又全面建设全部区域的用户双向接入（俗称 “ 摊大饼模式 ” ）。 “ 切西瓜模式 ” 的明显的优点是投资少，滚动发展见效快、便于总结经验确保优质一次成功， 当前有线网络建设队伍的设计、施工和管理都缺乏经验的条件下、对不同的建网方案缺乏实际的对比条件下，“ 切西瓜模式 ” 是决策者的最佳选择（投资见效快、建设周期短、网络质量好）。 /webmoney 只有完全按照标准作为设计、施工、调试和验收的要求，才能确保在近几年不断发展用户和增加业务（信号）的运营过程中，避免巨大的重复建设和浪费。 多样化的业务和个性化服务才是巨大的市场。 科学合理的实施步骤是成功的保证，错误的次序会导致正确的目标失败或者付出高额的代价。 /webmoney 提纲 业务开展步骤计划与网络的要求 前端、分前端的设置安排 光节点与分配接入网方案分析 关于运营支撑管理系统的建立 关于数字电视与互动电视问题 网络建设、网络扩展与运行维护的关系 双向 HFC网络设计要点 /webmoney 分前端的确定 城域 HFC网络中的分前端是为了双向（交互式）业务建立的，否则设立分前端没有任何意义。 与网络的基础光节点直接连接的分前端是最底层的通信信号交换汇集点，是上级前端在下级区域网络的通信信号交换的分中心。 特大型的网络可能需要设立 1 2级分前端（分中心）机房。 /webmoney 分前端的确定 每一个分前端机房覆盖 2 5万个用户为合适（与用户的网络路由距离小于 5公里）。 分前端是针对互动电视、数据业务而言的，分前端必须有合格的机房条件。 一个地域条件下的分前端机房可以设立 N（ 4 8）个逻辑意义上的分前端 ，即在一个机房建立 N个（电视、数据）信号交换的分中心前端（边缘前端）。 前端是网络的信号发送中心和信号交换中心，前端机房同时也是附近地域的一个分前端机房。 /webmoney 分前端的确定 分前端机房的逻辑分前端（边缘前端或者数据前端）和节目服务器可以采用冷备份的方式。逻辑分前端安装一套设备一般覆盖约 1000 16000客户 资源，即可以根据用户业务密度变化，通过不断 “ 割接 ” ，确保设备的业务负载利用率在 4080之间。 业务设备的容量建议采用 “ 小容量、可叠加、分布式 ” 架构方式，有利于在不断增加业务设备容量时，扩大服务容量并形成设备热备份。 /webmoney 提纲 业务开展步骤计划与网络的要求 前端、分前端的设置安排与经济分析 光节点与分配接入网方案分析 关于运营支撑管理系统的建立 关于数字电视与 IPTV问题 网络建设、网络扩展与运行维护的关系 双向 HFC网络设计要点 /webmoney 关于光节点的规划 如何确定每一个光节点覆盖用户的规模，是关系到系统（交互式）频率资源、户均投入成本、网络性能的关键。 信号汇集点由若干光节点组成，往往是一台光发射机覆盖区决定。 在光缆成本降低、光站小型化、光纤更加接近用户的大背景下，光节点覆盖用户的数量减少，每一个光节点覆盖用户在 50 250户。而决定具体数量的关键因素是供电、防雷和安装问题。 /webmoney 如果光节点覆盖小于 100户，光节点以下电缆网络可能为无源网络，光节点的设备则为市电供电。防雷问题必须高度重视。一般采用 -7电缆，在 1G/860M条件下的传输分配损耗也必须高度重视。 建议每一台下行光发射机覆盖 2000户左右，覆盖的光节点为 4N(N 1、 2、 3、 ）。 上行光接收机一般采用 4路接收机，节约机柜体积和节约耗电。 下行光发射机、上行光接收机、电源模块以及网管单元组成光传输平台。 /webmoney HFC双向网络电缆接入结构方案 优选推荐 “ 电缆对称分配结构，集中分配到户 ” 的电缆分配结构，已经通过实践证明。 方案一：光节点下电缆树枝型分支分配的传统结构，已经是公认的淘汰结构，不作讨论。 方案二：光节点下电缆按照对称分配结构，以十余户为单元，无源集中分配到入户。 方案三：光节点下电缆按照对称分配结构，以十余户为单元，有源集中分配到入户。 方案四；光节点下电缆按照对称分配结构，以十余户为单元，路权管理有源集中分配到入户。 /webmoney 光工作站与分配网络的关系 光工作站的下行链路 是 光检波器加高增益放大器 ，不能因为光站以下不用放大器，而要求光站内的放大器输出电平很高（没有工作电平裕量，非线性失真比较大，尤其在输入光功率变化和光调制度变化时）。 必须满足一户多端口的经营条件，户内每个端口电平符合要求。（双向网就是为了多业务、个性化的经营目的）。 /webmoney 光节点无源分配到户结构与光设备关系 光节点无源集中分配到户结构，在覆盖用户小于100户时才能采用。