有線數(shù)字電視雙向網(wǎng)改造研究

周建如

摘 要：作為三網(wǎng)融合的重要組成部分，有線數(shù)字電視的雙向化改造工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，但當(dāng)前我國(guó)有線電視的雙向互動(dòng)率還相對(duì)較低，而且網(wǎng)絡(luò)功能與實(shí)際的業(yè)務(wù)需求還有一定的差距。該文對(duì)有線數(shù)字電視雙向網(wǎng)改中存在的信息分組丟失問題、內(nèi)部成本控制等問題進(jìn)行研究，對(duì)更好地促進(jìn)有線電視的雙向網(wǎng)改造有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：雙向網(wǎng) 雙向接入 信息分組的丟失率 成本控制

中圖分類號(hào)：TN943.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）10（a）-0011-02

在有線電視發(fā)展的后期，隨著有線電視的數(shù)字化發(fā)展，有線電視網(wǎng)絡(luò)逐漸進(jìn)入到雙向化改造階段。2010年國(guó)務(wù)院通過了“三網(wǎng)融合”的決議，要將有線電視網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)以及電信網(wǎng)整合成一個(gè)統(tǒng)一的信息網(wǎng)絡(luò)，而雙向網(wǎng)改造是其中重要的工作內(nèi)容。

有線電視網(wǎng)絡(luò)是本地區(qū)信息基礎(chǔ)建設(shè)的基石，在進(jìn)行有線數(shù)字電視的雙向網(wǎng)改造過程中，設(shè)計(jì)雙向網(wǎng)絡(luò)時(shí)要滿足以下條件[1]。（1）具備標(biāo)準(zhǔn)性。有線電視雙向網(wǎng)的軟硬件平臺(tái)要滿足國(guó)家規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)應(yīng)具備一定的開放性。（2）經(jīng)濟(jì)可靠性。有線數(shù)字電視的雙向網(wǎng)改過程中需要大量資金，為提高收益并保證有線電視的雙向網(wǎng)絡(luò)可靠運(yùn)行，需要控制成本、提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信效率。（3）可擴(kuò)展性。雙向網(wǎng)改應(yīng)該盡可能地采用成熟的先進(jìn)技術(shù)，并要滿足將來用戶的升級(jí)等需求。

1 雙向網(wǎng)改中的問題及策略

我國(guó)從2010年開始進(jìn)入了三網(wǎng)融合的新發(fā)展階段，目前在雙向網(wǎng)改過程中仍然面臨著一些問題。

在雙向傳輸網(wǎng)方面，首先是網(wǎng)改的整合改造面臨一定壓力。對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造首先要整合不集中的網(wǎng)絡(luò)，充分進(jìn)行三網(wǎng)融合的基礎(chǔ)上才能保證雙向網(wǎng)改的順利進(jìn)行；但由于廣電網(wǎng)絡(luò)不是統(tǒng)一建設(shè)的覆蓋網(wǎng)，因此在雙向網(wǎng)改過程中不僅需要將單向傳輸網(wǎng)絡(luò)改造為雙向傳輸網(wǎng)絡(luò)，還需要整合不同地市的網(wǎng)絡(luò)，這需要很大的資金支持。在市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)方面，不同級(jí)甚至是平級(jí)的有線電視也沒有進(jìn)行整合，這種分散的網(wǎng)絡(luò)無法保證有效利用廣電的高帶寬資源，在這種情況下進(jìn)行雙向網(wǎng)改面臨的成本可以想象。另外，在雙向網(wǎng)改實(shí)施過程中，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，寬帶技術(shù)選擇上一般都是自主進(jìn)行；而且接入設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一也導(dǎo)致設(shè)備難以互連互通。

