湖南省有线电视网络接入网双向改造实施方案.docx
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湖南省有线电视网络接入网双向改造实施方案
湖南省有线电视网络
接入网双向改造实施方案
深圳速浪数字技术有限公司
二OO九年三月
第一章
网络基本状况
湖南省有线电视网络集团是经省政府批准的湖南省有线电视网络整合、运营、融资主体，现有11家市州、22家县市区有线电视网络公司，年内还有20家左右县市区有线电视网络公司加入，又有丰富的网络资源和庞大的用户群体。
1.1用户情况
目前，湖南省有线电视网络集团拥有覆盖用户320万户，可收费用户200万户，并以每年10%的发展速度递增。
年内可全部完成数字电视的整体转换工作。
1.2网络结构
全省网络采用省、地市、县区三级平台，由省骨干网络、地市、县区城域网络构成。
地市级城域网络采用总前端+分前端模式，采用1550+1310星型组网，县级城域网采用全1310星型组网或全1550星树型组网。
1.3基本建设情况
已建设光节点7000多个，光缆20万芯公里，已建成城区管道2000多公里。
光节点覆盖用户数从100多户到1000多户不等。
可收费用户200万户中90%完成了集中网改，20%完成了五类线入户工作。
第二章
接入网产品解决方案
1
2
2.1速浪“奔猫™”解决方案
速浪“奔猫™”（Blossoms™BenchModem™）系列产品采用的是综合性能优异的HomePLUGoverCoaxial方案作为基础，旨在解决光纤同轴混合网的最后一百米问题。
当前EPON的广泛应用促进了“光进铜退”这一大趋势，各个运营商都在尝试以EPON+EoC方式进行全网双向改造，奔猫™解决方案在充分考虑EPON+EoC类接入方案的同时，对没有部署EPON的运营网络仍有优异的适用性。
速浪“奔猫™”解决方案的应用拓扑请参见图1。
图1速浪奔猫宽带解决方案
2.2利用速浪“奔猫™”进行双向网改的组网方法
2.2.1EPON+奔猫™的组网方法
图2EPON+奔猫™解决方案构成TriplePlay的组网方法示意图
图3EPONOverlay+奔猫™解决方案构成TriplePlay的组网方法示意图
在具有EPON将光节点扩展到楼头时，可在每一个ONU的下端，即光节点平行的位置放置1台HomeLink-606xA或者HomeLink-606xB。
一般这种情况下光节点至用户之间是不需要再配备放大器的，所以一般不需要再行部署中继器。
用户终端配备HomeAccess-1060型，终端可以直接环出到用户的电视机，数据端可以接到用户的PC用于数据业务，或者连接STB用于回传，也可以接SOHO路由器和交换机组成SOHO网络。
对于HomeLink-6061A/B型，每一台前端可接入60~100户，虽然HomeLink-6061A/B具有支持200用户以下的接入能力，但是为了保证用户的基本接入带宽，每一台HomeLink-6061A/B的接入用户数量可参考此数值。
按照上述建议数量进行接入时，可以保证每一个用户得到的实用带宽超过1Mbps。
接入EPON的ONU时，HomeLink-6000系列前端提供一个100BaseT的电口，该电口经过ONU上行至OLT，在OLT处分离后，该路信号进入有线电视B平台的汇聚层或者接入层，视业务的不同，可能被路由至Internet出口或者数字电视前端的VOD服务器。
用户请求得到的Internet响应数据将逐次通过B平台OLTONUHomeLink-6000分配网HomeAccess-1000终端传输至用户的计算机；VOD响应的下行可以通过数字电视平台进入HFC发给对应的STB，在使用IPTV模式时，将通过与Internet响应完全相同的路径下行至用户的STB。
2.2.2单向HFC+奔猫™的组网方法
图4单向HFC+奔猫™解决方案构成TriplePlay的组网方法示意图
