在三网融合中广播电视网络技术发展的探讨

2010年1月13日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，决定加快推进电信网、广播电视网和互联网的三网融合。三网融合对广播电视行业而言是一次业务飞跃发展的良机，也是对现有广播电视网络技术的一次重要挑战。通过三网融合可以将现有的广播电视主体业务延伸扩展到电信服务领域，同时也将加快同互联网络业务的深度融合，使普通用户由单纯的看电视，使用机顶盒终端，发展到多业务融合的视频服务。

在三网融合的形式下，网络技术日新月异，广播电视传输技术不断发展，由早期的无线发射、微波传输到现在基于光传输的SDH、HFC技术等，由单向的完全广播传输技术到EPON、EOC等双向接入技术不断涌现，因此在三网融合的背景下，如何让技术更好的服务于业务发展，符合三网融合后的业务融合对于技术支撑的要求，因此如何规划符合三网融合发展要求的网络技术选型至关重要。在本文中作者将结合多年从事广播电视网络技术工作的经验，基于对三网融合中广播电视传输网络的浅见，探讨技术的选择和趋势，起到抛砖引玉的作用。

1 广播电视网络技术状况

1.1 现有广播电视网络技术及分析

现有广播电视网络主要采用的技术有SDH传输、DVB-C、HFC分配网络等。其中骨干网络传输主要是通过光缆组成长距离光传输网络，在光缆网络基础上构建SDH网络，主要用于广播电视节目、新闻传送和网络互联的长距离传输通信。SDH技术的优点很突出：技术成熟稳定;可以进行成环保护;接口形式丰富，由2M、45M、MPLS等多种业务接口，可以服务于语音业务、视频传输、网络互联等多种业务类型的应用;传输质量可靠。但是SDH技术的缺点同样突出，适用于带宽需求比较稳定的业务，对于带宽动态范围较大的业务形态支撑不足，尤其是新兴的互联网络业务和互动电视业务，主要原因是采用固定速率的接口实现业务传输。

DVB-C技术主要是基于MPEG-2编码技术，采用64QAM传输广播电视业务的欧洲标准，由于技术标准成熟，开放性较好、支撑厂家较多，应用广泛，在我国的广播电视网络数字化改造中广泛使用。但是由于DVB-C技术标准制定已经多年，且MPEG-2编码技术已经逐步被使用更广泛的H.264技术和正在进行产业化的国标AVS所代替，因此无论从带宽占用和编码效率而言，MPEG-2标准都已经无法满足广电行业发展的需求，新编码技术和产品必将替代MPEG-2标准。同时由于新兴数字调制技术的应用和芯片的推出，基于64QAM的系统也将逐步退出历史舞台，欧盟已经在积极推进DVB-C2标准的完善制定和产业推广。

对于HFC网络而言，现有的1550和1310射频光传输系统技术已经十分成熟稳定，完全可以满足单向网络下广播电视业务的传输要求，也可以满足基于IPQAM技术的双向网络改造要求，但是对于“三网融合”后的全业务融合用户接入而言，在用户信息交互和双向网络接入上无法支撑，必须使用其他技术作为补充。

1.2 新兴网络技术的应用

在现有阶段国内众多的厂商和网络运营商在新兴网络技术上不断探索创新，已经有多种技术得到很好实现，以下就是几种主要技术介绍。

OTN（光传送网，Optical Transport Network）：是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。属于第三代传送网技术，从设计上就支持话音、数据和图像业务，配合其他协议时可支持带宽按需分配（BOD）、可裁剪的服务质量（QoS）及光虚拟专网（OVPN）等功能。

ASON（智能光网络）：是构造在各种传送技术之上的，也就是在传送平面SDH、光传送网（OTN）之上增加了独立控制平面，因此它支持目前传送网可以提供的各种速率和不同信号特性（如格式、比特率等）的业务。ASON网络可以在两个客户网元之间提供具有固定带宽的传输通道，通道界定在光网络的输入接入点和输出接入点之间。

基于IP的视频传输技术：主要是DVB over IP技术，主要是通过将TS包打包为IP包的方式进行视频分发和业务传输。

DVB-C2：第二代DVB有线传输系统，在2008年被开发出来，其性能非常接近理论的香农（Shannon）极限。DVB-C2在相同的条件下比DVB-C高30%的频谱效率，并且下行信道容量大多比优化过的光纤同轴电缆混合网（Hybrid Fiber Coaxial的缩写，简称HFC）要大。

2 骨干和城域网络的技术发展

现有骨干网络技术主要是通过SDH传输基带信号（负责骨干传输）和通过HFC传输频带信号（负责用户接入和业务汇聚），因此对于骨干网络而言我们首先讨论基于基带信号的干线和城域网络传输。

现有的SDH技术主要是采用环路保护技术的光传输网络，由于业务的发展和带宽需求的不断增加，基带传输对于带宽、质量、稳定性和保护方式提出了更高的要求。因此今后的基带传输网络必须满足以下技术要求：首先可以满足多种格式和多种速率接口的业务需求;其次可以进行动态的带宽分配和调度;同时可以满足各类业务的不同Qos保障要求;可以实现网状结构的多路由业务保护。

由此可见，只有采用基于OTN技术的ASON平台才能满足以上需求，因此对于骨干网络和城域核心网络应当采用以上技术才可以满足“三网融合”后视频、数据、语音及多种融合型业务的技术承载要求。

