趙月梅

（東?？h廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司，江蘇 連云港 222300）

0 引言

隨著三網(wǎng)融合的不斷推進(jìn)，光纖入戶技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中扮演著至關(guān)重要的角色。運(yùn)營(yíng)商逐漸將業(yè)務(wù)重心轉(zhuǎn)向視頻服務(wù)，加速了對(duì)寬帶網(wǎng)絡(luò)性能的需求。在這一趨勢(shì)下，有線電視網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)的Cable 線入戶方式面臨著帶寬局限性挑戰(zhàn)。用戶對(duì)高清視頻、互聯(lián)網(wǎng)電視的需求不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)絡(luò)難以滿足快速增長(zhǎng)的帶寬需求[1]。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，采用一種廣播電視環(huán)境下的萬(wàn)兆網(wǎng)際互連協(xié)議（Internet Protocol，IP）廣播方案，通過先進(jìn)的光纖入戶技術(shù)，從根本上解決有線電視網(wǎng)絡(luò)帶寬局限性問題，增強(qiáng)電視業(yè)務(wù)的支撐能力。

1 問題分析

在傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)絡(luò)中，采用Cable 線入戶方式存在著明顯的帶寬局限性問題，主要表現(xiàn)在3個(gè)方面。第一，數(shù)據(jù)傳輸速率有限。在數(shù)字化時(shí)代，用戶對(duì)快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笕找嬖鲩L(zhǎng)，而傳統(tǒng)Cable 線入戶方式的有限帶寬難以支持高速的數(shù)據(jù)傳輸。第二，高清視頻質(zhì)量受限。由于帶寬有限，傳統(tǒng)Cable 線網(wǎng)絡(luò)在傳輸高清視頻時(shí)可能面臨畫面壓縮、卡頓等質(zhì)量問題，影響用戶的觀影體驗(yàn)。第三，不適應(yīng)三網(wǎng)融合。傳統(tǒng)有線電視網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)對(duì)三網(wǎng)融合的趨勢(shì)下顯得相對(duì)滯后，無(wú)法提供足夠的帶寬支持新興的服務(wù)和應(yīng)用。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

方案旨在同時(shí)滿足有線直播的單向傳輸和吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（Gigabit Passive Optical Network，GPON）的雙向數(shù)據(jù)傳輸需求，提供了高效、穩(wěn)定和高質(zhì)量的服務(wù)。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，需要充分考慮信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量、用戶體驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)安全等因素，并確保各個(gè)組件之間的協(xié)同工作，具體設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.2 有線直播平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)視頻點(diǎn)播平臺(tái)

有線直播業(yè)務(wù)流設(shè)計(jì)涉及多個(gè)關(guān)鍵步驟，確保實(shí)時(shí)直播內(nèi)容以單向傳輸方式高效流向用戶端[2]。首先，接入實(shí)時(shí)直播內(nèi)容源，如攝像機(jī)、視頻編碼器，捕捉并編碼直播內(nèi)容，為網(wǎng)絡(luò)傳輸做準(zhǔn)備。其次，進(jìn)行視頻編碼，優(yōu)化視頻流大小和質(zhì)量以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸。在業(yè)務(wù)流管理中設(shè)計(jì)可靠的業(yè)務(wù)流，確保實(shí)時(shí)直播內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑上有效管理，定義流程以確保內(nèi)容順暢傳輸至用戶端。最后，利用網(wǎng)際互連協(xié)議（Internet Protocol，IP）廣播分發(fā)機(jī)，通過專用通道將已編碼的實(shí)時(shí)內(nèi)容傳輸至用戶端，確保高效廣播分發(fā)，使用戶能夠即時(shí)觀看直播內(nèi)容。