对于没有全面部署EPON的网络，可利用HomeLink-6000系列前端，HomeRelay-6900系列中继器和HomeAccess-1000系列终端构成完整的双向接入系统。
HomeLink-6000系列前端将部署在最边缘的一级光节点处，HomeLink-6000系列将串接于光节点原有的射频输出端之后，双向数据通路往上级利用单芯或者双芯光纤回传到远端B平台汇聚层或者接入层；从前端输出的每一路干线上的放大器（一般有1~3级）都应安装跨接器HomeLink-2000；按照64（奔猫-II代）个用户分组，在分组支线上安装中继器HomeRelay-6900，终端用户使用HomeAccess-1000系列奔猫™即可完成双向改造。
对于多路输出光节点，可配置HomeLink-6064A/B型是最多四路配置的模块化前端，根据网络现场的实际需要选配2到4个HomeLink-6500前端模块，前端模块的主要配置和技术指标与HomeLink-6061系列前端完全相同。
注意：
针对奔猫-I代和奔猫-II代，需要分别配备相应的中继器与前端，这两种解决方案暂时不能互相兼容。
2.2.3奔猫™VLAN组网方法
速浪奔猫系列前端、中继器和终端均支持VALN应用，最多支持4096个VLANID。
奔猫EoC设备通过设置虚拟端口和建立虚拟网桥实现VALN设置。
通过网管软件配置VLAN，用户可以非常方便地实现基于业务的VALN组网和基于终端用户的组网等应用。
基于业务的VALN组网方法
图5基于业务的VALN组网方法示意图
广电运营商可以为每一种独立的业务规划一个VALNID，为申请不同业务的用户终端分配并配置不同的VALNID，从而实现业务控制功能。
同时，可以为所有EoC的前端、中继器和终端规划一个管理VLAN，通过总前端网管工作站管理所有的EoC设备，确保EoC系统安全稳定地运行。
基于终端用户的VALN组网方法
图6基于终端用户的VALN组网方法示意图
为了实现用户控制，广电运营商可以为每一个终端用户设置唯一的VLANID。
这样可以有效地实现用户浏览与发布信息的追溯，进而提高网络的可管理性。
2.2.4速浪“奔猫™”解决方案的层次结构
速浪“奔猫™”解决方案具有良好的层次结构，HomeLink-6000系列前端的每1路输出端可支持32（或者64）个中继器连接，每个型号的中继器支持32（或者64）个终端连接。
这样处于光节点位置的HomeLink-6000系列前端可以满足从最少32个到最多达1000户以上的用户连接，其使用范围可以满足已经普遍部署EPON的运营商网络到尚未进行EPON部署，甚至没有进行任何双向网络改造的运营商网络。
其单机接入距离最长超过2公里而不需要任何中继，这意味着速浪“奔猫™”解决方案对于农村有线电视网络仍具有优异的适应性。
图7速浪“奔猫™”解决方案的层次结构
表1列举奔猫-II代各个型号的前端和中继器的配套使用原则和网络的接入数量规定，可作为运营商在具体部署时的施工参考。
虽然单台前端或者中继器的接入用户数量不必要严格限制在规定数量以下，但是为了保证用户能够得到足够的实用带宽，本表规定的接入数量是有必要遵守的。
表1奔猫-II代产品的接入用户数量规定
前端型号
EHL-6061A/B
EHL-6064A/B+2EHL-6560
EHL-6064A/B+3EHL-6560
EHL-6064A/B+4EHL-6560
输出端
1
2
3
4
每1路输出连接的中继器数量
64
64
64
64
单台前端连接的中继器数量
64
128
192
256
单台中继器可连接的终端数量
64
64
64
64
单台前端可连接的终端总数量
64
128
192
256
配套的中继器型号
HomeRelay-6960型
配套的终端型号
HomeAccess-1060型
第三章
实施方案说明
