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广电通信网络“网格化”规划、设计、建设模式

 hlj61 2016-08-08


作者简介

Author

龙永庆:成都康特集团(广电网络行业的老牌知名企业)董事长;全国广电标准化委员会委员;中国广播电视工业协会副会长;中国电子学会广电分会常务委员。


编者按

本文题目为编者所加。在“第二届有线电视光纤到户(FTTH)技术讨论会”的第一天(2016年7月6日),广电网络行业老专家龙永庆老师作了《发挥广电既有优势,建设广电通信网络》的经典演讲,指出广电网络在当下面临巨大的发展机遇,而为了迎接这个巨大机遇实现自身应有的大发展,宜建设广电通信网络,但是怎么来建?应最大化地利用好现有存量HFC网络的巨大优势,并深入思考且智慧地借鉴电信FTTH建设经验,实现“弯道超车”,把广电通信网络建设成“双网并存结构”。那么,接下来的问题就正是大家最为关心的实际问题:如何把广电通信网络建设成低成本、高性能、多场景适应、可扩展的“双网并存结构”?于是,就敬请大家继续关注下文的精彩内容!!!


笔者在编辑本文的过程中,也在不断地理解和学习龙老专家的思想和智慧,发现在编辑和整理的过程中,理解越来越深入、收获越来越大、思考越来越广泛、灵感越来越多。所以,希望大家能收藏本文,仔细研读,这样必定会有很多、很大的收获!!!



面临巨大发展机遇,广电通信网络在接下来的发展方面应采取3大对策

编者注:本节的标题是编者所加)


1、广电网络在当下面临巨大发展机遇:广电通信网络


编者注:本小节的标题是编者所加)


2016年5月5日,广电网络(编者注:具体是第四大基础电信运营商“中国广电”)获得了《基础电信业务经营许可证》。这标志着广电网络成为通信运营商,网络业务进入“广电+通信”时代!意味着,今后应该不再言“双向网络/业务”,而应直言“广播通信网络/业务”!


2、广电通信网络在接下来的发展方面应采取3大对策


编者注:本小节的标题是编者所加。这3大对策是龙永庆老师对于广电通信网络建设及运营思考的总结)


(1)对策一:抓住机遇


以发展通信业务增量目标,加快发展,改变停滞局面。


(2)对策二:理清思路


面临上述的发展机遇,广电网络必须发挥优势才能弥补弱项、劣势,因地制宜,快速发展业务,在发展过程中克服劣势(资金),才能最终获得平等地位(网间结算、移动号段、IP地址)。


(3)对策三:要在通信企业FTTH的基础上,学习并创新


于此方面,广电网络企业宜做到如下四点:


①不再重复竞争对手的历史过程,(广电网络应)强调规划与规范化(编者注:对于这一点,下文相关部分会有详细分析);


②调整服务用户原则(多种终端和多个终端)与方式,不再仅仅限于“一户一个电视机顶盒”的狭隘思路!


③因地制宜,根据广电光纤网络积累的良好基础而建设与经营(编者注:对于这一点,下文相关部分会有详细分析);


④不把历史当包袱(包括成绩)成障碍!要成为“+”的要素。(编者注:意即:广电网络不应让过去的成绩成为接下来进一步发展的障碍与“包袱”,而是要努力想法让既有优势“服务”于新时代的“广播+通信”。对于这一点,下文相关部分会有详细分析)


编者注:那么,广电有线电视网络企业可在广电通信网络的建设中如何去具体实施上述的3大策略呢?请大家继续研读下文!!!)


广电通信网络的建设,宜最大化地利用好现有存量HFC网络的巨大优势

编者注:对于广电通信网络的建设如何最大化地利用好现有存量HFC网络的巨大优势,龙永庆老师总结为:广电通信网络宜采取“双网并存结构”,“双网并存结构”就是广电通信网络的建设目标!!!)


编者注:至于何为“双网”,大家都是广电网络人,大部分人应该都知道,即:一是传输电视信号的网络,二是数通网。)


1、广电通信网络为何宜采取“双网并存结构”?(“双网并存结构”优势何在?)


