原襄樊有线广播电视网络中心姚永就“我们究竟需要什么样的下一代广播电视接入网？”这一问题做以介绍，首先需要明确“下一代”的概念。姚永看来，这是一个时间概念。按照目前网络设备更新换代的速度看，一代大概也就是3-5年。因此笔者认为要回答的是3-5年以后需要什么样的广播电视接入网。紧接着还需要明确下一代广播电视接入网要做什么，换句话说，下一代广播电视接入网要承载哪些业务？最简单的回答就是“全业务”。但笔者以为恰当的回答应该是：以视频为核心的多业务。电信运营商提全业务是因为这次重整前除了联通有固话、移动、互联网三张牌照以外，其它运营商都没有。广电提全业务是什么都做。笔者认为，广电还是应该首先做好原有的业务和延伸的业务——主要是单改双以后的互动业务，在此基础上，从自身优势领域进入电信运营商的增值业务，主要是互联网业务和视频通信业务（包括监控、视频会议等）。总要有所为、有所不为。

　　本文就是想探讨3-5年后以视频传送、分配为核心的广播电视接入网应该有哪些要求。

　　一、带宽需求

　　带宽需求需要根据业务需求、应用场景、组网模式用流量工程进行测算，需要对大量统计数据进行分析，笔者不具备这些条件，只能根据一些简单假设来推算：

　　为了更准确地反映网络流量，了解各种业务所需带宽，需要对各种业务作出流量模型。各种业务的流量（L）属性可以有以下变量：

　　T－平均业务时长（视音频业务，主要是视频业务）
　　C－总用户数（覆盖用户数）
　　c－订户（渗透用户）数量，c＝C×N，N－订户比率（渗透率）。渗透率与竞争优势、业务适应性、业务定价以及用户经济能力、受教育程度、年龄、性别、职业、行为习惯等因素相关。
　　M－激活（在线）订户数量，M＝c×m，m－峰值激活（在线）用户比率。主要和订户数量以及时间相关。订户数量越大，峰值在线率越低；时间主要指时间段，比如特定节假日、特定事件、特殊内容发生时段等，还有工作时间、休息时间。
　　n－忙时使用率，主要和平均业务时长、内容更新速度相关，
　　l－单位业务流量，实际发生的单个业务流量。主要和业务性质、编码方式相关，一旦选定就是固定的。
　　则某项业务流量L＝L（l,T,C,c,M,n）＝L（l,T,C,N,m,n）
　　其中忙时使用率和在线率是最难掌握的两个变量，不同的业务有不同的模型，而且是随业务发展和时间变化的，需要不断统计分析。
通常的业务模型有以下几种：

　　1 用户管理
　　2 网络管理
　　3 网页浏览
　　4 文件和视音频下载（上载）
　　5 视频通信（IP语音、视频）
　　6 网络游戏
　　7 IPTV（含VOD、时移电视）

　　用户管理、网络管理是运营商自己内部的两项业务，占用的流量是基本固定的。语音通信的忙时使用率和激活订户数量主要取决于用户本身需求，已经有足够多的传统话务理论研究和实际统计数据。其他业务则与网络内容的提供、资费策略和用户需求之间的平衡相关，是经常变化的，是个交互的过程，需要经常统计分析、归纳调整。

　　流量模型应该分级——骨干层、汇聚层、接入层，因为流量是逐级汇聚、逐级收敛的，每层都要有合适的流量。比如接入层收敛比是3／5，汇聚层收敛比是1／2，总收敛比就是3／10。下面首先对接入层流量模型进行分析。接入按50户一个节点考虑。

　　各种业务流量模型：

　　1 互联网（宽带接入、浏览网页）：
　　渗透率：N=10%
　　订户数：c=C×N=5户。
　　峰值在线率：m=80%，忙时点击率n=30%
　　l=0.5Mbps ，每个网页浏览的平均数据速率[按每个网页0.1MkByte（文字、图片）=0.8Mbit，封装以后1Mbit，点击后显示时间不超过2s计算（2s下载），每次点击需要的速率大约0.5Mbps]
　　则L1=l×c×m×n=0.5×5×80%×30%×3=1.8Mbps