在接入网双向网络改造过程中，项目实施是最关键的环节，实施质量的好坏直接关系到项目的成败。
3
3.1网络规划
网络环境的建立是双向网改的关键，必须对整个系统进行详细的规划，包括EoC前端的覆盖域、网络噪声抑制、链路衰减控制、应用带宽规划、网络升级策略、IP地址规划、vlan和QoS规划以及安全规划等等。
解决好以上问题，双向网改才能达到预期的效果，否则，会留下隐患，给未来的运营管理带来不利的影响。
3.1.1前端的覆盖域
在双向网改规划时，EoC前端一般会安装在光节点处，根据光节点输出路数的不同，会在每一路上分别配置EoC前端设备。
广电网络树型结构的特点决定了网络噪声会在EoC前端处产生噪声汇聚，EoC前端覆盖的户数越多，则EoC前端出的噪声汇聚越强烈，信噪比会大幅度的下降，其结果会影响前端与终端的信道评估，轻则影响通信速率，重则造成EoC终端经常掉线。
因此，在网改实施的初级阶段要规划好EoC前端的覆盖域。
根据EoC前端所能提供的带宽水平，考虑业务发展比例及经验数据，业界一般认为在网改初期，单路EoC前端以覆盖200户左右为宜，随着网改的深入，EoC前端会逐渐向用户侧推进，覆盖用户会更少，EoC前端处的噪声汇聚会减轻，同时为用户提供更高的带宽。
3.1.2信噪比控制
接入网改造技术必须工作在一定的信噪比之上。
提高信噪比的方法有两种：
第一是控制网络噪声水平，第二是提高信号强度。
HFC噪声特性分析
HFC网络的信道属于恒参调制信道，即传输函数不随时间变化的信道。
绝大多数的信道噪声都属于加性噪声，即在接收到的已调信号上线性叠加了一个干扰信号，一般用载噪比和噪声系数来衡量噪声。
信道的加性噪声种类是多方面的，就其来源而言，基本上可以分为内部噪声和外部侵入噪声。
内部噪声由器件本身产生，主要由两类噪声组成，一类是热噪声，另一类是散粒噪声，它由有源放大器内电流的不均匀性及不连续性产生。
在HFC网络中，内部噪声以热噪声为主，影响主要体现在热噪声的积累上。
外部侵入噪声就是来自系统外部的噪声，通过不同的方式耦合进入系统。
HFC上行信道中的侵入噪声可以分为以下几类：
1、脉冲噪声：
脉冲噪声可能是用户端的某些突发脉冲产生的强磁场耦合进入电缆的馈线或引入线部分，或者通过空气的传播耦合进入用户端的设备中。
绝大多数脉冲噪声由人造源产生，如发动机点火，电器开关的通断等，频谱范围在60Hz～2MHz之间。
虽然它的频谱范围不在上行信道的频谱内，但由于脉冲幅度较高，它的各次谐波分量可能达到更高的频率从而影响上行信道；另外计算机等数字设备引起的脉冲噪声，范围在5～40MHz内；自然界的脉冲噪声源包括闪电、天电干扰、来自银河系的噪声和静电泄漏等，典型的频谱范围在2kHz～100MHz内。
抑制脉冲噪声将会降低HFC系统的误码率（BER）。
抑制脉冲噪声的方法主要有两种，即采用前向纠错编码（FEC），或者使用滤波器技术。
2、窄带短波噪声：
通常可以理解为在大气层中高频电磁场产生的电磁波在空气中传播，通过电磁耦合进入HFC网络的上行信道，形成窄带短波噪声，导致信道的可用性下降，频谱范围在5～30MHz内，它的活动与太阳黑子的活动周期密切相关。
常用的抑制该类噪声的方法是对上行信道去耦，即选用屏蔽性能良好的电缆以减少窄带短波噪声的耦合。
3、感应噪声：
用户端的电气设备与同轴电缆的相对位置靠近，使该类高电平噪声耦合进入HFC网络的上行信道，又称为"接近"，频谱范围在5～40MHz内。
这类噪声可以用搜索法来定位噪声源的位置，然后切断噪声源与电缆的连接。
另外，对这些可能造成感应噪声的电气设备做好接地、屏蔽等防护措施也可以降低感应噪声的影响。
4、反射噪声：
由于树型结构的HFC网络中同轴电缆的特性阻抗（75Ω）与线路中的放大器、分支器等部件的接口阻抗不匹配，造成上行信号的反射，引起上行信道的信号间干扰。
抑制回波反射的有效途径是尽可能使HFC分配网络中的放大器、分支器、分配器等负载的阻抗与同轴电缆特性阻抗相匹配。
