I-PON技術(shù)在廣西廣電光纖到戶(hù)工程建設(shè)中的應(yīng)用

黃志敬

【摘要】根據(jù)我國(guó)提出的“三網(wǎng)融合”以及“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略，按照國(guó)家廣播電視局制定的“寬帶廣電”計(jì)劃，為推動(dòng)有線電視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，確保光纖入戶(hù)的貫徹落實(shí)，進(jìn)一步加快有線電視網(wǎng)絡(luò)布局，增強(qiáng)有線電視網(wǎng)絡(luò)的承載能力。近些年自治區(qū)人民政府啟動(dòng)并大力推進(jìn)“壯美廣西+智慧廣電”數(shù)字廣西“廣電云”村村通戶(hù)戶(hù)用工程建設(shè)，廣西廣電電視信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司作為實(shí)施主體。本文結(jié)合筆者實(shí)際工作研究，探討了I-PON技術(shù)在廣西光纖到戶(hù)工程建設(shè)中的應(yīng)用及其相關(guān)技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】I-PON技術(shù);光纖到戶(hù);工程應(yīng)用

2016年國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)的《關(guān)于加快推進(jìn)廣播電視村村通向戶(hù)戶(hù)通升級(jí)工作通知》中已經(jīng)要求，推進(jìn)廣播電視村村通向戶(hù)戶(hù)通的升級(jí)是打造現(xiàn)代化公共文化服務(wù)體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2018年8月廣西壯族自治區(qū)人民政府辦公廳《關(guān)于印發(fā)數(shù)字廣西“廣電云”村村通戶(hù)戶(hù)用工程三年攻堅(jiān)會(huì)戰(zhàn)實(shí)施方案（2018-2020年）的通知》（桂政辦發(fā)【2018】98號(hào)）。應(yīng)用I-PON技術(shù)建設(shè)廣電網(wǎng)絡(luò)村村通戶(hù)戶(hù)用工程，不但可以有效豐富農(nóng)村人民群眾的精神生活，拉近農(nóng)村和城市之間的溝通聯(lián)系，促進(jìn)農(nóng)民群眾生活水平不斷提升，同時(shí)也能夠在很大程度上助力新農(nóng)村建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

一、PON技術(shù)概述

（一）PON系統(tǒng)構(gòu)造

I-PON系統(tǒng)屬于一種將IP廣播以及G/OPEN技術(shù)相結(jié)合的現(xiàn)代化萬(wàn)兆寬帶廣播接入系統(tǒng)，是支持未來(lái)4K、8K、VR視頻業(yè)務(wù)的FTTH光纖到戶(hù)網(wǎng)絡(luò)?？偟膩?lái)說(shuō)，I-PON的系統(tǒng)構(gòu)造包含了處于前端機(jī)房的IP廣播分發(fā)機(jī)DLT與OLT局端系統(tǒng)、處于用戶(hù)端的I-PON網(wǎng)關(guān)（IP萬(wàn)兆TU+ONU）等終端設(shè)備以及ODN無(wú)源分配網(wǎng)。

