有线电视双向“统一网络”的构建

1.建网目标

    重庆四川有线电视宽带综合信息网是合川市建设“信息高速公路”的重点工程。网络系统的整体目标为建设成一个覆盖全市、与Internet互连的现代化通信网络。考虑到Cable技术已经基本成熟，增值效益明显，能够有效降低社会总成本，且具有用户端安装与改造成本较低等优势，决定在原有的有线电视网络基础上利用CableModem技术实现“三网合一”，构建统一网络。该网络能够承载多种服务类型、灵活的用户接口从窄带到宽带的接入带宽，同时利用有线电视网的现有设备和特点有优势，通过提供高速Internet接入和适当地开发符合国情的本地服务作为进入通信服务市场的切入点，形成经营特色，造就市场影响，并逐步开展多种通信类型的综合服务，以良好的性能价格比和多种业务综合为特点走向市场。

    2.设计原则

    重庆合川宽带综合信息网的建设遵照“三种模式、三层结构、六项功能、九大网站”的总体设计思路来进行。三种模式是指宽带IP网络、光纤同轴电缆混合网（HFC）、拨号上网三种接入方式。对数据流量大、数据化程度要求较高的单位采用单模光纤构建高速宽带IP城域网；对办公环境比较分散、数据流量不大的单位，以及普通家庭用户采用HFC网络通过CableModem以一对一或一对多的方式接入网络。三层结构是指Internet、本地城域网以及局域网。六项功能是指浏览、电子邮件、IP电话、点播、FTP以及网上等。九大网站包括合川信息港主站点、政府公共网、经济信息网、新闻网、旅游网、文娱网、医疗网、网以及法律服务网。此外，它既能够支持传统的电话上传方式，也具备同轴电缆双工传输的能力。

    根据用户需求分析和设计经验，系统总体设计上遵循了以下几个基本原则：

    1.开放性。有线电视信息网范围广、覆盖面大、涉及的技术和产品众多，因此，保证系统的开放性是非常重要的。目前，CableModem技术尚未大范围普及，在这个前提下强调开放性需要注意：第一，方案所选择的产品是否符合现有的国际；第二，方案所选择的产品是否可升级，在新标准出现以后，系统可否升级到新的标准；第三，厂商在相应产品和技术领域内的地位和参与标准化的能力。

    2.可扩展性和战略上的灵活性。由于网络规模和信息应用正以前所未有的速度发展，因此系统扩展性应从两方面考虑,首先是规模的扩张、用户的增加和速度的提高,要求主干网的带宽有相当大的增长空间；其次是支持新应用的能力。

    3.性。通过划分VLAN，结合使用中心、边界机和器等的过滤器、功能、用户和VPN技术，加强系统的安全性。

    4.一体化的。方案应提供先进而完善的网络管理工具。

    5.设备的先进性与技术的成熟性。设计方案应该既兼顾技术上的成熟性，也保证系统的先进性。

3.网络结构

    1.主干网利用现有的光纤网、HFC网以及配套的电话网，建成连接全市各单位局域网(包括校园网)、单机及家庭用户的城域网络。网络的逻辑结构如图所示。对于各单位的局域网，可在双向HFC网上用电缆调制解调技术实现局域网互连。单机或家庭用户则尽量采用单/双向HFC入网，从而获得高带宽、低成本的网络连接。对于采用单向HFC入网的用户则须采用电话上行的连接方式实现与Internet的连接。而对于那些无法通过光纤或HFC连接的远程局域网用户，可通过器和电信部门的DDN、X.25或帧中继网入网。

    已建成的主干网的核心采用3ComCoreBuilder3500第三层高功能机。该交换机可提供线速的第二层和第三层通信能力，支持实时的多媒体。加上对VLAN、组播、多协议路由和的支持，它可以取代局域网中的传统路由器，也可以作为接入千兆以太网或ATM网的边缘设备。而且，它大幅度地提高了高端交换设备和路由设备的性价比。