5、共模噪声：
由HFC网络中设备的非线性造成的，例如连接器的氧化就会产生共模噪声，在HFC上行信道的频谱中通常表现为离散的噪声尖峰。
加强对网络的维护和管理，及时发现和更换锈蚀的电缆和接头，就能将共模噪声控制在允许的范围内。
从信号上行传输方向看，网络的众用户端是上行信号传输的始端，信号群经众多用户端及电缆引入各种干扰并汇聚成强大的干扰源，造成上行信号的C/N值严重低下，我们把这类干扰称之为汇聚干扰。
由于各用户上行信号经由不同的路由，其传输增益不同，造成各用户上行信号回传汇聚后呈现电平值严重不一致，这就是HFC网络上行通道的电平汇聚均衡问题。
有线电视HFC数据网络的若干问题之所以多年尚未很好解决，主要是我们习惯了用传输有线电视单向电视信号的固定思维模式和建网经验来试图解决双向数据传输问题。
从工程技术角度来说，借助相应的有效抑制噪声的产品，HFC网络双向改造是切实可行的。
在噪声控制方面，可以采取以下措施：
1、利用有线电视数据网络用户逐步增加的特点，利用性能优异的高通,窗口滤波器加在需要施行噪声阻断的网络段中，可以抑制大部分的侵入噪声；
2、尽量选用屏蔽性能良好的电缆，减小耦合进入电缆的窄带短波侵入噪声；
3、尽量选用连接特性好、无电磁波泄漏的电缆连接器，以消除因连接泄漏引入的感应噪声；
4、HFC分配网络中的放大器、分支器、分配器等负载的阻抗要与同轴电缆特性阻抗相匹配（75Ω），以抑制反射噪声；
5、对那些接触不良或生锈的电缆以及接头要及时更换，以抑制共模噪声，其应该在电缆双向网络改造中作为重点，还有就是施工的时候要严格遵照相关技术工程规范；
6、采用前向纠错编码结合交织技术可以抑制脉冲侵入噪声引起的群误码；
7、适当控制光节点的规模，以抑制噪声"漏斗效应"；
8、当用户数量增加到一定规模时，可以考虑主干数据网络采用IP/DWDM城域接入网络技术，而适当增加分前端数量，从而减少HFC双向数据网络覆盖的用户半径。
3.1.3应用带宽规划
根据接入网双向改造的经验，在推广初期阶段，主要规划高速Internaet业务和STB双向交互式业务。
高速Internet业务按照每户1Mb/s计算带宽，STB双向交互式业务按照每路50kb/s计算带宽。
根据 高速Internet业务与双向交互式业务的特点以及广电开通用户的实际情况， 高速Internet用户的开通率按照20%计算，同时在线的用户按照50%来计算，双向交互式业务的开通率按照50%计算，考虑到晚间存在看电视的高峰期，双向业务的同时在线率按照100%来计算。
以一个满配的光节点为例，光节点有在4路输出，每路带200个用户的典型HFC组网模型下，在每一路上安装一个EoC前端：
⏹覆盖用户总数约为800户：
⏹每路EoC前端的高速Internet业务的实际占用带宽=（800/4）x20%（开通率）x50%（在线率）1Mb/s=20Mbps;
⏹每路EoC前端的双向交互业务的实际占用带宽=（800/4）x50%（开通率）x100%（在线率）x50kb/s=5Mbps;
⏹一路EoC前端的实际带宽为50Mbps，上述两种业务的总带宽为35Mbps，完全满足容量需求。
⏹一路EoC前端剩余15Mbps的容量可以用来开展如IPTV、VoIP等业务。
3.1.4网络升级策略
广电数据网络的运营初期是以建立双向网络为重点，主要是提供点播业务的回传通道，这一业务对带宽的要求很低，可以高密度的接人。
双向网络建设完成后，广电自然会考虑为用户提供宽带上网业务作为增值服务项目，宽带上网与点播回传不同，宽带上网需要保证给用户一定的带宽（至少要保证1M左右），而且当宽带上网业务的用户多了以后，在网络汇聚点上需要更多的带宽保证，为了保证广电数据网适应业务发展形势的需要以及用户规模不断增长的需要，实现网络的平滑升级，从而充分保护已有投资，建议采取如下的策略。