（二）PON系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

首先是I-PON系統(tǒng)從性能方面來(lái)說(shuō)在很大程度上超過(guò)了廣電RF技術(shù)以及電信GPONIPTV技術(shù)搭建的FTTH網(wǎng)絡(luò)，后兩種技術(shù)僅僅能夠支持目前的視頻業(yè)務(wù)，基本上無(wú)法應(yīng)對(duì)未來(lái)的4K甚至8K超高清視頻業(yè)務(wù)，而I-PON系統(tǒng)能夠提供更好的支撐;其次是與10GGPON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，I-PON系統(tǒng)表現(xiàn)出成本更低（僅僅需要10GGPON系統(tǒng)成本的50%左右），用戶(hù)體驗(yàn)度更高以及視頻流更大（用戶(hù)能夠享受N Gbps碼流）幾種優(yōu)勢(shì);再次是I-PON系統(tǒng)可以把目前的G/EPON網(wǎng)絡(luò)以更低的成本順利升級(jí)轉(zhuǎn)化為萬(wàn)兆寬帶接入，可以在很大程度上延長(zhǎng)G/EPON網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行周期;最后，即便I-PON系統(tǒng)綜合網(wǎng)關(guān)終端成本會(huì)超過(guò)GPON的HGU型網(wǎng)關(guān)，但因?yàn)镮-PON系統(tǒng)的用戶(hù)覆蓋成本不高，同時(shí)能夠有效降低光纖饋線網(wǎng)部分纖芯數(shù)?！皦衙缽V西+智慧廣電”數(shù)字廣西“廣電云”村村通戶(hù)戶(hù)用工程采用的是兩芯三波傳輸方式。

（三）PON光纖系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備

基于I-PON技術(shù)的光纖到戶(hù)傳輸系統(tǒng)包含了前端萬(wàn)兆廣播匯聚交換機(jī)以及處于終端的一體化網(wǎng)關(guān)機(jī)頂盒。一方面，萬(wàn)兆交換機(jī)用于匯聚廣播為目的時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理配置，為避免組播數(shù)據(jù)環(huán)繞形成網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，相關(guān)物理端口應(yīng)當(dāng)配置端口隔離。交換機(jī)各個(gè)輸入物理端口以及輸出萬(wàn)兆口應(yīng)當(dāng)劃分同一WLAN;另一方面，一體化網(wǎng)關(guān)機(jī)頂盒通常來(lái)說(shuō)具有4個(gè)功能模塊，其一為10G網(wǎng)絡(luò)接收模塊，由1550nm光接收模塊以及萬(wàn)兆接收芯片JH601A構(gòu)成接收萬(wàn)兆信號(hào)的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)報(bào)文進(jìn)行解析和篩選的功能，以千兆/百兆以太網(wǎng)形式對(duì)選中的通道數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。其二是路由器交換模塊，其能夠確保全I(xiàn)P本地局域網(wǎng)絡(luò)得以構(gòu)建，各種互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息以及廣播視頻都能夠在局域網(wǎng)中進(jìn)行交換。另外兩個(gè)模塊為EPON/GPON光模塊以及XPONONU處理器所構(gòu)成的PONONU模塊，能夠確保雙向接入同時(shí)和前端OLT連接。IP機(jī)頂盒解碼模塊并不存在傳統(tǒng)的Tuner，留下了Demux解復(fù)用、解擾以及4K解碼等等。

二、光纖入戶(hù)

（一）數(shù)據(jù)IP封裝

各類(lèi)音視頻都可以借助于MPEG-2以及MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮編碼，在傳輸層之內(nèi)，依靠TS包格式實(shí)現(xiàn)封裝，單元流標(biāo)識(shí)通常為PID;在某個(gè)節(jié)目?jī)?nèi)的多個(gè)TS包可以結(jié)合為載荷且在UDP報(bào)文內(nèi)實(shí)現(xiàn)封裝，節(jié)目區(qū)分往往是借助于UDP目端口號(hào)來(lái)進(jìn)行的;UDP報(bào)文通過(guò)載荷的形式再次封裝，此時(shí)目的IP地址一般是以組播地址為主，各個(gè)地址可以明確劃分為不同的節(jié)目。

（二）前端設(shè)備IP化

對(duì)于I-PON系統(tǒng)而言，前端設(shè)備應(yīng)當(dāng)實(shí)施IP優(yōu)化，換句話說(shuō)即是要求依靠網(wǎng)絡(luò)來(lái)與前端進(jìn)行連接，比如說(shuō)視頻編碼器以及EPG服務(wù)器等，最終匯聚交換機(jī)在城域網(wǎng)內(nèi)借助光纖進(jìn)行傳輸。主要選擇現(xiàn)階段較為常用的交換器以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)合來(lái)代替廣電部分專(zhuān)用設(shè)備，通用交換機(jī)目前在很多網(wǎng)絡(luò)中都得到了普遍應(yīng)用，其表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)和便捷性。

