以小C融合IPQAM作为广电FTTH演进中一种补充的探讨

孙 捷，史长超，徐 军，黄 俊

（江苏有线南京分公司，江苏 南京 210001）

1 FTTH

1.1 FTTH在电信运营商的发展历程

FTTH技术发端于电信运营商通信网的应用。纵观20年来宽带业务的发展历程，家庭宽带接入方式从电话拨号到 ADSL宽带再到光纤接入，用户带宽速率从最初的 56 kb/s以下，提升到 100 Mb/s乃至1，000 Mb/s的带宽速率。 20世纪90年代末期的电信业务主要聚焦于传统语音业务，围绕铜线网络和同轴技术的网络建设是最为经济实用的选择。进入2000年后头十年里，数据业务开始稳步增长，国内电信运营商开始探索基于 PON技术新建 FTTB、 FTTC补充原有铜线网络数据传输能力的不足。自 2006年起，国内三大运营商已经部署了几千万线的 FTTB，尽管有效提升了用户带宽，但随着高带宽业务的不断涌现，FTTB等技术的短板效应开始显现。而另一方面，经过近 10年发展，FTTH的建设成本进一步下降，三大运营商开始倾向于选择基于 FTTH的解决方案[1]。

1.2 广电网络发展诉求

互联网诞生之前，广播电视网络一直是人们获取信息的最主要渠道。在互联网发展初期，由于带宽的限制，互联网视频服务质量还远不能与有线电视网络相提并论。然而在 2006年以后，随着网络基础建设的迅猛发展，互联网业务服务质量不断提升，业务形态趋于多样性，手机、平板电脑等智能化终端的兴起，挤占了电视屏幕的生存空间，呈现出颠覆传统电视功能与服务方式的趋势，越来越多的终端用户趋向于选择网络视频、自媒体等新兴数据服务内容。所以面向互联网，以具备高速传输、海量业务数据存储转发能力的广电网络为支撑，实现广电业务与互联网业务的融合发展，才是未来广电网络发展的方向。面对井喷式发展的互联网创新需求，只有高带宽、低能耗的 FTTH通信网络能够承担起大数据时代媒体融合发展信息传输的重担。

无论是电信网建设还是广电网络接入网双向改造建设，全光网络是网络建设的必然趋势和终 极目标。面对电信运营商日益激烈的竞争压力，广电运营商必须有效解决融合网络的挑战，改变长期以来广播电视产品单一的劣势，通过互动电视、智能家居、物联网服务、宽带及其他增值业务的融合，来迎合客户日益多样化的需求。随着光产业链的成熟，PON光网络设备及相关全光元件成本的大幅下降和施工效率的提升，FTTH已成为具有广电网络全业务承载能力的接入网解决方案之一[2]。

2 广电FTTH演进过程中存量网络的问题

FTTH也就是代表着全 IP化，电信运营商网络在有线业务网络端除去天然 IP化的宽带业务，发展起来的IPTV没有任何历史负担，从机顶盒终端到网络侧、播出侧都是基于 IP化的，则 FTTH网络对于电信运营商是水到渠成。区别于电信运营商，虽然广电网络个人业务也可划分为宽带业务和机顶盒电视类业务，由于广电的电视类业务本质上就不是一个基于 IP化的业务，前端播出侧、城域网络侧以及大量的用户机顶盒终端侧都有一个存量的问题[3]，所以当前广电的 FTTH更多集中在宽带业务光纤入户。站在一个长远的角度，广电网络电视类业务的入户必将也是光纤化，实现全业务的 FTTH，但是这也将是一个时间窗口的问题。下面进行一些具体的分析。

图1 广电现网的FTTH+同轴入户

表1 广电FTTH网络对于当前业务的适配性

由上述可见，当 FTTH网络部署后，对于广电网络的全业务来说，若是要形成端到端的 FTTH能力，则对于现网大量存在的机顶盒终端以及直播、点播平台将同步带来一个演进的过程。另外在施工上，纯新建网络及配套没有光纤入户困难，但是存量网络让光纤进入用户家也是一个棘手的问题。

