下一代广播电视网NGB的构造设计与关键技术的应用1

1、有线电视技术 241期）下一代广播电视网（NGB ）的构造、设计与关键技术的应用(1夏亮倪天宇上海南汇有线网络中心李力周昀王庆刘晶晶上海傲蓝通信技术有限公司1什么是NGB2008年12月，科技部与国家广电总局正式签署了国家高性能宽带信息网暨中国下一代广播电视网自主创新合作协议书，按照协议要求，广电总局开始着手建设下一代广播电视网（NGB ），NGB 的网络建设成为了有线电视发展的一个重要的战略目标。那么，什么是下一代广播电视网，它的网络性能要求与构造是什么呢？目前还没有见到一个明确的正式描述。为此，广电总局科技司在今年颁布了一个面向下一代广播电视网（NGB ）电缆接入技术（EoC ）需求白皮书

2、。该白皮书在NGB 的系统结构、支撑的业务类型和接入带宽的需求等三个主要方面给出了一个建议与描述。11关于NGB 系统结构的描述关于NGB 的系统结构，白皮书建议采用PON （无源光网络）技术作为干线的双向传输技术。相比于有源光网络（AON ）技术，无源光网络技术具有拓扑结构简单、设备成本低，并且其网络拓扑结构与HFC 网光纤部分的拓扑结构相类似。因此，在现有HFC 网络中采用PON 技术，不需要对现有HFC 网络进行大幅度图1NGB 宽带接入网基本结构示意图网络与多媒体20有线电视技术改造，只需要在原来的光网络上作相应的配置，就可在较短时间内完成网络的升级。接入干线传输采用PON 技术后，最

3、后100米接入则建议采用基于同轴电缆网的以太网技术，即EoC 技术（Ethernet over Coax ），从而充分发挥广电网络的优势，以较短的时间、较低的成本，跨越数字鸿沟，实现进入千家万户的信息化和安全的信息化。由此，白皮书建议：下一代广播电视网（NGB ）要面向未来五到十年，每个光节点覆盖用户要不多于200户，并逐步向50户或20户过渡。其实质就是FTTB （光纤到大楼），使每个光节点覆盖用户小于50户。由此可以看出，目前行内热议的EPONEoC的网络架构就是一种典型的NGB 的网络构造。12NGB 需要支撑的业务类型的描述按照白皮书的要求，NGB 下一代广播电视网络要支撑语音、数据和

4、视频三大类业务：语音业务要能支撑基于IP 的语音，即VoIP 业务。数据业务要基于互联网的IP 数据（如HTTP 浏览、FTP 下载、网络游戏等），视频业务要能点播标清（SDTV ）和高清（HDTV ）视频业务以及IPTV 、视频会议等，即三网融合。从电缆宽带接入网络承载业务的技术特性来说，可以按照带宽、时延、抖动以及丢包等业务传输特性需求来区分不同的业务类型，包括以下典型业务：（1）尽力而为业务要求网络提供双向支持，用户通过竞争请求获取系统剩余带宽，网络尽最大努力来传输业务。例如互联网访问、邮件收发、文件下载等业务。（2）保证下行带宽的非实时业务要求网络提供双向支持，保证下行带宽，支持恒定带

5、宽，对传输时延和抖动要求低。例如VPN 业务、需要大带宽的FTP 、在线游戏等业务。（3）保证上下行带宽的非实时业务要求网络提供双向支持，保证较高的上下行带宽和较低的丢包率，对传输时延和抖动要求低。例如基于P2P 技术的文件下载及相关应用业务。（4）保证下行带宽的实时业务要求网络提供双向支持，保证较高的下行带宽和较低的传输时延及抖动，支持恒定带宽或可变带宽，对上行带宽要求较低。例如视频点播、互动电视、IPTV 、时移电视和录播电视等业务种类。（5）保证上下行带宽的实时业务要求网络提供双向支持，保证较高的上下行带宽和非常低的传输时延及抖动，支持恒定带宽或可变带宽。例如VoIP 、视频电话、视频会