主要采用 -7电缆和少量 -9电缆。 光站采用砷化镓模块输出（理论上等于 3个功率倍增模块），可选用一模块两路输出（用户密集并少于 80户）或者两模块四路输出（用户分散或者用户多于 100户）两种型号。 市电供电，要求防雷性能好，注意选用低功耗光工作站，有网管功能。 /webmoney 有源（放大）集中分配入户的结构 如果光节点覆盖为 150 500户，则按照用户楼宇单元（ 10 16户）的中心位置安装一体化的小功率双向放大集中分配器入户，由光节点芯线内馈电。可能不需要或者需要少量延长放大器。 光工作站的输出电平可以工作在最合理的状态，非线性失真小， C/N值裕量同样非常大。 有源集中分配器到用户的距离近，入户电平能确保72dBuv，足够供室内多端口分配。 /webmoney 有源（放大）集中分配入户的结构 使用很少量的 -12电缆，主要采用 9和 7电缆，电缆成本大量节约，施工也方便。 上行信号电平高， 抗干扰能力强，采用标准的 5电缆而不需要 4层屏蔽电缆，节约成本 ，接头的施工要求不高，今后接头维护会明显减少（与单向网络的要求近似）。 有源集中分配器功耗低（小于 5W），加上光工作站的户均功耗和线路损耗，户均功耗小于 0.8W。有源集中分配器功耗低，发热很低，可靠性高。 /webmoney 路权管理有源集中分配器入户结构 路权管理有源集中分配器入户结构与有源集中分配器入户结构的唯一区别，仅仅是增加了由运营管理中心控制的路权管理功能。 路权管理功能是网络管理中的一项很重要的 客户资源管理功能 （多业务条件下用户管理必须以客户资源管理为基础），路权管理对于各类业务的机顶盒管理产生巨大的支持作用。 为户均耗电仅仅 0.9W（加上光工作站的耗电） /webmoney 路权管理有源集中分配器的管理功能 提供 网络用户资源管理功能和网络路由资产管理功能，确保投资收益。 网络建设可以不依据用户申请与否而主动地规范建设（包括正在建造的楼宇），网络路由资产和用户资源清晰。 每个用户申请服务时，不再单独对某用户而进行户外施工，实时地远程开启信号通路（反之也方便远程关闭）。 /webmoney 支持以用户管理为中心的网络运营支撑平台 实现以用户业务管理为中心的网络运营支撑平台。是电信运营商成熟的经验。 在清晰的管理用户（路由）资源的入户线路编号基础上，用户号与路由线路编号是不同的编码，由计算机自动映射管理，不会因用户搬迁而更改用户号，保证了用户的真实地址清晰 客户呼叫中心的自动记录功才可能引导服务人员上门） 客户计费中心根据用户号一张帐单完成用户的各种个性化的明细费用合计（主机、多分机、宽带数据费、网络电视费、 IP电话费等等） /webmoney 路权管理与机顶盒 强行地把 路权管理 与 终端管理 对立、不容共存互补是不正确的观点。应该看到两种管理方式的 互补性 。 如果没有交互式持续认证式的监控而只有终端密码收费管理，发生了大规模盗卡还不知道。智能卡供应商要求定期换卡而确保安全，管理的依据是什么？成本又是多大？ 如果没有路权管理，网络连接的用户数量都不清楚，用户的登记地址是无用的。没有用户资源管理的 “ 用户管理系统 ” ，只不过是收入帐务的电算化罢了。 /webmoney 实现全程网络管理 路权管理有源集中分配入户是最优秀的线路结构方案， 如果网络设备管理要求实现到末端的 “ 全程网络管理 ” ，内置应答器的路权管理有源集中分配器更是成本低，功能强大的最佳选择。 /webmoney 路权管理有源集中分配器投入经济分析 路权管理的户均成本在有源集中分配器的基础上仅仅增加了大约二十几元，相当于城市有线网络全部的基础建设费用户均成本增加约 3 4，但是效益的增加是非常明显的，对投入巨大的机顶盒管理有很大帮助。 解决主机、副机问题更加方便。 /webmoney 上行突发干扰的侦查和阻断 路权管理有助于双向网络的上行性能维护和故障排查。依靠人工在现场逐一拧开接头排查干扰来源是不可能的。 /webmoney 提纲 业务开展步骤计划与网络的要求 前端、分前端的设置安排 光节点与分配接入网方案分析 关于运营支撑管理系统的建立 关于数字电视与互动电视问题 网络建设、网络扩展与运行维护的关系 双向 HFC网络设计要点 /webmoney 网络运营支撑管理系统 网络运营支撑管理系统是以用客户资源和综合业务计费管理为中心、以用户 /客户服务响应为目标、确保网络传输优质可靠运行为基础、提高管理效率为手段的综合管理体系。 网络运营管理体系是逐步完善的过程。 