市級廣電傳輸網絡的整體架構及規劃

吳劍林，吳振宇

（云南廣電網絡集團有限公司 曲靖分公司，云南 曲靖 655000）

廣電傳輸網絡建設歷經多年，隨著各類技術的不斷發展，網絡平臺也在不斷地發展和優化，通過多年的積累，用戶規模化效應、品牌效應已經開始顯現。用戶的使用習慣、消費需求也在不斷變化，用戶對信息產品的體驗也提出了更高的要求。同時，在信息化的浪潮下，源于技術創新的新興業務，正在逐步影響用戶對信息化產品的消費需求，技術的革新創造正逐步成為當下推動時代發展的重要因素。相應的，廣電傳輸網絡只有不斷向前發展，才能緊跟信息產業變革的潮流。

傳輸網絡是各類信息業務的載體，現階段廣電傳輸網絡承載的業務形態主要包括數字電視業務、寬帶信息服務、集團及大客戶專線、行業專網、智慧云業務共5個大類，在進行廣電傳輸網絡平臺的規劃與建設時，需要根據不同業務的應用需求及特點，選擇合理的網絡承載體系。廣電傳輸網絡平臺不是簡單的各類業務混雜的無差別平臺，也不是各功能體系徹底割裂的子項集合，廣電傳輸網絡平臺是根據各類業務特點，將各功能子項有機結合的整體網絡。

在網絡建設初期，由于缺乏統一的規劃及部署，加之各類新技術發展迅速，各地廣電傳輸網絡往往存在技術選型不一致、設備互通困難、規劃標準不相同、實施步調不統一等諸多問題，在后期進行傳輸網絡統一化管理和升級拓展時，常常要耗費相當多的人力和物力，網絡切塊化嚴重，不能很好地發揮網絡的規模化效應。以用戶接入網技術中的數據回傳通道為例，由最早的CMTS技術，到后來的光纖收發器+LAN、PON+LAN、PON+EoC、C-CMTS等技術，再到當下的FTTH技術，現網中往往多種接入方式并存[1]，給日常的業務開通及客戶維護工作帶來了諸多不便。

因此，在進行廣電傳輸網絡的規劃和建設時，需考慮廣電傳輸網絡的固有特點及歷史因素，不應盲目追求技術和設備的新穎，以免造成技術結構不統一、設備規格紛冗復雜的局面，而應在堅持建網總體原則的前提下，充分發揮各類技術的特點、總結相關的應用經驗，使得規劃、建設、應用等各步工作做到有的放矢。同時，要仔細甄別與廣電傳輸網絡相關的各類因素：對于違背網絡發展趨勢，阻礙業務發展的，要堅決予以升級替換；對于還可繼續使用但造成用戶業務體驗下降的，應積極總結經驗，進行合理的改造和優化；對于行業的前沿技術，要認真分析其在現有傳輸網絡中的適用特點，適時進行試點應用，總結實際實施經驗，根據試點情況，擬定部署規模和計劃，穩妥地分階段實施。

1 廣電傳輸網絡的特點

廣電傳輸網絡根據業務承載的需求，通常可分拆為廣播形態的電視傳輸部分和交互形態的數據傳輸部分，兩者的技術體系及實現機制相對獨立，但隨著波分、數字前端IP化、IPQAM調制、EoC調制、FTTH等技術的成熟和普及，加之數據接入PON網絡[2]與傳統的1 550 nm傳輸系統[3]中，ODN部分均采用分光式結構，使得現階段的廣播通道及交互通道在前端系統、匯聚分發系統、接入系統及運營保障系統的各個層面均出現了不同程度的交叉。目前的廣電傳輸網絡不再是傳統的“電視+數據”的簡單整合，而是將各類業務承載通道有機結合的整體平臺，在進行廣電傳輸網絡整體架構時，在系統規劃、工程設計、建設維護時需統一考慮兩類通道，而在指標驗證、容積規劃、設備選型時則應遵照各自的技術標準，不能混為一談。具體技術標準對比如表1所示。