　　2 下载
　　渗透率：N=8% ，是上网用户的一部分，按4/5计算。
　　订户数：c=C×N=4户
　　在线率：n=80％
　　忙时并发率：m=80%
　　l=5Mbps （3小时下载1部5.4GByte的高清电影）
　　L2=5×4×80％×80％×3=38.4Mbps

　　3 上载
　　渗透率N=6%，按上网用户的3/5考虑
　　订户数：c=C×N=3户
　　在线率：n=70％
　　忙时并发率：m=50%
　　l=10Mbps （10秒发送一封带10M附件的邮件）
　　L3=3×10×70％×50％×3=31.5Mbps

　　4 网络游戏
　　渗透率：N=4% ，是上网用户的一部分，按2/5计算。
　　订户数：c=C×N=4户
　　在线率：n=80％
　　忙时并发率：m=30%
　　l=2Mbps （考虑到下一代游戏大量采用实景图像，比如环游世界、遨游太空、赛车等）。L4＝2×80％×30%×3＝2.88Mbps

　　5 IPTV
　　渗透率：N=8% ，和上网用户有部分不重叠
　　订户数：c=C×N=4户
　　在线率：m=80%
　　忙时并发率：n=50%
　　视频业务实时性和连续性要求很高。忙时重合率是内容热度和资费的函数，也是节目时长的函数，目前没有现成的数学模型，也很难有固定的数学模型，由于广电系统宽带上
　　网的优势主要在视频服务，视频节目时间又很长，因此忙时重合率取较高值80％。
　　l＝10Mbps 每个激活的AVS或H.264编码的视频数据流量
　　L5=4×10×80％×50%×3＝48Mbps

　　6 可视电话
　　渗透率：N=10% ，和上网用户关联度不大，但肯定会有重叠。
　　订户数：c=C×N=5户
　　在线率：m=100%，电话本来没有在线率，为了和其他业务一致。
　　忙时通话率：n=30%，最繁忙时段用户同时通话的比率。
　　视频通信和语音通信有很大不同——语音通信是两个方向轮流占有信道的，还有通话间歇；视频通信双方图像始终显示，因此两个方向的流量在通信持续期间基本恒定。假定下一代视频通信图像码率是2M，则双向共4M，语音流量可以忽略。
　　l＝4Mbps
　　L₆=l×2×100％×30%＝2.4Mbps

　　7 视频监控
　　渗透率N=2%。
　　订户数：c=C×N=1户
　　在线率：n=100％，全天候实时监控。
　　忙时使用率：m=100%（与监控方式有关，如果集中存储，流量始终不间断，就应该是100%，如果本地存储，循环监控，流量就是间歇的。此处取前者）
　　l=2Mbps
　　L₇=2×1=2Mbps
　　总流量是L=L₁+L₂+L₃+L₄+L₅+L₆+L₇=126.98Mbps。
　　以上是从统计角度按低渗透率计算出来的流量需求。还需要考虑单个用户的极限流量需求：

　　用户按3口之家设定，极限情况下每人一个高清视频流（10M×3）、一个高速下载（5M×3）、一个高速上载（5M×3）；可视电话（2M）；视频监控（2M）；按照TDD双工模式总共64M。其它应用带宽远低于视频和高速下载，而且在上述应用情形下一般不会同时发生，因此可以在64M范围内涵盖。以此确定单台终端设备最低有效接入速率不能低于64M。再考虑到订户居住可能较集中，比如5个订户集中在一个单元，从工程角度考虑，不能用多个接入设备为不同订户服务，即单局端台设备需要满足50户节点的总流量，因此单台局端设备最低有效接入速率不能低于126.98Mbps。

