徐 冉

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

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、多媒體技術(shù)的高速發(fā)展，廣播電視網(wǎng)絡(luò)開始向?qū)拵ㄐ啪W(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)不斷演進(jìn)，全國各地廣電運(yùn)營商已實(shí)施了數(shù)字電視整體轉(zhuǎn)換工作，完成了從模擬時(shí)代向數(shù)字時(shí)代的飛躍。在技術(shù)革新和市場發(fā)展的推進(jìn)下，用戶的電視收視習(xí)慣也在轉(zhuǎn)變——由被動收看轉(zhuǎn)向自主選擇，高清點(diǎn)播，直播節(jié)目回看時(shí)移，并逐步習(xí)慣以電視機(jī)終端為平臺嘗試各類多媒體綜合信息服務(wù)，這種人機(jī)互動交流的電視使用形式已經(jīng)成為趨勢，互動電視已成為數(shù)字電視發(fā)展的必然方向[1-4]。

目前，各地廣電運(yùn)營商已經(jīng)開始了互動電視建設(shè)運(yùn)營的探討，個(gè)別城市已經(jīng)全面推廣。廣州珠江數(shù)碼集團(tuán)有限公司作為廣州地區(qū)的有線電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，已經(jīng)明確把寬帶互動電視定位為未來的主營業(yè)務(wù)，從今年開始全面啟動互動電視業(yè)務(wù)。本文通過分析互動用戶的數(shù)據(jù)分析，結(jié)合有線電視網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，搭建網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模型，對適合寬帶互動發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)展開討論。

1 互動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境概況

在互動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，系統(tǒng)平臺搭建為網(wǎng)絡(luò)的核心要素，也是各地互動發(fā)展的首要工作。珠江數(shù)碼與微軟公司合作，建立了基于Mediaroom的互動電視平臺，該平臺使用通用硬件設(shè)備，包含190臺服務(wù)器和媒資存儲設(shè)備，50臺視頻編碼器和各類視頻處理設(shè)備。互動平臺根據(jù)廣州實(shí)際情況開發(fā)集成業(yè)務(wù)，再通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分發(fā)，以實(shí)現(xiàn)交互式數(shù)字電視服務(wù)，給用戶提供多種高質(zhì)量業(yè)務(wù)服務(wù)。

互動的流媒體業(yè)務(wù)包含節(jié)目時(shí)移、回看、點(diǎn)播和各類應(yīng)用。這些數(shù)據(jù)通過城域網(wǎng)傳輸?shù)礁鞣智岸?，通過本地CMTS按用戶需求分發(fā)到各機(jī)頂盒。2011年底平臺性能已支持高清互動用戶數(shù)250 000上線使用。目前系統(tǒng)已經(jīng)提供高清直播頻道19套、標(biāo)清直播頻道90套的直播服務(wù)、45套節(jié)目4 h時(shí)移及72 h頻道回看服務(wù)。在流媒體并發(fā)支持能力上，時(shí)移服務(wù)器可支持45 Gbit/s的推流帶寬，回看系統(tǒng)可支持40 Gbit/s的推流帶寬，VOD系統(tǒng)可支持20 Gbit/s的推流帶寬。

在互動電視中，直播節(jié)目采用了組播的模式，目前采用DOCISIS 3.0的技術(shù)進(jìn)行覆蓋，全網(wǎng)采用了1臺CMTS 3.0進(jìn)行節(jié)目分發(fā)，設(shè)置了10個(gè)直播專用頻點(diǎn)，直播流量以類似廣播的型式，不占用各分前端的點(diǎn)播CMTS。整個(gè)互動平臺的架構(gòu)如圖1所示。

2 用戶行為分析

互動電視打破了傳統(tǒng)的單向視頻服務(wù)傳輸模式，以用戶為主體，提供以用戶為中心的多種交互性業(yè)務(wù)，如點(diǎn)播、時(shí)移和回看等。在雙向數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸中，各類交互性業(yè)務(wù)均單獨(dú)占用網(wǎng)絡(luò)資源，用戶行為直接影響網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