表1 技術標準對比

2 廣電傳輸網絡的架構

2.1 廣電傳輸網絡的前端系統

2.1.1 數字電視前端

傳統的數字電視前端一般由衛星機、編碼器、調制器、復用器、發射機等設備組成，采用數字衛星機和音視頻編碼器輸出ASI信號，ASI信號通過復用器復用，再加擾后，單頻點QAM調制輸出射頻信號的方式實現節目的數字化，每頻點輸出5～8套數字電視節目。

數字前端IP化[4]將多套節目的信號源轉換為IP數據流，使用核心處理設備將IP化的節目數據流進行組包后，通過IPQAM設備調制輸出射頻信號。數字前端IP化解決了傳統數字電視前端系統信號處理環節過多、對信號來源及信號傳輸質量缺乏有效的監控、頻率資源使用不靈活等缺陷，如圖1所示。

圖1 數字電視前端

2.1.2 核心路由交換系統及功能化的服務器集群、云系統

核心路由交換系統的功能主要包括：與交互資源提供方的數據通信；提供寬帶互聯網業務的出口服務；為行業專線提供跨區域的互聯通道；為各類服務器站點提供接入功能；滿足多屏互動、智慧云業務等新業態的需求。核心路由交換系統主要包括：核心路由器、核心交換機、防火墻、流量控制系統、緩存系統、服務器集群等。

2.2 廣電傳輸網絡的匯聚及分發系統

廣電傳輸網絡的匯聚及分發系統涵蓋了涉及物理層、通道層、傳輸及應用層的各類系統，是為接入系統提供多業務匯聚及保護的全方位平臺，其主要功能包括：為廣電網絡業務提供匯聚接入功能；根據用戶業務提供差別化的服務響應通道支持；為業務平臺提供可靠性、冗余性的傳輸解決方案。主要包括：SDH系統、MSTP系統、路由/交換環網系統、PTN傳輸系統[5]、OTN傳輸系統[6]等，如圖2所示。

圖2 匯聚及分發系統

1）市縣干線節點波分系統

廣電傳輸網絡的干線節點的傳輸采用OTN網絡進行承載，通過波分機制緩解各節點之間的傳輸帶寬壓力，同時利用高可靠性的光層保護及靈活的保護機制，保證各節點信號的穩定傳輸。

2）市縣鄉PTN傳輸系統

作為提供多業務傳輸通道的PTN系統，為承載的業務顆粒提供通道層面的靈活保護，并提供各類速率的豐富接口。

3）市縣鄉1 550 nm長距離傳輸系統

傳統的有線電視傳輸多采用1 550 nm長距離傳輸系統，主要通過1 550 nm光發射機、1 550 nm光放大器實現數字信號的高效、穩定傳輸。結合前端IP化設備，可實現站點數字節目信號源的雙平臺業務備份，更好地保障節目穩定安全傳輸。

4）市縣IP骨干城域網

為廣電傳輸的交互數據提供路由保護、負載均衡、冗余接入功能，實現數據流量一源多宿的應用需求，通常包括匯聚交換機、BRAS設備等。

上述系統并不是徹底分立、毫無聯系的，各系統之間有相互重疊的保護機制，也有各取所長的優選考量，充分利用各個系統的優點、充分分析各類業務形態的特點，將各個系統進行優化組合，才能使網絡效益發揮到極致。例如，OTN傳輸網絡，光層保護、光層轉發等機制使其在高帶寬核心環網層面優勢明顯，而對于業務通道要求高的專網業務承載，則不對于纖芯資源緊張的縣鄉網絡，也可通過OTN網絡延伸或獨立的縣鄉波分網予以解決。

2.3 廣電傳輸網絡的接入系統

廣電傳輸網絡平臺的接入系統的功能主要有：為網絡末梢的各類業務提供接入平臺；為用戶提供透明化、全業務的網絡接入。主要包括：EPON傳輸平臺、1 550 nm光放平臺、CMTS前端、光纖分配網絡、光接收機、EoC[7]局端、入戶鏈路、入戶設備、用于業務終端等（見圖3）。

