基于DOCSIS3.0的双向HFC网络规划方案

2011-04-17余自强

电视技术 2011年14期

关键词：主干光缆发射机

余自强

（广州珠江数码集团有限公司，广东广州 510010）

0 引言

广州有线电视自建网之日启，通过和电信合作，租赁光纤管道资源，在特定的历史条件下，快速占领了有线电视市场，奠定了广州有线电视的基础网络。

近年来，随着市场需求的变化，特别是广州有线电视宽带业务和互动业务的发展，现有的网络结构已很难支撑各类新业务的发展，需要更多的光纤管道来优化网络，满足客户需求，迎接市场挑战。

在满足数字电视的基础上，为广州有线电视的宽带业务和互动电视业务的发展构建一个可管可控可信的、全程全网的宽带交互式网络，成为近期规划的目标。

基于现有网络资源，重点建设目标定位在分前端建设，利用多方面资源建设光纤环网，逐步割接光节点来降低覆盖范围，最终每个分前端覆盖5万户，市区小区光节点覆盖用户在400户以内。预计建成的网络可满足20万户宽带，可支持全广州开展互动电视业务。

1 业务需求分析

1.1 参考其他运营商接入网业务流量规划

表1为中国电信中期宽带业务需求，电信的各项业务都在一张网络中承载，带宽提升主要目的为开展IP⁃TV，侧带提升数据带宽来提高用户满意度。

表1 中国电信中期宽带业务带宽需求

表2和表3分别是上海和深圳的广电运营商的宽带业务规划，广电的宽带上网和互动电视虽然一般不在同一个通道，但带宽提升也是发展趋势。

表2 上海下一代广播电视网（NGB）业务流量规划

表3 深圳天威网络业务宽带规划

1.2 宽带业务现状

在现在网络资源下，集团技术部门已完成了对网络进行最大优化，光机割接、带宽均衡和波分复用等技术均已采用，但部分宽带业务发展仍受制于基础网络。

目前宽带业务最大的需求就是加强基础网络建设，降低光机覆盖用户数量。同时在广州市区，竞争对手全网升级4 Mbit/s，并且在部分区域，用户可开通6～12 Mbit/s业务的情况下，广州有线电视目标用户下行带宽为6～12 Mbit/s，上行带宽为1 Mbit/s。

2 双向HFC网络现状

广州有线网络的宽带业务采用DOCSIS技术，目前主要是DOCSIS2.0，已经有宽带用户近13万，宽带业务用户侧带宽按2.0/0.5 Mbit/s（下/上行）使用。

2.1 现有CMTS、光发射机、光节点组成的传输结构模型

CMTS下行端口包含1～2个8 MHz频道，QAM256，可用码率48～96 Mbit/s。CMTS上行端口包含2个3.2 MHz频道，QAM16，可用码率为2×8.2 Mbit/s。光发射机覆盖1～2个光节点，约2 000～3 000用户。光节点覆盖用户数量为1 000～1 500户。1～2个CMTS下行端口对应1个光发射机，2～3个CMTS上行端口对应1个光节点。

2.2 下行现状

光发射机需要的下行带宽为用户数量、宽带业务开通率、CM在线率、流量占用率和用户侧接入带宽之积。

大部分区域按宽带业务开通率10%，CM在线率70%，流量占用率10%计算，光发射机需要的下行带宽为（2 000～3 000）×10%×70%×10%×2 Mbit/s=28～42 Mbit/s。

局部区域按宽带业务开通率20%计算，光发射机需要的下行带宽为（2 000～3 000）×20%×70%×10%×2 Mbit/s=56～84 Mbit/s，已使用2个48 Mbit/s的下行信道均衡。

2.3 上行现状

光节点需要的上行带宽计算方式与下行带宽的相同。

大部分区域按宽带业务开通率10%，CM在线率70%，流量占用率20%计算，光节点需要的上行带宽为（1 000～1 500）×10%×70%×20%×0.5 Mbit/s=7～10.5 Mbit/s。覆盖1 500户用户的光节点已使用2个8.4 Mbit/s上行信道均衡。

局部区域按宽带业务开通率20%计算，光节点需要的上行带宽为（1 000～1 500）×20%×70%×20%×0.5 Mbit/s=14～21 Mbit/s，光节点已使用2个或3个8.4 Mbit/s的上行信道均衡。