為更好地了解用戶行為，筆者取樣1.8萬個(gè)互動電視用戶，通過互動電視平臺實(shí)施兩個(gè)月數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)每半個(gè)小時(shí)提取一次，包含了用戶數(shù)量、開機(jī)時(shí)間、收視內(nèi)容、收視習(xí)慣、占用流量和出口負(fù)荷等內(nèi)容，并從數(shù)據(jù)提煉分析，從用戶開機(jī)率、戶均占用帶寬和開機(jī)并發(fā)率3個(gè)影響網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主要因素入手。表1為某周在晚上10點(diǎn)高峰期的數(shù)據(jù)采樣記錄，具體數(shù)據(jù)和分析如表1所示。

表1 互動前端用戶數(shù)據(jù)分析匯總表

2.1 用戶開機(jī)率

互動電視用戶在收看電視時(shí)，無論是直播或點(diǎn)播節(jié)目，均須先通過互動機(jī)頂盒連接系統(tǒng)平臺，發(fā)出注冊請求。開機(jī)用戶可定義為當(dāng)互動機(jī)頂盒在前端系統(tǒng)注冊通過，并開始產(chǎn)生流量（可剔除待機(jī)狀態(tài)）的用戶。

從近兩個(gè)月的數(shù)據(jù)來看，用戶開機(jī)集中在每晚的8點(diǎn)至10點(diǎn)，每周日的晚上為收視高峰，兩個(gè)月的平均開機(jī)率為44.79%，峰值為69.85%。該數(shù)據(jù)目前較為穩(wěn)定，建議選擇70%作為模型設(shè)計(jì)參考。

2.2 戶均占用帶寬

在互動平臺中，直播節(jié)目采用了單臺CMTS組播技術(shù)，不占用帶寬資源，戶均占用帶寬主要是指用戶點(diǎn)播，其中主要是視頻點(diǎn)播。從數(shù)據(jù)來看，影響戶均占用帶寬的因素主要有兩個(gè)，一個(gè)是點(diǎn)播節(jié)目本身的帶寬占用，另外一個(gè)是用戶使用的頻率。

點(diǎn)播視頻的壓縮格式主要有MPEG-2和H.264兩類，廣州互動系統(tǒng)的電視節(jié)目采用H.264的格式，高清流為9 Mbit/s，標(biāo)清流為3 Mbit/s；用戶的使用頻率受節(jié)目內(nèi)容和價(jià)格的影響，在采樣的互動平臺中有高清直播電視節(jié)目19套（含1套3D頻道），標(biāo)清直播節(jié)目90套，其中45套節(jié)目支持4 h的時(shí)移和72 h的回看。系統(tǒng)已存儲了10 000 h的標(biāo)清節(jié)目，8 700 h的高清節(jié)目，每天保持3部以上的點(diǎn)播影片節(jié)目更新。

根據(jù)分析，由表1可以得出最高峰值的戶均獨(dú)占帶寬為4 Mbit/s，考慮到高清點(diǎn)播節(jié)目的逐步增加，戶均帶寬也會隨之提升，建議在目前的用戶習(xí)慣下，每戶分配5 Mbit/s，作為模型設(shè)計(jì)參考。

2.3 開機(jī)并發(fā)率

并發(fā)率即在線用戶同時(shí)點(diǎn)播的機(jī)率，從表1的互動平臺的出口流量數(shù)據(jù)分析，全網(wǎng)的并發(fā)率平均值為10%。在今年的1月份，珠江數(shù)碼實(shí)施了在網(wǎng)互動用戶全免費(fèi)試看的推廣，在2月份恢復(fù)正常收費(fèi)，為此，筆者選擇了一個(gè)用戶集中的光機(jī)進(jìn)行兩個(gè)月的數(shù)據(jù)對比，詳見表2。