圖3 接入系統

CMTS、EoC等都是廣電傳輸網絡傳統的接入技術，近年來隨著FTTH技術的成熟，基于FTTH的接入技術也已成廣電接入網部分為滿足持續增長的業務帶寬需求，進而向全IP化演進的最優選擇。但針對廣電網絡自身的業務形態及網絡架構特點，FTTH的應用不能照搬其他通信運營商的建設模式，必須因地制宜地制定符合廣電網絡特點的建網模式，既能保證已有的傳輸系統的架構，又能充分發揮FTTH技術的高帶寬的特點。現階段進行FTTH新建的網絡，電視、數據平臺依然采用分離架構，在接入匯聚層面，即1 550 nm傳輸系統+EPON傳輸系統，在FTTH網絡設計時，兩系統在工程施工及器件放置時可以考慮同時施工、統一放置，但進行系統指標驗證、終端容積規劃時必須按照兩套系統的各自規則獨立設計。基于FTTH進行廣電傳輸網絡接入系統建設時，光纖分配網絡仍采用二級分光架構，按照128戶用戶左右為一個模型區域計算信號需求，128戶用戶共用1臺22 dBm的光放大器、共用4個PON接口。覆蓋用戶時采用“全覆蓋”+“薄覆蓋”的方式：全覆蓋，即ODN主干、配線光纜根據小區住戶規模一次布放到位，一級分光器與目標單元1∶1覆蓋；薄覆蓋，即二級分光器與目標用戶按“比例覆蓋”，電視部分按1∶1覆蓋，數據按照1:2覆蓋。。

2.4 廣電傳輸網絡的運營保障系統

運營保障系統的建設涵蓋網絡資源管理平臺、設備統一網管及監控平臺、流量分析監控平臺、電子工單運維處理平臺等，特別是統一網管及監控平臺功能較為復雜，包括EPON管理系統、EoC管理系統、PTN傳輸管理系統、OTN管理系統、長距離1 550 nm傳輸平臺管理系統等，涉及了廣電傳輸網絡的各級網絡節點。

3 廣電傳輸網絡的規劃

3.1 邏輯網絡規劃

廣電傳輸網絡邏輯層面的規劃不僅涉及各類業務的流量區分、流量歸屬、負載均衡、系統擴展的便利性等因素，還要充分考慮網絡結構、路由走向、業務平臺特點、業務后期演進等。

1）廣電傳輸網絡的IP地址規劃

IP地址規劃時主要考慮IP地址的連續性、可擴充性、利用率、管理性和路由等。包括以下4個方面：

（1）外網IP地址規劃，盡量采用統一規劃、按需申請的原則，以實現外網流量的安全性，對于集團互聯網專線，必須建立完整的申請、使用程序，并定期向主管部門上報備案。

（2）內網IP地址規劃，包括辦公網地址、CMTS網絡中Cable Modem設備地址、高清互動機頂盒地址段、遠程辦公VPN接入地址段、業務通道測試地址段等。其中高清互動機頂盒地址段必須按照全省統一整體規劃成段使用，其余幾類可使用B類地址進行規劃。

（3）網絡管理IP地址規劃，基于用戶接入的機房節點、接入的類型、用戶的業務類型3個層次進行劃分的原則。

核心層、匯聚層管理IP地址規劃：采用LOOKBACK地址進行規劃，主要包括核心路由器、核心交換機、BRAS設備、數字IP化前端設備平臺、1 550 nm環網設備、IP骨干傳輸設備等。在進行LOOKBACK地址規劃時，按照機房或分前端核心層、匯聚層設備數量進行分段規劃，實現路由的統一，遵循一個機房或分前端設備管理地址劃分為一個小的子網段、各設備的LOOKBACK地址均設置為32位掩碼的主機地址的原則。其中BARS設備的LOOKBACK地址統一規劃，以便與計費BOSS系統對接。

