基于DOCSIS3.0的雙向HFC網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案

余自強(qiáng)

（廣州珠江數(shù)碼集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

廣州有線電視自建網(wǎng)之日啟，通過和電信合作，租賃光纖管道資源，在特定的歷史條件下，快速占領(lǐng)了有線電視市場，奠定了廣州有線電視的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

近年來，隨著市場需求的變化，特別是廣州有線電視寬帶業(yè)務(wù)和互動業(yè)務(wù)的發(fā)展，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已很難支撐各類新業(yè)務(wù)的發(fā)展，需要更多的光纖管道來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，滿足客戶需求，迎接市場挑戰(zhàn)。

在滿足數(shù)字電視的基礎(chǔ)上，為廣州有線電視的寬帶業(yè)務(wù)和互動電視業(yè)務(wù)的發(fā)展構(gòu)建一個可管可控可信的、全程全網(wǎng)的寬帶交互式網(wǎng)絡(luò)，成為近期規(guī)劃的目標(biāo)。

基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，重點(diǎn)建設(shè)目標(biāo)定位在分前端建設(shè)，利用多方面資源建設(shè)光纖環(huán)網(wǎng)，逐步割接光節(jié)點(diǎn)來降低覆蓋范圍，最終每個分前端覆蓋5萬戶，市區(qū)小區(qū)光節(jié)點(diǎn)覆蓋用戶在400戶以內(nèi)。預(yù)計(jì)建成的網(wǎng)絡(luò)可滿足20萬戶寬帶，可支持全廣州開展互動電視業(yè)務(wù)。

1 業(yè)務(wù)需求分析

1.1 參考其他運(yùn)營商接入網(wǎng)業(yè)務(wù)流量規(guī)劃

表1為中國電信中期寬帶業(yè)務(wù)需求，電信的各項(xiàng)業(yè)務(wù)都在一張網(wǎng)絡(luò)中承載，帶寬提升主要目的為開展IP?TV，側(cè)帶提升數(shù)據(jù)帶寬來提高用戶滿意度。

表1 中國電信中期寬帶業(yè)務(wù)帶寬需求

表2和表3分別是上海和深圳的廣電運(yùn)營商的寬帶業(yè)務(wù)規(guī)劃，廣電的寬帶上網(wǎng)和互動電視雖然一般不在同一個通道，但帶寬提升也是發(fā)展趨勢。

表2 上海下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）業(yè)務(wù)流量規(guī)劃

表3 深圳天威網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)寬帶規(guī)劃

1.2 寬帶業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

在現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)資源下，集團(tuán)技術(shù)部門已完成了對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行最大優(yōu)化，光機(jī)割接、帶寬均衡和波分復(fù)用等技術(shù)均已采用，但部分寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展仍受制于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

目前寬帶業(yè)務(wù)最大的需求就是加強(qiáng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，降低光機(jī)覆蓋用戶數(shù)量。同時在廣州市區(qū)，競爭對手全網(wǎng)升級4 Mbit/s，并且在部分區(qū)域，用戶可開通6～12 Mbit/s業(yè)務(wù)的情況下，廣州有線電視目標(biāo)用戶下行帶寬為6～12 Mbit/s，上行帶寬為1 Mbit/s。

2 雙向HFC網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

廣州有線網(wǎng)絡(luò)的寬帶業(yè)務(wù)采用DOCSIS技術(shù)，目前主要是DOCSIS2.0，已經(jīng)有寬帶用戶近13萬，寬帶業(yè)務(wù)用戶側(cè)帶寬按2.0/0.5 Mbit/s（下/上行）使用。

2.1 現(xiàn)有CMTS、光發(fā)射機(jī)、光節(jié)點(diǎn)組成的傳輸結(jié)構(gòu)模型

CMTS下行端口包含1～2個8 MHz頻道，QAM256，可用碼率48～96 Mbit/s。CMTS上行端口包含2個3.2 MHz頻道，QAM16，可用碼率為2×8.2 Mbit/s。光發(fā)射機(jī)覆蓋1～2個光節(jié)點(diǎn)，約2 000～3 000用戶。光節(jié)點(diǎn)覆蓋用戶數(shù)量為1 000～1 500戶。1～2個CMTS下行端口對應(yīng)1個光發(fā)射機(jī)，2～3個CMTS上行端口對應(yīng)1個光節(jié)點(diǎn)。