以分光节点为单位进行网络的规划，初期可以配置多槽位机框的EoC前端，配置适量EoC前端模块，随着后期用户的增加，可以通过增加EoC前端模块的数量来进行平滑扩容。
3.1.5IP地址规划
IP地址规划是双向网改的一个非常重要的环节。
IP地址规划是以高效管理为目的的。
根据网络用户规模的不同、管理要素的不同、骨干网络设备所具备功能的不同以及网络安全策略的不同，IP地址规划可以有多种灵活的规划方案。
3.1.6Vlan及QoS规划
Vlan规划
EoC终端需要支持VLAN划分，每个EoC终端划两个VLAN，一个用来支持高速上网、一个用来实现点播回传。
所有的EoC终端和边缘交换机都采用相同的配置，这样可以方便部署。
每个EoC前端接口接入整个小区的用户,在核心及骨干交换机的端口上通过VLANMapping标识出业务和小区的位置信息，用VLAN数字的范围区分业务类型，VLAN1000～1999表示点播同传业务（STB），2000～2999表示高速上网业务：
用具体的VLAN数字区分不同的接人小区.如1001、2001表示一个小区的两种业务的VLAN,1002、2002则表示另外一个小区的两个业务VLAN。
QoS规划
可以在终端上实现不同业务的区分服务。
如将高速Internet接入设为较低的级别，将视频点播（VOD）定为较高的级别。
3.1.7安全规划
接入网是距终端用户最近的网段，网络环境纷繁复杂，为了保证业务开展的安全性，接入网络需要考虑安全措施，防止网络被攻击导致业务中断，针对一些常见的攻击手段，接入网设备需要支持以下功能。
首先，在防止黑客攻击方面，可采取一下措施：
⏹MAC地址泛滥攻击：
黑客发送大量带有随机源MAC地址的数据包，这些新MAC地址被交换机CAM学习，很快塞满MAC地址表，这时新目的MAC地址的数据包就会广播到交换机所有端口，交换机就像共享HUB一样工作，防范MAC地址泛滥攻击最有效的方法是限制EoC前端和终端的MAC地址学习数量。
⏹DHCP服务器DoS攻击：
黑客使用不同的MAC地址不断发出DHCP请求，租用所有可用IP，导致正常DHCP无法进行，限制DHCP服务器DoS攻击可采用在EoC前端和终端上限制的MAC地址学习数量的方式，可以有效防止DHCP服务器DoS攻击。
⏹DHCP欺诈攻击：
可在EoC前端上启动DHCPSnooping限制在非信任端口上的DHCP报文，只有信任的端口才能传输DHCPOffer等报文,可有效防止DHCP欺诈攻击，并且在EoC终端上启动端口限速功能缓解攻击。
其次，在EoC系统的安全方面，可以通过以下几种措施实现。
⏹在用户侧，通过对用户终端的IP地址配置和Vlan设置，保证用户只能访问应用服务器，不能访问EoC终端和EoC前端的任何一个设备。
⏹在总前端侧，通过网管软件的管理员级别限制，让不同的管理员具有不同区域和级别的操作权限，配合强化的安全制度，来保证系统的安全平稳运行。
再次，在保证用户信息的安全方面，对宽带用户的安全管理可通过以下几种机制实现。
⏹通过设置EoC系统工作在Master-Slave模式，终端之间自动隔离。
⏹通过Vlan设置实现终端之间的三层隔离。
⏹可通过EoC终端用户接入端口与用户PC网卡的MAC地址绑定实现宽带用户的可控性。
⏹通过EoC终端广播风暴抑制参数的设定，抑制广播风暴。
3.2
工程实施
3.2.1施工组织
接入网双向网路改造工程实施具有点多面广、涉及千家万户的特点，因此，建立严密的施工组织显得非常必要。
1、用户方施工组织
根据以往经验，用户方应成立接入网双向网路改造工程指挥部。
总指挥由广电（集团）公司领导兼任，方便管理和协调。
以县区广电网络公司为指挥管理机构的成员单位，在县区广电网络公司设立接入网双向网路改造工程领导小组，由县区广电公司经理担任组长，负责指挥协同本区域范围的双向网络改造工程的监督管理；同时设立两个独立的临时机构，即工程部和监理部。
