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[摘 要] 新型有线数字电视传送网络的调度、管理、计费等由BOSS构架规划。新型有线数字电视传送网络的协议基于以太网协议加强。城域骨干传送网络物理层采用光分组交换协议,以保证高清电视数据流按用户请求的质量要求传送。
[关键词] EPON 用户驻地网 CPN 骨干网 接入
新型有线数字电视用户住宅网络,配置8端口以太交换机确定了该用户的IP地址,它可向用户最多提供8个数字终端的接入,以太交换机可以指定端口的预留带宽,以保证高清数字数据流的传送,同时防止了其它数字终端与数字电视端口争夺带宽的发生。边缘中继网关将普通用户话机产生的信息转变为IP数据包向外发送,同时也接收IP语音数据转变为话音信号送往话机。计算机提供了用户上网及办公等的数字生活,与现行网络兼容。每个住宅配置2路高清和2路标清有线数字电视,以满足住宅用户的基本需要,用户社区配置的边缘交换机,主要用于汇聚全社区各个住宅的信息流,通过与接入网的连接,完成社区与骨干传送网的接入。
新型有线数字电视骨干传送网络用户驻地网络的构建,已经确定了网络的基本容量。根据国家标准化管理委员会发布的于2007年8月1日起成为强制性国家标准的DMB-TH《GB20600- 2006数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》标准要求[8],每个地面固定网络终端容量为20Mbps,包含一路高清电视信号和一路标清电视信号。以IP打包方式发送的话音容量为16Kbps,根据当前计算机网络信息要求,2Mbps完全满足。这样,一个住宅用户全速服务实际容量需求大约是42Mbps。
1.接入网络可选方案
新型有线数字电视网络,骨干传送网络无论从容量到协议,都能够满足当前与未来的要求。用户驻地采用100Mbps自适应技术[2],也能保证满足每用户当前与未来的要求。但是在用户驻地到骨干传送网之间,由于巨大的流量需求,则使得接入技术变得敏感和复杂,业内学者以及研究机构、运营商也在一直探索一个先进的合理的宽带接入技术,到目前为止相对比较成功的有如下两种技术得到比较广泛的应用。
1.1EPON(以太网无源光网络)技术
PON的技术在有线电视广播网络中早有简单的应用,一点到多点的网络结构被有线电视传输行业所熟知。比较以上接入技术而言EPON技术有较大的优势。一方面节省了光纤资源、减少了网络维护的工作量,另一方面大大节省了建设成本。因此EPON技术已经被有线电视运营商所看好。该技术的应用使100Mbps宽带进入家庭逐步变为现实。EPON技术在有线电视网络建设中的应用有两种情况:新建小区的宽带接入技术,可以直接采用E-PON+LAN技术,实现EPON到楼头,再利用5类线方式进入家庭;针对老的小区,不方便敷设5类线的情况下可以采用EPON+EOC技术,这样可以利用原有的同轴电缆或加以适当的改进,就可以实现宽带接入。因此说EPON技术的发展应用为有线电视网络宽带化提供了良好的解决方案。EPON在物理层采用1550nm激光技术,损耗小,全频道传输最远距离已经超过280km,再加上掺铒光纤放大技术的应用,1550nm传输可以覆盖大量的光接点数量。随着有线电视网络光纤化进程的加快,光接点正在逐步减小,光接点正在逐步靠近家庭并最终走进家庭。另外,光传输系统会变得比较简单,有源设备应用会减少,网络后期维护工作相应减少。
2.2FTTB+LAN技术
FTTB(Fiber to the Building光纤到楼),是利用数字宽带技术,光纤直接到小区里,再通过5类线到各个用户。由于采用光纤和5类线,故已建小区线路改造工程量大,适合于新建小区。采用光纤到楼,楼内用五类线到户的千兆以太网技术,可以实现千兆到小区、百兆到家庭。小区IP宽带网通过本地城域网与骨干网相连,实现互联网宽带接入。成本相对较高,并且不能够充分体现有线电视网络的竞争优势。
2.新型数字有线电视接入网络拓扑结构及性能分析
2.1网络拓扑结构分析新型有线数字电视网络拓朴结构概括起来有四种形式,即树枝形结构、星形结构、星—树形结构和环形结构。
(1)树形结构:当前有线电视网络的演进模式。由于考虑其性能价格比和商业价值及实用推广性,干线采用了星形网络拓朴结构的光纤传输,用户驻地网络采用树枝形网络拓朴结构,既克服了电缆干线由于多级放大器引起指标下降的缺点,又提高了指标、可靠性和降低了成本,可以非常经济而有效地为用户服务,普遍为有线电视经营者所接受。
(2)星形结构:从城域骨干网传送的数字电视信号,经辐射状的光纤接入网馈送到各小区光节点,再经星形结构的电缆分配到用户终端;各光节点的位置相对于骨干网呈星形状分布。其主要优点是:光分配一次到位,所用的覆盖面广、传输容量大、可靠性高、易于实现双向多功能业务的传输。缺点是光缆需求量大。