針對(duì)雙向網(wǎng)改面臨的問題，可以提出相關(guān)的解決策略[2]：（1）雖然雙向網(wǎng)改有很多改造方案，但CMTS與PON+EOC應(yīng)用較多；其中CMTS接入技術(shù)應(yīng)用的比較早，但由于存在接入帶寬有限、漏斗效應(yīng)嚴(yán)重等缺點(diǎn)，所以它并沒有得到普及應(yīng)用。就EOC接入技術(shù)而言，廣電運(yùn)營(yíng)商推薦的標(biāo)準(zhǔn)有HomePlug AV、HiNOC等，但并沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此指定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是解決此問題的關(guān)鍵。（2）廣電運(yùn)營(yíng)商建立自己的IDC?；ヂ?lián)網(wǎng)的增值業(yè)務(wù)最終也會(huì)托管到IDC中，廣電運(yùn)營(yíng)商如果建立自己的IDC，不僅會(huì)掌握內(nèi)容權(quán)，而且還具備一定的網(wǎng)間結(jié)算優(yōu)勢(shì)。另外，針對(duì)廣電系統(tǒng)的IDC——MCC可以托管海量多媒體業(yè)務(wù)和互動(dòng)應(yīng)用媒體內(nèi)容，這些都會(huì)降低雙向網(wǎng)改過程中的出口帶寬成本。（3）雙向網(wǎng)改工作也在農(nóng)村地區(qū)實(shí)行。雖然農(nóng)村地區(qū)建設(shè)有限電視網(wǎng)絡(luò)的成本較高，但其市場(chǎng)尚未飽和，在不需要重新布線的情況下，就可以利用同軸電纜進(jìn)行雙向改造。

2 有線電視雙向網(wǎng)接入技術(shù)

目前有多種有線數(shù)字電視的雙向接入技術(shù)，國(guó)內(nèi)使用的主要有：CMTS接入技術(shù)、EPON+EOC技術(shù)和EPON+LAN技術(shù)。

CMTS接入方案主要使用在光纖到小區(qū)的應(yīng)用場(chǎng)景，曾經(jīng)是有線電視雙向網(wǎng)改的首選技術(shù)。CMTS接入方案能夠?yàn)殡p向網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，借助同軸電纜接入到用戶家中，然后使用用戶的Cable Modem進(jìn)行信號(hào)的調(diào)制解調(diào)。CMTS在HFC網(wǎng)絡(luò)中起著互連的功能，實(shí)現(xiàn)諸如射頻解調(diào)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以及協(xié)議處理的功能，光網(wǎng)絡(luò)的上下行傳輸分別使用單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，彼此之間不存在干擾，電視信號(hào)能夠單向傳輸給用戶，并且可以提供雙向的數(shù)據(jù)信號(hào)。CMTS滿足如下的工作原理：模擬信號(hào)依次經(jīng)過前端、光節(jié)點(diǎn)、雙向放大器以及分路器、TV等；CMTS統(tǒng)一管理控制數(shù)字信號(hào)，并依次經(jīng)過混合器、光節(jié)點(diǎn)、雙向放大器、分路器以及STB、TV；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)依次經(jīng)過服務(wù)器、CMTS、混合器、光節(jié)點(diǎn)、雙向放大器、分路器以及CM、PC。

CMTS接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中包含A平臺(tái)和B平臺(tái)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)整個(gè)環(huán)節(jié)是這樣的[3]：（1）同軸電纜以及光纖傳輸過程中都會(huì)有一定的損耗，為使用戶接收到高質(zhì)量的信號(hào)，需要在樓棟集中的地方部署一個(gè)雙向放大器，然后再使用同軸電纜接入用戶家庭，覆蓋用戶數(shù)不超過500戶；當(dāng)然，更好的選擇是以集中接入的星型網(wǎng)絡(luò)為主，采用全光站到小區(qū)，然后再使用同軸電纜入戶，光站覆蓋用戶數(shù)150～200戶左右。（2）用戶家中存放一個(gè)Cable Modem設(shè)備，完成信號(hào)的解調(diào)后再提供信號(hào)給STB；PC端會(huì)接收到諸如增值業(yè)務(wù)、視頻點(diǎn)播在內(nèi)的數(shù)據(jù)信號(hào)。（3）A平臺(tái)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后，光發(fā)射機(jī)將其發(fā)送到光纖中，并在接收端的光工作站進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；B平臺(tái)將A平臺(tái)的單向傳輸電視信號(hào)和下行傳輸數(shù)據(jù)匯聚起來，然后放大后通過同軸電纜傳輸。