2.2 下行現(xiàn)狀

光發(fā)射機(jī)需要的下行帶寬為用戶數(shù)量、寬帶業(yè)務(wù)開通率、CM在線率、流量占用率和用戶側(cè)接入帶寬之積。

大部分區(qū)域按寬帶業(yè)務(wù)開通率10%，CM在線率70%，流量占用率10%計(jì)算，光發(fā)射機(jī)需要的下行帶寬為（2 000～3 000）×10%×70%×10%×2 Mbit/s=28～42 Mbit/s。

局部區(qū)域按寬帶業(yè)務(wù)開通率20%計(jì)算，光發(fā)射機(jī)需要的下行帶寬為（2 000～3 000）×20%×70%×10%×2 Mbit/s=56～84 Mbit/s，已使用2個48 Mbit/s的下行信道均衡。

2.3 上行現(xiàn)狀

光節(jié)點(diǎn)需要的上行帶寬計(jì)算方式與下行帶寬的相同。

大部分區(qū)域按寬帶業(yè)務(wù)開通率10%，CM在線率70%，流量占用率20%計(jì)算，光節(jié)點(diǎn)需要的上行帶寬為（1 000～1 500）×10%×70%×20%×0.5 Mbit/s=7～10.5 Mbit/s。覆蓋1 500戶用戶的光節(jié)點(diǎn)已使用2個8.4 Mbit/s上行信道均衡。

局部區(qū)域按寬帶業(yè)務(wù)開通率20%計(jì)算，光節(jié)點(diǎn)需要的上行帶寬為（1 000～1 500）×20%×70%×20%×0.5 Mbit/s=14～21 Mbit/s，光節(jié)點(diǎn)已使用2個或3個8.4 Mbit/s的上行信道均衡。

2.4 現(xiàn)有解決途徑

目前對于寬帶率超出20%的光節(jié)點(diǎn)，在光纖資源有限的前提下，已經(jīng)開始通過波分復(fù)用的方式降低上行覆蓋用戶數(shù)量，并配合DOCSIS3.0技術(shù)拓展下行帶寬。

3 雙向HFC網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型

3.1 新建分前端模型

覆蓋范圍以分前端機(jī)房為中心，覆蓋半徑4～6 km。機(jī)房規(guī)模為有線電視用戶5萬，約100～150個雙向光節(jié)點(diǎn)。面積為50～100 m2。電力為三相45 kW。使用1～2臺30 kW的UPS，視機(jī)房面積和設(shè)備量定。采用2～3臺機(jī)房機(jī)密空調(diào)，10～20個用電負(fù)荷為1 kW/柜的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜。

3.2 HFC+CMTS傳輸結(jié)構(gòu)模型

在DOCSIS3.0技術(shù)基礎(chǔ)下，CMTS、光發(fā)射機(jī)、光節(jié)點(diǎn)組成了傳輸結(jié)構(gòu)模型：1）CMTS下行端口包括4個8 MHz頻道綁定、QAM256，可用碼率192 Mbit/s；2）CMTS上行端口包括1個6.4 MHz或2個3.2 MHz頻道、QAM16，可用碼率17 Mbit/s；3）光發(fā)射機(jī)覆蓋4光節(jié)點(diǎn)；4）光節(jié)點(diǎn)覆蓋用戶數(shù)量400戶；5）對于CM，DOCSIS3.0設(shè)備完整支持，DOCSIS2.0設(shè)備只能搜到1個上行頻道。

3.2.1 CMTS下行和光發(fā)射機(jī)配比

1個CMTS下行端口對應(yīng)1個光發(fā)射機(jī)，1個下行端口的4個頻點(diǎn)可分批開通。192 Mbit/s下行可滿足320個6～12 Mbit/s下行CM用戶。

