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崔竞飞:HiNOC EoC技术进展

导语:3月23日—24日,CCBN2010数字技术未来系列论坛在北京召开,以下为广电总局广科院有线所所长崔竞飞的演讲,演讲主题是《HiNOC EoC技术进展》。

  3月23日—24日,CCBN2010数字技术未来系列论坛在北京召开,此次会议由CCBN组委会主办,由中广互联承办,以下为广电总局广科院有线所所长崔竞飞的演讲,演讲主题是《HiNOC EoC技术进展》。 


图为广电总局广科院有线所所长崔竞飞 

  崔竞飞:大家中午好,很难得在研讨会发言时与大家沟通一下目前的情况,我主要讲几个方面,包括HiNOC EoC应用场景、拓扑结构、信道约束条件、技术框架和时间表。今天不提背景介绍了,三网融合或者是双向改造,大家都已经知道了。为什么国内还要做解决方案或者是标准征求意见稿,因为大家知道EoC或者是各种方案差异很大,包括技术、兼容性、整个产业的规模以至于未来运营商做运营系统维护时的备料,各方面的问题都有。

  在应用场景方面,大家都知道是光纤、电缆混合的网络,这里面有很大的差异,究竟以光为主还是电缆为主,这是很大的差异,但是在说的时候没有注意这个比例,我们究竟以什么样的大的网络比例确定应用场景,以光为主的就意味着最后的电缆段集中在楼内,这个时候的特性是不一样的,如果以电缆为主的,现在许多的网络没有完全做改造之前,大部分是电缆网,这个时候场景也不一样,可以采用的技术也不一样。这个问题是我们需要明确的。

  从这个场景来说,我们看一下HiNOC EoC的场景,从中心机房把数据服务接入到家里用户门口,最早的由来是在全电缆的情况下解决数据双向服务的问题,现在许多的核心网络是光的,但是真正解决的技术目标是什么,真正解决的需求是在电缆上长距离的传输一个基本的双向通道,这是其目标。

  家电网络最早的场景是解决家内的信息共享与通讯的问题,最初的场景是解决这个户内,不解决传输问题的,我们为什么看到大量的家庭网络产品用在接入网里面,我们目前找不到解决楼内这一段距离的技术解决方案,所以会有许多中间性的话,我们必须要移植过来的,在移植过来过程中有许多的影响,我们在用解决户内问题的方案解决接入网的问题。

  反过来讲,为什么用HiNOC EoC,基于家庭网络的解决方案是解决户内移植的,许多的事情大家没有认真地想,我们楼内的电缆如果光纤很靠下的情况下,我们楼内的电缆到底有多少的资源,特性是什么,比如我们网改了,750的网,以上的段是否可以用,我们在网络上有什么传输特性,这块没有空白,大家觉得网通了就可以了。做家庭网络的人与我们的目标不一样,这一段网是户内的。我们真正看我们的网到底是什么样的,找到一个适配这个网络特性和应用场景的办法,未必是最好的,但是应该是最适合这个场景的。

  所以我们的解决目标在光网终结点非常靠下的情况下,我们解决楼内网针对性的问题。

  通过我们一些比对,通过协议的变更与调整,可以把我们做接入网的特性延伸到家庭网的范围,这是第二个阶段需要做的事情。

  这样我们在一个技术体系下把电缆的资源发挥出来,大家对电缆特性很清楚,如果转换成传数据的话,大概有七个G的流量,这个就超过双绞线等。

  把应用场景总结一下,在做HiNOC EoC这个事情时有一个目标,光纤到楼,我们只给楼内最后一段100米,同时我们不仅在物理上对接,在光纤阶段做到模拟电视数字电视、交互所有的行为共缆,HiNOC也是做到模拟、数字电视、交互数据共缆,但是知道三网融合是一个物理运营商融合,其实这是一个业务融合的问题,反过来对网络的要求做到全业务承载。这就意味着你需要在一根缆解决所有的问题,在干线用光纤的,在户内用电缆的。要在一根线上解决所有的问题,需要真正融合起来。