6、议、即时通信IM 、视频监控等新通信业务。除了作为保证目前基本业务的CATV 广播业务（包括模拟和数字电视节目）以外，NGB 宽带接入网必须能够提供以上业务承载的支持。13NGB 的用户接入带宽的需求描述从NGB 网络承载的业务所对应的系统接入带宽需求来看，目前有线电视接入网络由于承载业务比较单一，用户对带宽的需求相对较低，随着网络承载业务不断扩展，用户对接入带宽的需求将会逐渐增加。根据我国有线电视网络发展及业务运行现状，接入网络系统接入带宽需求将是渐进式增加的。为了能够满足不同应用场景、不同发展阶段的用户接入带宽需求，因此，白皮书特别指出，NGB 网络的系统总带宽可以支持用户接入带宽渐进发展

7、的模式，如12Mbps 510Mbps2030Mbps100Mbps 逐步过渡的模式，逐步扩展用户接入带宽。用户接入带宽与用户所开通的业务类型是相对应的，因此在确定接入带宽需求时应从以下几个方面考虑：（1）各种业务对带宽的需求；（2）光节点覆盖范围和开通率；（3）用户并发率。基于我国有线电视网络目前的现状，应该首先考虑一个光节点覆盖用户数为200户的情况，在这种情况下，用户双向业务开通率相对较低，这种情况是为了满足开通双向并为交互业务提供上行信令传输信道，因此对用户接入带宽需求相对较低。在一个光节点覆盖用户数为50户的情况下，用户业务开通率会比覆盖范围为200户的情况要高很多，并且承载业务类型

8、也更丰富，用户并发率也相对较高，因此在这种情况下，用户接入带宽需求较高。在实际应用时应根据具体模型实际测算。总体来讲，接入网络覆盖范围较大时（例如200户），用户带宽相对较低，而接入网络覆盖范围较小时（例如50户），用户带宽相对较高。网络的建设应该能够适应用户接入带宽渐进发展的要求。对白皮书中NGB 的网络构造、支撑的业务和带宽需求等三方面进行总结，可以看出NGB 下一代广播电视网络的内涵：实际是一种能以支撑大量互动电视视频流为基础的语音、数据与视频三网融合的宽带综合业务双向网。网络与多媒体21有线电视技术 241期）其中有3个最重要的特点：（1）相对于传统的有线电视网，NGB 网络是双向网络

9、，支持双向互动业务，要具备相当的接入带宽，借以实现语音、数据和视频的双向传输。（2）相对于目前已有现存的双向网络，NGB 网络要能传输海量的HDTV 高清电视视频流。这是有别于其他数据双向网最重要的区别，同时也是有线电视网络最富竞争力的基础，是NGB 网络的核心竞争力。如果网络不支持大量的HDTV 高清电视节目，这样的网络就不应该被称作为NGB 网络。（3）相对于FTTH 的网络构造，NGB 网络的构造是每个光节点覆盖50户，即FTTB 光纤到大楼。这样相对于FTTH ，既能节省大量的建设成本、工艺安装成本和网络维护成本，又能有效利用和保护网络中大量的电缆资源与投入，从而突出了有线电视网络的特

10、色和优势。2NGB 网络的两种发展模式与比较从白皮书中NGB 的系统结构、支撑的业务类型和接入带宽的需求等三个方面描述看，NGB 网络存在两种发展模式。一种是白皮书所倡导的IP 化的全业务网，所有的业务由IP 网来承载，即使是数字电视的广播也由IPTV 组播方式实现，包括标清电视（SDTV ）和高清电视（HDTV ），如图1所示。为此每个用户至少需要30Mbps 的接入带宽，1套高清电视（25Mbps ）、1套SDATV 标清电视4Mbps 和上网业务（1Mbps ）。理想的应该达到60100Mbps（2套HDTV 和1套SDTV ）。这种发展模式组网技术单纯，其核心和基础技术就是IP 数据交

