光纤入户万兆IP广播方案探讨

　　摘要：为了解决传统广播电视网频道规划数受空间无线信道影响，高清或3D电视受带宽制约和光接收机下电缆网射频指标的问题，实现前端对原TS流进行IP化，传输信号由调制到载频上的TS流信号演进到IP基带信号，按照广播方式传输IP基带信号，满足入户广播带宽为万兆的需求。结合广播网、数据网和城域网的接入现状，对前端广播电视系统和光纤接收终端电路进行改造优化，提出一种新型广电下光纤入户万兆IP广播系统的建设方案，采用PON技术，达到万兆广播加PON入户的接入。

　　关键词：光纤入户;广电;PON;万兆IP广播

　　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1000M，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。

　　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。

　　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。

　　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1550nm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。