試分析有線數(shù)字電視光分組交換網(wǎng)絡(luò)物理層協(xié)議配置

摘 要：數(shù)字電視發(fā)展以提供個(gè)性化數(shù)字電視與全數(shù)字電視廣播的傳輸與接入服務(wù)為目標(biāo)，與此同時(shí)，有線數(shù)字光分組交換網(wǎng)絡(luò)作為新的發(fā)展方向處于核心地位。文章將針對(duì)光分組產(chǎn)生、光分組再生等幾個(gè)方向進(jìn)行深入研討，并以光分組交換物理層協(xié)議配置為分析的重點(diǎn)，力求為新一代有線數(shù)字電視的發(fā)展提供一些建議。

關(guān)鍵詞：有線數(shù)字電視；光分組交換；網(wǎng)絡(luò)物理層；協(xié)議配置

現(xiàn)階段，新一代有線數(shù)字電視以光分組交換網(wǎng)絡(luò)為核心，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，逐步完善了全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化數(shù)字電視及全數(shù)字電視廣播傳輸與服務(wù)的基本內(nèi)容和目標(biāo)。在這個(gè)過(guò)程中我們要克服快速光記憶器件缺乏等一系列問(wèn)題，并根據(jù)編碼設(shè)計(jì)、光分組產(chǎn)生等原理，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)物理層協(xié)議配置。

1 有線數(shù)字電視光分組交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

有線數(shù)字電視光分組交換網(wǎng)絡(luò)有三大基礎(chǔ)性業(yè)務(wù)，及高速因特網(wǎng)信息瀏覽及IPTV業(yè)務(wù)、節(jié)點(diǎn)交換廣播形式視頻業(yè)務(wù)、IP語(yǔ)音業(yè)務(wù)。此外，在發(fā)展理念上以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)提供與用戶駐地分離為根本，在傳輸與節(jié)目分離的技術(shù)支持下努力提高新一代有線數(shù)字電視的服務(wù)范圍。這就需要我們對(duì)有線數(shù)字電視光分組交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全新的分解、重組。其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖1所示。此外，新一代有線數(shù)字電視光分組網(wǎng)絡(luò)具有負(fù)載透明、標(biāo)記和交換采用電控制的特征，是現(xiàn)階段光電技術(shù)的新突破。

2 有線數(shù)字電視光分組交換網(wǎng)絡(luò)物理層協(xié)議配置分析

2.1 光分組產(chǎn)生

光分組最重要的功能就是碼速提升，即分組壓縮的能力。通過(guò)壓縮功能能夠保證數(shù)字電視信息可以有效的嵌入分組頭部分，與此同時(shí)，保護(hù)時(shí)間和嵌入分布可以在邊緣交換機(jī)的輔助下完成。因此，由光分組頭中控制的信息會(huì)隨著保護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)而降低分組同步的要求，即在分組長(zhǎng)的情況下能夠有效地解決鏈路利用率低的問(wèn)題。此外，在光分組工作進(jìn)行的同時(shí)需要強(qiáng)調(diào)IP分組的兼容性，并優(yōu)化分組頭大小。具體而言，當(dāng)分組頭較大時(shí)，所需的光緩存較大，靈活性較差。反之，當(dāng)分組頭較小時(shí)，其靈活性較好，但是會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸質(zhì)量較低的問(wèn)題。因此，我們需要針對(duì)情況進(jìn)行取舍，將問(wèn)題逐一解決。

在完成光分組交換任務(wù)的過(guò)程中，對(duì)低速分組頭進(jìn)行高速負(fù)荷傳輸，能夠?yàn)殡娐诽幚硖峁┯欣麠l件。例如：降低了對(duì)電路性能上的要求，減少延時(shí)等。與此同時(shí)，為了保證分組傳輸?shù)男?，通常情況下，我們要求分組錯(cuò)誤率與分組頭大保持統(tǒng)一。而分組頭信息主要由兩方面構(gòu)成，一是同步比特，另一是路由信標(biāo)志比特。為了更好的完成節(jié)點(diǎn)交換和光纖延遲分組的任務(wù)，一般情況下我們會(huì)將光分組設(shè)計(jì)為時(shí)間長(zhǎng)度固定的模式。

2.2 光分組編碼設(shè)計(jì)與分組頭處理分析

新一代有線數(shù)字光分組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要依靠于網(wǎng)絡(luò)物理層技術(shù)的開展和應(yīng)用，其核心技術(shù)是帶外信令編碼技術(shù)。即通過(guò)分離數(shù)據(jù)信道和控制信道，逐步實(shí)現(xiàn)凈荷與分組頭在不同信道中的傳輸任務(wù)。而帶外令編碼技術(shù)主要可以分為兩種形式，及雙波長(zhǎng)和副載波復(fù)用。其中，副載波復(fù)用編碼在操作過(guò)程中，凈荷與分組頭處于同一波長(zhǎng)，在交換節(jié)點(diǎn)位置完成分組頭的提取。而新一代有線數(shù)字電視的分組頭處理是依靠半導(dǎo)體光放大器來(lái)進(jìn)行的，因此需要完成以下兩大步驟。首先，有效地協(xié)調(diào)應(yīng)用交叉增益調(diào)制頻率的特征，對(duì)凈荷的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，完成壓縮分組頭。隨后，對(duì)分組頭進(jìn)行刷新和替換。

