三网融合和下一代广播电视网的接入技术和实现方法

于 刚

(山西广播电视无线管理中心，山西太原030001)

在1998年，广电通讯行业就有了三网融合的概念，认为无论从社会发展需要、用户利益还是从产业本身的利益出发，都可以带来积极的效应，由于当时的技术条件、行业管理体制等多种原因，三网融合在一段时间内不了了之。2010年1月13日，国务院召开常务会议，决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合，计划到2015年，电信网、广电网和互联网各自的业务将全面融合。三网融合是指电信网、广播电视网和互联网等网络之间的融合，通过三网分别在向下一代电信网、下一代广电网、下一代互联网的发展和演进过程中，在技术上相互渗透，在传输层上实现互通，在应用层上实现共享。三网的互联互通与资源共享，用户可实现打电话、上网和看电视等各种形式的服务。它是现代通讯信息技术融合与发展的必然发展趋势。“三网融合”避免低水平的重复建设，形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带的多媒体基础平台。

三网融合打破了此前广电在内容输送、电信在宽带运营领域各自的垄断，明确了互相进入的准则——在符合条件的情况下，广电企业可经营增值电信业务、增值电信业务管理的基础电信业务、基于有线电网络提供的互联网接入业务等;而国有电信企业在有关部门的监管下，可从事除时政类节目之外的广播电视节目生产制作、互联网视听节目信号传输、转播时政类新闻视听节目服务，IPTV传输服务、手机电视分发服务等。

1 “三网融合”的关键技术

1.1 数字技术

数字技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过统一的编码进行传输和交换。使得话音、数据、声频和视频各种内容(无论其特性如何)都可以通过不同的网络来传输、交换、选路处理和提供，并通过数字终端存储起来或以视觉、听觉的方式呈现在人们的面前。近来，数字技术在电信网和计算机网中得到了全面应用，并在广播电视网中迅速发展起来。数字技术的迅速发展和全面采用，使话音、数据和图像信号都通过统一的数字信号编码进行传输和交换，为各种信息的传输、交换、选路和处理奠定了基础。

1.2 宽带技术

宽带技术用XDSL实现宽带接入，将FTTC(或FTTB)，特别是APON与ADSL(或VDSL)技术相结合可以提供光纤敷设成本、电子设备成本和提供的带宽能力方面的最佳平衡，是一种比较理想的宽带混合接入方案。HFC和基于PON的FTFC是两种较好的接入方式，但有不足:HFC在传送模拟CATV信号方面有优势，但开展语音、数据接入方面可靠性差，且上行信道频带窄、易受噪声“漏斗”效应的影响和信号间串扰;此外，模拟信道对数字业务开展也不利。HFC是在现有的CATV网基础上建设，在成本上具有很大优势;而FTTC采用PON技术，提高了通信传输质量，解决了上行传输中的带宽问题，但它不支持模拟分配式视像业务(CATV业务)的传送。将上述两种技术优化组合而形成新的网络结构，便可支持所有业务的接入，发展宽带PON。引入光纤有几种方案，在当前近期和中期应主要采用FTFC/FTTB方案。PON是比较有前途的网络结构，网络可靠性高、成本低、分支能力强、对业务透明、易于升级扩容。窄带PON可方便地升级到宽带PON，还可继续使用WDM扩容。宽带无源光纤网(BPON)是宽带接入的一种较好结构，特别是以ATM为基础的无源光网络(APON)，结合了ATM多业务多比特率支持能力和无源光网络透明宽带传送能力，是BPON的发展方向。WDM进入接入网是由于网容量不断增长，可采用光分插复用器(OADM)来扩大主干层容量。不同波长用于网络的不同节点，不仅具有良好的保密性、有效性和安全性，也可以不变接入网结构而将宽带业务逐渐引入，从而实现平稳升级。当所需容量超过了PON所能提供的速率时，WDM—PON不需要使用复杂的电子设备来增加传输比特率，仅需引入一个新波长就可满足新的容量要求。

1.3 光缆的宽带光纤接入技术

1.3.1宽带的有源光接入

SDH技术是一种成熟、标准的技术，在宽带光纤接入网技术中采用普遍，骨干网中也常被广泛采用。在接入网中，可将SDH技术在核心网中的带宽和技术两优势带入接入网领域，充分利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来的优势，在接入网的建设发展中长期受益。SDH技术在接入网中的应用已普遍使用，但仍只是FTTC(光纤到路边)、FTTB(光纤到楼)的程度，光纤的传输还是没有到户。因此，为用户提供宽带业务能力，光靠用SDH技术解决馈线、配线段的宽带化是不胜任的，在引入线部分还可以分别采用FTTB/C+XDSL、FTTB/C+Cable Modem、FTTB/C+局域网接入等方式提供业务。