工程部负责工程项目的实施，根据工程进度合理分配工程资源，确保工程如期完工。
监理部负责工程施工过程的质量监督和工程验收，在施工过程中发现问题，及时通知工程部进行整改，以免埋下隐患，在工程完工后组织工程的验收工作，对工程质量负责。
为确保工程的顺利实施，台方应为施工单位提供必要的器材和支持。
首先，在进入施工现场之前，台方应提供拟施工区域的详细图纸资料。
正式施工前，应安排人员协助施工单位做好现场勘察工作。
根据勘察情况，结合设计方案共同编制详细的施工计划，现场的所有施工行为必须严格按照此计划执行。
根据本工程的现场网络状况和设备安装方式，台方应提供大型测试设备、梯子等用户不便携带的工具。
2、承建方施工组织
根据项目实施需要，本公司拟成立“长春有线电视网络改造领导小组”。
组长：
高琦
副组长：
兰旭
项目经理：
田国刚
技术支持：
朱站海张庆峰韩雪松
商务协调：
张永胜
施工人员：
麦子超李文平
3.2.2标准化作业
标准化作业是接入网双向网络改造的基本保障。
为此要依据工程需要建立严格的工程材料标准、安装作业标准和服务标准等。
工程材料标准方面严格界定电缆、节头和固定件等的规格、型号、材质等技术指标，达不到设计要求的工程材料绝对不允许进入施工现场，确保工程质量。
安装作业方面标准方面，要制定好作业流程，每个环节必须使用专用的施工工具，接头等关系到工程质量的环节一定要标准化作业。
服务标准化方面要制定严格的服务等级和标准。
因为终端的安装涉及千家万户，因此，施工人员要遵循星级服务标准，包括文明用语、统一着装、统一施工流程等等。
3.2.3实验室测试
接入网双向网路改造涉及的EoC前端、中继器、终端、跨接器和耦合器等设备，在出库前抽取一定比例（如5%）的设备做实验室测试。
测试项目和指标严格按《招标技术规范》执行，出现不合格品及时通知供应商处理，确保工程如期高质量完成。
3.2.4现场安装调试
现场安装调试包括网管平台、前端系统和终端三个主要部分。
1、网管平台
网管平台要首先实施，经过1个月左右的试运行，待系统平稳后再开始大规模的前端和终端的安装调试工作。
2、EoC前端部署
安装前需根据业务和系统管理的规划对EoC前端设备进行预配置，通过EoCxplorer设备配置器登陆到EoC前端系统，可以配置IP、管理VLAN、业务VLAN，VLAN的优先级、上下联端口限速及广播风暴抑制等功能。
同时将相应的设备信息加入到NMS网络管理系统的前端管理数据库系统中，纳入综合网管系统。
经过以上处理的EoC前端才可以交给安装人员做现场设备安装调试。
前端的安装调试过程涉及到前端所在链路上的所有用户，为确保接入网双向网路改造过程尽量小的影响原有用户的收视效果，应尽量避免高峰收视时段安装和切换，并确定切换时间标准和应急预案。
2、上联IP通道测试
前端安装完毕，首先进行上联IP链路的调试。
可通过EoC前端直连一台终端组成最小的EoC系统来测试，将测试笔记本电脑连接到终端上，根据预先规划的测试内容逐项进行测试，如Ping所有的应用服务器、Internet网关等，检验系统的连通性和速率、时延、丢包和抖动等技术指标。
上联通道测试通过后即可通过NMS正式开通前端系统。
3、反向通道建立
前端上联链路测试完毕后，通过网管系统观察前端的工作状态，一切正行后，再逐级处理链路上的所有放大器，建立反向通道。
在用户网络中，放大器一般有两种，即单向放大器和双向放大器。
对于单向放大器，可通过安装跨接器，将EoC信号跨越放大器，直到用户端。
对与双向放大器，可通过拔掉反向放大模块，出入短接模块，构造反向通道。
在单向放大器处理过程中，每跨越一级放大器后，从跨接器的输出口测试相应的射频指标，如信号电平、信噪比等技术指标，合格后，将测试用终端接上，
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