利用原HFC网络光缆的存量资源基础进行两张FTTH网络建设(光缆多芯结构本质就是“多网结构”),确保存量广电网络(原HFC网络的光缆路由资源,传输数字电视和模拟电视业务)与新建的数据通信网络并存于同一条光缆路由(即:一个网络投入,获得两个独立物理网络的完整资源)。


2、广电通信网络采取“双网并存结构”模式来建设,可行性如何?


整个光缆网络仅仅需要从现有光节点开始,沿着原同轴电缆(路由)补敷设4芯的光缆(甚至两纤的皮线光缆)到每一个单元(16户以下),做最后一级光分配,形成整个光纤接入网的网络覆盖主体工程。


而“网络入户工程”这部分工程则与发展用户业务同步进行。


可见,其总体投入很低(资金和工程周期)。显然,“入户工程”是有直接回报的,收入肯定远远大于支出,破解了广电的投入资金难题。


3、采取“双网并存结构”模式来建设广电通信网络,有何巨大优势?


(1)优势一:广电通信网络在采取了“双网并存结构”之后,其传输功能不仅完整保留了原来网络的全部功能(业务),并且新增加了强大的IP数据网络,形成了同时具有强大广电网络+通信网络的两张网络资源;


(2)优势二:充分利用了广电网络的既有网络光缆资源和电视网络资源;


(3)优势三:网络建设是任何通信网络运营商最大投入部分,而广电网络需要的建设投入资金总量最低!、建设周期最短!广电网络基础条件下建设广电+通信网络的潜在巨大优势之一!


(4)优势四:保护了存量资产长效利用,同时维持了存量业务的不间断运营。在网络建设过渡期,解决了由于原网络的DVB类业务不能中断、新的通信信号体制的业务需要开通而出现的传输资源严重矛盾的普遍问题(对于具有经营历史的网络通信运营商,这都是无法回避的巨大困难)。这是广电HFC网络发展成为广电通信网络的潜在优势之二。


(5)优势五:确保了IP化方向:广电+通信网络建设方向,不能因为过去已经使用了IPQAM传输和DVB机顶盒而迷途!通过“双网结构”建设,解决了原“双向业务”简单过渡到IP网络。


(6)优势六:充分发挥网络光缆路由的“多网结构”优势,通过规范设计,还能预留通信“专网”需求和网络未来继续扩展潜力。


广电通信网络最宜如何建设成“双网并存结构”?

编者注:本节标题中的问题,是大家最为关心的问题!那么,如何解决这个问题?本文的第一节第2小节第(3)部分指出“广电通信网络的建设,要在通信企业FTTH的基础上,学习并创新”!所以,下文先介绍“结合广电HFC网络既有优势及特点来分析电信FTTH网络建设可以给广电通信网络建设带来哪些重要启示”,然后介绍基于这些启示而能够发展出一种怎样的创新型、接地气的广电通信网络规划、设计、建设模式!!!是故,内容将会相当地精彩,请大家耐心研读!!!


1、广电网络企业要总结电信FTTH建设经验,以最大限度地减少损失,并实现“弯道超车”


电信搞“FTTH”发展IPTV有近十年了,许多经验值得学习,经历的挫折必须避免。在FTTH网络建设方面,广电必须努力实现“弯道超车”!


(1)xPON技术发展及其应用的再思考


认清EPON/GPON/10GEPON的发展轨迹的本质是光纤利用率,是“千兆光纤”向“万兆光纤”的光纤资源应用的进步过程。(其原因仍然是为了“克服出局光纤数量限制”问题,因为电信光纤发展是从“零”资源(网络与用户都是零开始),已经形成资源利用率很低、网络光缆(路由)利用率和设备覆盖利用率很低的既有局面,面临优化改造的局面)。


(2)要超前认识到未来将可能出现的“历史包袱”问题


应对“千兆光纤”向“万兆光纤”的光纤应用演变过程中,“如何以ONU不变?”网络终端设备“变化”而出现的困难,这将是长期困扰运营商的最大难题,电信正在经历设备“换代”困扰。广电网络今天没有关于通信历史的包袱,未来呢?


