全开通背景下的双向网改解决方案

童永清

（雷科通技术（杭州）有限公司，浙江 杭州 310013）

1 引言

随着数字电视整体平移的稳步推进，数字电视用户数取得快速增长，据格兰研究公司统计：截至2010年7月底，我国有线数字电视用户达到7 719万户，有线数字化程度达到44.38%。但目前数字电视整体平移的方式多以单向广播方式完成模拟到数字转换，观众无从体验数字电视的优越性，也无法体现广电运营商的核心价值。

国家广电总局张海涛副总局长在2010年5月17日深圳召开的全国有线电视数字化推进工作现场会上指出：“有线电视数字化不是目的，整体转换也不是目的，目的是要依靠科技创新充分发挥有线电视的网络优势、用户优势和内容优势，不断提供新业务、新服务，不断满足用户的新需求、新要求。”为此，要求加快有线电视网络双向改造步伐，推动有线电视网向双向、交互、多功能方向发展。

有线电视网具有宽带优势，但多是单向广播方式的网络，难以开展业务。在“三网融合”背景下如何开展双向交互业务，扩大广播电视的服务领域，增加广电运营商的ARPU值，日益引起关注。

2 当前交互业务发展面临的瓶颈

国内数字电视产业经过多年的发展，数字电视丰富的业务内容得到了广大电视观众的认可，特别是随着互动电视的逐步发展，不仅让观众感受到交互式媒体的未来，也让广大运营商看到潜在的无限商机。但是，从目前交互业务的运营现状来看，即便是一线大城市，平均开通率一般也是在10%以下，用户规模非常小，大部分的用户仍然只能使用单向的数字电视业务。究其缘由，目前互动业务过高的资费政策是主因之一，直接导致用户发展缓慢。以国内双向业务开通情况比较好的城市——杭州华数为例：其几年前动用大量资金对杭州城区通过以太网接入的方式进行双向网络改造，为了回收网络投资，在双向网络改造的成本过高的情况下，华数不得不为互动电视业务制定了高达每月48元的资费政策。在这种收费模式下，即使经过华数多年的努力，目前杭州中心城区的互动电视开通率也仅仅保持在20%左右。

当考虑全覆盖、全开通时，平均每个用户需投入几百元、甚至上千元的改造费用。为了在一定期限内回收双向网改、互动电视前端系统（包括VOD，IPQAM等）的投资，运营商为互动电视业务制定很高的收费政策也就变得很自然。因此，高昂的双向网改成本已成为制约当前互动业务快速发展的瓶颈。

从目前国内主流的双向网改技术来看，比较成熟的有线电视接入网双向改造技术方案有 HFC+CMTS+CM，FTTB+LAN和FTTN+EoC，简单比较如下：

1）HFC+CMTS+CM：技术标准与产品成熟，利用原有的同轴电缆，但需对HFC光电传输链路部分进行双向改造，施工工艺质量要求高，带宽受限，无法满足大带宽业务的需求，户均成本高。

2） FTTB+LAN：带宽宽，可扩展性好，户均建网成本低，但需重新入户施工，施工量比较大，用户接受程度低，施工难度难以估计。

3） FTTN+EoC：带宽 宽，可扩展性好，利用原有的同轴电缆，无须改造用户电缆，户均成本较高。

总体上，上述3种技术方案目前仍各有优缺点，从户均成本、带宽、施工工艺质量等角度看，比较合适的有线电视双向改造技术方案应具备以下特质：

1）户均建网成本足够低；

2）充分利用有线电视接入网资源，同时符合目前主流的“光进铜退”建设思路；

3）带宽宽，可扩展性好，满足一定时期内业务增长的需求；

4）施工难度低。

结合以上特质，雷科通（Laketune）公司推出创新的低成本宽带双向网改技术方案。

3 低成本的宽带双向网改解决方案

本方案在系统侧采用雷科通公司基于BIOC技术的CP-N8000和CP-B8000系列通用头端产品，在用户侧采用创新型的低成本终端（以下称之USB终端），是BIOC技术与机顶盒结合的产物，类似U盘与PC机的连接方式，通过USB接口将终端纳入机顶盒的结构体系。充分利用目前交互机顶盒高速、标准的接口——USB接口和机顶盒其他系统资源，在不降低EoC网络通信能力和机顶盒正常工作性能的前提下，以很低的成本实现高速的双向通信。方案的结构原理如图1所示。

