建三江農(nóng)墾三網(wǎng)融合網(wǎng)絡(luò)平臺的構(gòu)建

劉巍，譚峰，聶亞平

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，大慶 163319；2.黑龍江省建三江農(nóng)墾通信有限責(zé)任公司）

三網(wǎng)融合是指電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò)通過技術(shù)改造，能夠提供包括語音、數(shù)據(jù)、圖像等綜合媒體的通信業(yè)務(wù)[1]。三網(wǎng)融合涉及影音視頻、醫(yī)療護理、電子政務(wù)、生產(chǎn)監(jiān)控等多個領(lǐng)域，與人民群眾生活息息相關(guān)，有利于減少基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)開支，降低社會管理成本。三網(wǎng)融合還能使電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)從三張獨立的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粡埲诤闲源缶W(wǎng)，提升資源利用水平。

2009年到2010年初，建三江農(nóng)墾管理局相繼完成了農(nóng)墾總局一級環(huán)網(wǎng)和建三江二級環(huán)網(wǎng)建設(shè)，同時2010年各農(nóng)場完成了本地廣播電視傳輸網(wǎng)正向覆蓋的升級改造工作，數(shù)字電視業(yè)已開通，所有農(nóng)場和局直有線電視網(wǎng)已經(jīng)具備了三網(wǎng)融合的基本條件[2]。方案設(shè)計正是在國家三網(wǎng)融合的背景下，依據(jù)現(xiàn)有小區(qū)情況，為達到“讓用戶看好電視、讓用戶用好寬帶，打造全新的現(xiàn)代化社區(qū)”這一目標(biāo)，打造整個黑龍江墾區(qū)先進的信息化示范社區(qū)，服務(wù)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)家庭。

1 需求分析

以國務(wù)院有關(guān)三網(wǎng)融合的政策為指引，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上繼續(xù)深入，將各農(nóng)場的接入網(wǎng)推進到千家萬戶；用戶通過一根有線電視線Cable，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)融合功能，即數(shù)字電視、寬帶數(shù)據(jù)上網(wǎng)、VOD視頻點播和語音電話功能。分析現(xiàn)有建三江管理局的電視網(wǎng)、電話網(wǎng)、計算機互聯(lián)網(wǎng)的需求，規(guī)劃和實施電視網(wǎng)、電話網(wǎng)、計算機互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合發(fā)展的解決辦法。廣播電視雙向接入規(guī)劃共涉及14個農(nóng)場，涉及的光工作站數(shù)共為680臺，用戶數(shù)總計23 817戶。

在現(xiàn)有的單向網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合本回傳設(shè)計方案，即可實現(xiàn)各農(nóng)場的雙向接入。網(wǎng)絡(luò)建成后，通過有線電視線既能讓用戶收看更多高質(zhì)量的電視節(jié)目，實現(xiàn)互動式VOD視頻點播，同時能讓用戶輕松實現(xiàn)internet互聯(lián)網(wǎng)接入。

2 三網(wǎng)融合網(wǎng)絡(luò)平臺的結(jié)構(gòu)

各農(nóng)場本地雙向接入網(wǎng)，將電視、數(shù)據(jù)、VOD點播甚至語音業(yè)務(wù)搭建在一個統(tǒng)一的物理平臺之上[3]，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 建三江農(nóng)墾三網(wǎng)融合整體結(jié)構(gòu)Fig.1 Overall structure of network convergence

該結(jié)構(gòu)符合國務(wù)院、廣電總局關(guān)于三網(wǎng)融合的綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的總體精神；網(wǎng)絡(luò)建設(shè)統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，統(tǒng)一管理和維護，有效地做到了物理網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一化，業(yè)務(wù)接入形式多樣化；統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)型架構(gòu)，但是能兼容不同類型的用戶終端，兼容性好；既能滿足建三江目前的業(yè)務(wù)需求，又能兼容未來的業(yè)務(wù)擴展，可以低成本、快速擴展出新的業(yè)務(wù)，比如Wi-Fi接入等；系統(tǒng)總體造價低，包含三個方面，一是建設(shè)費用CAPEX，一是運營維護費用OPEX，另一是后期的擴展費用。