对于频带传输的HFC技术，应当充分考虑现同现有1550nm和1310nm的射频光网络系统的兼容性，由于频带信号的传输主要是在用户分配网络进行使用，由于网络改造中对于光发射机、光放大器和光接收机的使用量巨大，因此必须同原有系统具有一定的兼容性。同时由于现有城市内管网已基本完成改造落地，新敷设光缆在多数地区存在一定的困难，因此对于原有光纤资源必须充分利用，挖掘光纤资源的传输带宽潜力。对此国内已有部分厂家做出积极探索，在射频和接入网络技术上使用波分复用技术，实现单向广播和双向数据业务的共纤传输，这样原有的光接收机和光放大器大部分可以保留使用，而通过逐步的更新换代可以完成对于整个城域用户接入网络的双向传输的改造。

3 编码和视频传输技术

数字电视系统主要采用的MPEG-2编码标准，标准清晰度下节目带宽为4-6M，高清晰度显示节目带宽为20M左右，对于单向传输的数字电视直播节目，如果仅传输标准清晰度的节目，对于带宽，现有节目带宽基本上可以满足系统需求。但是对于互动电视业务而言，MPEG-2的编码效率和节目带宽是无法满足大规模业务运营的需求的，现有的主流互动电视系统主要采用的是H.264编码技术，同时我们国家正在积极推进AVS编码标准的制定和产业化，因此对于这两种技术而言将是数字电视领域在今后至少10年发展的主流视频编码技术标准。

针对H.264和AVS编码技术的优点十分明显，根据部分厂家提供的资料和实测情况，在标准清晰度下，两种编码技术均可以在不超过2M带宽的情况下实现有质量保证的视频图像编码和传输。而对于高清晰度节目的传输，均可在不超过8M的编码速率下实现视频图像的编码和传输。表1列出了在完全使用MPEG-2编码和H.264/AVS编码情况下，通过直播系统和互动电视对于带宽要求和系统承载能力的对比。表1中的节目数量按照标准清晰度150套，高清晰度30套，剩余资源用于互动业务承载，可用频[FS:Page]道数量按照80个（考虑到无线干扰等各类因素）计算。

表1

因此通过编码技术的改进和提高，整个有线数字电视系统可以至少提高一倍的传输效率和系统容量。如果整个数字电视系统完全使用基于H.264或AVS编码技术进行单向或双向传输，整个系统容量可以是完全采用MPEG-2编码技术的近3倍。

当然基于编码技术的改善可以大幅度改善系统容量和带宽需求，同时我们还可以通过改进基于QAM技术的下行调制技术提高系统的带宽和容量。

表2

由表2可以看出每一种调制技术的改进至少可以提高20%的系统带宽，也就是可以增加20%系统容量。

由于COFDM技术本身具有更好抗干扰性能，因此对于在电缆内传输，可以让用户获得更好的业务体验。因此在DVB-C2标准中，调制技术由DVB-C中的QAM技术升级为COFDM技术。

作为DVB-C技术的升级，DVB-C2具有诸多优点：包括采用多传输流和一般的码流封装格式，;可变的编码和调制，以及自适应编码和调制技术;DVB-C2采用COFDM 编码正交频分复用（coded orthogonal frequency division multiplexing的缩写，简称COFDM）的调制方式;DVB-C2采用LDPC ＋ BCH的前向纠错编码方式;DVB-C2采用比特交织（Bit-Interleaving），时域交织，频域交织技术;DVB-C2采用导频技术（Pilots）;DVB-C2采用1/64或1/128的保护间隔（Guard Interval）。

4 接入网络和用户端

用户接入网络主要是解决“最后一公里”的问题，实际上由于技术的快速发展和应用，光纤到楼或者小区已经开始大规模的应用，所以应当用“最后100米”更加符合在三网融合后的技术需求情况。

在“三网融合”后，对于用户接入而言，要求可以承载对用户业务的以下需求的满足：包括一路语音业务64kbps;一路高清视频传输8Mbps（互动电视）;一路标清视频2 Mbps或高清视频8Mbps（视频通信）;至少4Mbps的宽带网络连接;同时可以收看直播视频节目。以上所有需求再考虑上附加信息等因素，一个普通用户至少需要20Mbps的双向接入带宽，同时还需要通过HFC技术接入直播视频业务。对于用户双向接入网络而言，在“三网融合”的情况下，要保证每个用户至少按照20Mbps以上的带宽进行接入网络设计和建设。

因此对于接入网络而言，最佳的方案是采用完全光纤入户的方案，当然骨干网络和城域网络也需要根据这种业务需求进行设计和改造，对于业务开展初期，至少需要14Mbps的接入速率才能满足基本的宽带接入、高清互动等业务的顺利开展和运营。

当然，从业务发展的角度讲，家庭用户不仅存在以上需求，随着技术的不断更新和应用，诸如家庭安全监控、智能家电综合控制、远程水电气抄表结算等，同物联网技术、智能家电技术、安防等多种技术的融合将衍生出多样性的业务应用类型和技术实践模式。

同时，对于用户终端，可能依然需要通过类似于机顶盒的方式存在，但是在功能和性能上会出现较大的改变和升级，这时的用户终端不仅是完成RF信号的接收和信号处理，还要支持宽带接入和语音接入，支持多种外接设备和端口，包括HDMI、以太网络、WIFI等多种接口，确保不同业务体验设备的稳定接入和运行。因此用户终端由机顶盒演变成为一个家庭综合信息服务网关，负责将用户家中的各类业务应用进行接入和认证的统一汇聚，广电网络公司将成为综合信息业务运营商，为用户提供包括从视频节目、视频通信、智能家庭、宽带接入等综合业务信息服务的运营商。

综上所述，针对三网融合后的广播电视网络技术发展已经具有了良好的技术储备和实践，但是由于在网络整体规模和统一技术模型方面各自为战，缺乏统一的技术规划和应用整合，造成技术应用没有规模效应，因此在三网融合的背景下，做好整个行业统一的技术规划，适应网络、业务的长期发展是一项紧迫并艰巨的工作。