  从拓扑结构来看,大家都在中心机房,刚才说了HiNOC的目标在光纤到楼的基础上,我们既可以按照传统的逐级分解的方式做,因为有时候用户需要非常高,一个人独占几十兆的流量,可以单独做服务,为什么讲这个问题呢?实际上大家算流量的时候,因为所有的技术,无论是谁,都是一个共享带宽的服务方式,这就带来了你服务的距离越长,你分配的次数越多,带来每个用户可以使用的服务量越少,所以拓扑的结构对于每个人控制有很大的影响。

  反过来看家庭网络的系统,其系统有很大的差别,其基本的原则是对等结构,为什么呢?当时做智能家电的时候要求每个家电角色对等,这样才能做到互换,因为他在户内不存在互信和管理的问题。

  第二个要求是互联互通,就要求家里所有的家电可以看到对方的,所有一个是数据共享,从数据源的管理,没有严格的源和会的问题。还有一个任意信道,他在任何一个频道可以使用任何一个使用的带宽,这是没有问题的,在家里的网不会干扰别人,在做传输网的时候,旁边有服务的,这个要求不一样。

  同时对等问题对家电没有问题,但是对接入网来讲我们要求主节点对从节点有控制的,如果有不正常的状态可以控制,这是很强的要求。

  我们对网络的可感知性有强烈的要求,从拓扑结构的比较来说,家庭网络有一些对等的优势,但是也有缺陷,因为你绝对自由了就不太容易管。做一个不太恰当的比较,HiNOC更像CS服务的结构,而家庭网络是像P2P的结构。

  刚才说了信道约束,在传输介质上肯定是电缆,在频谱资源这块,有线网的频谱规划是怎么规定的,我们在这个网承载什么样的服务,包括单向的视频、双向的语音、高速的服务,不同的结点分级管理和网络感知,这都有不同的要求,我们要形成一种概念,我们这个组的说法是频谱窗口的问题,以前那个地方放一个我们就放一个了,现在在业务越来越多的情况下,每个网络里面有几十套、一百套以上的节目了,同时高标清同播,频道资源越来越紧张,你再做服务的时候,旁边可能会有其他的服务,可能是模拟电视服务、数字电视服务,也可能是其他的数据服务,这种情况下给你的空间就是一个窗口,而不是一个频带。这种情况下你对两侧的系统是否有不良的影响是越来越敏感的问题。

  大家一定要有这个感觉,我们频谱里面以8M为一个频道,我们模拟时以隔频播出,我们数字化以后可以做到临带保护,所以播出,以前是隔开。如果上去以后,隔开或者隔不开怎么办,或者斜波的影响等等,这都是我们要考虑的问题。

  这个电脑到底有什么特性,大家看一下实际的网络情况,你发现750的网络不是完全不能用的。在1.2G往上时候,有一个很大的区域,这个变化很变成,所以我们能够用的资源不仅在750网络上用到750,还有很大的资源我们没有用,怎么用起来是我们需要考虑的问题。

  第二个,大家说有线网非常干净,我们有屏蔽层,保护外来的干扰,但是有一个问题,这个问题来自于施工,包括现在成本的控制,装修时施工队头就没有接好,你就不匹配了,最大的问题是反射,在有线网里面存在多径的问题,这类似于无线信道的反射,在最后要考虑衰弱的频带问题和多径和网络控制的问题,对于干扰的问题,这就不是主要矛盾了。

  再理一下,750、860或者是1.2G,这些频段都可以用,只是要找到可行的技术方案解决传输的问题,在1.2G以上目前确实有一些特性的缺点,我们是否未来要改到1.5或者是2G,这是另外的事情,我们现有的网络应该是可以支撑我们未来很大的服务空间的,这是第一个。

  第二,带外信道匹配不好,带来了多径。

  第三,不同的电缆和频段信道差异大,要求系统具有信道检测和自适应功能,大家在调工程信号的时候发现,你在不同的频段是不一样的,有的频段就衰减多,有的衰减少,对数据的服务性来讲,不指望用户自己调,也不指望每个网络在做之前测所有的节点,所以我们需要做信道的补偿和自适应。这是技术上要解决的问题。