3 以小C融合IPQAM作为广电FTTH演进过程中的一种补充

3.1 小C技术简介

在传统 HFC网络上，利用 CMTS和CM设备能够实现基于 HFC网络的宽带数据传输。为了满足有线电视接入网络大带宽业务承载、多业务 QoS保障、可运营、可管理的运营要求，中国广电提出了基于ETSI EN302878系列标准的一种同轴宽带接入技术，兼容了DOCSIS标准，也称为 C-DOCSIS技术、小 C。此外，《NGB宽带接入系统 C-DOCSIS技术规范》已于 2012年8月成为广电行业标准。

小C接入技术将 EN302878系列标准规定的物理层与数据链路层的接口，从分中心机房下移至有线电视光节点处，向下通过射频接口与同轴电缆分配网络相接，向上通过 PON或以太网与汇聚网络相连。针对接口下移后的组网模式，小 C接入技术规范了系统的功能模块及模块之间的数据和控制接口，扩展了 TSI EN302878系列标准规定的上下行射频调制技术，简化了部分信道技术，在保障与符合ETSI ES202488、ETSI EN302878系列标准的终端设备兼容的同时能够实现大带宽入户，承载视频、语音和数据等综合业务。具有大带宽业务承载、多业务 QoS保障、可运营、可管理的能力，是有线电视网络承载三网融合业务的下一代宽带接入技术[4]。

3.2 FTTH演进过程中存量网络采用小C迭代的特点

在广电 FTTH演进过程中，大量的存量 CMTS网络通过小 C的迭代可以达到很好的效果。小 C也是通过 PON网络到达光节点处，相比于 FTTH网络，只是FTTH网络的 ONU入户了，而小 C网络的 ONU在光节点处，再通过射频调制的同轴入户，一定程度上等同于FTTB，那么待到用户终端等周边条件都成熟后，小 C网络结构上对于可光纤入户的用户直接跨过 CMTS单元直接 ONU入户，光纤入户有困难的用户还可以暂时保留同轴入户，通过演进最终达到全部 FTTH。另外，当小 C融合了 IPQAM功能后，对于当前广电暂未 IP化的VoD点播系统直接节约了 IPQAM设备投入，待到 VoD前端系统 IP化后小 C中IPQAM的频点资源全部转化为CMTS频点资源即可，即 VoD视频全部转化为 IP数据资源[5]。再者，小 C下沉至光节点处可以充分利用既有的CMTS频点资源，增加总体接入带宽，满足用户高带宽接入需求。

表2 以小C进行存量网络迭代的特点

4 南京地区小C网络融合IPQAM应用实践

南京地区自 2013年试点上线小 C以来，全网约有2，000多台小 C运行，涵盖华为和鼎点各时期型号，经测试新型号的鼎点 CC8800C-P2和华为 MA5633-H822CCKRC均能支持 IPQAM的VoD点播。南京大网目前已经启动了小 C融合IPQAM功能工作，并已在具备转换条件的区域逐步进行用户覆盖。

4.1 小C启用IPQAM后网络拓扑的调整

当小C中启用了 IPQAM功能后，网络侧需做对应调整，整体来说简化了网络拓扑结构。一是需要将VoD后台的 IPQAM推流数据在 OLT处直接对接并通过小C下发；二是直播信号 1550光信号直接在小C处混合，省去机房光电、电光转换。图2为网络调整前后的对比图，红线部分为改纤位置，在实现同样功能的情况下大大精简了网络结构。

图2 机房双向、单向网络结构调整

4.2 小C中IPQAM功能与VoD平台对接

VoD系统是通过推流分组号+某个IPQAM频点+某个节目号来作为推流目标的，根据小 C网络的特点采用每台小 C一个推流分组，UDP端口号重复使用。UDP端口号从 257开始，每信道 UDP port间隔256，每节目对应 UDP端口步进为 1。另外，现网中每台 OLT为32个PON口，每个 PON口带4台小C，合计不超过128台，所以每台 OLT上规划 1个C的推流IP地址及分组号。

