广电FTTH建设GPON EPON IPTV组播和I-PON双纤三波独立广播网的分析

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广电有线网络向全光纤化、IP化发展主要有2种可选的技术方案：
一种是采用无源光网络技术（PON）建设下一代广电固网，即电信运营商当前采用的 GPON/EPON/10GGPON/10G EPON 光纤接入方案，其中，直播电视视频业务采用组播技术传输，也就是 IPTV 组播技术方案；
另一种同样是以 GPON/10G PON 技术为基础，直播电视视频业务采用保留独立广播通道的 IP 广播技术，即保留独立通道的 IP 广播技术方案。


纵观现实运营中没有独立广播通道的 GPON/10G GPON 网络视频业务系统，能够正常运营视频业务的必定是下述三种情况之一：
一是采用 HLS等基于 TCP 的传输协议，利用重传解决丢包问题，但是并发收视率低，这是互联网视频服务商的做法；
二是采用 UDP 协议组播，视频节目码率低，质量要求低，丢包容忍度高，这是三大运营商的常见做法，容忍网络丢包率达 1/1000 的水平；
三是采用 UDP 协议，轻载网络，带宽利用率极低（平均小于 5%），这是部分广电网络运营商的常见做法。


《有线电视网络光纤到户系统技术规范 第 1 部分：总体技术要求》提出保留广播通道的全 IP 光纤接入网方案。这种保留独立通道的 IP 广播技术方案，其直播传输质量完全可以满足广电有线电视网 HFC 直播业务 1E-11 的误码率要求，误码率指标甚至达到了 1E-12( 广电总局广播电视计量检测中心测试结果 )，远高于 IPTV 要求。


I-PON 方案在直播节目 IP 数据传输上采用“UDP+ 广播”的形式传输视频数据，接入网采用两纤三波模式，保留广播通道，广播电视与宽带互联网信号走独立通道，互相隔离，不受互联网病毒攻击或广播风暴影响，使安全播出得到更大的保障，符合广播电视网络安全播出网络体系三层结构的要求，属于能够保障广播电视节目安全播出的网络平台。

I-PON 的 IP 广播组网方式的一个显著特点就是全链路中最大带宽的链路（10G 或 25G）从前端可以一直持续到终端（中途只有中继和放大、分光，可以完全没有路由和交换环节，很容易实现主备切换、灾备等广电的“安全播出”基本要求）。因此，I-PON的 IP 广播网完全可以满足 UDP 不丢包的条件，并且采用 UDP 协议传输直播业务，是点到多点的全广播模式。I-PON 系统的双向网部分，可以采用 EPON、GPON 或者 10G PON 技术，主要用于点对点的基于 TCP 协议的各种宽带业务，在上层实现丢包重传，使 xPON 系统回归初衷和本位。如此，视频业务和宽带业务各得其所，相得益彰。



IPTV 组播方案成本分析
未 来 随 着 4K 和 8K节目的增加，直播节目总带宽预估为3Gbps～5Gbps。
对 10G PON 网络来说，每个 PON口应预留 30% 的空闲带宽即 3Gbps, 再加上每 PON 口直播业务本身的带宽占用（常规并发计 300Mbps～500Mbps，高峰并发计 1Gbps～1.5Gbps，取中值1Gbps）， 带 宽 总 共 占 用 4Gbps。
因此，10G PON 网络留给宽带互联网业务的带宽也只剩下 6Gbps，即 60% 左右。投入巨资建设的 10G PON 系统，其珍贵的数据带宽资源被低价值直播电视业务挤占 40%，可用带宽已和 2.5GGPON 的 32 分光的场景相当。

保留独立通道的 IP 广播技术方案成本分析
保留独立通道的 IP 广播技术方案， 其 直 播、VOD、OTT 点 播 业 务均通过万兆独立通道传输，提供高达10Gbps 的带宽，具备至少 200 套 4K或 60 套 8K 节目的稳定传输能力，且这种传输能力是无区别到达每一个用户家中。
采用保留独立通道的 IP 广播技术方案，无论有线网络运营商选择GPON、EPON 还是 xG-PON 建设双向光纤接入网，该双向网全部用于“丢包可重传、误码不敏感”的互联网业务，其宽带网络设施均可发挥全部效能（带宽利用率可达 90%～95%），充分用于高收益的宽带接入业务，几乎没有额外损耗。


采用 IPTV 组播方案，虽然通过细心运维，可提供中等体验水平的电视业务质量，但提供给宽带互联网业务的PON 口可用带宽只剩下 5Gbps～6Gbps，与 GPON 32 分 光 效 果 几 乎 一 样， 或者 说“ 用 xG-PON 的 成 本 建 了 一 套GPON”。而融合独立 IP 广播通道的GPON 方 案， 户 均 总 成 本 286 元， 比IPTV 组播方案低 107 元。同等性能下，保留独立通道的 IP 广播技术方案系统成本远低于 IPTV 组播方案系统成本。