根據(jù)下行帶寬計(jì)算方法，按寬帶業(yè)務(wù)開通率20%（4個光節(jié)點(diǎn)共1 600戶，則有320戶CM用戶），CM在線率70%，流量占用率10%，用戶側(cè)平均每戶可支持帶寬8.57 Mbit/s計(jì)算，CMTS下行帶寬為1 600×20%×70%×10%×8.57 Mbit/s=192 Mbit/s。

局部區(qū)域?qū)拵I(yè)務(wù)開通率40%，則1個光發(fā)射機(jī)只能覆蓋2個光節(jié)點(diǎn)共800用戶（320戶CM用戶），才可支持開通6～12 Mbit/s帶寬，即800×40%×70%×10%×8.57 Mbit/s=192 Mbit/s。

3.2.2 CMTS上行和光機(jī)配比

1個CMTS上行端口對應(yīng)1個光節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)上行帶寬計(jì)算方法，按寬帶業(yè)務(wù)開通率20%，流量占用率20%計(jì)算，400×20%×70%×20%×1.45 Mbit/s=17 Mbit/s。局部區(qū)域按寬帶業(yè)務(wù)開通率40%計(jì)算，400×40%×70%×20%×0.73 Mbit/s=17 Mbit/s。因此，可滿足0.73～1.45 Mbit/s的上行帶寬。

3.3 光纜結(jié)構(gòu)模型

3.3.1 光纜分層

根據(jù)分前端機(jī)房的區(qū)域分布、自建通信管道的分布、用戶分布等信息為基礎(chǔ)，規(guī)劃光纜分為3層：1）第1層為中繼光纜層，總、分前端之間直連光纜；2）第2層接入主干光纜層，分前端接入光纜主干（環(huán)）；3）第3層為接入光纜配線層，主干（環(huán)）下接配線段。3層光纜網(wǎng)絡(luò)層次如圖1所示。

3.3.2 2，3層光纜模型

主干光網(wǎng)布放288芯光纜，在第1層光纜中設(shè)置6個（滿配12個）含48芯主干光纖的光纜交接箱，每帶預(yù)留11，12位為備用纖芯。每個光纜交接箱可支持20對芯光纖業(yè)務(wù)，即支持20個CATV光節(jié)點(diǎn)。每個288芯主干光纜環(huán)總量支持120個光節(jié)點(diǎn)，按每個光節(jié)點(diǎn)400戶計(jì)算，則一個主干環(huán)最大支持4.8萬（滿配9.6萬）用戶。

現(xiàn)階段光纜用戶多為CATV光節(jié)點(diǎn)，每光節(jié)點(diǎn)配置接入光纜6芯，其中業(yè)務(wù)占2芯，同時占用主干光纜纖芯；主干環(huán)網(wǎng)已為日后不可預(yù)知的業(yè)務(wù)（如商業(yè)專線等）和下一個3年網(wǎng)絡(luò)建設(shè)預(yù)留一定纖芯。

光纜規(guī)模預(yù)估按主干層288環(huán)、6條48芯、120個光節(jié)點(diǎn)計(jì)算：接入主干光纜層（主干環(huán)）布放288芯的光纖配線環(huán)，長5～10 km（平均7.5 km）；2）接入主干光纜層（主干環(huán)至光交接箱）布放48芯的光纜，長1～2 km（平均1.5 km）；接入光纜配線層（光纜）布放光纜從光交接箱至用戶小區(qū)或樓棟，12～24芯，1～2 km（平均1.5 km）；小區(qū)內(nèi)部光節(jié)點(diǎn)光纜視小區(qū)用戶數(shù)來定，每光纜4～6芯，長0.5 km。

4 小結(jié)與展望

在采用DOCSIS技術(shù)做為主流推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)改造的同時，需同步推進(jìn)EPON+EoC和EPON+LAN的進(jìn)度。鑒于目前EoC規(guī)范未能統(tǒng)一，設(shè)備生產(chǎn)鏈路不夠成熟，采用PON的模式，實(shí)施光纖到樓層或到戶，是新建網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。