新形勢下HFC接入網(wǎng)建設(shè)和改造的技術(shù)模式選擇

賈云濤，趙 強(qiáng)

（云南廣電網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)公司，云南 昆明 650106）

隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步和國家文化信息發(fā)展有關(guān)戰(zhàn)略的實(shí)施，視聽傳播領(lǐng)域開始處于歷史上最快速的變革和創(chuàng)新時(shí)期，呈現(xiàn)出渠道多元化、終端多樣化、收視互動(dòng)化、應(yīng)用跨屏化、操作智能化、服務(wù)云端化等一些新的特征。這些演變趨勢，從技術(shù)、業(yè)態(tài)和運(yùn)營等多個(gè)層面，最終都轉(zhuǎn)到技術(shù)IP化、發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)化的方向。

新形勢下，有線電視運(yùn)營商需要轉(zhuǎn)變觀念、順應(yīng)趨勢，從技術(shù)層面把有線電視網(wǎng)定位為互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分，以適應(yīng)媒體和信息服務(wù)雙軌發(fā)展的需要，適應(yīng)跨網(wǎng)跨屏全業(yè)務(wù)運(yùn)營的需要。由于有線電視在20多年的發(fā)展歷程中，為適應(yīng)廣播電視數(shù)字化和多業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，普遍進(jìn)行了“光進(jìn)銅退”的多次升級改造，形成了巨額資產(chǎn)，投資亟待回收。沿著“光纖到戶”這一終極目標(biāo)，有線電視運(yùn)營商只能采取逐步演進(jìn)的策略，在保護(hù)既有投資、發(fā)揮自身特色和面向未來需要幾個(gè)方面找到合適的平衡點(diǎn)[1-3]。

本文試圖對當(dāng)前主流的接入網(wǎng)技術(shù)路線做一個(gè)概括、對比，并結(jié)合形勢發(fā)展需要和業(yè)務(wù)、技術(shù)的演變趨勢，對新建、原已網(wǎng)改、待網(wǎng)改區(qū)域提出不同的建設(shè)改造模式和策略。

1 有線電視運(yùn)營商未來業(yè)態(tài)分析

有線運(yùn)營商當(dāng)前開展的業(yè)務(wù)，從形態(tài)上來看主要有電視直播、互動(dòng)點(diǎn)播、基于互動(dòng)電視的增值業(yè)務(wù)應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)及其他增值業(yè)務(wù)，上述業(yè)務(wù)在承載層面，電視直播業(yè)務(wù)還是以DVB模式為主，也有部分運(yùn)營商在小規(guī)模試驗(yàn)IPTV的技術(shù)模式，互動(dòng)點(diǎn)播當(dāng)前仍然以IPQAM承載為主，其他增值業(yè)務(wù)則更多地承載在IP技術(shù)上，綜合目前的業(yè)務(wù)形態(tài)及技術(shù)發(fā)展趨勢，筆者認(rèn)為，直播業(yè)務(wù)在很長一段時(shí)間內(nèi)，仍然會(huì)維持DVB的射頻傳輸，這主要得益于HFC網(wǎng)本身良好的廣播傳輸能力，直播業(yè)務(wù)的規(guī)模IP化，取決于IP技術(shù)本身的QoS保證及大規(guī)模組播技術(shù)應(yīng)用成本的進(jìn)一步降低；互動(dòng)點(diǎn)播業(yè)務(wù)則會(huì)逐步向純IP化過渡，IPQAM將會(huì)逐步收縮，其原因在于隨著業(yè)務(wù)需求的增長，要求IPQAM進(jìn)一步下移，導(dǎo)致建設(shè)成本大規(guī)模增長，OTT業(yè)務(wù)的異軍突起，要求運(yùn)營商不能僅構(gòu)建支持自身業(yè)務(wù)需求的專用的網(wǎng)絡(luò)，而應(yīng)朝著更加開放、通用的目標(biāo)前進(jìn)。

總體來看，有線運(yùn)營商未來幾年的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢還是RF+IP的架構(gòu)，RF主要用于傳輸高質(zhì)量的直播業(yè)務(wù)，用以形成相對IPTV、OTT等的高品質(zhì)優(yōu)勢，IP則用于承載互動(dòng)的、個(gè)性化的業(yè)務(wù)。