用戶接入設備管理IP地址規劃總體可采用C類地址段進行規劃，此部分主要包括EoC局端設備、樓道交換機、EPON網絡中ONU終端、可網管的單光接收機、入戶型光接收機、入戶型ONU設備等地址規劃。例如，EoC頭端設備的網絡管理地址可以采用192.168.0.0/17地址段進行規劃。鑒于EoC網絡與數字電視網絡存在線路復用的特點，在進行EoC頭端設備網絡管理地址規劃時需結合光網絡節點數、用戶數等綜合考慮，在EoC雙向覆蓋區域，對于30戶以下的光節點，按照一個光節點一個EoC頭端管理地址進行規劃；對于30戶以上的光節點，考慮到光網絡逐步向光節點到單元改造，管理地址按照每個EoC頭端覆蓋30個用戶進行規劃。

（4）互聯地址規劃

互聯地址規劃主要涉及核心層、匯聚層設備的互聯接口地址。在進行規劃時，遵循先規劃出總體的互聯地址段，再針對各設備從中劃分30位掩碼地址作為互聯地址的原則。每段互聯地址采用30位掩碼的地址段進行規劃。例如互聯兩 臺 設 備 A 和 B，設 備 A，172.21.251.1/30；設 備 B，172.21.251.2/30，互聯網段為172.21.251.0/30。兩個地址中采用相對靠前的地址作為上端設備的接口地址（具體規劃時視實際情況靈活選取）。

2）廣電傳輸網絡的VLAN規劃

VLAN規劃是數據網絡規劃的重要一環，是實現業務精細化管理、流量細分管控和個性化服務的重要方式，VLAN規劃采用雙層標簽QinQ的方案，使得標簽號范圍由原來的4 096個增加到4 096×4 096。QinQ是指將用戶的私有VLAN標簽封裝在公網VLAN標簽中，用戶的數據包帶著標簽穿越運營商的網絡，內層VLAN標簽是用戶端私有的ID號，外層VLAN標簽則由運營商進行分配。

QinQ數據報文的格式如圖4所示。

圖4 QinQ數據報文的格式

廣電傳輸網絡中的各種數據交互業務在用戶側先打上內層標簽，到OLT處/交換機打上外層標簽后，按照業務不同，將用戶數據包發送到不同的目的設備，整個廣電城域骨干網中的數據包都依照外層標簽進行轉發。內層標簽可以在用戶家庭網關、ONU或是EoC頭端處進行配置，進行標簽的添加與拆解；城域骨干環網上的各個節點只負責外層標簽。

（1）外層標簽設計主要是為了區分用戶業務，在接入端設備上為不同業務打上不同的VLAN內層標簽，數據包上行聚合到各機房節點的匯聚層設備后，打上或拆解外層標簽，然后再根據VLAN外層標簽實現業務分流（見表2）。

表2 VLAN外層標簽規劃

VLAN專線和VPN專線標簽號實行按業務分發的原則，并做好相關的記錄和統計；互聯VLAN和網管VLAN根據具體設備的實際情況進行選取。

（2）內層標簽設計目的是為了縮小用戶端的廣播域、避免數據包的沖突，理想做法是：在同一個trunk匯聚口下面，實現一個用戶一個VLAN。可根據機房設備、板件、槽位、端口、小區位置等多種因素，靈活制定規劃方案。

3）廣電傳輸網絡容量及負載規劃

廣電傳輸網絡中的流量主要包括電視業務的流量、寬帶互聯網業務的流量、專線業務的流量、多屏互動及智慧云業務的流量。流量的流向有的是廣播式的、有的是端到端的、有的是一源多宿的，各不相同。因此，廣電傳輸網絡容量規劃及負載優化是一個自下而上的分析過程，系統容量一方面與傳統的線路性能有關，如光纖損耗、電纜損耗、設備損耗；另一方面還與用戶上線率、并發率、流量寬帶、業務流向等關系密切。例如，1 550 nm系統，需要考慮光纖網絡輻射范圍、光纜損耗、收發光指標等因素，才能計劃出下掛光站的數量；IPQAM系統及推流服務系統需要考慮用戶的在線率、并發點播率、高/標清點播流量，才能計劃出單站的用戶接入能力；BRAS、OLT及匯聚交換設備，則需要考慮用戶的峰值在線率、并發接通率、上/下行鏈路的收斂比值等因素，才能計劃區域的負載能力。

