光纤入户万兆IP广播方案探讨

叶 楠

（福州理工学院 工学院，福建 福州 350506）

在光纤入户三网融合的大趋势下，各大运营商逐渐向视频业务发展，互联网电视 OTT和IPTV的双模融合，对有线电视网络产生了较大的冲击[1]。本文提出了一种广播电视环境下的万兆 IP广播方案，根本解决了有线电视网络传统Cable线入户的带宽局限性问题，拓宽了电视业务的支撑能力。

1 现有数字电视网络及光纤入户方案

传统广播电视网络系统架构如图1所示。

传统的广播电视系统通过对音视频进行编码和复用加扰，再通过QAM设备调制后输出可在cable中传输的QAM信号，最后经过光发和入户分配器到用户终端。

通过对传统广播电视网络系统架构的分析，可以得出现有广播系统存在的问题[2]：

（1）受空间无线频道影响，实际频道数远小于规划频道数；

（2）因规划的带宽为1 000 M，后期向高清或3D电视发展时无法满足带宽需求；

（3）光接收机以下为电缆网，射频指标的影响较大。

图1 传统广播电视网络系统框图

基于传统广播电视网络调制信号实现光纤入户的方案如图2所示。

图2 传统广播电视网络调制信号光纤入户方式

现有数字电视网络的传输原理是把信息调制到载波上进行传输，被调制载频的包络为所要传输的信号，被调制的载频在导体上传输。导体可以是金属线缆、光缆等。无线传输时的介质为空气。分配机制是无源分配，是功率分配，而不是带宽分配，所以发端到入户带宽相等。由于发端和收端有约定，发端把信息调制到规定好的频点上，收端按规定的频点接收，并进行解调解码即可获取所要的信息。

对图1和图2进行比较可以看出，光纤入户前，前端对TS流进行复用并调制到载频上传输，载频指标决定传输链路指标。光接收机在小区或楼头，光接收机下为电缆网，同轴线入户。入户广播带宽为860兆。光纤入户后，前端和光纤入户前一样，传输信号仍然是调制载频。载频指标决定传输链路指标。光接收机小型化后入户。实现了光纤入户，但和电缆网相通，入户广播带宽为860兆。

由此说明，基于传统数字电视系统架构可实现光纤入户，但其技术指标和传输带宽仍然是原电缆网的技术和传输带宽，仍然存在传输链路指标要求和最高带宽限制的问题。

采用PON+RF调制技术实现光纤入户，沿用了目前 HFC的技术，并没有发挥光纤介质的带宽优势，对未来4K/8K超高清、大带宽节目的传输支持存在不足。采用PON的IPTV方式实现光纤入户，实现了全 IP的双向化传输。但直播节目与宽带业务共享下行带宽，会造成直播节目和宽带业务之间互相侵占带宽；同时，由于用户整体有效静态带宽小，也无法支持超高清和4K节目的100%用户覆盖，无法保障广播效果[3]。

2 万兆IP广播光纤入户设计要点分析

为满足全业务IP化接入策略，万兆IP广播光纤入户方案应当符合网络建设架构简单化、技术体系标准化、信号传输 IP化、接入网络无源化的特点[4]。

第一，对要传输的广播电视信号进行IP化，但不采用IPTV的单播或组播方式，而是对IP化的广播电视信号仍按有线电视广播模式传输。

第二，在光网络条件下，对 IP化广播电视信号取消原有同轴网有线电视传输系统电信号层的调制解调环节，对 IP化广播电视信号进行直接广播方式传输。从而保留和利用了有线电视网络的广播特性，直播频道的播出仍然保持广播功能。

第三，在光纤终端接收机中，研发一个接收电路，相当于原来有线电视接收终端的高频头，在 IP广播电视信号中选择用户想要收看的广播电视节目。

第四，双向通道，不考虑 EOC、CMTS、CDOOSIS等技术，直接采用PON技术，达到万兆广播加PON入户。

3 万兆IP广播系统建设方案

3.1 数字电视系统前端改造

万兆 IP广播前端系统改造整体流程如图 3所示。

通过搭建新的万兆 IP广播平台，对编码器输出、核心交换机、中间件交换机、EPG交换机、CA交换机和独立加扰器进行重新整合。前端不再对编码后的TS流IP包进行复用，而是以单节目流的方式输出，并且编码器输出端口应为该节目的IP端口号。

图3 万兆IP广播前端系统改造流程

3.2 全业务县市机房接入

VOD平台业务通过推流交换机至地市节点后则不再沿用IPQAM收流与转换输出，直接采用I-TMUX广播交换机设备，再根据两纤三波入户方式对1 550 nm直播信号和上下行两波互动宽带信号进行合波至本地光纤网，至入户端后可根据芯片的波分模块对直播信号和互动宽带信号进行分波[5]。

4 平台新旧标准过渡

目前，现网数字电视系统条件下推动AVS+、TVOS等新标准只是对编码格式、操作系统进行了替换，但仍然存在网络带宽、传输模式未得到改善的问题，因此推进的动力不足。采用新的万兆 IP化光纤入户方式作为新起点推动新标准，一方面可兼容现网数字电视系统标准，另一方面也能妥善解决旧标准的网络带宽瓶颈和传输链路指标问题。

4.1 原数字电视平台下同轴和光纤共存方案

基于现有的省级前端系统和县市前端网实现同轴机顶盒和光纤机顶盒的共存方案，如图4所示。

采用这种方式同样能够兼容现网 STB和新的 IP光纤机顶盒，但入户广播带宽上限仍然为860 M，传输链路指标仍然为原电缆网的技术。

图4 原有数字电视平台下同轴和光纤机顶盒共存方案

4.2 新建IP化平台下同轴和光纤共存方案

图5 新建IP化平台下同轴和光纤机顶盒共存方案

新建数字电视 IP化平台下同轴机顶盒和光纤机顶盒共存方案如图5所示。

在新建万兆 IP广播平台下对同轴和光纤机顶盒进行兼容，其技术指标和传输带宽不再受限于原电缆网的技术和传输带宽，有效提高了接入端的服务提供能力[6]。

5 结束语

为了解决广电网络光纤入户方案多年来标准不统一的问题，从头端到终端全部IP化传输，对未来融合业务完全支持[7]。从头端到终端全部无源光网络，对智慧城市、智能家居提供无障碍传输平台。

万兆IP光纤入户方案，是广电网络的革命性创新，真正体现了传输介质光纤化、传输机制IP化；同时以广播网的优势逆补了 IPTV的不足，以IPTV的优势提升了广电网络支持数据业务的能力，真正体现出了广电实现传输海量数据的优势。

[1] 刘志江.三网融合背景下数字电视光纤入户技术应用探讨[J].通讯世界,2016,(3)：89-89.

[2] 欧阳捷.基于全IP的有线电视光纤入户方案[J].有线电视技术,2016,(3)：55-58.

[3] 李永宁,李宪帮.“宽带中国”战略下广电网络接入网最佳解决方案[J].有线电视技术,2016,(4)：23-24.

[4] 郭跃龙,季福岳,江艳会,等.浅议广电网络在“互联网+”时代的发展[J].有线电视技术,2016,(2)：24-26.

[5] 刘涛,柳聪敏,赵记吉,等.石家庄广电网络对有线电视光纤到户入户型光接收机的技术要求[J].有线电视技术,2016,(1)：55-56.

[6] 曾振宇.光纤到户网络总体设计思路的探讨及实践分析[J].有线电视技术,2016,(4)：55-58.

[7] 张维丽.光纤接入网建设的探讨[J].有线电视技术,2016,(2)：43-45.