　　宽带渗透率在不同住宅会有很大差异，可以从0-100%（完全可能，比如广电自己的住宅区），平均能达到20%就不错了。因此还需要考虑平均渗透率和高渗透率的情况。为简单起见，不再重复上述过程，把结论列在下表中：

　　根据上表，极限情况下50户节点的局端带宽需求要高于623.1Mbps。

　　现在的GEPON有效可用带宽是856M，如果再考虑到以太网的效率，640M应该是比较有保障的。也就是说，1个PON口（OLT）只能满足一到两个（上表中的速率是TDD双工方式的速率，GEPON是全双工方式）50户节点的需求。除非采用FTTH方式，GEPON相对于千兆光纤收发器没有任何优势。考虑到今年9月10GEPON的标准就会正式完成，3-5年后应该可以成熟应用了。因此还有另一种组网方案，那就是采用10GEPON。10GEPON有保证的带宽应该大于6400M，在双向完全不对称的应用情况下可以为10个100%渗透的50户节点提供服务；在双向应用完全对称的情况下，折算到TDD方式相当于带宽12800M，可以为20个100%渗透的50户节点提供服务。此时EoC局端的最低有效接入速率必须保证在640M（不低于10GEPON ONU）以上，实现方式可以是单台单信道，也可以是单台多信道捆绑，还可以是多台分布式。

　　如何考虑物理层速率？当采用OFDM调制时，数据荷载子载波是总子载波数的80-90%，在一个数据帧内净荷载占60-90%（帧头、帧尾、纠错、间隔、定时等都要占用荷载），还要考虑加密、MAC层效率等因素，实际有效速率大约只能占物理层速率的50-80%。下一代技术物理层（WiFi、HPNA、MoCA、Home plug）基本都是1G，而且只有1G物理层速率才能保证640M有效速率，因此广播电视接入网物理层速率应该选1G。

　　如何考虑物理带宽？在目前技术和网络条件下QAM调制指数不宜超过1024=210，也就是调制效率不超过10bit/Hz。照此推算，1Gbps物理层速率需要100MHz物理带宽，也就是一个信道的工作带宽需要100MHz。如果滤波器的滚降系数是1.15，那么一个信道占用的带宽就是115MHz。为了降低成本，局端可以采用信道捆绑方式，如果采用4信道捆绑，每个信道30MHz就够了。终端只要满足一户极限速率64Mbps即可，如果在较差的条件下有效速率只占物理层的50%，那么物理层速率就是128Mbps，当调制效率是6bit/Hz（64QAM）时物理带宽需要128/6=21.3MHz，工作带宽需要21.3×1.15=24.5MHz，取24MHz。考虑到广电系统宽带用户总体能达到20%就不错了，因此还有大量窄带需求。为降低成本，可以使终端速率在1Mbps以下（除少数视频之外的大多数应用都可以满足）。此时取较高调制效率10bit/Hz，物理带宽只需100kHz.。

　　如何规划频谱？为了充分发挥同轴电缆的优良特性和可用带宽，可以按照5M~2500M全频段来规划。理由如下：
　　1.笔者曾经对部分同轴电缆进行过测试，在3000MHz以下，衰减频率特性和反射损耗都符合理论分析，因此把同轴使用带宽扩展到2500MHz是没有问题的。
　　2.卫星电视的中频是950-2150MHz，许多国家都把卫星中频和有线电视在同轴中一起传输、分配。根据中国城市的居住环境（高楼的低层和阴面无法直接接收卫星电视）和对直播卫星的管理需要，笔者认为在中国城市也需要将卫星中频跟有线电视共缆传输。
　　3.数字化以后传输层面全部都统一为数据了，而且可能都将是IP格式的数据，因此原有的频率规划可以改变。

　　具体规划可以分为5-120-120-240-480-950-2150-2500几个波段：5-120M做管理（双向），120-240、480-950和2150-2500做交互，240-480和950-2150做广播。具体应用可以从低频段开始，逐步向高频段扩展。

