绵阳有线电视网在宽带网络业务开发中的探索和思考

绵阳有线电视网在宽带网络业务开发中的探索和思考 中的探索和思考 李大勇 ( )绵阳市广播电视中心网络开发工程部 621000 摘 要: 本文重点介绍了绵阳有线电视网利用有线电视光纤和同轴网络进行宽带信息网建设的技术, 分析了这些方案的特点, 指出了这些方案在实施中存在的问 题, 并对有线电视网络进行宽带业务开发的前景作了展望。 关键词: 有线电视宽带网 光纤宽带网络双向网络业务 数据广播 以上介绍了用户档案管理系统软件的各个部分, 其模块方框图及对应文件如图 1。 图 1 模块方框图及对应文件 几点说明4 m fo xp lu s ca tvfm ?为了在环境下快速进入该系统, \ cdDO S 可编写 1 个批处理文件于根目录下。 假定qu it () ?由于程序文件 文件较多, 总共系统的路径是 \: \ ,PR G F axB a se C U CDO S FO X 则批处理文件1为:31 个, 为避免不慎丢失, 可用 提供 U O BA T Fo xB a se @ 的 命令组成 1 个大的程序, 还可用echo o ff Fo x b in d cd u cdo s 命令将其链接成 文件, 既提 Fo xp com p FO X ca ll u cdo s. b a t 高运行速度, 又具有保密性。 1 绵阳有线电视网络发展历程, 其他网络难以实现, 因此很有竞争特优势 绵阳城区有线电视网始建于 1989 年,力, 也很受用户喜爱。 1996 年实施了光纤同轴混合覆盖改造, 1998212 光纤宽带网工程 年涪城、游仙两个市属县级区在绵阳市区内 21211 技术方案的选择 绵阳有线电视的有线电视网络并入市网, 形成了城区内统 光纤网络呈星形拓朴, 从 一的有线电视网络的格局。目前, 全网呈星树 中心机房到每个光站架设了 4 根光芯。 其中 结合拓扑结构: 光纤网部份呈星型结构, 全城 传输有线电视信号只用了 1 芯, 再考虑预留 设置近 50 个光节点, 每个光站下同轴网覆盖 1 芯作数据信号回传使用, 仍有 2 芯富余, 因半径为 115, 2。各光站所带用户数, 根据 此可以利用这些富余光芯逻辑上独立于 km 人口居住密度不同, 从数百户到数千户不等。 有线电视 网的宽带数据传输专网。H FC 由于快速以太网技术成熟, 设备可靠性同轴网呈星树结构, 直接覆盖用户, 全网用户 近 10 万户。 光纤网带宽为 750、同轴网带 有保障, 在各行各业广泛应用, 价格相对低 M 宽 550。廉。并且以太网技术的发展具有兼容性, 网络 M 2 绵阳有线电视网宽带网络业务开发可以平滑升级和逐步建设, 不会造成浪费。与 211 宽带网络概念 宽带网络应该是千兆网和 等相比, 具有无可挑剔的性 A TM 具有极高的网络带宽, 价比。 因此我们采用了快速以太网方案。 ( 网络时延满足实时音视频传送 即能够保障我们在各光站附近设立 2 级节点, 在 2 ) 的综合业务网络平台。 级节点处放置快速以太网交换机, 利用两根 Q O S绵阳城市信息 光芯联接中心机房, 用双绞线、粗ƒ细缆或多 网目前网络主干带宽在 100以上、终端用户能够达到共享 10 以模光纤接入用户, 每个 2 级节点可接入数十M M 个集团用户, 每个用户可获得 10ƒ100的 M M 上。利用这样的网络除具备网络浏览、信息发接入速率, 可提供局域网连接、专线租用、宽 布、电子邮件等服务功能外, 我们还结合绵阳 带 接入等多种宽带数据通信业务。 In te rn e t 城市信息网主要用户是机关单位工作人员这 路由交换机是在各种网络逐步统一到 一实际情况, 自主开发了一些适合本地用户 网的趋势下, 集成了交换技术和路由技术 IP 需求的新功能。如新闻服务: 网上用户每天一 的网络交换设备。