基于DOCSIS3.0的雙向HFC網絡規劃方案

余自強

（廣州珠江數碼集團有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

廣州有線電視自建網之日啟，通過和電信合作，租賃光纖管道資源，在特定的歷史條件下，快速占領了有線電視市場，奠定了廣州有線電視的基礎網絡。

近年來，隨著市場需求的變化，特別是廣州有線電視寬帶業務和互動業務的發展，現有的網絡結構已很難支撐各類新業務的發展，需要更多的光纖管道來優化網絡，滿足客戶需求，迎接市場挑戰。

在滿足數字電視的基礎上，為廣州有線電視的寬帶業務和互動電視業務的發展構建一個可管可控可信的、全程全網的寬帶交互式網絡，成為近期規劃的目標。

基于現有網絡資源，重點建設目標定位在分前端建設，利用多方面資源建設光纖環網，逐步割接光節點來降低覆蓋范圍，最終每個分前端覆蓋5萬戶，市區小區光節點覆蓋用戶在400戶以內。預計建成的網絡可滿足20萬戶寬帶，可支持全廣州開展互動電視業務。

1 業務需求分析

1.1 參考其他運營商接入網業務流量規劃

表1為中國電信中期寬帶業務需求，電信的各項業務都在一張網絡中承載，帶寬提升主要目的為開展IP?TV，側帶提升數據帶寬來提高用戶滿意度。

表1 中國電信中期寬帶業務帶寬需求

表2和表3分別是上海和深圳的廣電運營商的寬帶業務規劃，廣電的寬帶上網和互動電視雖然一般不在同一個通道，但帶寬提升也是發展趨勢。

表2 上海下一代廣播電視網（NGB）業務流量規劃

表3 深圳天威網絡業務寬帶規劃

1.2 寬帶業務現狀

在現在網絡資源下，集團技術部門已完成了對網絡進行最大優化，光機割接、帶寬均衡和波分復用等技術均已采用，但部分寬帶業務發展仍受制于基礎網絡。

目前寬帶業務最大的需求就是加強基礎網絡建設，降低光機覆蓋用戶數量。同時在廣州市區，競爭對手全網升級4 Mbit/s，并且在部分區域，用戶可開通6～12 Mbit/s業務的情況下，廣州有線電視目標用戶下行帶寬為6～12 Mbit/s，上行帶寬為1 Mbit/s。

2 雙向HFC網絡現狀

廣州有線網絡的寬帶業務采用DOCSIS技術，目前主要是DOCSIS2.0，已經有寬帶用戶近13萬，寬帶業務用戶側帶寬按2.0/0.5 Mbit/s（下/上行）使用。

2.1 現有CMTS、光發射機、光節點組成的傳輸結構模型

CMTS下行端口包含1～2個8 MHz頻道，QAM256，可用碼率48～96 Mbit/s。CMTS上行端口包含2個3.2 MHz頻道，QAM16，可用碼率為2×8.2 Mbit/s。光發射機覆蓋1～2個光節點，約2 000～3 000用戶。光節點覆蓋用戶數量為1 000～1 500戶。1～2個CMTS下行端口對應1個光發射機，2～3個CMTS上行端口對應1個光節點。

2.2 下行現狀

光發射機需要的下行帶寬為用戶數量、寬帶業務開通率、CM在線率、流量占用率和用戶側接入帶寬之積。

大部分區域按寬帶業務開通率10%，CM在線率70%，流量占用率10%計算，光發射機需要的下行帶寬為（2 000～3 000）×10%×70%×10%×2 Mbit/s=28～42 Mbit/s。

局部區域按寬帶業務開通率20%計算，光發射機需要的下行帶寬為（2 000～3 000）×20%×70%×10%×2 Mbit/s=56～84 Mbit/s，已使用2個48 Mbit/s的下行信道均衡。

2.3 上行現狀

光節點需要的上行帶寬計算方式與下行帶寬的相同。

大部分區域按寬帶業務開通率10%，CM在線率70%，流量占用率20%計算，光節點需要的上行帶寬為（1 000～1 500）×10%×70%×20%×0.5 Mbit/s=7～10.5 Mbit/s。覆蓋1 500戶用戶的光節點已使用2個8.4 Mbit/s上行信道均衡。

局部區域按寬帶業務開通率20%計算，光節點需要的上行帶寬為（1 000～1 500）×20%×70%×20%×0.5 Mbit/s=14～21 Mbit/s，光節點已使用2個或3個8.4 Mbit/s的上行信道均衡。