　　二、几点建议

　　1. 同轴信道环境优于无线、优于双绞线、更优于电力线，可以采用高效率的编码方式，减少纠错开销。同轴分配网终端电平分配比较均匀，因此动态范围可以适当缩小。
　　2.局端发送电平可编程调整、终端发送电平自适应（自动按照局端接收电平需要调整发送电平，这是Cable modem的优点，借用）。
　　3.接入终端数至少50×3。因为每户至少考虑1个数据接口、1个电视接口、1个通信接口。
　　4.子载波物理带宽256KHz以下、200KHz以上。物理带宽越低，控制越精细、应用越灵活，但子载波数量将会增加，开销也会增大，技术复杂度增大，成本也会增加。建议设置允许用户占用子载波数及编号，并据此实现带宽控制和用户以及业务分级。最高级用户及业务任意占用，最低级用户及业务只允许占用某几个子载波中的1个或几个（窄带用户）。用子载波控制带宽、保证质量。业务激活时间内每个实时视频业务占用一定数量和编号的子载波，相当于频分复用。这样可以保障视频传送质量，而不会降低带宽利用率，因为实时视频业务激活期间是不会释放带宽的。单纯子载波控制粒度太大，实际业务带宽占用还可以结合时隙做精细控制。

　　三、几种组网方式

　　1.GEPON+EoC
　　这是目前正在采用的组网方式，到下一代，在某些业务量少的节点仍然可以采用。

　　2.GEPON到户
这种组网方式适合有高带宽需求的地方，但这种方式要求分前端到楼头有直达光纤，因此目前已建小区一般不具备这个条件。而当具备这一条件时，如果采用1G光纤收发器+多端口交换机也许更有成本优势。除非是别墅区，不适合集中交换，采用这种模式是恰当的。

　　3.10GEPON+1GEoC
　　这种组网方式在前面已有比较详细的描述。

　　4.10GEPON+1GEPON到户
　　这种方式解决了第二种方式分前端到小区光纤不足的问题，但增加了一个层次——是10G和1G两级EPON的叠加。比较适合原来已经部署了GEPON到楼（FTTB）的地方做FTTH升级改造。

　　5.10GEPON到户
　　这种方式是光纤到户的终极方式，最少运维，但初期部署成本较高，适合于有高带宽需求的、居住分散的别墅区。

　　6.10GEPON+GEPON+EoC到户
　　由于10GEPON和GEPON可以共纤，因此可以用一根光纤把10GEPON和GEPON同时与小区联通，在小区用波分技术分离10GEPON和GEPON。10GEPON每栋楼设一个分路器，根据宽带用户多少设置分路比（10GEPON总分路比可以做到1：128或1：256）。GEPON通过EoC接入每个用户。这种方式兼顾了密集居住区部分用户高带宽的需求，又降低了不需要高带宽的用户的接入成本。

　　四、讨论两个问题

　　1.FTTH还是EPON+EoC?
　　前面已经说明，GEPON到户不能普遍适用，只有在分前端到小区的光纤足够多、居住足够分散的情况下才比较合理；GEPON+EoC是目前正在应用的模式，到下一代有些业务量少的地区还可以继续使用；10GEPON+1GEPON到户和10GEPON+1GEoC是两种下一代普遍适用的模式，在速率等级和性能上没有本质差别，关键要看建设成本和运维成本。详细情况需要作出模型来分析对比，还需要做些预测。因此这是一个新的课题，应该专题研究。本文只能大体测算一下，做个简单评估。两种模式中10GEPON部分是相同的，只要对比GEPON和1GEoC即可。假定GEPON的OLT和1GEoC局端造价相当（5000元左右），ONT和EoC终端（1GEoC和目前的EoC按笔者前面的分析可以设定终端速率等级相当，因此价格相近）价格相当（200元左右，对于EoC这应该比较现实，目前已经基本达到；ONT做到300元以下应该也没有问题），由于FTTH还要增加ODN部分的造价和运维成本，因此显然后者有成本优势。再者，还可以有80%左右的窄带终端，EoC终端造价可以做到50元左右，那么成本优势就更明显了。但是由于EoC只适合最后100米的情况，因此当居住分散（比如别墅区）时就体现出FTTH的优势来了。总之，笔者的结论是：当居住比较集中时采用10GEPON+1GEoC比较合理，当居住比较分散时采用FTTH比较合理。