它的特点一是性能非常高, 上班即可在网上看到当天出版的人民日报等 这是因为路由交换机简化了支持的网络类 各版的有关消息, 还有最近半个月的中央电 型, 只提供以太口、并只支持 或 协 IP IPX 视台新闻联播、焦点访谈、本地新闻节目的电 议, 并将路由处理做到交换阵列中由硬件完 视图像节目; 还有股票实时行情及网上交易 成。二是功能强大, 可以在第二、三、四层上进 服务等, 这些服务充分发挥了广电网络的独 行访问控制、流量统计, 支持队列优先 级, 适合多媒体应用。路由交换机的特点 非常适合广电, 因为广电没有历史包袱, 本身就不需要支持 125、帧中继、X ISDN 等等, 用路由交换机构造基于以太网的 纯 网可以获得极高的性价比。我们当 IP 时选用的 1100 系列路由交B ay A cce la r 换 机, 它 提 供 16 个 10100 自 适 应ƒM 接口, 并且有 2 个扩展槽, 在性能 45 R J 上达到了 415, 615, 而在投资Gbp sM pp s 图 1 光纤宽带网结构示意图9 上仅是传统交换机加路由器方案的 1ƒ5 左 通用宽带路由器。可配置 7246 7246 uBR uBR (至多 4 个模块, 模块分路下行、1 路 11 1 右。M C 光纤宽带网结构示意图见图 1。 ) ) ( 上行和路下行、6 路上行两种,16 1 M C 21212 存在的问题 利用有线电视的富 11 模块的主要传输指标如 1:M C 余光纤来建设城域网 表 1 11 模块主要传输指标M C 的初期投入是比较省的, 但是随着网络的规 项目下行上行 调制方式64 Q AMQ P SK模不断扩大, 原有的光纤网络就严重不足, 必 占用带宽68 116 ƒM h zM H z须大量增设光纤线路。这样, 在光纤主干和用 5—42频率范围中频输出M h z户接入的线路施工方面, 涉及到杆路架设、路 符号率51056941 11280 M sp sM sp s 编码率6ƒ 2ƒ b it ssym bo lb it ssym bo l面开挖、穿越街道等一系列问题。能否协调好 通信速率301341646 2156 M bp sM bp s各方面的关系, 降低这方面的费用支出, 将是 20允许输入 0?10输出 信号电平范围dBmVdBmV影响网络建设的 1 个重要因素。 在网络末端, 可以使用遵循 10 1DO C S IS 光纤宽带网是 1 个树形结构, 在中心机的任何厂商生产的电缆调制解调器。 我 房到用户之间有大量的 2 级节点, 在 2 级节 们推荐单位用户使用 它有 4924, C isco uBR 点处要放置交换机和光电设备, 这就存在保 个以太口, 带路由功能, 可接入局域网, 用户障设备安全和提供稳定、不间断电源的问题。 数不受限制, 并可接驳两路电话。直接通过普 目前我们是将 2 级节点设在用户机房, 但这 通电话机拨打 电话; 家庭用户适合采用九 IP 在设备维护和网络管理方面存在着一些隐 洲公司生产的 电缆调制解调器, 价 2000 CM 格要低很多, 性能也不错, 但是没有电话功 患, 需要考虑 1 个根本的解决之道。 铺设光 能。 纤和购置光电设备的费用个人用 户难以承受, 因此光纤专线的用户对象主体 在绵阳有线电视网上, 60 以下和 550M应该是单位用户, 如政府机关、事业单位、社 之间的频段分配给数据业务使用。, 750 M会团体、企业等为主, 逐步向集体入网的家庭 在 本 期 工 程 中, 7246 下 行 频 率 设 为 uBR 用户发展。 发展零散家庭用户的条件还不成 626125, 电缆调制解调器上行频率设为M H z熟。 17175。