1.3.2宽带无源光接入网

无源光网络(ATM PON)是基于ATM，能提供传统业务，也可以提供先进多媒体业务的宽带平台。业务透明性较好的PON，原则上可适用于任何制式和速率的信号。APON下行采用 TDM，而上行采用 TDMA技术，其下行速率为622Mbps或155Mbps，上行速率为155Mbps，灵活的高速接入可服务于各种用户。ATM PON的主要特点就是其无源点到多点式的网络结构。光分配网络中没有有源器件，比有源的光网络和铜线网络简单，更加可靠，易于维护。特别是如果采用了F1TrH，有源器件和电源备份系统从室外转移到室内，对设备和器件的环境要求将会大大降低，维护周期可以延长。APON的标准化程度高，大规模生产和降低成本将会成为可能。另外，ATM统计复用的特点也使ATM PON能比TDM方式的PON服务于更多的用户，ATM的QOS优势也得以继承。使用波分复用技术是扩大光纤传输容量的可行手段。使用波分复用技术作为基础的无源光网络(WDM PON)用于接入网有着广阔的未来前景。

1.4 宽带IP技术

IP/TCP技术是一种适用于不同传输技术和传输媒体的广域网技术。传统上，是使用底层资源共享接入网协议方式，为面向无连接业务方式。近年来，宽带IP网技术的迅速发展，突破了许多关键技术，出现了吉位以太网技术，使以太网从一种专用网络技术迅速发展成公用网络技术。吉位路由交换机作为核心设备，在光缆上直接架构宽带IP网是目前宽带骨干业务网主流组网技术之一。有很多优点:容量大，带宽宽，透明的交互业务功能。全网络结构统一，设备简化，统一使用IP协议，同外围网络可实现真正无缝连接，利于向优化光学网络过渡;性能价格比优，标准成熟，运用广泛;接入灵活方便，易于扩展和推广应用;能较好地保证QOS，有持续先进性和现实经济性。

1.5 视频编码技术

目前国内外已经使用的IPTV业务基本上都是NPEG－2，和现在的DVD相同，对图像和声音的处理是分别进行的编码技术，这种处理方式压缩效率较低，不利于传输。目前的趋势是使用更适合流媒体系统的H.264/MPEG－4，AVS是我国具有自主知识产权的新一代编码方式，复杂性更低。目前运营商在编码标准的选择上还没有统一。

1.6 软件技术

软件技术的发展，在联合与协调不同操作系统、不同网络环境之间的中间件技术;日益增长的大规模服务请求、高可用且有良好伸缩能力与容错效果的软交换平台系统的发展，可使三大网络及其终端都能通过软件变换，最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。

2 加快建设下一代广播电视网，确保广电在三网融合竞争中取得优势

目前，从国内广电网络的整体发展来看，有很多HFC网络，且多数网络还没有完成双向改造，此中网络仅可以传送基本广播电视节目，不能承载多媒体交互业务，也不能有效实现网络、业务和用户管理。所以，广电网络目前面临着重要的任务是把HFC网络从单向网络改变为双向网络。

这有利于广电在三网融合的竞争中，提高竞争力、提升自身的网络价值、提高服务质量、增加效益。网络改造的成效也体现在网络社会效益和经济效益的提高上。

2.1 EoC的概念

EoC(Ethernet over Coax)是以太网数据信号和有线电视RF信号通过频分复用在同一根同轴共缆传输的一种技术，将机房宽带数据信号通过电缆传送至小区或大楼的用户，满足多种业务发展对高带宽需求的用户。EoC的两个优势:(1)目前广电已经拥有丰富的同轴电缆资源，为保护投资，避免重复建设，使用EoC来进行双向网络改造是最符合国家和广电运营商的利益;(2)同轴电缆的频带资源丰富，好的线缆可达1.5GHz以上，如果采用调制技术，加上其屏蔽效果良好，有十分丰富的频谱资源。EoC简单、稳定、安全、成本低等优点成为双向网改造技术中的宠儿。但目前国家对EoC并没有统一的标准。EoC根据数据信号是否调制分为两种:基带EoC和调制EoC。

