以光通信和IP技术为基础而建设的广电网络

国家广电总局广科有线电视研究所总工　吴峰
　　光纤通信和互联网技术的快速发展给网络带来了根本的变化，动态波长和快速波长技术是光纤网络发展的主要趋势之一。随着光纤网络规模的迅速扩展，光纤传输网的角色已经从大容量宽带传输转变为端到端的服务连接。未来光纤网络规模的不断扩大，网络规模已经成为自动光网络设计的主要目标。现今通信网络的发展，一方面光电器件技术的持续发展正在深刻地改变着光纤通信的面貌，通信容量越来越大，全光通信初步变成现实；另一方面光纤技术和因特网技术的相互融合正在改变着传统通信系统构架，SDH、ATM、IP等技术融合到光城域网络建设中，而二者的融合也适时的促进了中国的广电事业的发展，尤其是给中国的有线电视产业带来了飞跃发展的契机。

　　一、技术、政策与市场

　　政策给有线电视带来历史机遇。在信息产业部日前颁布的《电信条例》中，指出“电信，是指利用有线、无线的电磁系统或者光电系统、传送、发射或者接收语言、文字、数据、图象以及其他任何形式信息的活动”，这实际上把为实现电子信息流的畅通而服务的所有行业全纳入了通信的范围。意味着广电和电信之间的界限将日趋模糊，最后消失。

　　目前的中国通信市场正在面临重大重组，中国电信、移动、联通、吉通、广电、网通、卫通、铁通等相继登台亮相，截止2000年12月31日，我国国际线路的总容量已达到2799Mbps，互联网用户达到2250万，但同时，我国国际线路带宽分布相差悬殊的状况不容忽视，目前仅中国公用计算机互联网（Chinanet）一家的带宽就达到了1953Mbps，占总带宽的69.77％，而位居第二的中国网通（CNCNET）仅以377mbps的带宽占到13.47％的份额。影响今后市场格局的关键因素有三：技术、政策以及越来越接近的“入世”。

　　技术进步是格局重整的内在动力，以太网在过去一直被作为一项存取技术来使用。千兆以太网构建城域网的成功范例，让宽带IP技术在中国的广电网络有了切实可能的应用，使用IEEE802.3标准的以太网介质存取控制的千兆以太网的出现，可望成为最简单、最快速和最经济合算的集合及骨干网技术。

　　二、三网的融合

　　在国家的“十五”规划建议中，就明确指出：信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国产业优化升级的实现工业化、现代化的关键环节。要把推进国民经济和社会信息化放在优先位置。顺应世界信息技术的发展，面向市场需求，推进体制创新，努力实现我国信息产业的跨越式发展。加强现代化信息基础设施建设，抓紧发展和完善国家高速宽带传输网络，加快用户接入网建设，扩大利用互联网，促进电信，电视、计算机三网融合。

　　“三网融合”是近几年国际上出现的潮流。即原先独立设计运营的传统的电信网、计算机网（主要指Internet）和有线电视网正通过各种方式趋向于相互渗透和相互融合。所谓三网融合实际上一种广义的社会化的说法，从分层分割的观点来看，目前主要指高层业务应用的融合，表现为技术上趋向一致，网络层上可以实现互连互通，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的TCP/IP通信协议，行业管制和政策方面也逐渐倾向统一。至于各种业务的基础网本身，由于历史的原因以及竞争的需要，将会长期共存，竞争和发展。业务层的融合将迅速发展而不会受限于基础网传送结构。从长远看，三网融合的最终结构将是产生下一代网络，它不是现有三网的简单延伸和迭加，而应是其各自的优势的有机融合。20世纪提出了三网融合的概念，21世纪三网融合仍是一个发展趋势。因为它对信息产业结构会产生重大的影响。对中国广电事业的建设，就是逆水行舟，不进则退。适者生存，这就是信息产业结构变革中的生存法则。