M H z 213 有线电视宽带网工程 21312 汇集噪声的克服1999 年中期我们进行了绵阳城市信息 众所周知, 有线电视宽带网所处的噪声 网的 2 期开发, 利用双向有线电视网络建设 环境是相当恶劣的, 而 10 对噪声 1DO C S IS 宽带信息网。的解决能力并不理想。因此, 有线电视宽带网 21311 技术方案 为了保障建设的网络的主要技术障碍还是上行汇集噪声问题。 根 不会在短期内被淘 据国内同行的经验, 我国的有线电视网络的 汰, 在技术方案的选择上我们坚持必须是标技术状况总体上都较差, 噪声问题非常突出, 准化产品这一原则。110 是目前线缆 DO C S IS不能直接开展双向网络业务。 访问的唯一国际标准, 因此在选择网络方案、 噪声的主要来源是同轴网络, 并且上行 前端设备、电缆调制解调器时, 都要求必须与噪声的强度与同轴网络规模直接相关。 我们 10 完全兼容。1DO C S IS一方面加大了光节点密度, 以减小每个节点 作为世界上最大的网络公司, 有完 C isco 的同轴网规模, 同时采用了电缆调制解调器 整的有线电视宽带网络解决方案和产品线, 到楼栋单元, 而不是直接到户的方案。这是由 其性能在符合 10 标准的产品中是 1DO C S IS 于电缆调制解调器的生产还没有规模化, 电比 较 优 秀 的, 因 此 前 端 我 们 采 用 了 C isco 10 缆调制解调器的成本居高不下, 普通 中国家庭难以接受。 采用了 1 个单元 共享 1 个电缆调制解调器, 各用户用 双绞线经集线器与电缆调制解调器相 连的接入方式, 将每用户的接入成本 可以降到与电话 入网费用相 m o dem 当。更主要的是, 绵阳有线电视网原有 的同轴部分带宽只有 550, 如果要 M 进行全面改造将耗资巨大。 我们对需 要进行数据通信的部分建设了独立的 较高质量的同轴网支路, 而对没有上 行信号的分支线路加装上行限波器, 屏蔽掉这些线路上的噪声。 这个方案 既避免了网络的大规模改造又使网络 的噪声降低到了尽可能低的水平上。 图 2 有线电视宽带网结构示意图 户 的 网 络 下 载 速 度 可 达( 320约 图 2 是绵阳有线电视宽带网拓扑图。k bp s ) 2156以上, 用户端可以流畅地收看网 21313 实用情况M bp s 络上提供的电视新闻视频节目和网络同步视 经过 1 个月的网络施工和设备调试, 绵 ( 频 直播节目 视频信号的传输编码速率为 阳有线电视宽带示范网工程顺利完工, 共实 ) 350, 说明网络信道质量稳定, 在数据 k bp s 现了 100 多户的宽带入户和 2 个集团用户的 传输过程中没有明显的抖动现象。利用C isco 宽带接入。 924 进行 电话通话, 话音清晰, 抖动uBR IP 我们对实施了宽带网络相关部分做了一 些项目的测试, 测试结果如下: 和延迟现象不明显, 主观效果与普通电话相 () 1 前端测试 表 2:a 比差异很小。并且在网上进行可视电话通话, 表 2 前端测试结果图象和声音效果都令人满意。 从以上的测接口 频率 电平 载噪比 试结果和使用情况说明, 我 ( 下行中频输出 上变频器 们采取的克服噪声的办法是有效的, 网络信 4484ΛV M H z dB )输入 号质量已能满足实际应用的要求。 ( )上变频器输出下行信号 626125106M H z dB ΛV 21314 存在的问题 双向网络改造耗资( )上行接口回传信号 171756428M H z dB ΛV dB 巨大。首先, 全部光站 () 1 用户端测试 见表 3: b 需加装反向模块, 在前端机房需为每一路回 表 3 用户端测试结果传信号安装光接收机, 如果增加光节点将使 ƒƒ() C N S B 信号功率dB ΛV 测试地点 光接收机的数量大增, 对机房的设备放置和 () () 2CH 22CH 数据dB dB 家庭用户182 供电等造成压力。 