2.3 光分組再生與同步技術(shù)分析

在有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成中全光通道并不支持完全再生的功能。與此同時(shí)，我們得知光信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中經(jīng)常會(huì)受到多種因素的干擾，具體包括非線性因素和色散等。這將對(duì)電視網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模造成直接影響。因此，光分組再生需要通過(guò)異步數(shù)字光再生器實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破，即輸入時(shí)鐘數(shù)據(jù)頻率和相位，并轉(zhuǎn)變?cè)偕忍芈屎拖辔?。為了更好的滿足網(wǎng)絡(luò)同步光分組交換的要求，在分組交換網(wǎng)中需要針對(duì)固定時(shí)間長(zhǎng)度的分組進(jìn)行分組時(shí)隙調(diào)制和應(yīng)用，該步驟能夠有效地保證光分組在進(jìn)入到交換節(jié)點(diǎn)的時(shí)間與時(shí)鐘相位保持一致。

2.4 光分組交換流量控制

對(duì)于新一代有線數(shù)字電視光分組網(wǎng)絡(luò)的配置，其交換流量的分配方式主要為動(dòng)態(tài)分配。即，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)從每個(gè)站點(diǎn)對(duì)其他站點(diǎn)流量狀況的統(tǒng)計(jì)和分析，從而更好的實(shí)現(xiàn)流量的配置，提高分配效率。而動(dòng)態(tài)分配的形式主要有T-WDMA協(xié)議和無(wú)丟失調(diào)度方案。

T-WDMA協(xié)議主要是指，對(duì)即將被發(fā)射的站點(diǎn)和分組進(jìn)行送接收機(jī)相通信，并在時(shí)隙下完成分組發(fā)送。而常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)主要可分為傳送數(shù)據(jù)用途和控制性用途兩大方面。無(wú)丟失調(diào)度方案主要是指，以每個(gè)站點(diǎn)排隊(duì)頭中的分組信息為該方案建立的基礎(chǔ)，這就需要將控制信息傳輸給每個(gè)發(fā)射的站點(diǎn)和接收的站點(diǎn)。但是其劣勢(shì)也較為明顯，即時(shí)間的延長(zhǎng)。在兩種方案的比較中，我們認(rèn)為在T-WDMA協(xié)議有可能出現(xiàn)分組排頭沖突的問(wèn)題，此時(shí)，僅有部分信息能夠被正常發(fā)射，其余將被阻止和丟棄。而無(wú)丟失調(diào)度方案也存在延遲問(wèn)題，即信道時(shí)隙存有潛在的沖突問(wèn)題，此時(shí)會(huì)直接降低系統(tǒng)信息的吞吐量，難以保證其有序的發(fā)送。

2.5 光分組交換調(diào)度方案的完善與優(yōu)化

通過(guò)上述分析，我們認(rèn)為T-WDMA協(xié)議和無(wú)丟失調(diào)度方案并不是最佳的選擇。時(shí)間的延長(zhǎng)和數(shù)據(jù)的丟失主要是由于信源端排隊(duì)的信息狀態(tài)不完整造成的。故，在缺失的情況下難以避免信息傳送問(wèn)題的發(fā)生。因此，我們迫切的需求研發(fā)出新的光分組交換調(diào)度方案，有效地提高信息狀態(tài)，達(dá)到全面性和完整性層面的要求，減少延遲情況的發(fā)生。在不斷的嘗試中，我們發(fā)現(xiàn)信息并不會(huì)每分鐘都占據(jù)信道時(shí)隙，即站點(diǎn)信息在某一個(gè)時(shí)隙時(shí)很有可能處于空閑狀態(tài)，這就說(shuō)明優(yōu)化排隊(duì)狀態(tài)可以縮短的延遲，從而保證設(shè)計(jì)吞吐量不受干擾。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本次研究，我們對(duì)光分組的產(chǎn)生，編碼方案以及光分組的再生進(jìn)行了解，并對(duì)新一代有線數(shù)字電視光分組交換網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。其主要問(wèn)題在于快速光記憶器的缺失以及光分組交換器集成度較低，因此開發(fā)智能的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，利用好光電優(yōu)勢(shì)，有利于技術(shù)的革新。

參考文獻(xiàn)

[1]孫友偉.基于GPON的下一代數(shù)字有線電視接入網(wǎng)絡(luò)[J].電視技術(shù)，2008（10）.

[2]李法慶.下一代數(shù)字有線電視接入技術(shù)研究[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（9）.

[3]李笑凇.基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].貴州大學(xué)，2011（5）.