　　三、GE Over DWDM技术分析

　　千兆以太网（GE）技术是目前技术成熟的最快速以太网技术，它可以提供1Gbps的通信带宽，采用和传统10M、100M以太网同样的帧格式和帧长，可以实现在原有光纤网络基础上平滑、连续性的网络升级，保护广电系统的投资。在中国现有的有线电视网络基础上，利用千兆以太网技术，构建全新的有线电视数据平台，能够提供可持续发展和未来的可扩展升级空间，具有一定的现实经济意义。

　　1.出现的背景

　　一种新技术的提出总是由于市场的迫切需要所系。据统计：Internet骨干网的带宽每经过6-9个月就翻一番。1997年为622Mbps，1998年2.5Gbps，1999年突破10Gbps。如果不采用WDM，那么仅internet的数据流量就占满了整个单波光纤系统的容量（单波长光纤系统的最大传输速率为10Gbps）。

　　从未来的发展看，应用于有线电视网络的光纤和千兆以太网技术，其相互结合最合适的解决方案是GE Over DWDM（密集波分复用技术），它可以提供几十个千兆位的通信带宽，而且具有以太网的简易所长　，与其它类似速率的通信技术比较，具有价格低廉的特点。GE Over DWDM实现了以太网基础之上的平滑过渡，综合平衡了现有的端点工作站、管理工具和培训基础等各种因素。GE采用802.3Z协议，与10M、100M以太网具有同样的帧格式和帧长。

　　由于上述特点和对全双工操作的支持，GE Over DWDM将成为IP（特别是有线电视城域）主干网的理想互联技术。

　　2.技术分析

　　GE物理层

　　与以太网和快速以太网一样，GE只定义了物理层和介质访问控制层。物理层是GE的关键组成，在IEEE802.3z中定义了三种传输介质：多模光纤、单模光纤（有线电视网络多用单模光纤）和同轴电缆。IEEE802.3ab则定义了非屏蔽双较线介质。除了以上几种传输介质外，还有一种多厂商定义的标准1000Base-LH，它也是一种光纤标准，传输距离最长可达到100公里。

　　3.GE Over DWDM的技术实现

　　DWDM技术通过在一根光纤上接入不同波长的光信号，使传输容量比单波长传输容量增加几倍甚至上百倍，从而节省了大量光纤，缓解了传输网资源的紧缺状况，降低了传输成本，促进了多种业务的发展。DWDM技术还有一个优点就是它与信号速率无关，可方便地引入带宽、数据等新业务，并可兼容不同体制，不同厂家的设备。

　　IP over DWDM通俗的说法就是让IP数据包直接在光路上传送，减少网络层之间的冗余部分，由于省去了网络运营商的成本，同时也降低了用户获得多媒体通信业务的费用，是一种最直接，最经济的IP网络体系结构。GE over DWDM是IP over DWDM的一种廉价方式，非常适用于广电系统大型城域IP骨干网的建设。

　　GE over DWDM的基本原理和工作方式是：在发送端将交换机、路由器等设备发出的GE光信号。分为两路、一路送给GE的MAC芯片，一路去调制具有特定波长的激光器。通过GE的MAC芯片可以获取GE的传输情况，如数据包流量和错误的数据包数量，可以很方便地在传输网管设备上观察到GE的运行情况，及时查找传输线路故障。特定波长激光器的GE光信号同其它波长的光信号组合（复用）送入一根光纤中传输。在接收端通过分波器将各个波长的光信号从一根光纤分出，送入不同终端。分出的GE光信号，送给GE波长转换板，同样进行光/电/光转换，并在电层用GE的MAC芯片监视传输情况，最后将GE光信号送到交换机，路由器等设备的GE光口，完成GE over DWDM不经电中继传输距离即可达到640公里以上。GE的特性决定了它对时钟的要求非常低，在广电总局有关方面进行的GE over DWDM的级联传输测试中，传输距离达到8×640＝5120公里，24小时测试没有发现一个丢包（也就是没有误码），证明了GE over DWDM即使在长途干线上应用，效果也非常理想。

　　4.GE与ATM的比较

　　可以预见，GE技术将取代ATM成为广电网络中城域风雨网的首选技术，这主要来自于以下几点。

　　由于ATM往往只做网络的骨干，而终端用户的桌面系统仍然使用以太网，通过局域网仿真等技术实现网络的互连，大大地增加了系统的复杂性和造价。而千兆以太网可以实现与原有的10M和100M以太网的无缝连接，大大地降低了广电系统的成本和复杂性。