其次同轴部份的改造更加 68 72 65 45 31A 家庭用户17 65 63 43 31191 66B复杂, 为了减小汇集噪声的影响, 对同轴网络 单位用户119 70 68 68 45 32A部分的设备和器械质量及施工工艺要求很 单位用户145 69 71 68 45 31B 高。 注: 11 所选择的测试点均为所在片区网络的最远处的 用户。21 载噪比为 22测试的结果。31 信噪比为电缆调 CH 目前采用的电缆调制解调器到楼栋单元制解调器自身测试的结果。 ( 的方案仅对整楼栋用户集体入网 如单位宿 根据网络实际运行测试, 大多数网络用 ) 舍区或新建的智能小区等才方便施工。 否 11 则, 零星用户入网将给网络改造和入户施工在建设有电视宽带网的同时, 我们也积方面带来一些问题, 并大大增加用户平均改 极准备数据广播业务。 开展数据广播不需要 造成本。 对现有网络作任何改造, 运营成本低廉, 在目 电缆调制解调器以下到用户的部分采用 前社会信息化水平很低、家庭收入不高的情 了普通集线器进行端口扩展。 由于普通集线 况下, 在一段时期内还有较大的市场潜力。现 器的端口不可管理, 因此在用户管理上还存 在数据广播的主要内容有股票实时行情、新 在着一定的盲区。如果要管理到每个用户, 那 闻娱乐、远程教育等。 21512 准双向系统么就需要使用智能集线器或交换机, 这样会 增加网络建设成本。 有线电视宽带网络产准双向系统用有线电视网传输下行信 品没有经过在实际 号、电话线回传上行信号, 避免了对现有网络 环境中大规模长期应用的检验, 还存在系统 进行双向改造和反向噪声汇集的问题, 同时 不稳定的问题。由于系统呈星形结构, 前端设 下行速度快、上行速度慢的结构也符合个人 备故障导致整个网络瘫痪, 而用户端设备的 用户主要从网上获取信息的特点, 缺点是使 频繁故障使网络维护工作量剧增。 有线电用电话线会使网络运营成本剧增, 完全丧失 视宽带网是近几年才出现的崭新 有线电视宽带网的成本优势。 技术, 众多的方案产品各有优劣, 特别是噪声 3 和思考 处理技术上, 已有的标准不能满足实际噪声 311 几种方案的比较 光纤宽带网络性 ( 能最高、投资不大、针对 环境的考验。 目前, 采用同步码分多址 —S ) 集团用户, 取得经济效益的把握较大, 应当优 技术的宽带网设备已经面世, 并且 CDM A 先发展。 有线电视宽带网需要巨额的网络改 由于其在抗干扰技术上的独特优越性完全有 可能在这一领域中异军突起。 但是这种技术 造费用, 同时目前的技术还没有很大发展余 存在的问题是它还没有成为国际标准, 在一 地, 因此应当逐步推进。 数据广播投资小, 见 效快, 在未来几年内还会有很好的效益。而准 定程度上影响了其快速发展。 虽然在 DO 2 11 标准中仍然没有包含进同步码分多 1双向方式从经营的角度看, 对广电行业完全 S IS 址技术, 但是据称拥有这项技术的 不可取。 T e ryo n 公司已经参与了 12 标准的制订, 相 312 阻碍有线电视增值业务快速发展 1DO S IS 信这将有助于这项技术的推广应用, 成为有 的因素 31211 技术因素线电视宽带网的一个良好选择。 214 网络业务的开展 宽带城市信息网国内的有线电视网络几乎全是单向网 络的建设, 架起了本地 络, 性能较差, 噪声问题突出, 大量使用的放 “城市信息高速公路”与因特网之间的桥梁。 大器、串接分支给双向改造带来很大的难度, 由于这种网络是广域网技术和局域网技术的 同时目前的线缆网络设备技术还未完全成 结合, 所以在这样的网上可开展的业务除了 熟, 在实际的有线电视网上运行时不够稳定。 