（三）智能終端

對(duì)I-PON系統(tǒng)而言，終端主要是為光纖入戶(hù)的用戶(hù)提供服務(wù)，更加偏向于服務(wù)智能化以及網(wǎng)關(guān)化。I-PON系統(tǒng)主終端結(jié)構(gòu)如下圖1。

第一，10G網(wǎng)絡(luò)接收模塊通常包含了10G光接收模塊以及JH601A芯片。借助于對(duì)節(jié)目指令的操作，把IP節(jié)目流傳輸?shù)絀P解碼器內(nèi)，依靠解碼器可以直接對(duì)所接收的節(jié)目信息實(shí)施解析。10G廣播信道模塊在選擇節(jié)目流的過(guò)程中，同一時(shí)間內(nèi)可以同時(shí)支持50余個(gè)節(jié)目流輸出;第二，PONONU模塊一般包含了PON光模塊和PON處理器兩個(gè)部分，能夠?yàn)闄C(jī)頂盒實(shí)現(xiàn)高達(dá)1G的雙向數(shù)據(jù)通道;第三，STB解碼模塊基于安卓系統(tǒng)運(yùn)行，其處理器能夠達(dá)到四核，此模塊可支持多種不同網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，同時(shí)還能夠提供4K解碼功能;第四，Wi-Fi模塊可以支持其他終端的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)播放高清視頻，上網(wǎng)等功能;第五，千兆/百兆交換模塊，能夠?yàn)楦苯K端以及PC提供網(wǎng)線接入。

三、全業(yè)務(wù)支持

現(xiàn)階段，我們可以將廣電網(wǎng)絡(luò)中的各類(lèi)業(yè)務(wù)統(tǒng)一劃分為對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)以及非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)兩種不同類(lèi)型。對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)往往包含了語(yǔ)音通信以及視頻通信等，而非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)主要是視頻直播、點(diǎn)播、郵件等。

VOD系統(tǒng)應(yīng)用RISP/RIP協(xié)議，控制路徑與數(shù)據(jù)路徑之間相互分離?；贗-PON技術(shù)的系統(tǒng)擁有10G的下行通道以及EPON/GPON雙向通道，所以能夠更快的適應(yīng)目前的VOD系統(tǒng)。針對(duì)現(xiàn)階段最新的萬(wàn)兆IP廣播發(fā)送機(jī)，其所具備的較多的特殊功能可以直接替換過(guò)去的IPQAM。如此一來(lái)僅僅需要一臺(tái)前端匯聚交換機(jī)，無(wú)需對(duì)過(guò)去的VOD前端系統(tǒng)進(jìn)行任何變動(dòng)，可以在I-PON光纖到戶(hù)系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行。OTT系統(tǒng)基本上選擇HTTP/TCP協(xié)議，傳輸不區(qū)分控制與數(shù)據(jù)路徑，OTT機(jī)頂盒內(nèi)要求有一個(gè)用于接收點(diǎn)播請(qǐng)求的APP代理程序，同時(shí)把請(qǐng)求傳輸給前端I-TMUX，從而有效對(duì)請(qǐng)求報(bào)文予以轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后發(fā)送給OTT服務(wù)器，隨后這一服務(wù)器內(nèi)予以封裝后發(fā)出，此時(shí)的報(bào)文通過(guò)終端APP代理程序接收后再解封，最終解封的報(bào)文傳輸?shù)奖緳C(jī)點(diǎn)播程序。

四、廣西光纖到戶(hù)工程的維護(hù)

（一）明確維護(hù)職責(zé)