2 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)情況及當(dāng)前可選的建設(shè)和改造模式

光進(jìn)銅退是一個(gè)大趨勢，有線電視網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)節(jié)奏亦遵循了這一趨勢，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)從早期的純電纜網(wǎng)到一個(gè)光節(jié)點(diǎn)覆蓋幾千戶甚至上萬戶，逐步過渡到FTTC（光纖到片區(qū)）、FTTB（光纖到樓棟）、FTTU（光纖到單元）以至現(xiàn)在的FTTH，光節(jié)點(diǎn)離用戶越來越近。

光節(jié)點(diǎn)不斷縮小，技術(shù)進(jìn)步是一個(gè)因素，業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)才是最本質(zhì)的推動(dòng)力，利用有線電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不同的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式有不同的可選方案，總結(jié)起來，F(xiàn)TTC主要利用CMTS技術(shù)，而FTTB、FTTU主要通過EPON+EoC技術(shù)，F(xiàn)TTU也可以通過EPON+LAN技術(shù)來構(gòu)建數(shù)據(jù)通道。

本省內(nèi)有線運(yùn)營商于2001年前后開展互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)，初期接入網(wǎng)層面普遍選用CMTS技術(shù)，受匯聚噪聲、出口帶寬、CMTS單位帶寬成本較高等因素的影響，市場占有率較低；2006年開始引入EPON+EoC、EPON+LAN技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展勢頭良好，局部區(qū)域市場占有率已超過其他運(yùn)營商。隨著光技術(shù)應(yīng)用成本的進(jìn)一步降低，2012年廣電開始進(jìn)行FTTH試點(diǎn)，在部分發(fā)展?jié)摿玫男陆ㄐ^(qū)利用FTTH技術(shù)構(gòu)建有線電視網(wǎng)絡(luò)，總結(jié)FTTH技術(shù)在廣電應(yīng)用的優(yōu)勢、劣勢，積累FTTH建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)改造施工經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，探索FTTH技術(shù)如何更好地服務(wù)有線運(yùn)營商。

3 各種技術(shù)模式基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本分析

筆者所在單位2012年選了數(shù)個(gè)新建小區(qū)作為FTTH的試點(diǎn)，專門對比FTTH、FTTB、FTTU三種模式的建設(shè)成本及特性，下面以一個(gè)典型的新建小區(qū)（2 400戶）為案例對幾種模式的建網(wǎng)成本進(jìn)行對比，成本對比情況見表1，迭加用戶滲透率變化因素時(shí)，幾種技術(shù)模式的電視開通成本對比見表2。

表1 3種建網(wǎng)模式成本對比表 元

表2 迭加用戶滲透率變化因素后，電視開通成本對比

表1是以一個(gè)2 400戶用戶規(guī)模的小區(qū)為原型所做的測算，詳細(xì)的對比測算受篇幅限制，無法展現(xiàn)。表1中：FTTH模式中在小區(qū)設(shè)置機(jī)房部署光放大器及第一級分光系統(tǒng)，在樓道部署二級分光系統(tǒng)；FTTU及FTTB模式在分前端部署光放大器，在小區(qū)設(shè)置兩級分光系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)與FTTH類似，F(xiàn)TTU每光節(jié)點(diǎn)覆蓋24戶，F(xiàn)TTB每光節(jié)點(diǎn)覆蓋48戶；表中的無差異部分指無論對哪種技術(shù)模式均存在，且差別不大的部分；施工成本包括干線光纜的架設(shè)、電纜鋪設(shè)，入戶安裝、箱體安裝等；施工成本、輔材數(shù)據(jù)來源于筆者所在地?cái)?shù)百個(gè)小區(qū)的案例實(shí)際；FTTB、FTTU均已做到有線電視全部開通信號，但FTTH還需根據(jù)用戶入住情況配置用戶光接收機(jī)；表中的建設(shè)成本包含了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)光纜、分光器等的投資，但未包含類似EPON、EoC等數(shù)據(jù)設(shè)備的投資。