  第四,因为信道其他的噪声较小,所以我们就有比较高级的调制。如果信道相对噪音小,我们可以考虑上到高调制上,这样我们就我更大的传输率。基于这些,包括基础的实验和仿真的结果。使用频段从750M到1006M,为什么选择这个呢?现有的有线电视网络规划没有开放其他的频段,所以现在这个频段放出来是最不影响既有服务。我们可能会对既有的网络做规划,因为整转之后可能会调整,频宽可能会变化。

  从技术的角度,无论是工作在低端的还是高端的,从技术本身没有本质的差别,只是我们现有资源管理的约束只能在这个地方使用。

  在信道贷款方面,我们选择16M信道,8M可选,因为我们所有的节目的频道规定是以8M为一个单位,刚才说了我们会涉及一个频率窗口的问题,会放在8M的窗口里面,两边有节目,不干扰别人,这样才是合理的,适用的方式。在8M的时候可能流量不够,要上特别高的时候,怎么办?我们可以选择在8M和16M选,如果流量要求很高的话,按照16M信道设置,要求不高的时候,可以按照8M选。

  我们采取是OFDM技术,频分和时分有一些区别,因为频分特性是上行和下行是事先约定好的,如果你的业务形态和发展导致上行和下行变化了,频分的信道不能切的,是固定的。时分的好处是需要上行多的时候,上行多,需要下行多的时候就下行多。现在我们说的上行仅仅是回传的功能,几十K就可以了。如果未来播客流行,可能要求的上行速率很高,这样就不适应未来的要求了。所以考虑起来我们就决定做TDD。

  还有多径问题,选择的载波数是256,有效的自载波是210个,刚才也提到了可以考虑高阶调制,调制方式从QPSK到1024QAM,这就比现有的高很多。还有一点希望大家注意到,我们说的是子载波的自适应调制,不是自适应调制,意味着每一个子载波可以根据信道的特性决定调制深度,如果信道是非常激变的信道可以填到满,而不是简单地希望选择到最短的。

  在纠错码方面,信道的噪声特性还是比较好,比较干净,所以没有采用比较复杂的码,选择相对复杂度低的508和472,有人说为什么不用LDPC,这会带来巨大的运算消耗,这样带来的结果是你的芯片规模会损失,导致你的成本会丧失,这带来的最大问题是大家承担的。

  刚才说了8M和16M可选,在考虑服务流量的情况下,优先选择16M,在MAC层达到100M,效率可以达到7比特/Hz,工作频带满足现有及未来有线电视网络频率规划要求,误码率在10负9次方以下,传输距离不小于100米,在服务节点越靠近用户,才能保证每个用户更高的质量和服务量,再做更远的距离,带宽无论做多远,实际造成每个用户可以使用的量下降,我们做的宽带接入最终落实是家里面要达到的,宽带入户不是做宽带路入户,而是宽带服务入户,所以太远的距离就没有太多的意义,在以前的概念上会有不同的理解。

  延迟取决于信道本身的效益,你打视频电话的时候,可能说一句话半天那边才会一个“你好”,我们把这种事情降低到最低,把信道的延时降低到最低。

  在临信道抑制性能,相邻信道必须能够同时使用,这是评估一个系统好坏的要求,辐射刚才也说了,我在信道之外,包括其他的问题,是否会影响其他的非相邻的信道。

  跨越分支分配器,这对大家的工程实施有很大的帮助,或者反过来说是瓶颈,我们做的理论方案是不用改楼内的网络,因为楼内要改的话是很大的成本。理论来讲可以做到光纤到楼,HiNOC做到楼里面,原来的网络不用动,这样最大程度降低运营商的附加成本。

  在技术框架上,这个频谱的模板非常斜,我们要做到临带不干扰。但是只要你留出带宽了,就有中间的频率处于保护的角度使用,而不是服务。

  再举一个例子,在16M的带宽情况下,采取不同的调制深度,我们会得到不同的数据率,考虑一下因素,最后效果还是蛮好的。

  为什么我们原则上可以由更多的子载波进行数据服务,没有用,就是为了确保我们频谱模板有足够陡峭的边缘和提供其他的服务,只要信道里面有一个窗口空出来,我们就可以放进去,这样才能把所有的信道填满,因为有许多的频道不使用。