互聯(lián)網(wǎng)視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)流設(shè)計(jì)，先接收用戶視頻請(qǐng)求，包括點(diǎn)播、暫停、快進(jìn)等，然后進(jìn)行內(nèi)容檢索和存儲(chǔ)操作，根據(jù)請(qǐng)求檢索視頻內(nèi)容并提取存儲(chǔ)系統(tǒng)中的內(nèi)容。視頻解碼階段將提取的視頻內(nèi)容解碼，以在用戶設(shè)備上播放。解碼過程通常使用與有線直播相同或兼容的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，確保播放的兼容性[3]。

2.3 萬(wàn)兆IP 廣播分發(fā)機(jī)

萬(wàn)兆IP 廣播分發(fā)機(jī)提供高速、高效的IP 廣播分發(fā)，以支持有線直播平臺(tái)的單向傳輸[4]。通過采用廣播技術(shù)，它能夠一次性向多個(gè)用戶傳遞相同的內(nèi)容，從而顯著提高傳輸效率，特別適用于大規(guī)模觀眾的直播活動(dòng)。此外，支持流媒體內(nèi)容的優(yōu)化傳輸，保障高質(zhì)量視頻和音頻的實(shí)時(shí)傳輸。其服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）管理功能確保有線直播平臺(tái)的業(yè)務(wù)流能夠獲取足夠的帶寬和資源，以提供無(wú)縫、高質(zhì)量的服務(wù)。

2.4 EDFA

摻鉺光纖放大器（Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA）在光纖通信系統(tǒng)中主要用于光信號(hào)的放大，旨在應(yīng)對(duì)光纖傳輸過程中的信號(hào)衰減問題，特別是在長(zhǎng)距離傳輸中[5]。EDFA 通過激發(fā)鉺原子實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大，無(wú)須將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)再放大，避免了額外的復(fù)雜性和延遲。在光纖網(wǎng)絡(luò)中，EDFA通常安裝在光纖鏈路的中繼站點(diǎn)，周期性增加光信號(hào)的強(qiáng)度，以維持信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.5 分光器

分光器在光纖通信系統(tǒng)中的主要功能是將放大后的光信號(hào)有效分發(fā)給多個(gè)用戶，確保每個(gè)用戶都能夠接收到高質(zhì)量的信號(hào)。在信號(hào)分發(fā)方面，分光器通過將輸入的光信號(hào)拆分為多個(gè)波長(zhǎng)通道，每個(gè)通道對(duì)應(yīng)一個(gè)用戶或終端，使得單一光纖中能夠傳輸多個(gè)獨(dú)立的光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了多用戶同時(shí)接入的可能性。這種分光器的能力確保了每個(gè)用戶都能夠接收到穩(wěn)定且高質(zhì)量的光信號(hào)，而不受其他用戶影響。它能夠支持大規(guī)模用戶的同時(shí)訪問，并確保每個(gè)用戶都能獲得可靠的信號(hào)質(zhì)量。此外，分光器還具有較低的插入損耗和較高的分離度，有助于維持光信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量。

2.6 GPON 與OLT

GPON 設(shè)備提供雙向的數(shù)據(jù)傳輸通道，以滿足用戶上傳和下載數(shù)據(jù)的需求，特別適用于互聯(lián)網(wǎng)視頻點(diǎn)播平臺(tái)的雙向傳輸需求。這種雙向傳輸?shù)奶匦允沟肎PON 技術(shù)非常適合支持互聯(lián)網(wǎng)視頻點(diǎn)播平臺(tái)，用戶既可以觀看流媒體內(nèi)容，又能夠上傳、分享自己的內(nèi)容。光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）是GPON 網(wǎng)絡(luò)的中央控制和管理單元，與用戶設(shè)備光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit，ONU）協(xié)同工作，確保網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行。OLT 負(fù)責(zé)管理光信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)、接收、分配和調(diào)度，同時(shí)協(xié)調(diào)ONU 設(shè)備的工作。OLT不但負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)上行和下行數(shù)據(jù)的流向，確保高效、可靠的雙向通信，還能夠進(jìn)行帶寬分配，根據(jù)用戶需求動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源，以提供最佳的服務(wù)質(zhì)量。