CTMS接入技術(shù)有美國(guó)和歐洲兩種標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)采用的美國(guó)的DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)。CTMS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是能夠充分利用之前的傳輸介質(zhì)，不需要重新布線，因此實(shí)施成本相對(duì)比較低；在接入初期，用戶能夠隨時(shí)開通業(yè)務(wù)，而且改造也相對(duì)簡(jiǎn)單，但隨著后期用戶的不斷增加，其下行速率非常有限，因此難以滿足未來用戶的接入需求。美國(guó)等國(guó)家廣泛采用此方案是因?yàn)槠溆脩艟幼∠鄬?duì)分散，而國(guó)內(nèi)用戶居住相對(duì)集中，不適宜采用CMTS方案。

LAN技術(shù)多用于有線電視雙向網(wǎng)改的用戶接入端，EPON+LAN方案能夠?qū)⒐饫w接入到樓宇，并對(duì)A平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)和B平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)分別進(jìn)行雙向化改造，EPON設(shè)備和匯聚交換機(jī)聯(lián)合在分前端傳輸上下行信號(hào)，傳輸過程中A平臺(tái)和B平臺(tái)使用不同的波長(zhǎng)。在傳輸時(shí)[4]：（1）A平臺(tái)的分前端，為了接入更多用戶，電信號(hào)會(huì)先被轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后再傳輸，流經(jīng)光發(fā)送機(jī)經(jīng)過電光轉(zhuǎn)換后由分路器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分配。B平臺(tái)的分前端由匯聚交換機(jī)和OLT聯(lián)合傳輸信號(hào)，并最終將信號(hào)傳輸?shù)綐怯?。?）在實(shí)施從分前端到小區(qū)的線路時(shí)，要注意EPON+LAN方案具有雙網(wǎng)覆蓋、雙纖三波的模式，所以要合理考慮光纖數(shù)量，還要留有一定冗余，以提高網(wǎng)絡(luò)性能。（3）光信號(hào)傳輸?shù)綐怯詈螅瑯怯顑?nèi)配置的設(shè)備將其轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)后再進(jìn)行接入：A平臺(tái)是通過同軸電纜直接傳輸給終端用戶，B平臺(tái)則采取就近供電的原則，通過五類線接入用戶。EPON+LAN方案不僅具有較低的建設(shè)成本，而且接入用戶的帶寬性能也相對(duì)良好，即使B平臺(tái)出現(xiàn)故障，也不會(huì)影響有線電視信號(hào)，因此方便將來的業(yè)務(wù)擴(kuò)展。但與此同時(shí)，接入時(shí)需要五類線，這需要重新布線，所以此方案對(duì)新的居住小區(qū)可能更加適用。

太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）是一種新型的無源光纖接入技術(shù)，不僅傳輸可靠性比較高，而且傳輸距離也比較長(zhǎng)，同軸電纜（EOC）接入技術(shù)采用頻分復(fù)用的方式借助同軸電纜傳輸信號(hào)；在光纖到樓的應(yīng)用場(chǎng)景中，可以結(jié)合EPON+ EOC技術(shù)將原有的單向傳輸網(wǎng)改造為雙向網(wǎng)，此時(shí)EPON實(shí)現(xiàn)雙向網(wǎng)的分前端，用戶接入端使用EOC技術(shù)，然后用同軸電纜傳輸信號(hào)。和EPON+LAN方案類似，EPON+ EOC接入技術(shù)在分前端的傳輸是一樣的，只是在接入端有所不同：在B平臺(tái)，數(shù)據(jù)信號(hào)依次經(jīng)過分路器、ONU設(shè)備接到EOC頭端進(jìn)行調(diào)制，然后與A平臺(tái)的信號(hào)一起接入到用戶。

在各種光接入網(wǎng)應(yīng)用類型中，F(xiàn)TTH（光纖到戶）是最靠近用戶的，它將光網(wǎng)絡(luò)單元安裝在用戶處，這樣可以在提供高帶寬的基礎(chǔ)上增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)格式、速率、波長(zhǎng)等的透明性，從而在放寬對(duì)環(huán)境條件、供電等的前提下簡(jiǎn)化維護(hù)及安裝。相對(duì)于其他光接入類型，F(xiàn)TTH具有如下特點(diǎn)：（1）無源高帶寬。從局端到用戶基本上是無源的，而且?guī)捿^寬，符合運(yùn)營(yíng)商的大規(guī)模運(yùn)用方式。（2）適用于新業(yè)務(wù)。光纖可以直接接入到用戶，因此其波長(zhǎng)、帶寬以及傳輸種類都不會(huì)有所限制，比較適合引入新的廣電業(yè)務(wù)。（3）成本逐漸降低。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)TTH的成本也在不斷降低，甚至不久后會(huì)和DSL以及HFC的成本相當(dāng)。

