广播电视双向化组网技术方案分析

第一章绪论

1.1研究有线电视网络双向化技术的意义
近年来，由于互动电视、移动电视、网络流媒体和直播卫星等快速崛起，有线电视网络陷入了腹背受敌的遮她处境，不得不直面自身求生存求发展这一现实问题。有线电视网络向用户传送视频是通过单向广播的方式，用户只能被动的接收信息，无法满足双向交互业务的需要。为了适应当前多业务提供和三网融合的整体趋势，必须将目前单向广播式的有线电视网络全面改造成为双向交互式网络，使有线电视网成为一种能够同吋承载电信和电视业务的全新双向宽带接入网。只有这样，有线电视网络才能满足广大用户对多彩交互业务的迫切需求，才有可能在三网融合的过程中实现优先抢占IP数据业务，逐步向视频点播业务和语音业务进行渗透的战略目标。要实现双向化的有线电视网络，就必然要采用先进的技术进行双向宽带接入网建设，可见，对广播电视有线网络双向化技术方案进行研究具有重大意义，值得广大学者进行深入研究。

1.2广播电视有线网络的结构与现状
我国的有线电视网络是一个点到多点网络，主体为混合光纤同轴电缆HFC(Hybrid Fiber Coaxial)结构，是广电网络参与三网融合的主体⑴。有线电视网连接千家万户，是我国信息基础设施的重要组成部分。HFC网络建设成本较低，具有频带宽、容量大、抗干扰能力强以及多业务承载等优异特性。它主要由三大部分组成：一个总前端以及若干个分前端、一级和二级城域光纤干线网、局端接入网[2]。一级光纤干线网通常釆用环形网结构，二级光纤干线网一般采用树形或者星形网结构，城市范围太大时，二级光纤干线网也可由环形网组成，这时要求构建第三级光纤网，通常采用树形或者星形网结构，如图1-1所示。HFC网的是骨干网和长距离路径使用光纤，而在用户接入侧使用同轴电缆的组网模式。在我国的有线电视网络系统中，许多用户共享同一根同轴电缆，当这根共享电缆用于电视广播时，这种共享就能发挥它的优势，但当这根电缆用于互从有线电视网络业务的发展趋势来看，广播业务、数据业务、增值业务和交互业务将成为下一代有线电视的主要业务[5]。
其中广播业务是广播电视网络的传统业务，而后三种业务则必须在双向传输的有线电视网络上开展。广电总局于2003年幵始推行全国有线电视数字化整体转换工作，，全国各地有线数字化工作在总局数字电视推进计划表的指导下开展得如火如荼。据初步统计，截至2011年底，全国范围内，进行了数值化整体转换的城市达到348个，其中完成转换的城市达到152个。目前全国广播有线电视用户达1.97亿户，数字电视用户达1.19亿户，占全国有线广播电视用户的60.41%，其中超过5000万户覆盖了双向网络[6]。可见整体数字转换在全国各地都进行的比较顺利，同时部分地区也根据自身的实际情况进行了有线电视网络的双向化改造。以上内容简要介绍了我国有线电视的网络拓扑结构、频率规划、主要承载业务以及发展现状，从这些方面可以大致了解我国有线电视网络的整体构成和现状，为我们对线电视网络的双向化技术进行研究提供必要的基础[7]。

1.3有线电视网络双向化改造的思考
1.3.1双向化网络的设计原则
有线电视网络作为本地区信息基础建设的重要组成部分，改造过程中必须对当地的政治、经济、文化背景给予足够考虑。为了满足多媒体交互业务与支撑三网融合平台和技术要求，双向网络的设计必须达到如下标准：(1)标准性，开放性系统软硬件平台应符合国家标准和国际通行标准，具有幵放性。(2)先进性，前瞻性有线电视网络双向化改造应采用已成熟的先进技术，同时也要满足今后网络升级和用户带宽的需求。(3)可靠性，稳定性为了保证有线电视双向网络系统安全可靠运行，双向化改造的设计与实施必须遵循可控制、可管理、易维护、低故障等原则。(4)经济性，适合性有线电视网络双向化改造需要大量的资金投入，为了尽量提高投资效益，就必需充分考虑性价比，改造中应把原有的网络资源充分效利到双向网络改造建设中，保证改造方案适合现实情况。总之，按照广电总局科技发展的统一部署和国家信息化的总体要求，从实际出发，因地制宜，参照双向、交互、多功能的总体发展要求，加速有线电视网络双向化改造，拓展广播电视的服务领域，提高服务水平，满足广大人民群众曰益增长的精神文化需求，构建以广播电视双向有线网络为基础，满足“三网融合”要求的下一代广播电视网络[7]。
1.3.2有线电视
双向网络的主要业务根据市场需求，有线电视双向网络必须承载四类业务：视频业务、数据业务、交互业务以及增值业务[8]。其中视频业务以广播电视节目为主，作为有线电视双向网络的基本业务。有线电视网将模拟和数字电视信号（包括数据广播业务)下行广播给用户，下行信号传输于87-862MHz频段，可提供十几套调频广播、部分模拟电视广播和几百套数字音频、数字电视广播业务。