(3)对于“OLT下沉”的本质的再思考


按照传统思路,需要大量小型无人机房和光缆光纤万兆传输的需要(实际网络建设不可都能够解决机房按“一纤对应一PON口”需要大量光纤(光缆)出局的实际应用问题)。


(4)网络建设要实现“规范化”


接入网媒质主要由光纤(光缆)承担。根据光缆(光纤)的技术特征所决定,ODN网络建设必须一次性覆盖规划、设计、建设施工与监理验收,必须对操作规范化提出严格要求,否则会造成严重损失!


(5)要提高网络设备利用率


在“光纤化”背景下,广电通信网络比电信FTTH网络复杂(还多了一张DVB光纤网络),设备品质与良好规划决定了设备利用率,例如:


一台光纤放大器,可以远距离传输覆盖256户(4×64户),如果OLT“下沉”(近距离传输)则可覆盖512户(8×64户)。但如果采用低灵敏度接收设备,则只能覆盖128户或者64户了,大大地成倍增加了覆盖投入,而低价(劣质)光接收机产生所谓节约的投入远远小于增加的投入。


OLT的利用问题:ODN必须按照1:64(如果采用GPON则必须按照1:128)设计。而限制这个目标实现的原因就是ONU内部的光接收模块的低灵敏度的品质问题,否则成倍地增加覆盖投入。


(6)如何满足用户的需要?


用户终端数量多、形态复杂,一定要重视网络终端(网关)的功能。不能错误的把业务终端(机顶盒)与网络终端混淆,试图采用业务终端解决用户各种需要和解决网络管理都是徒劳的!


(7)对于“光纤到户”,要有正确的理解


电信FTTH是业务需要而唯一地采用光纤入户。广电因为本来具有DVB业务,链接用户多台电视机始终需要同轴电缆,这是广电网络的基本特征。所以在确保用户大容量IP数据带宽(户均20Mbps以上)前提目标下,光纤“到户”仍然有“光纤入户”还是“光纤不入户”问题,一定要“因地制宜”!因为只要同样达到“光纤入户”的经营效果和充分发挥传输资源潜力才是根本目的!


编者注:那么,有了上述的深入思考,对于广电通信网络在规划、设计、建设方面,有哪些重要启示呢?请看下文!!!)


2、广电通信网络最宜如此建设成“双网并存结构”:采取“网格化”的规划、设计、建设模式


1)广电通信网络“网格化”的规划、设计、建设模式,具体是怎样的?


对于该模式的总体描述


为了优化、简化设计,便于今后的运行维护,广电通信网络“网格化”的规划、设计、建设模式继承有线电视“光节点”划分的概念,把整个大型网络按照“以覆盖500/512用户左右为一个“网格”、每一个网格只采用一台可适应野外环境的设备为如图1及图2所示的光节点设备:该设备向上链接“万兆光纤和电视光纤”、向下8个千兆PON口链接覆盖本“网格”内的光纤接入用户的网络,并且向下链接4个本地GE接口(供专网和智慧社区服务)和1对万兆光纤(用于级联覆盖或者构建环网需要)。


编者注:为何是8个千兆PON口?这是因为:EPON中一个PON口采取1:64分光设计,那么8个PON口就可覆盖<注意是“覆盖”>8×64=512户,这个数值刚好最接近一个广电通信网络“网络”的用户覆盖规模!)



图1  每个网格均采用的野外光网络分前端设备

(该产品:全部功能模块适应统一网络管理监控;可适应任何野外环境工作要求(环境温度-40°~+65°,密封防水、防腐蚀、防雷击);可实现本网格下的有线、无线服务覆盖(需要配置无线通信或者广播设备)。相比传统的组合设备“下沉”方案的实施成本有大幅度降低(远期维护减少费用);实现高性价比的光纤万兆链接、分前端机房部署下移且灵活部署(可悬挂野外无防护条件的任何地方))