(3)星-树混合结构:星-树混合结构是星型网络与树形网络相结合的产物。骨干传送与各光节点之间采用星形网络结构,小区用户电缆分配网络采用树形网络结构。这种结构的特点是干线采用光纤传输,用户分配网使用电缆,既能满足网络的技术性能要求,又能保证其经济效益和实用价值。它集星形结构和树形结构两者的优点于一身,在成本昂贵而难以推广光纤到户(Fiber To The Home,FTTH)的情况下,它是目前流行的一种新型的网络拓朴结构形式。
(4)环形结构:由于造价昂贵,环形结构在传统有线电视系统中使用较小,但随着信息产业的飞速发展,以有线电视的容量和可靠性要求越来越高,计算机通信光纤局域网(Local Area NetWork,LAN)的环形网络结构逐步被引进有线电视网络中,它促进了有线电视网络的发展和建设。环形网络具有主、备两条方向相反的数字光纤环作为整个网络的光纤主干,故可保护与恢复、可重构。当双光纤环中的某一环发生断裂时,可自动倒换到另一环上,信号不会中断。这种环形光纤网用于大型城域骨干网,目前在接入环节还少有考虑。但肯定是实现有线数字电视视频、数据、语音的综合传输应用的发展方向。
3.结论:一个典型的EPON系统由OLT到ONU节点之间由传输速率为1000Mbps的链路连接。下行信息传送(由OLT到ONU),以广播方式发送。上行信息传送(由ONU到OLT),以主从方式由OLT控制各个ONU轮流发送。由于新型有线数字电视网络的每一个用户基本需求大约在42Mbit/s,而一条EPON的链路只能支持1000 Mbit/s,也就是说一条EPON接入网络最多只能支持24个用户,当流量大于1000Mbit/s时时延立即增大到不可用程度。也就是说一条EPON链路只能在用户单元小于24时适用,当在大于25用户的小区内,是用多条E-PON链路还是直接配置万兆以太网链路,这要通过进一步的仿真试验来确定。另外,在电视台侧,如何满足大量上行数据的算法,还需进一步研究并仿真出更好的办法。
参 考 文 献
[1]李磬,叶明.OPNET Modeler网络建模与仿真[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006.
[2]孙友伟.有线数字电视光分组交换网络物理层协议配置[J].电视技术,2006(3):61-65.
[3]孙友伟.新型有线数字电视网络BOSS的安全策略[J].电视技术,2005(9):1-3.■
[关键词] EPON 用户驻地网 CPN 骨干网 接入
新型有线数字电视用户住宅网络,配置8端口以太交换机确定了该用户的IP地址,它可向用户最多提供8个数字终端的接入,以太交换机可以指定端口的预留带宽,以保证高清数字数据流的传送,同时防止了其它数字终端与数字电视端口争夺带宽的发生。边缘中继网关将普通用户话机产生的信息转变为IP数据包向外发送,同时也接收IP语音数据转变为话音信号送往话机。计算机提供了用户上网及办公等的数字生活,与现行网络兼容。每个住宅配置2路高清和2路标清有线数字电视,以满足住宅用户的基本需要,用户社区配置的边缘交换机,主要用于汇聚全社区各个住宅的信息流,通过与接入网的连接,完成社区与骨干传送网的接入。
新型有线数字电视骨干传送网络用户驻地网络的构建,已经确定了网络的基本容量。根据国家标准化管理委员会发布的于2007年8月1日起成为强制性国家标准的DMB-TH《GB20600- 2006数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》标准要求[8],每个地面固定网络终端容量为20Mbps,包含一路高清电视信号和一路标清电视信号。以IP打包方式发送的话音容量为16Kbps,根据当前计算机网络信息要求,2Mbps完全满足。这样,一个住宅用户全速服务实际容量需求大约是42Mbps。
1.接入网络可选方案
新型有线数字电视网络,骨干传送网络无论从容量到协议,都能够满足当前与未来的要求。用户驻地采用100Mbps自适应技术[2],也能保证满足每用户当前与未来的要求。但是在用户驻地到骨干传送网之间,由于巨大的流量需求,则使得接入技术变得敏感和复杂,业内学者以及研究机构、运营商也在一直探索一个先进的合理的宽带接入技术,到目前为止相对比较成功的有如下两种技术得到比较广泛的应用。
1.1EPON(以太网无源光网络)技术