1.4 论文的内容和章节安排 .......................15-17
第二章 有线电视网络双向化接入技术 .......................17-24
2.1 CMTS接入网技术 .......................17-18
2.2 PON接入网技术 .......................18-21
2.3 LAN用户端接入技术 .......................21
2.4 EOC用户端接入技术 .......................21-23
2.5 本章小结 .......................23-24
第三章 EPON系统建设 .......................24-42
3.1 EPON系统定位 .......................24
3.2 EPON系统配置和性能指标 .......................24-27
3.3 OLT建设方案 .......................27-30
3.4 ONU建设方案 .......................30-33
3.5 ODN建设方案 .......................33-39
3.6 EPON系统容量测算 .......................39-40
3.7 EPON主要应用场景 .......................40-41
3.8 本章小结 .......................41-42
第四章 EPON注册系统冲突处理优化 .......................42-51
4.1 ONU注册过程 .......................42-43
4.2 ONU注册过程冲突处理研究 .......................43-44
4.3 改进型二叉树冲突分解隔离算法 .......................44-49
4.4 本章小结 .......................49-51
第五章 HFC网络双向化组网技术方案 .......................51-61
5.1 双向广播电视网络整体规划 .......................51-52
5.2 FTTB+EPON+LAN组网技术方案 .......................52-54
5.3 FTTB+EPON+EOC组网技术方案 .......................54-55
5.4 FTTC+EPON+EOC组网技术方案 .......................55-57
5.5 FTTC+CMTS组网技术方案 .......................57-58
5.6 系统特性分析 .......................58-59
5.7 建设成本对比 .......................59
5.8 本章小结 .......................59-61
第六章 HFC网络双向化改造策略 .......................61-63
6.1 技术方案选择 .......................61
6.2 技术缺陷 .......................61-62
6.3 双向化建议 .......................62
6.4 本章小结 .......................62-63

结论

本文仔细研究了关于HFC网络双向化技术的文献，分析了我国广播电视有线网络的结构和现状，从设计原则、主要业务和宽带需求等方面对HFC网络的双向化改造进行了思考。分析研究了 CMTS、EPON、LAN和EOC等主流广播电视有线网络双向化接入技术，详细介绍了它们的工作原理、技术标准以及主要特点。文中重点介绍了 EPON系统的性能指标和具体建设方案，主要包括OLT、ONU和ODN等组件的建设，系统传输距离和用户容量的计算分析。同时分析研究了EPON系统的注册过程，对ONU注册这一随机多址系统的工作原理、冲突产生及退避处理方案等进行了介绍。为了提高该系统的吞吐量，并减小系统时延，本文尝试以改进型二叉树冲突分解隔离算法对这一冲突进行分解，认真研究了该算法的工作原理，通过严格的数学推导，给出了吞吐量计算公式和平均时隙计算公式。最后结合EPON技术高宽带、高稳定性、易于向FTTH演进等优异性能，针对广播电视有线网络的不同的线缆情况，分别设计了 FTTB+EPON+LAN、FTTB+EPON+EOC、FTTC+EPON+EOC等双向化技术方案。同时考虑到部分HFC网络己经按照CMTS技术标准进行过严格双向化设计这一现实情况，提出了以FTTC+CMTS技术对这一类型网络进行双向化改造的方案。文中对各技术方案的拓扑结构进行了设计，并对它们的基本实现过程进行简要介绍。

参考文献

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