表2 互動某前端在線用戶并發(fā)率分析表

可見開機(jī)并發(fā)率和市場策略關(guān)系密切，免費(fèi)時(shí)的并發(fā)率為收費(fèi)時(shí)的2倍。在特殊的重大節(jié)日期間，用戶對電視的關(guān)注也會使得并發(fā)率提升?？紤]到用戶習(xí)慣的改變、市場策略的調(diào)整，建議選擇正常推廣時(shí)期接近峰值數(shù)據(jù)30%作為模型設(shè)計(jì)參考。對于特殊高峰期的處理，互動平臺可采用基于PCMM的QoS保障，但系統(tǒng)端口達(dá)負(fù)荷時(shí)，用戶在新增點(diǎn)播時(shí)會收到端口擁塞提示，可稍后再試，不影響在線用戶的體驗(yàn)。

在明晰以上3個(gè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以通過調(diào)配前端出口資源的配置，選擇不同的模型滿足市場部門提高互動業(yè)務(wù)報(bào)裝滲透率需求，同時(shí)配合市場發(fā)展，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，對整體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及升級改造進(jìn)行調(diào)整。

3 互動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

互動用戶的全面發(fā)展，首先要立足于網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，合理利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，通過升級改造來適合互動發(fā)展。其次是合理規(guī)劃新建網(wǎng)絡(luò)，放眼未來，光進(jìn)銅退。以廣州為例，城區(qū)內(nèi)已基本實(shí)現(xiàn)了CMTS技術(shù)的雙向覆蓋，并以每年10萬戶的新增速度在新建網(wǎng)絡(luò)，對于互動電視的發(fā)展，應(yīng)采取不同的建網(wǎng)模式。結(jié)合HFC網(wǎng)絡(luò)特征以及數(shù)據(jù)分析，對寬帶互動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出如下建議。

3.1 基于CMTS網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)模型

在Cable的網(wǎng)絡(luò)中，CMTS接入技術(shù)一直在引領(lǐng)業(yè)界發(fā)展，目前已進(jìn)入DOCSIS V3.0，DOCSIS 3.0的最大特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸功能增強(qiáng)，其中包含了上下行多個(gè)信道捆綁，具備了可直接與FTTH競爭的寬帶水平。新一代的標(biāo)準(zhǔn)DOCSIS 4.0已在討論中，擴(kuò)大帶寬仍將是趨勢。在全國各地的有線電視網(wǎng)絡(luò)中，同軸電纜仍是目前信號傳輸?shù)某休d主體，需充分發(fā)掘利用，CMTS是最佳的選擇之一。

3.1.1 直播節(jié)目在HFC網(wǎng)絡(luò)中采用了組播的模式

采用CMTS技術(shù)來實(shí)現(xiàn)節(jié)目傳輸，直播信號傳輸是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和難題。在一般的網(wǎng)絡(luò)配置中，直播信號需通過部署在分前端的CMTS來實(shí)現(xiàn)，這樣不僅暫用資源，還需投入大量的直播CMTS，經(jīng)研究可采用直播獨(dú)立CMTS部署方式，如圖2所示。

CMTS處理如下：

1）Tuner1運(yùn)行DOCSIS，連接到CMTS網(wǎng)絡(luò)；

2）Tuner2實(shí)現(xiàn)直播業(yè)務(wù)傳送，建立Frequency_Table文件；

3）Tuner1與CMTS的連接丟失，CM繼續(xù)通過Tuner2提供直播業(yè)務(wù)。

CM上線時(shí)從TFTP上下載組播IP與頻率的對應(yīng)表，采用如下步驟：

1）CM收到組播請求，把組播請求里的IP與對應(yīng)表的IP進(jìn)行匹配查詢；

2）CM通過匹配查詢找到組播IP對應(yīng)的頻率；3）CM的Tuner跳頻到對應(yīng)的頻率上。

3.1.2 原有網(wǎng)絡(luò)的升級改造模型

多數(shù)城市的有線電視網(wǎng)已采用了CMTS技術(shù)改造，并把光機(jī)覆蓋用戶降低至400戶或200戶?；覥MTS網(wǎng)絡(luò)改造的主要原則是分步實(shí)施，并根據(jù)用戶發(fā)展來調(diào)整模型，結(jié)合上述開機(jī)率、并發(fā)率及戶均帶寬等關(guān)鍵技術(shù)參考指標(biāo)，并根據(jù)市場提供的推廣區(qū)域和滲透計(jì)劃，建立部署模型。