2.1 數(shù)字電視接入方式設(shè)計

各農(nóng)場在建立二級環(huán)網(wǎng)時已經(jīng)購買了部分用于有線電視信號正向接入的設(shè)備，有線電視信號正向傳輸并接入用戶家庭的技術(shù)方案如圖2所示。

圖2 數(shù)字電視接入設(shè)計方案Fig.2 Scheme of the digital TV access

來自分局的數(shù)字電視節(jié)目進入農(nóng)場前端機房1550光發(fā)射機，通過光放大器放大功率后，通過光分路器分配到各光工作站；從光工作站輸出后通過同軸電纜網(wǎng)送到用戶家庭；信號經(jīng)機頂盒解調(diào)后通過電視展示給用戶欣賞；目前，單向的數(shù)字電視信號已經(jīng)送到各個農(nóng)場用戶家中。

2.2 數(shù)據(jù)寬帶接入方式設(shè)計

數(shù)據(jù)信號通過二級環(huán)網(wǎng)已經(jīng)到達各農(nóng)場前端機房，從農(nóng)場前端機房到光工作站的下行數(shù)據(jù)傳輸通道已經(jīng)具備，目前需規(guī)劃反向回傳通道，并規(guī)劃好CMTS、交換機等數(shù)據(jù)設(shè)備的配置，這也是設(shè)計所要實現(xiàn)的目標(biāo)[4]。數(shù)據(jù)寬帶接入的技術(shù)方案如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)寬帶接入設(shè)計方案Fig.3 Design of broadband access

互聯(lián)網(wǎng)Internet連接到交換機，為農(nóng)場數(shù)據(jù)寬帶接入提供出口；CMTS作為農(nóng)場數(shù)據(jù)寬帶接入的頭端設(shè)備，上聯(lián)交換機，針對傳輸網(wǎng)提供下行和上行的RF射頻連接；CMTS輸出的下行RF信號通過1550光發(fā)射機轉(zhuǎn)為光信號，與電視信號采用頻分復(fù)用方式傳到用戶家中；用戶家中使用Cable Modem將RF信號解調(diào)為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號，為電腦提供數(shù)據(jù)下行；Cable Modem接收到從電腦來的上行信號，并調(diào)制為RF射頻信號，回傳到光工作站，以模擬方式回傳到Vhub虛擬分前端，然后轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信號再回傳至農(nóng)場前端機房，還原為RF信號后進入CMTS上行口[5]。

這樣的數(shù)據(jù)寬帶傳輸方式是建立在有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)之上的，充分做到了與有線電視網(wǎng)絡(luò)的融合，接入建設(shè)更簡單；統(tǒng)一的多業(yè)務(wù)傳輸、接入平臺，更易于建設(shè)、管理和擴展；有線電視網(wǎng)絡(luò)建成之后，可以逐步發(fā)展數(shù)據(jù)寬帶接入業(yè)務(wù)，做到邊投入、邊受益。

有線電視業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)寬帶接入業(yè)務(wù)相互推進，可以為VOD視頻點播提供便利，有利于開展多業(yè)務(wù)，圖4為VOD視頻點播設(shè)計方案。

圖4 VOD視頻點播設(shè)計方案Fig.4 Video-on-demand design

視頻點播業(yè)務(wù)可以給廣大的用戶提供更多的收視選擇，擴展了數(shù)字電視業(yè)務(wù)的服務(wù)方式；充分利用HFC的帶寬資源及傳輸特性，適應(yīng)HDTV業(yè)務(wù)對傳輸網(wǎng)絡(luò)要求；只需在要開通業(yè)務(wù)的地區(qū)的分前端機房架設(shè)設(shè)備，前期投入小，隨著業(yè)務(wù)的增加，擴容相當(dāng)方便。

2.3 語音電話接入方式

擁有了非常成熟的數(shù)據(jù)寬帶接入網(wǎng)絡(luò)之后，要提供語音電話接入服務(wù)就非常方便，基于數(shù)據(jù)寬帶接入網(wǎng)的語音電話接入方式如圖5所示。