3 雙向網(wǎng)改中信息分組的丟失率問題

對(duì)于單隊(duì)列單服務(wù)器門限服務(wù)系統(tǒng)而言，信息分組的到達(dá)過程滿足參數(shù)為λ的泊松分布，并且服從先來先服務(wù)的原則。每當(dāng)緩沖區(qū)中的所有信息分組被第一個(gè)單隊(duì)列服務(wù)完畢后，服務(wù)器就會(huì)空轉(zhuǎn)一次。當(dāng)信息分組數(shù)比緩存容量大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致信息分組出現(xiàn)溢出，從而導(dǎo)致信息分組的丟失。經(jīng)研究，對(duì)于緩沖區(qū)容量為S的緩存系統(tǒng)，信息分組的丟失率等于丟失的信息分組數(shù)目和緩沖區(qū)中信息分組總數(shù)的比值。對(duì)于單隊(duì)列單服務(wù)門限系統(tǒng)而言，信息分組的丟失率與信息分組的到達(dá)率成正比，與緩沖區(qū)的容量成反比。

當(dāng)選擇緩沖區(qū)容量S為3時(shí)，實(shí)驗(yàn)得到的信息分組丟失率相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

當(dāng)選擇緩沖區(qū)容量S為4時(shí)，實(shí)驗(yàn)得到的信息分組丟失率相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示。

由表1和表2可以看出，隨著信息分組的到達(dá)率增加，其丟失率也相應(yīng)增加；隨著緩沖區(qū)的容量增加，信息分組的丟失率降低。

對(duì)于雙隊(duì)列單服務(wù)門限系統(tǒng)而言，兩個(gè)隊(duì)列的信息分組到達(dá)都滿足參數(shù)為λ的泊松分布，而且也都是按照先來先服務(wù)的原則。服務(wù)器在服務(wù)兩個(gè)隊(duì)列的信息分組的中間，會(huì)經(jīng)過一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間，在服務(wù)完第一個(gè)隊(duì)列后，經(jīng)過轉(zhuǎn)換時(shí)間再服務(wù)第二個(gè)隊(duì)列，然后再經(jīng)過轉(zhuǎn)換時(shí)間后再服務(wù)第一個(gè)隊(duì)列，依此類推。不論哪個(gè)隊(duì)列的信息分組數(shù)大于緩沖區(qū)的容量，都會(huì)導(dǎo)致信息分組溢出，從而產(chǎn)生信息分組的丟失。在丟失率問題上，雙隊(duì)列單服務(wù)門限系統(tǒng)信息分組的丟失率與信息分組的到達(dá)率成正比，與緩沖區(qū)的容量成反比。

4 雙向網(wǎng)改的成本分析和控制

從市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)發(fā)展的角度來看，控制雙向網(wǎng)改的成本有重要的現(xiàn)實(shí)意義；隨著有線電視行業(yè)的不斷發(fā)展，雙向網(wǎng)改的內(nèi)部成本控制會(huì)直接影響企業(yè)的發(fā)展和前途，所以為了提高經(jīng)濟(jì)效益，有必要下大力氣控制雙向網(wǎng)改的成本。

按照COSO內(nèi)控體系的理論可以將一個(gè)內(nèi)部控制系統(tǒng)分為內(nèi)控環(huán)境、內(nèi)控活動(dòng)、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別以及監(jiān)督、溝通5個(gè)組成部分[5]，雙向網(wǎng)改的內(nèi)部成本控制分析可以從這些方面入手。