2.7 ONU

ONU 的主要任務(wù)是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，使用戶設(shè)備能夠連接到光纖網(wǎng)絡(luò)。首先接收光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)，然后通過光電轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，使得高速光纖傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能夠在用戶設(shè)備中被理解和處理。除光電轉(zhuǎn)換功能外，ONU 還與OLT 通信，協(xié)調(diào)上行傳輸和下行傳輸，確保數(shù)據(jù)流暢。此外，ONU 還負(fù)責(zé)信號(hào)分發(fā)，將光信號(hào)傳送給家庭內(nèi)多個(gè)用戶設(shè)備，實(shí)現(xiàn)在家庭網(wǎng)絡(luò)中的分布式連接。這些功能共同確保ONU 在光纖網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮關(guān)鍵的橋梁作用，支持高效的數(shù)據(jù)傳輸和家庭內(nèi)多設(shè)備的連接。

3 技術(shù)分析

3.1 實(shí)施方案的可行性

實(shí)施方案的可行性分析需要綜合考慮實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、用戶需求和技術(shù)支持等因素。一方面，進(jìn)行實(shí)地測(cè)試和模擬場(chǎng)景驗(yàn)證，以確保方案在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。通過評(píng)估現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、帶寬、信號(hào)傳輸質(zhì)量等，識(shí)別可能的問題和挑戰(zhàn)。另一方面，需要與相關(guān)利益方如電視臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商進(jìn)行溝通，了解他們的需求和期望，確保方案符合各方的實(shí)際情況。具體可行性分析實(shí)測(cè)結(jié)果如表1 所示，這些實(shí)測(cè)結(jié)果將為方案的進(jìn)一步實(shí)施提供基礎(chǔ)，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

表1 實(shí)測(cè)結(jié)果

3.2 對(duì)電視業(yè)務(wù)支撐能力的提升

引入萬(wàn)兆IP 廣播方案顯著提升了電視業(yè)務(wù)的支撐能力。通過這一方案，電視業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了以下具體效果。第一，更豐富的頻道選擇。萬(wàn)兆IP 廣播方案的實(shí)施使得電視業(yè)務(wù)能夠支持超過300 個(gè)頻道，為用戶提供更多樣化的觀看選項(xiàng)。新方案涵蓋了不同類型、主題和語(yǔ)言的頻道，滿足了不同用戶的觀看需求。第二，提供高質(zhì)量的視頻體驗(yàn)。該方案支持高清、4K 等高清晰度內(nèi)容的傳輸，有效改善用戶的觀看體驗(yàn)。用戶的高清體驗(yàn)滿意度從先前的75%上升到90%，而4K體驗(yàn)的滿意度則達(dá)到85%。第三，更快速的數(shù)據(jù)傳輸。萬(wàn)兆級(jí)的IP 廣播方案實(shí)現(xiàn)了超過1 GB·s-1的數(shù)據(jù)傳輸速率，在互聯(lián)網(wǎng)電視等應(yīng)用的支持下，用戶可以體驗(yàn)到更快速、更穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。新方案的平均下載速度提高了50%，用戶的整體流暢觀看體驗(yàn)得到了顯著改善。

4 結(jié)語(yǔ)

文章設(shè)計(jì)的方案以萬(wàn)兆IP 廣播為核心，實(shí)現(xiàn)了有線直播和互聯(lián)網(wǎng)視頻點(diǎn)播平臺(tái)的雙向傳輸需求。該方案通過多網(wǎng)絡(luò)的融合，綜合運(yùn)用EDFA、分光器、GPON 等關(guān)鍵技術(shù)，為廣播電視寬帶網(wǎng)絡(luò)光纖入戶提供了可行而高效的解決方案，從而為用戶提供了更優(yōu)質(zhì)的觀看體驗(yàn)和更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持。