要充分認(rèn)識(shí)到，廣西村村通戶(hù)戶(hù)用光纖到戶(hù)工作表現(xiàn)出較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性和復(fù)雜性，所以必須要加強(qiáng)科學(xué)管理工作?，F(xiàn)階段廣西廣電村村通戶(hù)戶(hù)用工程是由廣西廣電電視信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司作為實(shí)施及維護(hù)管理主體，借助廣西廣電電視信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司完善的工程管理體系完成建設(shè)及維護(hù)任務(wù)。每個(gè)分公司負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)工程建設(shè)，確保工程質(zhì)量，公司實(shí)施網(wǎng)格化管理，每一名工作人員負(fù)責(zé)其所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格，對(duì)區(qū)域網(wǎng)格中涉及到的相關(guān)技術(shù)維護(hù)和檢修工作負(fù)責(zé)。通常來(lái)說(shuō)，區(qū)域負(fù)責(zé)人要求定期做好廣電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行檢查工作和各項(xiàng)設(shè)備設(shè)施的檢查維護(hù)，針對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行工作中出現(xiàn)的問(wèn)題予以及時(shí)解決，關(guān)鍵檢查上次維護(hù)檢修工作中發(fā)現(xiàn)的隱患，確保整個(gè)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）不斷提高維護(hù)質(zhì)量

現(xiàn)代社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，廣電村村通戶(hù)戶(hù)用工程的相關(guān)設(shè)備與技術(shù)也處于持續(xù)更新的狀態(tài)，所以應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持定期對(duì)工程維護(hù)工作人員展開(kāi)培訓(xùn)教育活動(dòng)，以促進(jìn)其專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平和職業(yè)素養(yǎng)的不斷提升，確保維護(hù)作業(yè)人員可以符合新時(shí)期的新要求，可以快速處理工程習(xí)題運(yùn)行中的各類(lèi)隱患與問(wèn)題。另外還需要不斷增強(qiáng)維護(hù)作業(yè)人員的服務(wù)意識(shí)，借助于講座、評(píng)優(yōu)等方式來(lái)增強(qiáng)其服務(wù)水平，唯有如此才可以確保廣西廣電村村通戶(hù)戶(hù)用工程質(zhì)量的提升。

五、結(jié)語(yǔ)

總而言之，“壯美廣西+智慧廣電”數(shù)字廣西“廣電云”村村通戶(hù)戶(hù)用工程屬于一項(xiàng)長(zhǎng)期性復(fù)雜性的項(xiàng)目，要求相關(guān)部門(mén)工作人員能夠相互配合，主動(dòng)協(xié)作，做好技術(shù)管理和使用維護(hù)，確保光纖入戶(hù)工作的順利推進(jìn)，讓更多農(nóng)村群眾能夠享受到更好的廣電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。借助于村村通戶(hù)戶(hù)用工程的建設(shè)落實(shí)，可以在很大程度上助力農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)城鄉(xiāng)信息溝通交流效率提升，讓農(nóng)民群眾足不出戶(hù)都可以享受到更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，能夠了解到外界相關(guān)信息，真正實(shí)現(xiàn)戶(hù)戶(hù)信息相通。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊玉波，劉曉峰.打造I-PON萬(wàn)兆全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)助力有線運(yùn)營(yíng)商產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型——專(zhuān)訪北京吉視匯通科技有限責(zé)任公司副總經(jīng)理歐陽(yáng)捷[J].有線電視技術(shù)，2018（01）：116-117.

[2]金麗麗，李力，秦幸堅(jiān)，歐陽(yáng)捷，張學(xué)軍.基于10GI-PON系統(tǒng)的TCP業(yè)務(wù)傳輸技術(shù)與10GxGPON系統(tǒng)的比較[J].有線電視技術(shù)，2017（12）：34-38.

[3]封利群.有線網(wǎng)絡(luò)I-PON光纖系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備與技術(shù)分析[J].中國(guó)有線電視，2017（12）：1367-1369.