3.1 BIOC广播交互同轴网络接入技术

BIOC广播交互同轴网络接入技术是雷科通公司采用数字调制/解调技术开发的新一代基于HFC有线电视网实现宽带数据接入的技术，是广电总局推荐的主要新兴双向接入技术之一。BIOC技术是将10/100Base-T的以太数据信号进行纠错编码/自适应 m-QAM调制/OFDM调制后的数据信号搬移到合适的频段（确保电视信号和数据信号间无干扰），与电视信号混合后实现广播交互信号在同轴电缆上共缆传输。BIOC技术方案在物理层设计上采取了OFDM加自适应的QAM调制方式，在适应实际网络中的微反射、系统的动态范围等方面具有优势。BIOC技术在单个信道上为用户提供了为用户提供超过150 Mbit/s的物理层速率，MAC层提供100 Mbit/s左右的速率。该产品具有覆盖成本低、建设进度快并充分利用HFC网资源等突出优势，提供了通过HFC网发展“最后一公里”宽带接入最优的解决方案。

BIOC产品解决方案是在有线电视用户分配网部署CP8000系列产品，其主要设备包括：局端设备N8000系列、中继设备B8000系列、用户终端设备T8000，系统提供综合网管功能。

3.2 低成本终端方案介绍

目前交互型标清或高清机顶盒的解决方案相对普遍地采用了嵌入式操作系统，配置了较高的主频CPU、容量较大的Flash和SDRAM，提供了包括 USB、串口等在内丰富的数据接口。如何有效地利用这些资源与BIOC接入技术进行结合是本方案的出发点：一方面可以使机顶盒“增值”为家庭媒体中心；另一方面使推出低成本的、高性能的终端产品成为可能。

3.2.1 双向接入终端模块的硬件部分

图2为基于机顶盒架构体系的双向接入终端模块的硬件设计示意图。

通过机顶盒的USB接口提供USB终端供电，并利用机顶盒 CPU、Flash、SDRAM等空闲资源实现数据通信及对USB终端的管理。与机顶盒连接可采用以下方式：

图2 双向接入终端模块的硬件设计示意图

1）外置模式：对机顶盒的硬件部分（包括结构设计、PCB设计、电源设计等方面）不进行任何改动，通过机顶盒USB接口外接的USB终端即可。

2）内置模式：将USB终端融入机顶盒内，减少了一个外部设备，连接更简单；通过同轴电缆就能实现通信业务，无须考虑用户在使用时插拔USB接口的线缆而引起业务的中断。

3.2.2 双向接入终端模块的软件部分

图3为基于机顶盒架构体系的USB终端的软件体系示意图。

图3 USB终端的软件体系示意图

机顶盒USB终端的软件设计包括USB驱动、EoC接入通信协议、二层管理协议等。USB驱动作为连接机顶盒和USB终端的基本接口，包含USB驱动初始化函数、USB数据传输的接口函数等。EoC接入通信协议基于标准的EoC通信协议，实现高速数据通信。二层管理协议具有网管管理、业务优先级、带宽限速、广播包抑制等一些二层管理能力。

系统实现流程如下：

1）将USB终端通过USB接口连接至机顶盒；

2）机顶盒将对USB终端进行初始化并激活USB终端；

3）USB终端向头端注册，注册完成后建立接入通道，并通过头端接受网管的管理。

4 业务应用与特点

雷科通公司推出的低成本宽带系统提供上下行对称100 Mbit/s的通信能力，能够很好地支持当前互动电视业务及未来一定时期内的业务扩展，包括VOD、时移电视、Java 游戏、Java股票、收视调查、问卷调查、电视投票、家居银行等等。运营商可以以很低的接入成本，为用户提供丰富的互动电视业务。

比较目前国内主流的双向网络解决方案，采用雷科通公司提出的低成本的宽带全开通解决方案具有如下特点：

1）高带宽，速率最高可达物理层150 Mbit/s，MAC 层 100 Mbit/s。

2）低成本，户均100元（人民币）左右，与窄带全开通方案持平，是现有宽带双向网改方案成本的1/3～1/2。

3）唯一支持USB接口、RS-232串口、RJ45接口的EoC技术，可解决存量单向机顶盒问题。

4）充分利用有线电视的同轴资源，无须改造用户电缆。

5）完全开放的思路进行产品设计和开发，系统具有良好的开放性和兼容性：（1）不改变现有机顶盒的体系架构，只需移植相应的USB终端驱动程序即可；（2）与业务无关，不会限制任何新业务、新产品的开发。

5 结论

通过BIOC技术和机顶盒创新性地结合，实现了低成本、高带宽的有线电视双向网改，为广电运营商在未来双向网改中提供了新的思路，相信基于高性价比的EoC技术和机顶盒融合的方案必将得到运营商和机顶盒厂商严重关注，并推动交互业务的发展。