模型的基礎(chǔ)條件為：1個(gè)光發(fā)射機(jī)覆蓋4個(gè)光站，每個(gè)光站覆蓋用戶400戶，1個(gè)光發(fā)射機(jī)覆蓋用戶約1 600戶。

模型1：1個(gè)發(fā)射機(jī)對應(yīng)4個(gè)光站，共用8個(gè)CMTS下行頻點(diǎn)，可滿足滲透率21%互動用戶覆蓋，該模型適用早期廣覆蓋用戶區(qū)域的升級和未實(shí)施互動覆蓋區(qū)域的改造（見圖3）。

模型2：在模型1基礎(chǔ)上擴(kuò)容，1個(gè)發(fā)射機(jī)對應(yīng)4個(gè)光站，共用16個(gè)CMTS下行頻點(diǎn)（見圖4）。較模型1增加了8個(gè)頻點(diǎn)，原因是在雙向覆蓋優(yōu)質(zhì)樓盤中，通過近幾年的網(wǎng)改和升級，已全面使用860 MHz或1 GHz的設(shè)備，可在750 MHz至860 MHz/1 GHz頻段內(nèi)追加8個(gè)頻點(diǎn)，使這個(gè)模型在實(shí)際操作中頻點(diǎn)資源的占用量與模型1相比擴(kuò)充1倍。該模型主要用于重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域或新建樓盤，對于模型1的下行端口流量超出70%時(shí)，開始升級割接至模型2。

模型3：在模型3基礎(chǔ)上擴(kuò)容，一個(gè)發(fā)射機(jī)對應(yīng)2個(gè)光站，共用16個(gè)下行頻點(diǎn)，該模型只適用于模型2的擴(kuò)容，如圖5所示。

3個(gè)模型在射頻系統(tǒng)的建設(shè)上可以做到一步到位，表3為各個(gè)模型下可支持互動電視用戶區(qū)域覆蓋的滲透能力，具體模型搭建可根據(jù)市場發(fā)展和流量預(yù)警進(jìn)行合理調(diào)整升級。

表3 模型滲透能力

3.2 基于光進(jìn)銅退的新建網(wǎng)絡(luò)模型

在中國下一代廣播電視網(wǎng)的整體規(guī)劃中，NGB的核心傳輸帶寬將超過1 000 Mbit/s，保證每戶接入帶寬超過40 Mbit/s，可以提供高清晰度電視、數(shù)字視音頻節(jié)目、高速數(shù)據(jù)接入和話音等三網(wǎng)融合的一站式服務(wù)，使電視機(jī)成為最基本、最便捷的信息終端。未來網(wǎng)絡(luò)的爭奪，高帶寬將是第一步，在新建網(wǎng)絡(luò)中，如何預(yù)留足夠的帶寬來面對未來競爭，光進(jìn)銅退將會是較好的選擇。

3.2.1 雙線入戶

這是一個(gè)光纖到樓層的方案，在最后30 m的接入網(wǎng)中，采用雙線（同軸電纜和五類線）同時(shí)入戶。技術(shù)體系采用EPON模式，無源光網(wǎng)采用1∶16的光分，每16戶1個(gè)ONU。同軸網(wǎng)絡(luò)部可延用原有建設(shè)模式，在集成RF接口的ONU全面降價(jià)后，可調(diào)整為從ONU取DVB信號。在此模式下，按照30%的數(shù)據(jù)并發(fā)，用戶接入帶寬可達(dá)13 Mbit/s，符合互動高清點(diǎn)播8 Mbit/s與寬帶上網(wǎng)5 Mbit/s的帶寬需求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