    2.与Internet的连接

    通过高性能、可靠、支持虚拟专用网、内置的3ComSuperStackⅡNetBuilderSI路由器，将合川市城域网与Internet相连。

    3.CableModem接入系统

    头端系统

    接入层的设计要点是配置的灵活性、较好的性能价格比、可扩展性、可管理性，特别是访问策略管理和访问控制能力以及远程配置和排除故障的能力。在第一期方案中，计划在中心节点配置2台线缆接入系统的头端设备(CMTS)，每台设备提供1路下行通道和2路上行通道，2台设备共可提供2路下行通道和4路上行通道。每个下行通道最高数据速率为38Mbps，每个上行通道最高速率为10Mbps。

    本方案所选用的3Com线缆接入产品CMTS基于远程访问集中器品牌TotalControl。该电信级产品可作为CMTS和TRAC系统(电话回复系统)的统一，为用户在一个紧凑且可靠的单一平台上同时提供完整的双向和电话回复系统解决方案。TotalControl接入平台的平均失效间隔时间（MTBF）超过75000小时，平均无故障运行率超过99.98%，完全能够满足合川用户对可靠性的要求。模块化的结构使得用户可以方便地扩充TotalControl功能，而且在大型装置中通过将CMTS和TRAC功能分离，可以很容易地对系统进行缩放，且不会造成性能损失。

系统头端设备为16插槽，可配置4～6路下行通道和8路上行通道，由于基于灵活的模块化设计，可根据对通道数量的不同需要而任意组合。每个CableModem前端通过一个100Mbps端口与边缘机中的CoreBuilder3500局域网交换机100Mbps端口相连进入主干网。

    业务开通后，随着用户数量的增加，可以考虑增加数据频道，或者配置头端设备，通过100Mbps的以太网专用光纤连接到主干节点。3Com的CMTS提供了高速的模块化体系结构，其底板容量超过1Gbps，允许电缆操作人员为他们的Data-Over-Cable（DoC）服务建立高密度且高度可调节的终止系统。CMTS的核心模块为CableAccessRouter，它提供了从Internet或内部主干数据网到RF(CATV)网络上的连接。双模式（64/256）QAM调制使得下行数据传输速率最高可达38Mbps。上行通道由QPSK/QAM解调器卡(上行模块)提供，每个上行通道最高支持10Mbps速率。而与本地局域网的连接则由一个或多个10/100Base-T以太网端口提供。用户可以同时在CMTS设备中集成拨号访问功能，也可通过基于NT的EdgeServerPro模块提供更加丰富的Internet服务，实现地址分配和用户等服务。

    用户端系统

    对于CableModem的选择，除了应该符合MCNS外，用户端设备应该具有易用性、很强的适应性，而且价格适当、具有良好的市场分销渠道，以便可以逐步鼓励订户自己购买。该系统选择了3Com的外置线缆调制解调器RSP。该产品可与任何电缆系统相连，既可以以射频回复(双向)方式工作，也可与独立的拨号调制解调器配合使用，以电话回复方式工作。内置的安全功能和协议过滤功能确保了用户数据的保密性，而分层服务等级(包括委托信息分级)实现了差别服务。

    4.网络系统管理

    为减少中心管理控制台、局域网和广域网链路以及人员日益增加的负担，必须对传统的集中网管模式进行根本性的转变。该系统采用了3Com新一代的管理软件TranscendEnterpriseManager，该软件已经实现了的模式，在全网范围提供分布式的信息和智能，使得网络管理更自动。接入系统的管理还采用两个重要的管理器CableHeadendManager（CHM）和CableModemManager（），它们都提供了自定义的管理，可以作为独立的应用程序运行，也可与Transcend管理软件协同运行。

    4.运行效果

    该网络于今年9月20日投入商业运行。网上每天传送35套电视节目，可开展信息浏览、电子邮件、网络电话、点播、FTP文件、网上等服务业务。该网络在750MHz带宽的HFC网上圆满地实现了有线电视、数据通信和网络电话“三网合一”。目前，网络运行良好，用户接入通用宽带IP网络后的速率为800Kbps，而在Cable网络上的下载速率则为300Kbps，均达到了拨号网络联网速率的上百倍。通过使用该网络，合川人不仅可以看到35套高清晰的电视节目，而且只要每月缴纳100元，就可以通过闭路电视系统在Internet上任意冲浪。据有关专家评测，该网的设计思想、实现方式和实用效果已在全国处于领先地位。