当前，双向网络改造有两种主流方案，一种基于HFC网络的双向改造方案(CM方案)，另一种是近几年提出的一种新方案，即EPON到楼+EoC技术方案。

据了解，目前在广电双向网络改造中，业界的大多数广电运营商都比较推崇于EPON+EoC技术解决方案。

2.2 CMTS的概念

CMTS(Cable Modem Termination System)是在Coax上实现双向数据传输的技术，是线缆调制解调器终端系统，是位于有线电视网前端的设备系统，允许有线电视运营商向家庭计算机提供Internet高速的接入。CMTS通过有线电视网发送和接收数字线缆调制解调器信号。它接收到用户的线缆调制解调器发来的信号，并将信号转换成IP包，然后将信号按一定路由发送给ISP，连接Internet。CMTS还能将信号下行发送到用户的线缆调制解调器。线缆调制解调器之间不能互相直接通信，必须通过CMTS才能沟通。

虽然CMTS接入技术比较成熟，但是随着EPON+EoC技术解决方案的出现，广电部门和设备商开始慢慢倾向“EPON+EoC”的技术路线，主要原因是:(1)EoC每户成本已经低于Cable Modem，得益于光通设备的快速降价;(2)技术优势明显，干扰小，寿命长，运维成本同样低;(3)带宽体验较好;(4)安全性高。

当前有线运营商网络改造技术以CMTS和EPON+EoC为主。随着EPON+EoC技术的逐渐完善，设备成本逐渐下降，目前越来越多的有线运营商选用EPON+EoC技术方案，可以有效地减少双向网改资金投入。

3 三网融合带来五大好处

广电总局科技司长王效杰在第六届数字新媒体产业年会介绍，广电网开展三网融合的目标是推动有线电视网络整体升级和战略转型;是建设下一代广播电视网(NGB)。总局正在组织力量对NGB的关键技术进行研究开发，全面推进有线电视网络的数据化、双向化数字改造，推进各地网络互联互通，提高网络业务承载能力和支撑能力。

(1)信息服务多样化，文字、话音、数据、图像、视频等多媒体综合业务通过各种网络设备传输。(2)基础建设投入减少，网络管理简便，维护成本降低。(3)网络向综合性方向转变，性能提高，资源得到充分利用。(4)三网融合整合了各种业务，传统话音、数据和视频业务可以传输，网络整合衍生出的如图文电视、VOIP、视频邮件和网络游戏等，也可以传输。(5)三网融合避免电信运营商和广电运营商在视频传输领域的恶性竞争。三网融合广泛应用在各个领域，如智能交通、环境保护、政府工作、公共安全等多个领域。“三者之间相互交叉，形成你中有我、我中有你的格局。”北京邮电大学教授曾剑秋说。汉能投资董事总经理赵小兵很生动地描述在三网融合的背景下，用户的消费生活:未来，我们可以用电视遥控器打电话，在手机上看电视剧，随需选择网络和终端，只要拉一条线、接入一张网，甚至可能完全通过无线接入的方式就能搞通信、电视、上网等各种应用需求了。

4 三网融合的发展过程中，云计算的作用

对传统运营商，建设云计算硬件基础设施并不难，仅需要廉价的服务器。但是要建成高效节能的云计算平台，可能就需要运营商自行设计数据中心。相比硬件，软件更为关键，目前世界有很多开源项目，比如Linux，但还没有商业、成熟的云计算系统结构。从未来发展来看，由于云计算运算系统不同于传统的交换机、路由器，就需要运营商对相关人才进行全面培养，对信息专家进行培养，这是传统运营商目前在云计算方面面临的重要挑战。

未来，广电行业将建立集技术监测、节目监管、安全播出调度指挥于一体的，国家和地方互联互通、资源共享、业务整合、全国统一的广播影视监测监管平台，云计算在监测监管数据的统计、分析、处理以及信息发布方面可提供技术支撑。业务整合是三网融合的实质所在，因此，业务形态的创新成为下一代网建设的核心。云计算有助于推出三网融合类业务，可为用户提供更多创新的业务体验，还可通过构建业务研发云平台，降低新业务开发成本，加快新业务推出速度，为赢得市场先机奠定基础。

5 结论

三网融合不是简单的三网相加，本质是建成国家信息高速公路，实现网络从传输、接入到交换各个层面的宽带化。作为这场通信信息变革中最关键部份之一的接入网，追求的目标就是建立一种开放的全业务宽带接入网:将各种应用性技术融于一网，使用户能高速自由地接入任意业务、透明地接入任意网络，从而加速三网融合的进程;充分利用现有的通信设备资源，为用户服务，在服务过程中保持和发展市场。

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