　　2.FTTH的ONT是集中安装还是分散到户？布线采用皮线光缆？塑料光纤？还是CAT5（5类线）？
　　分散安装是指ONT安装在用户家中，集中安装是指ONT集中安装在楼头。传统的观念一般认为FTTH就是要把OUT安装在用户家中，不然就不叫FTTH。电信运营商早期为了减少入户维修，把ONT和后备电池安装在用户门口的安装箱里。笔者认为，根据中国大多数城市居民的居住环境，还是集中安装为好。主要理由如下：

　　第一，便于维护管理——设备集中在一起显然比分散更便于管理和维护，切换备倒比较方便，调度也比较灵活。安装在用户门口的方式显然不安全。

　　第二，便于集中供电。这点十分重要——现在越来越多的终端设备都是电池供电的，用户要求交流电停电以后运营商能够提供不间断服务，因此接入设备必须保证不间断供电。而集中后备比分散后备显然更经济、更安全。

　　第三，有利于提高质量、降低成本。首先，集中安装可以把设备做成机架插卡式，安装在楼梯间。集中维护管理、集中供电、集中后备，必然会提高质量、降低成本、更加安全可靠。其次，从工程角度，集中安装的成本也比分散安装的低。

　　正因为如此，笔者在画图的时候都把ONT集中在楼头。但是在居住分散的情况下，无法实施集中安装，这主要受限于5类线（塑料光纤同样）的传输距离。

　　当采用分散安装方式时，只能选用单模光纤，因为现在设备接口都是单模光纤的，转换成其它接口除了增加成本没有任何好处。而单模光纤中最适合室内布线的是皮线光缆——线径细、弯曲半径小，便于施工。当采用集中安装方式时，由于接口是RJ45的，因此最简单的方式就是直接选用CAT5（5类线）。但考虑到3-5年后塑料光纤造价可能低于CAT5（大概可以做到1元/米，一对塑料光纤收发器50元），又有施工简便（线径细、不需要专用工具、对线方便）和抗雷击的优点，因此塑料光纤也许是一种不错的选择。皮线光缆由于收发器造价较高，而且接头连线需要熔接，因此此处不宜采用。

　　总之，对上述问题必须提前研究，制订工程规范，做好规划设计，这对将来的接入网建设、甚至房建布线都有指导意义。建议总局组织力量，进行专项研究。

　　五、如何对待下一代？

　　7月29日，广电总局向各省、自治区、直辖市广播影视局，新疆生产建设兵团广播电视局发出《广电总局关于印发<关于加快广播电视有线网络发展的若干意见>的通知》，《通知》要求，“加快有线网络向下一代广播电视网的演进，已经完成数字化整体转换的有线网络要加快网络双向化改造，尚未完成整体转换的有线网络，网络建设和改造要直接向双向化过渡。2010年底，全国大中城市城区有线网络的平均双向用户覆盖率要达到60%以上；2011年底，大中城市城区平均双向用户覆盖率要达到95%以上，其它城市平均双向用户覆盖率达到50%以上；2012年底，全国城市有线网络平均双向用户覆盖率要力争达到80％以上。”这些都是这一代需要完成的艰巨任务。只有完成这些任务才谈得上向下一代演进。

　　下一代都是从这一带发展得到的。如果没有这一代积累的经验教训，下一代不会进步。因此积极对待下一代的态度应该是首先积极做好这一代，消极等待没有出路。人类社会不断前进，科学技术不断发展进步，下一代，再下一代……永无止境。如果不抓住眼前，就会应了一句老话：明日复明日，明日何其多！

　　以上只是笔者近几年的研究心得，不是全面论述，愿与同行共享。同时，希望得到批评指正。