  在MAC层主要做几个事,分CPS和CS两个子层,CS层主要是核心功能和高层功能适配,HiNOC主要是信道的通路,与其他的接的时候是通过以太网。

  在协议里面,因为采取TDD和TDMA的方式分配信道资源,实现无冲突的信道接入和灵活的带宽分配,用户太多了以后会带来信道的冲突,会导致服务流量下降,为什么一些终端接入以后出现了质量的问题。但是HiNOC也我其好处,就是简单,从HiNOC本身来说,我们基于前面比较严格的方法,希望能够尽可能把信道的效率挖掘出来,所以采用相对复杂一点,这个复杂远远没有达到LPTC带来的复杂程度。

  在业务速率方面,单信道业务速率是40M以上,这是指实际的数据服务的流量,因为MAC有一些要好什么的,就业务支持来说,只要大家做得出来的业务,应该都是能够支撑的。

  大家会看到,如果有人做过无线的双向内容,我们会有信道的帧,上行、下行的分配,包括预约的机制和调动,这有规定。

  今天我来讲之前也有一些争议,这些数据是否有许多置疑。第一这种比较方法不是非常严谨,其他体制的数据从规划院的测试报告做的,而HiNOC的数据只是自己实验室的结果,还没有到设备层,所以HiNOC的实体数会高一点,低一点,不是特别精确,而其他的数据是规划院做全国的测试时拿到的数据。

  这里面需要解释的是,大家测试时我会按照约定的信道带宽、有效带宽算,按照临频使用的话,如果能够使用才算,不是的话,就不能算。

  这个你会发现许多的技术有留很大的保护间隔,这样来讲在所有标称的约定带宽里面很高,但是实际会下降。

  所以我们要讲应用场景的事,HiNOC在非常苛刻的条件下达到最好的解决方案,我们不是说这个方案是最好的,最快的,但是是这个场景下最适配的,每个方案可能都有自己的优点。如果大家希望在这个网络里面,如果想按照苛刻的条件用这个东西,大家不得不面对这些问题。

  我们做的就是这件事情,从总体时间表来讲,我们从05年下半年开始做,但是难度超过我们的预料,发现做下来真的很复杂,去年年底我们把方案征求意见稿给司里,司里今年批复说我们可以公示了,我们在这次研讨会给大家公布这个情况。

  芯片的进度在今年第二、第三季度出,大家会看到。在终端设备研制方面也在同步进行,拿到芯片是不能用的,我们没有整机,我们需要做实验、标准本身的完善和修改,需要看整机的实测结果,所以终端的设备有研制的结果。

  国内的标准化也在做,我们也希望能够尽快与大家公布这件事情,看各方面的反馈。另外还有一个想法,我们争取在国际上完成标准化的工作,这也在筹备中。紧接着剩下的事情是什么呢?作为研发的项目或者是研究的课题,我们最终的目标不是为了研究,而是为了给行业找到适用于场景的,达成我们的成本控制,有自己的知识产权,所以我们的目标是尽可能找一些做芯片和整机以及其他解决方案的,尽快成立大的团队,能够通过我们的规模和自有知识产权的合作方式给有线运营商在这个网络里面找到低成本,同时非常适配网络特性的产品,这样既解决一致性的问题,成本的问题,以及相关的网络和安全的问题。

  我们的研究团队主要是广科院、北大和西电,产业化联盟方面,我们也希望借这个机会宣传一下,发出要求,所有的芯片生产商,所有终端的生产商,整机生产商希望能够合作起来一起推动这个事。只要大家齐心合力一起推广这个事是非常利好的事,我们现在讲的是全新的技术、全新的机会,而且这个技术是中国自有的,中国进展了这么多年,也需要站出来喊一声,我们有自己的东西。

  第二个产业启动了,我们不用跟在别人的后面,都是自己的东西,我们希望大家能够一起做这个事情,我们在9号馆有展台,大家想详细地了解,可以过去。

  我们也邀请一些芯片的公司和整机的公司,带一些提案征求意见稿的文件,希望借这个场合给大家发一下,希望你们能够有反馈,我们尽快进入下一步的合作,把产业联盟尽快建起来,让网络公司用到合适和好用的东西。谢谢。

【责任编辑: 路红梅 】

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