圖5 語音電話接入設(shè)計方案Fig.5 Design of voice telephone access

通過語音網(wǎng)關(guān)，將PSTN電話網(wǎng)與農(nóng)場的雙向數(shù)據(jù)接入網(wǎng)聯(lián)通；在用戶家庭，利用已有的數(shù)據(jù)寬帶接入，增加1部IP電話機即可實現(xiàn)語音電話功能。

基于已有的數(shù)據(jù)寬帶接入網(wǎng)提供語音電話接入服務(wù)，無需重復(fù)布網(wǎng)，簡單易行；只需要一套軟交換系統(tǒng)，就能實現(xiàn)內(nèi)部通話接近零成本。

3 網(wǎng)絡(luò)的升級擴展

遇到光纖資源不足，或者傳輸距離較遠的情況，可以采用數(shù)字化回傳技術(shù)，通過星型+匯聚結(jié)構(gòu)，可以不必重新鋪設(shè)光纖，大大節(jié)省業(yè)務(wù)開通時間，數(shù)字化回傳結(jié)束更可提升傳輸網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)原理結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 數(shù)字化回傳技術(shù)網(wǎng)絡(luò)原理Fig.6 Network theory of the digital backhaul

方案中，在靠近光站（也即反向模擬光發(fā)）處部署虛擬分前端Vhub，實現(xiàn)模擬回傳信號的匯聚，再通過數(shù)字化回傳方式傳回各場直前端機房；網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有上行傳輸結(jié)構(gòu)一致。

通過該結(jié)構(gòu)提供100 Mbps以太網(wǎng)或Wi-Fi無線接入，便于開展商業(yè)服務(wù)，商業(yè)以太網(wǎng)、Wi-Fi接入結(jié)構(gòu)——就近從虛擬分前端接入，如圖7、圖8所示。

圖7 百兆以太網(wǎng)接入結(jié)構(gòu)圖Fig.7 Structure of the fast ethernet access

圖8 Wi-Fi接入結(jié)構(gòu)圖Fig.8 Wi-Fi access structure

商業(yè)以太、Wi-Fi從虛擬分前端就近接入，為附近的商業(yè)用戶提供寬帶接入服務(wù)；網(wǎng)絡(luò)主干鏈路不需要調(diào)整，方便快捷；單個用戶終端帶寬100 Mbps，完全能滿足商業(yè)寬帶的接入需求；無線Wi-Fi方式覆蓋范圍大，避免了布線帶來的接入限制。

4 結(jié)論

建三江農(nóng)墾從墾區(qū)實際情況出發(fā)，以國家“三網(wǎng)融合”政策為準(zhǔn)則，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)施基礎(chǔ)之上，構(gòu)建三網(wǎng)融合網(wǎng)絡(luò)平臺，該平臺總體設(shè)計符合三網(wǎng)融合的綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，實行統(tǒng)一管理維護，業(yè)務(wù)接入形式多樣化，接入終端兼容性良好，對其他農(nóng)墾管理局起到了引領(lǐng)和參考作用[6]，對促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展，加快社會主義新農(nóng)村建設(shè)起到了良好的推動作用。

［1］ 丁頤，王厚芹.中國三網(wǎng)融合回顧與總結(jié)［J］.電視技術(shù)，2011，35（10）：59-62.

［2］ 郭峰，朱振華.農(nóng)墾建三江管理局雙向HFC網(wǎng)建設(shè)實踐［J］.有線電視技術(shù)，2013，3（3）：41-43.

［3］ 黃鈺.三網(wǎng)融合綜合接入方案設(shè)計［J］.電視技術(shù)，2012，36（2）：44-47.

［4］ 余宏博，孫運龍，韓一石.基于EPON的小區(qū)三網(wǎng)融合方案實現(xiàn)［J］.電視技術(shù)，2013，37（S1）：70-73.

［5］ 黨麗媛.基于EPON的三網(wǎng)融合接入技術(shù)［J］.電信技術(shù)，2013，21（7）：91-93.

［6］ 陳偉娣，張登倫.淺析農(nóng)業(yè)信息化與社會主義新農(nóng)村建設(shè)［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2013，25（1）：103-105.