互動網(wǎng)絡(luò)的具體方式如下：

1）前端配置。在分前端安裝EPON的頭端設(shè)備OLT，每個(gè)PON口覆蓋網(wǎng)絡(luò)其中一臺光機(jī)，在OLT劃分VLAN，采用2個(gè)VLAN來進(jìn)行業(yè)務(wù)區(qū)分，一個(gè)VLAN承載一種業(yè)務(wù)，VLAN 10承載寬帶業(yè)務(wù)，VLAN 20承載互動業(yè)務(wù)，OLT與ONU之間采用Trunk口，VLAN透傳信號，承載寬帶和互動業(yè)務(wù)（見圖7）。

2）室外ONU配置。在樓放的位置部署16 FE口的ONU，ONU的上聯(lián)口配置為VLAN Trunk模式，轉(zhuǎn)發(fā)VLAN20（互動電視業(yè)務(wù)）和VLAN10（寬帶業(yè)務(wù)），ONU啟用IGMP Snooping功能，對組播流進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（見圖8）。

3）室內(nèi)設(shè)備配置。雙線至用戶家中，戶內(nèi)安裝小型交換機(jī)（4口L2 Switch），Switch的Uplink口通過5類線連接到樓道ONU的FE口，配置為Trunk模式，轉(zhuǎn)發(fā)VLAN 10與VLAN 20的數(shù)據(jù)報(bào)文。L2 Switch的FE1/FE2口連接STB，F(xiàn)E3/FE4口連接PC，配置為Access模式，轉(zhuǎn)發(fā)VLAN 10和VLAN 20的報(bào)文，將VLAN標(biāo)簽剝離，STB過來的報(bào)文到達(dá)該FE口時(shí)，加上VLAN20的標(biāo)簽向上轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)開啟交換機(jī)的IGMP Snooping功能，實(shí)現(xiàn)寬帶和互動的捆綁（見圖9）。

3.2.2 光纖到戶

FTTH網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則：在小區(qū)新建時(shí)，考慮新建接入機(jī)房，部署OLT設(shè)備，每16戶一個(gè)光纖交接箱，采用集中分配的模式。在用戶室內(nèi)（一般在門后位置）安裝集線器箱，內(nèi)置220 V供電，用于安裝ONU。ONU選用4口輸出，室內(nèi)布線采用集中分配的模式，每個(gè)終端同時(shí)敷設(shè)五類線和同軸電纜，對于開通DVB業(yè)務(wù)的用戶，仍然使用同軸電纜網(wǎng)絡(luò)提供信號，對于開通寬帶或互動電視的用戶，采用LAN網(wǎng)接入（見圖10）。

光纖入戶方案從技術(shù)角度來看無疑是屬于目前建網(wǎng)的最佳方案，能提供戶均30 Mbit/s甚至更高的接入，且中間鏈路的無源光網(wǎng)可大大降低維護(hù)成本。對比雙線入戶，光纖入戶建網(wǎng)成本相對偏高，主要在用戶終端設(shè)備的投入，具體價(jià)格參看表4。

表4 雙線入戶和FTTH建網(wǎng)戶均成本對比 戶/元

4 小結(jié)

在三網(wǎng)融合的大環(huán)境下，互動電視是廣電發(fā)展的必然方向。借助廣電本身的受眾廣、覆蓋面大的優(yōu)勢，廣電運(yùn)營商可以開展各類互動電視業(yè)務(wù)，挖掘潛在市場，逐步提高廣電的市場競爭力。寬帶互動網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，要根據(jù)自身的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，遵循市場發(fā)展規(guī)律，建議在原有的網(wǎng)絡(luò)中，采用CMTS的技術(shù)進(jìn)行改造，對于新建網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)明確實(shí)施光進(jìn)銅退，可根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展和資金投入，選擇光纖入戶或雙線入戶。

[1]國家廣播電影電視總局科技司.下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）示范區(qū)實(shí)施總體方案[EB/OL].[2012-01-01].http://www.doc88.com/p-05329726169.html.

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