需要注意，OLT下挂的小 C可以共用一个推流 IP地址，通过 65，535个UDP端口号也可以做到区分不同的小 C，即 IP地址+UDP端口号做推流目标的区分，但是这样不利于后续直观的运维，需要通过 UDP端口号翻译出来对应的小 C设备。现网里采用每一个小 C一个推流 IP地址，UDP端口号只在一个 IP地址下使用，小 C之间可以重复使用，靠 IP地址做到区分，这种一一对应的关系方便日后运维。

表3 每小C/IPQAM推流分组EQAM配置mapping表每个分组/小C信道范围内QAM参数设置（鼎点外挂服务器下发配置方式&华为olt直接下发配置方式）

4.3 鼎点小C启用跨OLT的Control管理模式

现网频谱资源 IPQAM为482 MHz开始，CMTS为714 MHz开始，目前，鼎点 CC8800C-P2版本若通过OLT下发配置管理则无法跨越 192 MHz频点限制，故配置专用的小 C网管Control服务器解决此问题。此套体系中需要为鼎点每台小 C下发管理 IP地址，并且在 DHCP中配置 Control服务器的 IP地址给小C，需要BCC系统支持 DHCP option43。在整个过程中：

（1）OLT做DHCP relay时为不同的设备做不同的giadd，BCC系统依靠DHCP中带上去的不同的giadd对应到不同的地址池，达到BCC系统识别是小C的DHCP请求的目的。

（2）BCC系统为小 C进行DHCP分配IP地址。

（3）BCC系统在为小 C分配地址的过程中启用option43字段将 Control服务器地址下发至小 C。

图3 鼎点小C的Control模式拓扑图

4.4 利用通信理论进行实践创新，提升小C上行信道抗噪声能力

依据香农公式C=W*log2（1+S/N）（bps），研究小C上行保持总体带宽不变的前提下，通过增大信道带宽 W为2倍情况下，即log2（1+C/N）=2*log2（1+C1/N），信噪比变化。

搭建实验室模拟环境，在 CM上行通道引入可调白噪声，通过 CMTS上行信道调制方式的改变，测量不同的调制方式下，上行对应的抗噪声能力。通过PC机在小 C处向CM长ping 1500的大包，调整 CM上行引入的噪声，直至 ping包出现断断续续而 CM并没有下线，则认为此时噪声为临界值。

图4 上行噪声测试方法

表4 上行噪声极限测试

表5 上行带宽测试

由以上的测试研究可以看出，对于小C的上行信道，通过降阶调制方式，可以提升抗干扰能力，同时再辅以增大调制带宽，可以保障整体带宽不变。通过这样的组合，不回避上行信道容易受到噪声干扰，在保障总体带宽不变的情况下提升了抗干扰能力，为上行信道开 4个频点打下了理论基础，从而也为小C现网部署环境下，用户CM更健壮的网络适应性、更好的用户体验打下基础。目前南京局部覆盖区域已经开始按照3个6.4 MHz带宽QAM16上行信道外加1个兜底的6.4 MHz带宽QPSK上行信道配置使用。

5 结束语

当前，广电网络大存量的大 C网络都将到达使用周期，继续维保或者重新购买也将是一笔不小的费用，而在覆盖大量在线用户前提下，全部使用FTTH入户也不太现实，只要有用户不使用光纤入户，则理论上大C系统就不能下线，除非丢弃这些用户。此时使用小C进行网络迭代，无论在网络演进方向还是提升用户性能上都是一个很好的选择，也可以和在使用期限内的大C混合使用。另外，现阶段需要结合广电自身的特点，可以充分挖掘同轴潜力，稳步推进FTTH光纤到户，形成同轴对光纤进行补点的一个良性发展局面，避免一刀切从而造成入户困难、用户流失的问题。通过小C网络叠加FTTH，通过时间窗口内不断进行网络演进从而在未来的某个时间点全部实现FTTH光纤入户，支撑广电网络业务发展。