在“网格化”模式下,整个大型接入覆盖的网络无需专门副中心(分前端)机房等基础设施条件、可将整个大型网络的接入覆盖半径超过达50公里以上,适应城市与农村普遍适用。


按照网格化规划设计模式:“万兆光纤出局、网络设计模块化、覆盖接入千兆化、节点设备下沉化”,直接达到未来网络发展趋势的要求,把光纤利用率提高10倍。


所以,综上,这个模式的特点可总结为:万兆上联、千兆下联、百兆入户。



图2  “网格化”设计的基础模型


图2中,设计要点为:


通过设备具有的级联功能,在出局干线光纤资源困难条件下,仅仅使用2+1芯光纤就可以覆盖1000户左右(两个网格覆盖区域);


EDFA分配必须与PON分配的二个ODN重合一致;


每一个网格的ODN按照光功率均分,可因地制宜灵活采用FTTH方案或者采用EoC方案进行入户(发展用户业务)。下文将分别进行详细描述:


采取FTTH模式时,广电通信网络“网格化”的规划、设计、建设


如图3的下半部分所示,采取FTTH模式时,广电通信网络“网格化”的规划、设计、建设采取“野外光网络分前端方式”。



图3  这种创新型模式与传统分前端机房部署模式的对比


每一个PON口在二级光交接箱进行1:4/8分配,三级光交接箱进行1:16/8分配入户。


很显然,从图3可见,这种创新型模式的优势在于:节约出局光纤数量,可快速建设;依赖分前端机房,可节约投资。


采取“xPON+EoC”模式时,广电通信网络“网格化”的规划、设计、建设


如图4所示,每一个PON口在二级光交接箱进行1:4分配,与ONU+EOC局端链接,一台局端覆盖16户,同轴电缆入户。(传输资源与光纤入户一致,光纤到用户户外,属于光纤到户)。



图4


该模式适应任何野外条件,可建设网络通信野外杆式基站(通信基站的最优模式),有利于发展智慧社区业务。后期,广电网络运营商还可根据需要增加无线通信功能模块,建设无线通信杆式基站。


广电通信网络“网格化”还可支持环形组网


如图5所示,采取中继级联,网络覆盖半径可达50公里:



图5  构建高可靠10 GE快速以太环网方案


2)总结:广电通信网络“网格化”的规划、设计、建设模式之突出特点/优势


(1)由于采用“网格化”的设计、建设模式,最大程度简化了网络(每一个“网格”覆盖目标为500户左右,网格节点与用户接入距离一般小于5公里),不会因为“用户群”与机房距离不同的复杂设计计算,同时也使设备配置与“用户群”数量的严格一致的匹配,确保设备利用率。无论采用光纤入户方案(FTTH)还是同轴电缆入户方案(ONU+EoC),每一个网格下的网络设计工作相关的计算都可彻底简化。


(2)提高了设备覆盖利用率:根据每一个PON口覆盖用户64户,8个PON口与1台EDFA覆盖512户(优质终端条件下)。由于全部属于近距离覆盖,确保了整个覆盖可以按照理论覆盖来规划(提高了设备利用率,相比通常模式设备利用率提高了一倍)。而实际发展用户数量肯定低于实际覆盖用户数量(确保了户均资源余量),避免了了未来网络增加设备的再次重复建设!


(3)一次性解决了光纤资源不足的快速建设问题,同时也不再为ONU步步升级而带来的同时更换用户ONU的经营管理方面的两大难题!


(4)由于设备的万兆级联功能,甚至可以覆盖1000用户(两个网格)仅仅需要2+1根出局光纤!


(5)机房设备也大大简化,在接入网层面也能先进的环网结构。广电正在新的起点上,快速地以超低投入超过电信多年的巨大投入!


(6)整个网络一次性覆盖建设分为ODN(光纤分配网络)建设与设备安装两个阶段进行,工程建设管理非常清晰,工程质量可控。


(7)仅仅敷设原光节点以下的同轴光缆(沿着同轴电缆路由),整个网络建设的户均(覆盖)投入极低,可以达到快速建设、快速发展宽带用户的经营目的。显然,大大降低了整个网络建设的一次性投入!


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