表1未提供詳細(xì)的測算過程，F(xiàn)TTU和FTTB兩種模式比較容易看懂，F(xiàn)TTH主要是迭加不同滲透率下光接收機(jī)的投入。

綜合表1和表2，可以得出結(jié)論：對于新建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)，在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)部分的投資FTTH、FTTU相差不大，F(xiàn)TTB仍然具有較大的成本優(yōu)勢；FTTH的投資分為兩個(gè)階段（基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部分和用戶入住開通成本），用戶開通成本在用戶入住時(shí)才會(huì)發(fā)生。

4 網(wǎng)絡(luò)改造的成本說明

已有網(wǎng)絡(luò)改造的成本受限于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、原來的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、老化程度等因素，很難一概而論，總體來看，F(xiàn)TTH的改造成本是最高的，基本等同于新建一張網(wǎng)的成本，接下來依次是FTTU（戶均改造成本在200～310元之間）、FTTB（戶均成本在幾十到兩百元之間）、FTTC（戶均成本在幾十到一百五十元之間）。

5 各種雙向接入技術(shù)對比分析

5.1 假設(shè)條件

仍然以前述的小區(qū)為案例，同時(shí)取35%的帶寬并發(fā)率計(jì)算業(yè)務(wù)滲透率在10%～50%之間變化時(shí)的戶均成本、入戶帶寬等指標(biāo)變化情況。

EPON系統(tǒng)為GEPON，每個(gè)PON口提供1 000 Mbit/s的帶寬。為充分保證服務(wù)質(zhì)量，F(xiàn)TTH模式下，每個(gè)PON口最多下掛64個(gè)ONU；FTTU模式下，每個(gè)PON接口下掛32個(gè)ONU；FTTB及FTTC模式下，每個(gè)PON接口下掛16個(gè)ONU。未來隨著業(yè)務(wù)增長，可將PON升級至10GEPON或降低覆蓋密度。

EoC選擇當(dāng)前主流的低頻HomePlugAV 74系列芯片方案，為簡化分析過程，每節(jié)點(diǎn)部署一臺EoC頭端，實(shí)際應(yīng)用中每節(jié)點(diǎn)下用戶超過一定規(guī)模時(shí)，可對EoC做堆疊，以提升性能。

為簡化計(jì)算，假設(shè)用戶分布情況完全平均。考慮到OLT成本遠(yuǎn)低于其他成本，測算中忽略PON接口的成本。主要設(shè)備測算單價(jià)（以當(dāng)前正常采購價(jià)做參考）：入戶型ONU為420元/臺，LAN接入ONU為720元/臺，EoC頭端為1 200元/臺，EoC終端為160元/臺，CCMTS頭端為9 000元/臺，CM終端為180元/臺。

5.2 戶均接入成本分析

根據(jù)5.1的假設(shè)條件，結(jié)合第3部分的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，可計(jì)算出各種寬帶滲透率下的戶均接入成本變化，詳見表3。

表3 不同業(yè)務(wù)滲透率下的寬帶業(yè)務(wù)成本

表3中，戶均成本包含基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)開通成本，具體計(jì)算過程未列出，有興趣的讀者可根據(jù)前面的條件，自行求證。

5.3 入戶帶寬變化情況

根據(jù)5.1的假設(shè)條件，可計(jì)算出各種寬帶滲透率下的平均入戶帶寬變化，見表4。

表4中：平均入戶帶寬是指從分前端OLT設(shè)備直至用戶端可用的帶寬；受PON鏈路共享帶寬及基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的限制，LAN，EoC，CCMTS各種技術(shù)手段的入戶帶寬無差異。

表4 不同業(yè)務(wù)滲透率下平均入戶帶寬變化表

對比成本變化、入戶帶寬變化兩張表，可以發(fā)現(xiàn)：在當(dāng)前的業(yè)務(wù)需求下，各種技術(shù)模式差異不大；LAN方式受基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的制約，戶均成本劣勢明顯，原因在于無論業(yè)務(wù)滲透率如何，運(yùn)營商需要為100%的用戶線路買單，50%的業(yè)務(wù)滲透率是LAN方式與基于Cable的接入技術(shù)成本對比翻轉(zhuǎn)點(diǎn)；基于Cable的接入技術(shù)中，CCMTS受頭端價(jià)格的制約，若光節(jié)點(diǎn)覆蓋用戶比較少（如案例中的48戶/節(jié)點(diǎn)），成本劣勢非常明顯。