2.4 现有解决途径

目前对于宽带率超出20%的光节点，在光纤资源有限的前提下，已经开始通过波分复用的方式降低上行覆盖用户数量，并配合DOCSIS3.0技术拓展下行带宽。

3 双向HFC网络规划模型

3.1 新建分前端模型

覆盖范围以分前端机房为中心，覆盖半径4～6 km。机房规模为有线电视用户5万，约100～150个双向光节点。面积为50～100 m2。电力为三相45 kW。使用1～2台30 kW的UPS，视机房面积和设备量定。采用2～3台机房机密空调，10～20个用电负荷为1 kW/柜的网络机柜。

3.2 HFC+CMTS传输结构模型

在DOCSIS3.0技术基础下，CMTS、光发射机、光节点组成了传输结构模型：1）CMTS下行端口包括4个8 MHz频道绑定、QAM256，可用码率192 Mbit/s；2）CMTS上行端口包括1个6.4 MHz或2个3.2 MHz频道、QAM16，可用码率17 Mbit/s；3）光发射机覆盖4光节点；4）光节点覆盖用户数量400户；5）对于CM，DOCSIS3.0设备完整支持，DOCSIS2.0设备只能搜到1个上行频道。

3.2.1 CMTS下行和光发射机配比

1个CMTS下行端口对应1个光发射机，1个下行端口的4个频点可分批开通。192 Mbit/s下行可满足320个6～12 Mbit/s下行CM用户。

根据下行带宽计算方法，按宽带业务开通率20%（4个光节点共1 600户，则有320户CM用户），CM在线率70%，流量占用率10%，用户侧平均每户可支持带宽8.57 Mbit/s计算，CMTS下行带宽为1 600×20%×70%×10%×8.57 Mbit/s=192 Mbit/s。

局部区域宽带业务开通率40%，则1个光发射机只能覆盖2个光节点共800用户（320户CM用户），才可支持开通6～12 Mbit/s带宽，即800×40%×70%×10%×8.57 Mbit/s=192 Mbit/s。

3.2.2 CMTS上行和光机配比

1个CMTS上行端口对应1个光节点。

根据上行带宽计算方法，按宽带业务开通率20%，流量占用率20%计算，400×20%×70%×20%×1.45 Mbit/s=17 Mbit/s。局部区域按宽带业务开通率40%计算，400×40%×70%×20%×0.73 Mbit/s=17 Mbit/s。因此，可满足0.73～1.45 Mbit/s的上行带宽。

3.3 光缆结构模型

3.3.1 光缆分层

根据分前端机房的区域分布、自建通信管道的分布、用户分布等信息为基础，规划光缆分为3层：1）第1层为中继光缆层，总、分前端之间直连光缆；2）第2层接入主干光缆层，分前端接入光缆主干（环）；3）第3层为接入光缆配线层，主干（环）下接配线段。3层光缆网络层次如图1所示。

3.3.2 2，3层光缆模型

主干光网布放288芯光缆，在第1层光缆中设置6个（满配12个）含48芯主干光纤的光缆交接箱，每带预留11，12位为备用纤芯。每个光缆交接箱可支持20对芯光纤业务，即支持20个CATV光节点。每个288芯主干光缆环总量支持120个光节点，按每个光节点400户计算，则一个主干环最大支持4.8万（满配9.6万）用户。

现阶段光缆用户多为CATV光节点，每光节点配置接入光缆6芯，其中业务占2芯，同时占用主干光缆纤芯；主干环网已为日后不可预知的业务（如商业专线等）和下一个3年网络建设预留一定纤芯。

光缆规模预估按主干层288环、6条48芯、120个光节点计算：接入主干光缆层（主干环）布放288芯的光纤配线环，长5～10 km（平均7.5 km）；2）接入主干光缆层（主干环至光交接箱）布放48芯的光缆，长1～2 km（平均1.5 km）；接入光缆配线层（光缆）布放光缆从光交接箱至用户小区或楼栋，12～24芯，1～2 km（平均1.5 km）；小区内部光节点光缆视小区用户数来定，每光缆4～6芯，长0.5 km。