　　其次，由于近年来Internet和TCP/IP协议迅速普及，网络被越来越多的用于传输IP业务，而ATM传输IP信包会增加30％的额外开销，这主要是因为它需要把一个IP信包拆成多个信元分别传输。

　　5.GE over DWDM与SDH技术的比较

　　在这里，不妨先看一下SDH的传输结构：

　　*SDH帧结构与开销功能

　　SDH（同步数字体系）技术是一个将复接、线路传输及交换功能融为一体的，并有统一网管操作系统的综合信息传送网络。它由一些基本网络单元（NE）组成，具有全世界统一的网络节点接口（NNI）。归纳起来，其最为核心的三大特点是同步复用、强大的网络管理能力和统一的光接口及复用标准。

　　*GE over DWDM与SDH的比较

　　在广电网络中，实现GE over WDM，不同SDH层，必须解决传输自愈恢复方法问题，目前已经具有多种解决方案。SDH网是以重复备份来增加生存性，在传输网络的核心建立故障容错系统需要大量增冗余。GE over DWDM也可采用SDH类似的自愈恢复方法，如进行通道保护，将GE光信号经两个GE波长转换，按两个方向传输，在接收端采用两个接收板，此方式的保护倒换时间小于50ms。另外对于广电系统的宽带IP网，还可以利用其特有的容错，自愈能力，采用单层生存管理提高效率、降低成本，问题是如何提高自愈恢复速度，并且能够工作于跨自治域的有线电视网。目前有关方面已经提出了多种第三层自愈复方法，尚无标准。从发展角度来看，基于MPLS的第三层自愈恢复方法最有希望成为标准，它可以达到与SDH相当的速度，用于跨自治域的大网建设。

　　GE over DWDM同POS（packet over SDH） Over DWDM相比，具有杨本优势。SDH帧需要采用SAR进行格式转换，成本高，效率低。GE帧格式不像SDH那样有一组网络状态位，但是它被优化设计为与计算机网使用同样的帧，不需重新映射到其他协议，也不需要线路卡上的SAR，大大简化了设备，降低了成本。此外，这种系统不使用电再生器，节点的路由交换机同时起电再生器的作用。

　　对于城域骨干网，不论单路或多路的IP over OPTICAL系统，GE都是最优选择，具有成本低，性能高的优势。目前一些厂商宣传在城域骨干网上采用POS，实行SDH分帧是一种高成本，低效率的方案。采用155Mbps或622Mbps速率不仅传输速率比GE低，设备成本也要高很多，而当采用2.5Gbps速率时，价格将高得令人无法接受。总之GE over DWDM是目前最适合的IP over DWDM方案，其应用将不断增加。

　　四、IP技术与广电网络结合的实际应用分析

　　IP技术应用在现有的广电网络中，光节点通常设置在小区物业的管理地方，光节点服务的用户数为100-1000户。在光节点配置分前端局域网交换机，大约服务2-8个居民楼，以单模光纤或5＃线接入居民楼，在楼内配置Hub、集线器等，以5＃线直接接入用户。

　　多模光纤的传输距离最多为2km，5＃线的传输距离最远为100米，但在实际应用中，有数据表明经由5＃线传输160米时（点对点），传输的数据信号仍可以满足要求。

　　在牡丹江市有线电视网络中，宽带IP的实际用户数约为200户，淄博有线电视的实际用户数约为2000户，关于数据终端的初装费收取标准：牡丹江1200元/户，淄博360元/户。

　　牡丹江有线电视网络的主前端INTERNET接口为共享6M，其数据终端的初装成本分析大约为：一光节点服务350户，按100％入户使用，成本价大约在900元/户。淄博有线电视的数据取费标准：70元/月--30天/月，24小时/天，不限时上网，用户接入速率为10Mbps。其主前端的INTERNET接口为独享的2M对称。即上下行均为2M接入，通过的是淄博联通的数据接入端口。

摘自《广播电视网络技术》2001.8