11、换技术，但是，在这种模式中，城域网的骨干网和汇聚网需要依赖3T 高速交换技术及其设备，在接入网部分要使每个用户到达30Mbps 以上的接入带宽，则需非常高的建设成本，目前的有源调制EoC 技术是几乎不能胜任的（MoCA 、HomePNA 、WiFi over Coax 等）。同时，这种全IP 化的发展模式完全废弃掉了广播电视网络发展建设了几十年的赖以生存和发展的基础RF 射频广播技术及其设备，不能保护现有有线电视网络的投资。不仅广播传输设备（光发送机、光接收机、电放大器），而且前端的调制器包括数字QAM 调制器等都不需要了，很有可能造成巨大的浪费。其实际为有线电视网络只留下或利用了铺设好的光缆

12、和同轴电缆，似乎没有凸现出一点有线电视网络的传统优势。IPQAM模式是NGB 网络另一种的发展模式。这种模式保留和继续发展了RF 射频广播技术及其设备，把占据接入网络最大带宽的视频下行业务（HDTV 和SDTV ）继续利用RF QAM 通道广播传输，而语音、数据（包括点播）等典型的IP 业务则采用IP 通道实现双向交换。如图2所示。IPQAM这种模式虽然采用了两种通道及其技术，网络结构略显复杂，但是，它能有效地保护现有有线电视网络几乎所有的投资、技术和设备，同时由于占据网络最大带宽的HDTV 和SDTV 视频业务不走IP 平台了，这种模式对于IP 通道或平台的建设投入不是很大。一般每户的IP

13、接入带宽达到510Mbps即可。更为关键的是IPQAM模式的带宽接入性能远高于全IP 化的网络，每户接入带宽达到了6Gbps ，几乎是全IP 化网络的100200倍，如图3所示。在IPQAM 的网络中，每个8MHz 频道可传输2套HDTV的高清或610套的SDTV 标清，860MHz 的RF 带宽中就有6Gbps 的巨大容量或带宽，即918套HDTV 或3978套SDTV 。这个性能是全IP 化网络几乎无法超越的。在网络的可靠性和可用性上，基于QAM 广播模图2IPQAM的网络构造网络与多媒体22有线电视技术仪征市广电宽带城域网升级方案 式的VOD 具有绝对意义上的QoS 保障，只要点播成功，

14、视频流就不会中断。而IPTV 当带宽拥塞时就会出现马赛克甚至中断。因此，IPQAM模式不仅投资小，能有效保护现有的投资，同时，还能在接入性能上远胜于全IP 网络，完全充分地凸现了有线电视网络的巨大优势，应当成为下一代广播电视网络NGB 的发展模式。此时，IP 通道中每个用户只需要独享10Mbps ，就能完全满足白皮书中其它业务的带宽需求了，其中2Mbps 用于上行，传输监控视频、动画游戏和Internet 上网等。蒉（未完待续）（引自1550Video Overlay the new “Old Reliable ”）图3IPQAM模式与全IP 模式接入性能的比较1网络的现状与改造11网络状况原仪征广播电视台城域骨干网络采用以太网交换技术，其骨干架构分为两个层次，由星型网和乡镇二级站组成。以前的仪征广电网络是基于百兆以太网技术的宽带IP 城域网，结构为星型网，由中央节点和通过点到通信链路接到中央节点的各个站点组成。星型拓扑结构具有以下优点：（1）控制简单。（2）故障诊断和隔离容易。（3）方便服务。星型拓扑结构的缺点：（1）电缆长度和安装工作量可观。（2）中央节点的负担较重，形成瓶颈。（3）各站点的分布处理能力较低。乡镇二级站点：核心站星型下连二级站，