4）廣電傳輸網絡冗余及保護規劃

傳統的傳輸網絡多采用設備層面、鏈路層面、業務層面的保護，現有的廣電傳輸網絡無論是傳統的1 550 nm傳輸系統，還是后期新建的PTN、OTN都具備傳統意義的冗余及保護功能，但隨著數字前端IP化的建設、波分網的下行延伸，使得作為廣電傳輸網絡中的各類業務，可以利用現有的承載平臺實現跨平臺的保護，例如：1 550 nm傳輸系統、市縣PTN傳輸系統、市縣IP骨干網系統均可對市縣級別的數字電視業務進行網絡承載，更好地保障了業務優質穩定傳輸。

3.2 物理網絡規劃

物理網絡的規劃主要內容包括設備選型、鏈路走向及資源調度、物理鏈路分配方式等方面，物理網絡的規劃是為邏輯網絡提供物理環境和平臺。由于光纖鏈路不斷向用戶端延伸，物理網絡的規劃主要涉及光纖資源的規劃及光網絡設備的投入。

1）廣電傳輸網絡的頻率規劃

頻率使用范圍1～5 GHz，總體可劃分為上行通道及廣播通道。其中，上行通道由于回傳技術制式的不同，頻段范圍也各不相同；廣播通道則主要依照現有視/音頻節目資源的情況統籌安排，可大致切塊為數字音頻廣播頻段、數字標清直播頻段、數字高清直播頻段、數字交互頻段、自辦節目及本地節目頻段、3D及新興業務頻段、預留及測試頻段等，劃分時需結合業務發展趨勢盡量統籌規劃，對于涉及低頻、高頻邊界的頻段安排，則應根據現網應用的實際情況，謹慎細致地做出規劃。

2）廣電傳輸網絡的波長規劃

現階段光波長使用情況為：數字電視傳輸系統使用1 550 nm；EPON傳輸系統使用1 310 nm及1 490 nm。對于干線波分OTN系統，應詳細記錄子波長數量、各個子波長的使用狀態、預留的子波長通道等信息；對于現網的光發射機，建議采用光譜儀進行詳細波長統計，并建檔備查，特別是在網服役時間較長的1 550 nm外調式光發射機，更應詳細記錄其激光泵參數，因為隨著波分技術的成熟與普及、帶寬需求的持續增長、超大顆粒業務的出現、下一代PON網絡的建設，全網波分、區域化的波分網、波分網擴容等都將面臨光波長的統籌安排，今后的波段資源不再是粗放的波長安排，而是一個個子波段的精細規劃。

總之，廣電傳輸網絡平臺的規劃與建設需要結合網絡平臺現狀、業務特點及技術模式，深入剖析、去偽存真，才能將廣電傳輸網絡真正打造成安全、可靠、開放、易擴展、易維護的全業務智能化業務承載平臺。

[1] 賈新澤.基于FTTH的三網合一實現方案[J].山西電子技術，2006（11）：13-14.

[2] 張俊華，高杰.FTTX的理想解決方案-EPON[J].通信管理與技術，2006（1）：47-48.

[3] 侯娜.1550nm光傳輸技術在廣電城域網中的應用[J].網友世界，2013（10）：29-30.

[4] 畢厚杰.多業務寬帶IP通信網絡[J].北京：人民郵電出版社，2005.

[5] 郭雄飛.淺談PTN在電信城域網中的應用[J].廣東通信技術，2009（11）：41-46.

[6] 鄧宇章.OTN的原理及引入[J].郵電設計技術，2011（9）：57-60.

[7] 姜永鴻，苗波.EPON和EoC在廣電網雙向改造中的應用[J].有線電視技術，2008（9）：98.