5.4 極限情況分析

前面根據(jù)實(shí)際運(yùn)營中的情況，對各種接入技術(shù)做了對比，模型中的數(shù)據(jù)可應(yīng)用于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中。表4中的入戶帶寬由PON鏈路、入戶鏈路兩級共同決定，組網(wǎng)中，1個(gè)PON口下掛多個(gè)ONU，入戶鏈路的帶寬高于PON鏈路，PON鏈路成為戶均帶寬的決定因素。在當(dāng)前及今后一段時(shí)間內(nèi)的帶寬需求下，表中的戶均帶寬均能較好地支撐，隨著需求帶寬不斷變大，PON鏈路可通過不斷減少下掛節(jié)點(diǎn)數(shù)完成PON鏈路的擴(kuò)容，到時(shí)，決定因素將會(huì)發(fā)生變化。

以上面的案例來看：FTTH的擴(kuò)展能力是最強(qiáng)的，以當(dāng)前的技術(shù)條件至少可擴(kuò)展至上百兆，后續(xù)隨著10G EPON技術(shù)的使用，入戶帶寬還能進(jìn)一步擴(kuò)大；LAN的接入方式，入戶帶寬受限于五類線的傳輸能力，理論上限接近百兆；EoC的接入方式，受限于頭端數(shù)量，可通過堆疊進(jìn)行擴(kuò)容，入戶帶寬上限接近表中的上限數(shù)據(jù)37 Mbit/s；CCMTS的接入方式，以上表的數(shù)據(jù)單臺頭端入戶帶寬上限在50 Mbit/s左右。

6 FTTH，F(xiàn)TTU，F(xiàn)TTB和FTTC四種模式綜合對比

通過前面的分析，可以得出表5所示的對比情況。

7 結(jié)論

通過前面的分析，可以得出這樣的結(jié)論：1）光纖入戶是未來的發(fā)展方向，有線運(yùn)營商未來的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)該著力在FTTH上，對于新建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該以FTTH為主，避免重復(fù)投資；2）HFC網(wǎng)仍然具有強(qiáng)大的生命力，對已經(jīng)建成的網(wǎng)絡(luò)，尤其是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)較好、光節(jié)點(diǎn)下掛用戶不多的區(qū)域，不應(yīng)該盲目上馬光纖入戶改造，更不應(yīng)該實(shí)施雙線入戶的網(wǎng)絡(luò)改造，而應(yīng)該充分利用新技術(shù)的特征，挖掘現(xiàn)有同軸網(wǎng)絡(luò)資源的富余帶寬價(jià)值；3）基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的模式復(fù)雜化，接入設(shè)備技術(shù)的多樣化，決定了在現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)上搭建數(shù)據(jù)傳輸通道，很難統(tǒng)一到某一種技術(shù)手段上，網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一，應(yīng)該統(tǒng)一在IP層面、統(tǒng)一在業(yè)務(wù)接口層面，對于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和接入設(shè)備，要綜合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、帶寬需求、設(shè)備成本等因素選擇合適的技術(shù)手段，做到統(tǒng)一而非單一；4）在基于Cable的接入技術(shù)上，現(xiàn)階段可用的主要是EoC和CCMTS兩種技術(shù)，從技術(shù)角度來看，CCMTS有非常明顯的優(yōu)勢，但CCMTS的成本是制約其發(fā)展的主要因素，在現(xiàn)階段，可將每光節(jié)點(diǎn)覆蓋用戶100戶作為分界點(diǎn)，若光節(jié)點(diǎn)下用戶少于100戶且基本無源的光節(jié)點(diǎn)，選用EoC技術(shù)具有成本低、帶寬適中的優(yōu)點(diǎn)，雖然EoC面臨隨著用戶增多，由于碰撞導(dǎo)致性能急劇下降的危險(xiǎn)，但可通過EoC頭端堆疊的方式來緩解這一問題。對于光節(jié)點(diǎn)下用戶超過100戶的光節(jié)點(diǎn)，建議采用CCMTS技術(shù)作為接入設(shè)備技術(shù)，獲得較高帶寬的同時(shí)戶均分?jǐn)偝杀具m中。

表5 各種基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式綜合對比表

[1] 李遠(yuǎn)東.有線電視光纖到戶接入網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算的實(shí)踐[J].電視技術(shù)，2012，36（22）：39-41.

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