2.4 現有解決途徑

目前對于寬帶率超出20%的光節點，在光纖資源有限的前提下，已經開始通過波分復用的方式降低上行覆蓋用戶數量，并配合DOCSIS3.0技術拓展下行帶寬。

3 雙向HFC網絡規劃模型

3.1 新建分前端模型

覆蓋范圍以分前端機房為中心，覆蓋半徑4～6 km。機房規模為有線電視用戶5萬，約100～150個雙向光節點。面積為50～100 m2。電力為三相45 kW。使用1～2臺30 kW的UPS，視機房面積和設備量定。采用2～3臺機房機密空調，10～20個用電負荷為1 kW/柜的網絡機柜。

3.2 HFC+CMTS傳輸結構模型

在DOCSIS3.0技術基礎下，CMTS、光發射機、光節點組成了傳輸結構模型：1）CMTS下行端口包括4個8 MHz頻道綁定、QAM256，可用碼率192 Mbit/s；2）CMTS上行端口包括1個6.4 MHz或2個3.2 MHz頻道、QAM16，可用碼率17 Mbit/s；3）光發射機覆蓋4光節點；4）光節點覆蓋用戶數量400戶；5）對于CM，DOCSIS3.0設備完整支持，DOCSIS2.0設備只能搜到1個上行頻道。

3.2.1 CMTS下行和光發射機配比

1個CMTS下行端口對應1個光發射機，1個下行端口的4個頻點可分批開通。192 Mbit/s下行可滿足320個6～12 Mbit/s下行CM用戶。

根據下行帶寬計算方法，按寬帶業務開通率20%（4個光節點共1 600戶，則有320戶CM用戶），CM在線率70%，流量占用率10%，用戶側平均每戶可支持帶寬8.57 Mbit/s計算，CMTS下行帶寬為1 600×20%×70%×10%×8.57 Mbit/s=192 Mbit/s。

局部區域寬帶業務開通率40%，則1個光發射機只能覆蓋2個光節點共800用戶（320戶CM用戶），才可支持開通6～12 Mbit/s帶寬，即800×40%×70%×10%×8.57 Mbit/s=192 Mbit/s。

3.2.2 CMTS上行和光機配比

1個CMTS上行端口對應1個光節點。

根據上行帶寬計算方法，按寬帶業務開通率20%，流量占用率20%計算，400×20%×70%×20%×1.45 Mbit/s=17 Mbit/s。局部區域按寬帶業務開通率40%計算，400×40%×70%×20%×0.73 Mbit/s=17 Mbit/s。因此，可滿足0.73～1.45 Mbit/s的上行帶寬。

3.3 光纜結構模型

3.3.1 光纜分層

根據分前端機房的區域分布、自建通信管道的分布、用戶分布等信息為基礎，規劃光纜分為3層：1）第1層為中繼光纜層，總、分前端之間直連光纜；2）第2層接入主干光纜層，分前端接入光纜主干（環）；3）第3層為接入光纜配線層，主干（環）下接配線段。3層光纜網絡層次如圖1所示。

3.3.2 2，3層光纜模型

主干光網布放288芯光纜，在第1層光纜中設置6個（滿配12個）含48芯主干光纖的光纜交接箱，每帶預留11，12位為備用纖芯。每個光纜交接箱可支持20對芯光纖業務，即支持20個CATV光節點。每個288芯主干光纜環總量支持120個光節點，按每個光節點400戶計算，則一個主干環最大支持4.8萬（滿配9.6萬）用戶。

現階段光纜用戶多為CATV光節點，每光節點配置接入光纜6芯，其中業務占2芯，同時占用主干光纜纖芯；主干環網已為日后不可預知的業務（如商業專線等）和下一個3年網絡建設預留一定纖芯。

光纜規模預估按主干層288環、6條48芯、120個光節點計算：接入主干光纜層（主干環）布放288芯的光纖配線環，長5～10 km（平均7.5 km）；2）接入主干光纜層（主干環至光交接箱）布放48芯的光纜，長1～2 km（平均1.5 km）；接入光纜配線層（光纜）布放光纜從光交接箱至用戶小區或樓棟，12～24芯，1～2 km（平均1.5 km）；小區內部光節點光纜視小區用戶數來定，每光纜4～6芯，長0.5 km。

4 小結與展望

在采用DOCSIS技術做為主流推進網絡改造的同時，需同步推進EPON+EoC和EPON+LAN的進度。鑒于目前EoC規范未能統一，設備生產鏈路不夠成熟，采用PON的模式，實施光纖到樓層或到戶，是新建網絡的發展方向。