中心管理数据库是管理系统的核心，数据库的共享和可持续扩展是中心数据库的基本要求。 /webmoney 运营支撑管理系统的子系统 综合业务用户管理系统； 用户服务管理系统； 网络（设备）管理系统； 各类业务的设备和计费管理； /webmoney 综合业务用户管理系统 用户资源管理是综合业务用户管理的基础，要求每一个用户相关的网络关系数据（网络和相关的用户设备）清晰、共享和可扩展，是发展多样性业务、个性化业务时的重要管理数据。 例如；某个入户路由线路编号的用户已有有线电视开户号（即基本用户号码），在未来享受各种业务时，要包括不同等级的收费电视若干卡号及计费、某一等级的宽带数据费率及计费、互动电视的计费、若干 VOIP的电话（包括可视电话）号码和实际使用费等等。 用户业务管理是运营商的收入管理，中心地位非常明确 。 /webmoney 用户服务管理系统 客户呼叫中心是响应用户要求的有效形式，依据中心用户管理数据和网络数据的查询而作出快速反映（或者决策），达到与用户快速交流、提供良好的服务让用户满意。 用户呼叫中心的前提应用条件是 “ 多业务用户管理、网络管理 ” 的数据共享和数据真实（包括用户地址真实）。 /webmoney 网络（设备）管理系统 针对基础实施、确保基础网络可靠运行的管理系统。 对网络运行性能动态进行远程管理（监视、分析和调控）， 实现网络故障的预见或者快速维护。 地理信息系统（ GIS）是网络（野外）资产的静态管理，通过为网络（设备）性能动态管理系统提供可视化工作界面，为网络运行性能动态管理提供方便。 /webmoney 网络（设备）管理系统 网络管理的目的是通过有源设备的管理数据，达到分析、调控网络传输性能的目的。 网络末端的信号质量和关键路由的工作参数的远程监视、分析和调控是网络管理的目的， “ 全程管理 ” 过去已经采购和使用的器材，采用补救措施（补加应答器或者外置应答器）。 今后购买有源器材（内置应答器）一定要按照国家网管标准购买。避免产生淘汰和浪费。 /webmoney 各类业务的设备和计费管理 数据设备、数字电视前端、互动电视服务器系统、VOIP服务器（软交换设备）等等，都分别具有独立的管理平台和计费模块，又必须依据中心用户数据实现对用户的统一计费和管理控制。 /webmoney 运营支撑管理系统的四类子系统（平台）都要求综合数据共享和扩充。共同构建组成运营支撑管理系统。 网络设计和网络扩展的数据；网络建设的设计文档标准化（包括今后网络扩展的数据文档）是运营商内部办公自动化、文档电子化和网络化的要求。这是另一个独立网络，不能与网络运营支撑管理体系网络简单连接，最好的办法是物理通道相隔离。经营数据安全是第一位的。 /webmoney 提纲 业务开展步骤计划与网络的要求 前端、分前端的设置安排 光节点与分配接入网方案分析 关于运营支撑管理系统的建立 关于数字电视与互动电视问题 网络建设、网络扩展与运行维护的关系 双向 HFC网络设计要点 /webmoney 数字电视和互动电视 数字电视和 I互动电视是当前普遍关心的热点问题。 共同之处：数字视频服务， 不同之处： 数字电视一般特指单向电视广播，互动电视是才是充分发挥数字电视的优势的最高形式。 有线电视网络开展交互式数字电视的技术途径应该是完全基于 “ HFC双向网络 ” 模式，有利于与用户室内电视网络连接。而不应该采用 “ 单向 HFC+EOC” 模式。 /webmoney 数字电视与付费电视 数字电视加密不会损伤图像，机顶盒投入很大，国外采用数字电视技术开展付费电视业务（高收费、回报快），给人误会； “ 数字电视是付费电视、数字电视必须要用机顶盒 ” 。 付费电视（包括了模拟和数字技术）是商业行为，节目内容是商品，所以当前的付费电视都是互动电视（个性化视频业务）。 数字电视是技术范畴区别于模拟电视。 必须用机顶盒收看普通数字电视节目的现象，是国家相关标准滞后，市场上没有真正的数字电视机，百姓只能用机顶盒将先进的数字信号转换成落后的模拟电视信号，用模拟电视机收看，是当前无奈的选择。 /webmoney 关于信源编码标准 迅速发展的我国的 AVS标准和国外的 H.264（ MPEG-4 AVC） 标准势必在近几年推广应用， AVS已经确定为国家标准 。 MPEG-2标准不能支持 IPTV和高清晰度电视，其产品的技术寿命很短而必然淘汰。 新的一代标准 AVS和 H.264标准因为占用频率资源更少，一个8M的频道可以传输 20 32个标准清晰度电视信号，支持交互式数字电视、 IPTV和高清晰度电视。 http:/www.