31212 经济因素 有线电视宽带网是高网络浏览, 文件传输, 电子邮件等传统业务 外, 还有网络电视, 网上直播, 可视电话, IP 投入的产业, 现有 电话等只有宽带网络能支持的独特业务, 这 网络的双向改造、铺设新的线路、发展用户、 些业务很受用户欢迎, 在网络发展上很有竞 购置网络设备、开发网络应用, 组织信息上网 争力。等都需要大量资金, 靠有线电视的自身积累 215 其他用户接入方式 是远远不够的, 需要打破广电行业的长期自 21511 数据广播 收自支固有观念, 大胆引资融资。而现有情况 12 《西部广播电视》2000 年第 3 期 光纤链路计算采用光功率系数法简化 CA TV 21 春肖阳华, 唐 ( )11 四川省安县广播电视台 622650; 21 成都康特电子高新科技公司 610041 光纤网络的不断发光纤网光活动接头都采用随着近几年 目前, CA TVCA TV 展和普及, 关于光网络的工程设计的文章也接头, 其损耗一般在 012, 015ƒ每 A PC dB 有不断地发表。 但其计算中大多采用功率个, 工程计算取 015, 其功率传输系数 dB G h和 交替使用, 衰减量 和倍数交 mW dBm dB = 1112。 可查表 1 中 012, 015对应的功 dB 替使用, 由此进行大量的对数与反对数计算。 率传输系数。笔者通过比较和归纳, 总结出用传输损耗的 112 光分路器功率传输系数——Gf 概念进行光纤网络工程设计将更方便、更直 ()光分路器损耗包括分路损耗 分光损耗观明了。 ()和分路插损 附加损耗。 光分路器功率传输 光发射机的输出光功率 和光接收机 P 0 系数 也包括分路功率传输系数 和附 Gf Gf l 的输入光功率 两参数用 表示: 光链 P r mW 加功率传输系数 。Gf j 路和无源器件的衰减量看作负增益放大器的 增益倍数——功率传输系数 , 从光接收机 G 分光比为 = ? 的分路, 其分路损耗K i A 出发向光发射机倒推, 得到光发射机的输出 () 为 10 % , 其分路功率传输系数 lg A dB G F l光功率。整个计算过程中采用加、减、乘、除计 = 1= 100。 ƒƒK iA 光分路器分路插损与分路算, 避免了指数、对数与反对数的来回计算。 器所分路数有 1 光工程设计所需光设备功率传输系数 关, 分路路数越多, 分路插损越大。 111 活动接头功率传输系数——G h 表 1 列出了几种常见光分路器的分路插 () 损附加损耗和对应功率传输系数 。Gf j 表 1 分路器分路插损和对应功率传输系数 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16 分路数 12 013 014 0145 015 0155 016 017 018 019 110 112 0分路插损 dB 1105 1107 1110 1111 1112 1114 1115 1118 1120 1123 1126 1132 功率传输系数 Gf j 113 光接收机输入光功率——要求和光发射机允许光链路损耗。 络 G rCN R 一般在 ?51, 取- 2。目前, 光接收机输入光功率一般表示为CN R dB dBm 光接收机允许输入光功率在- 5, +表 2 为光接收机输入光功率 , 与X dBm dBm 参照表。1, 光接收机输入光功率大小取决于光网 mW dBm 是有线电视收入大部分都不会用在自身发展新和高风险恰恰相反。 国家当前的管理体制上, 使得对有线电视宽带网的投入可以说是 , 也束缚住了它的发 保护了有线电视的现状 杯水车薪。 展。 31213 管理因素 有线电视宽带网是有线电视隶属于地方, 各有线电视网相 典型的高新技术产 互分割, 未能形成全国性的整体网络。覆盖面 业, 而有线电视由国家意识形态部门管理, 强 是网络的命脉, 网络局限于 1 个小范围内, 会 调的是稳定和为宣传服务, 与高新技术的创 使网络的价值大打折扣。 13