（1）內(nèi)控環(huán)境方面的雙向網(wǎng)改成本分析。內(nèi)控環(huán)境主要表現(xiàn)在管理、人員素質(zhì)等軟實(shí)力上，在有線電視的雙向網(wǎng)改實(shí)施初期，由于時(shí)間、進(jìn)度等因素的影響，實(shí)施人員一般會(huì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來粗略的規(guī)劃預(yù)算，或者是隨著雙向網(wǎng)改項(xiàng)目的實(shí)施不斷修改預(yù)算，使預(yù)算失去了原有的意義，從而造成有線電視雙向網(wǎng)改的成本往往居高不下。（2）風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方面的雙向網(wǎng)改成本分析。雙向網(wǎng)改工程涉及的資金一般比較大，但很少會(huì)設(shè)置相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)主控統(tǒng)籌部門；在對(duì)施工單位的招標(biāo)選擇上，招標(biāo)入圍選擇不夠嚴(yán)謹(jǐn)，缺乏風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。（3）內(nèi)控活動(dòng)方面的雙向網(wǎng)改成本分析。在立項(xiàng)階段，粗曠的預(yù)算很難有效監(jiān)管雙向網(wǎng)改工程；在實(shí)施階段，施工整個(gè)階段的全程監(jiān)控難以面面俱到，或者不能嚴(yán)格的監(jiān)管工作量和對(duì)應(yīng)費(fèi)用；在完工階段，要完成的主要工作包括退料、項(xiàng)目驗(yàn)收、結(jié)轉(zhuǎn)資產(chǎn)等，但由于雙向網(wǎng)改竣工驗(yàn)收工作執(zhí)行不力，這一方面也會(huì)間接影響雙向網(wǎng)改成本。（4）信息溝通的雙向網(wǎng)改成本分析。雙向網(wǎng)改工程進(jìn)行過程中，經(jīng)常會(huì)需要傳達(dá)與網(wǎng)改相關(guān)的各種信息，但信息的傳達(dá)缺乏一定時(shí)效性；另外，很少有雙向網(wǎng)改工程會(huì)專門設(shè)置專職的信息復(fù)雜人，這可能會(huì)造成雙向網(wǎng)改施工人員難以及時(shí)的將施工中出現(xiàn)的問題反饋到管理部門，信息溝通的這種問題也會(huì)導(dǎo)致投資決策，從而影響網(wǎng)改成本。（5）監(jiān)督方面的雙向網(wǎng)改成本分析。雙向網(wǎng)改的流程審批過程中，一般都會(huì)存在同一部門多人審批的現(xiàn)象，這樣容易造成對(duì)口關(guān)系的職責(zé)界定不清的問題；常規(guī)性監(jiān)督執(zhí)行不力，監(jiān)工主要靠抽查，這無疑也會(huì)導(dǎo)致雙向網(wǎng)改的施工成本虛增。

針對(duì)有線電視雙向網(wǎng)改中的成本問題，可以進(jìn)行如下改進(jìn)：（1）組織結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)。首先要設(shè)立專門的雙向網(wǎng)改風(fēng)險(xiǎn)管控部門，并增加雙向網(wǎng)改工程實(shí)施部的統(tǒng)籌職能。（2）當(dāng)前雙向網(wǎng)改項(xiàng)目的規(guī)章制度一般都是部門發(fā)文的形式，但不同部門的發(fā)文界定的范圍有所不同，為避免雙向網(wǎng)改受到內(nèi)部控制的制約，需要出臺(tái)統(tǒng)籌性的文件和制度，以引導(dǎo)雙向網(wǎng)改成本管控。對(duì)于不同的雙向網(wǎng)改項(xiàng)目，還需要建立相應(yīng)的考評(píng)制度，將考核指標(biāo)和雙向網(wǎng)改管理人員的待遇掛鉤，從而提高員工參與雙向網(wǎng)改內(nèi)部成本控制的積極性。（3）內(nèi)控活動(dòng)中的雙向網(wǎng)改成本控制改進(jìn)方案。在立項(xiàng)時(shí)，注重可行性報(bào)告的編制工作，一定要確定雙向網(wǎng)改項(xiàng)目可行的基礎(chǔ)上再進(jìn)行項(xiàng)目立項(xiàng)。

5 結(jié)語

該文首先介紹了雙向網(wǎng)改中面臨的一些主要問題，并對(duì)應(yīng)提出相應(yīng)的解決方案，然后闡述了主要的雙向網(wǎng)接入技術(shù)，分別說明了各種技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)；為提高雙向網(wǎng)改的網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，分析了雙向網(wǎng)改中存在的信息分組丟失問題；為降低雙向網(wǎng)改的成本，深入研究了影響雙向網(wǎng)改成本的因素，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案；這些研究對(duì)更好地促進(jìn)有線電視的雙向網(wǎng)改造有重要的參考價(jià)值。

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