PON的技术在有线电视广播网络中早有简单的应用,一点到多点的网络结构被有线电视传输行业所熟知。比较以上接入技术而言EPON技术有较大的优势。一方面节省了光纤资源、减少了网络维护的工作量,另一方面大大节省了建设成本。因此EPON技术已经被有线电视运营商所看好。该技术的应用使100Mbps宽带进入家庭逐步变为现实。EPON技术在有线电视网络建设中的应用有两种情况:新建小区的宽带接入技术,可以直接采用E-PON+LAN技术,实现EPON到楼头,再利用5类线方式进入家庭;针对老的小区,不方便敷设5类线的情况下可以采用EPON+EOC技术,这样可以利用原有的同轴电缆或加以适当的改进,就可以实现宽带接入。因此说EPON技术的发展应用为有线电视网络宽带化提供了良好的解决方案。EPON在物理层采用1550nm激光技术,损耗小,全频道传输最远距离已经超过280km,再加上掺铒光纤放大技术的应用,1550nm传输可以覆盖大量的光接点数量。随着有线电视网络光纤化进程的加快,光接点正在逐步减小,光接点正在逐步靠近家庭并最终走进家庭。另外,光传输系统会变得比较简单,有源设备应用会减少,网络后期维护工作相应减少。
2.2FTTB+LAN技术
FTTB(Fiber to the Building光纤到楼),是利用数字宽带技术,光纤直接到小区里,再通过5类线到各个用户。由于采用光纤和5类线,故已建小区线路改造工程量大,适合于新建小区。采用光纤到楼,楼内用五类线到户的千兆以太网技术,可以实现千兆到小区、百兆到家庭。小区IP宽带网通过本地城域网与骨干网相连,实现互联网宽带接入。成本相对较高,并且不能够充分体现有线电视网络的竞争优势。
2.新型数字有线电视接入网络拓扑结构及性能分析
2.1网络拓扑结构分析新型有线数字电视网络拓朴结构概括起来有四种形式,即树枝形结构、星形结构、星—树形结构和环形结构。
(1)树形结构:当前有线电视网络的演进模式。由于考虑其性能价格比和商业价值及实用推广性,干线采用了星形网络拓朴结构的光纤传输,用户驻地网络采用树枝形网络拓朴结构,既克服了电缆干线由于多级放大器引起指标下降的缺点,又提高了指标、可靠性和降低了成本,可以非常经济而有效地为用户服务,普遍为有线电视经营者所接受。
(2)星形结构:从城域骨干网传送的数字电视信号,经辐射状的光纤接入网馈送到各小区光节点,再经星形结构的电缆分配到用户终端;各光节点的位置相对于骨干网呈星形状分布。其主要优点是:光分配一次到位,所用的覆盖面广、传输容量大、可靠性高、易于实现双向多功能业务的传输。缺点是光缆需求量大。
(3)星-树混合结构:星-树混合结构是星型网络与树形网络相结合的产物。骨干传送与各光节点之间采用星形网络结构,小区用户电缆分配网络采用树形网络结构。这种结构的特点是干线采用光纤传输,用户分配网使用电缆,既能满足网络的技术性能要求,又能保证其经济效益和实用价值。它集星形结构和树形结构两者的优点于一身,在成本昂贵而难以推广光纤到户(Fiber To The Home,FTTH)的情况下,它是目前流行的一种新型的网络拓朴结构形式。
(4)环形结构:由于造价昂贵,环形结构在传统有线电视系统中使用较小,但随着信息产业的飞速发展,以有线电视的容量和可靠性要求越来越高,计算机通信光纤局域网(Local Area NetWork,LAN)的环形网络结构逐步被引进有线电视网络中,它促进了有线电视网络的发展和建设。环形网络具有主、备两条方向相反的数字光纤环作为整个网络的光纤主干,故可保护与恢复、可重构。当双光纤环中的某一环发生断裂时,可自动倒换到另一环上,信号不会中断。这种环形光纤网用于大型城域骨干网,目前在接入环节还少有考虑。但肯定是实现有线数字电视视频、数据、语音的综合传输应用的发展方向。
3.结论:一个典型的EPON系统由OLT到ONU节点之间由传输速率为1000Mbps的链路连接。下行信息传送(由OLT到ONU),以广播方式发送。上行信息传送(由ONU到OLT),以主从方式由OLT控制各个ONU轮流发送。由于新型有线数字电视网络的每一个用户基本需求大约在42Mbit/s,而一条EPON的链路只能支持1000 Mbit/s,也就是说一条EPON接入网络最多只能支持24个用户,当流量大于1000Mbit/s时时延立即增大到不可用程度。也就是说一条EPON链路只能在用户单元小于24时适用,当在大于25用户的小区内,是用多条E-PON链路还是直接配置万兆以太网链路,这要通过进一步的仿真试验来确定。另外,在电视台侧,如何满足大量上行数据的算法,还需进一步研究并仿真出更好的办法。
参 考 文 献
[1]李磬,叶明.OPNET Modeler网络建模与仿真[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006.
[2]孙友伟.有线数字电视光分组交换网络物理层协议配置[J].电视技术,2006(3):61-65.
[3]孙友伟.新型有线数字电视网络BOSS的安全策略[J].电视技术,2005(9):1-3.■