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摘要：本文根据广电运营商业务发展的需要，参考NGN的网络架构，提出了适合广电行业的iMN智能媒体网的整体架构，并对架构进行了分析。iMN的架构符合当前网络运营开放化、标准化的技术潮流，并可满足“三网融合”的全业务发展方向，为广大运营商提供了可靠的理论指导和技术依据，进一步清晰了目前的双向网络改造思路。
Full-service-oriented CATV Intelligent Media Network Solutions
Abstract: According to CATV carriers’ full service development, reference to the NGN network architecture, this paper proposes an Intelligent Media Network overall framework and structure which is compatible with CATV carriers’ request, and gives some analysis of details. iMN's construction conforms to current network open, standardized technology trend and suitable for the need of "Triple Play". iMN provides a reliable theoretical guidance and technical basis for the carriers, and clears the current HFC network transformation ideas further.
1 概述
广电行业的发展经历了从初期行业形成、到企业化、数字化、网络化、多元化几个阶段，可以看到，由于广电企业不仅担负政治责任，把握舆论导向外，还需要满足广大人民日益增长的精神文化生活需求、信息消费需求和消费方式的多样化与个性化需求，这样就越来越多的引入了竞争机制，而且竞争态势日益激烈。目前广电行业正处于“后平移时代”的从数字化到全业务网络化的关键时期。数字化阶段，业务的多元化发展有限且效果并不明显，很难说服用户改变目前的消费习惯，这样就大大限制了广电运营商的收益模式，投入和产出比很难令人满意。而在网络化阶段，传统单一的频道节目业务向多元化发展。按平台类型划分，包括基本数字电视平台业务、交互式数字电视业务和增强型数字电视业务。按业务种类划分包括：数字电视基本业务（收费电视业务、本地游戏和下载业务等）、通信类业务（多媒体彩信、电视短信、VoIP语音业务、可视通信、视频聊天等）、视频娱乐类业务（网络时移电视、网络KTV业务、VOD业务和网络相册业务等）、电视商务、网络游戏、互动电视业务（电视博彩、互动广告和竞猜业务等）、远程教育业务。提供的业务更加丰富，更加充实，更加符合社会发展的需要。同时也为广电企业的发展提供了更加广阔的空间。业务模式的丰富带来赢利模式的多元化。除了广告公司的广告费和有线电视用户的有线电视收视费外，还增加了增值服务收费（收费节目、互动点播、远程教育等）、内容服务费、信息发布费等多种赢利模式。全业务融合的网络化已经不仅仅停留在纸面的方案规划上，规模实施已经拉开帷幕。从2003年至今，青岛、杭州、深圳、大连、佛山、太原、南京、南宁、银川等25个城市完成了市区广播电视数字化整体转换和部分双向化改造，还有若干个城市和地区正在大力推进过程中，而目前全国有线数字电视用户已超过1200万。
图 1 广电行业发展
广电竞争力的体现和业务多元化的支撑点集中体现在两个方面：首先是在媒体内容方面，广电运营商拥有丰富的节目源，包括了新闻、资讯、影视、娱乐等，并且节目质量体现了广电专业的制作力量。其次是在综合网络方面，传统的HFC网络覆盖面广、图像质量好、成本低、信号接收稳定可靠，但是无法提供交互业务，随着EPON等新技术的大规模使用，新一代的广电网络将在原有优势的基础上更加便捷的为用户提供宽带交互服务。这两个方面组成了广电运营商前进的双腿，只有双腿都稳健、强大，广电事业才能飞奔，才能从容应对卫星直播、地面数字广播对低端用户、IPTV对高端用户的竞争。如何将有线数字电视网与宽带数据网相融合，充分发挥广播的优势和双向交互的长处，提供视频、数据和语音相融合的综合业务是目前广电运营商所面临的最大课题。
2 iMN广电智能媒体网
2.1 NGN的基本架构
在2004年初召开的NGN会议上，国际电联给出了如下的NGN定义：一种能够提供电信业务的基于分组的网络，能利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术，并且其业务相关的功能独立于其底层传输相关的技术；能够支持通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和同一性。
NGN架构的主要特点如下：
• NGN将业务层与控制层和网络层分离，可以支持业务多样化，并提供开放的业务接口，对未来新的业务演进提供良好的支持；
• 在系统的运维方面，由于采用统一平台，统一管理，具有方便的管理调度和维护机制，大大降低维护成本；
• 保证高质量网络和有足够的安全性和可靠性的承载。
目前各电信运营商正快速的以NGN架构为基础，以全业务承载运营为目标进行各自的网络建设和优化。如一些欧洲的固网运营商所建设的纯IP运营网，以较低的建造成本实现了短期高回报，在网络建设后一、两年内即实现了成本回收和盈利。
2.2 iMN（intelligent Media Network）的基本架构
NGN架构的先进思想和电信运营商的成功实践给我们以新的启示。其面向业务的核心思想和目前广电网络发展思路不谋而合。综合广电运营现有网络的特点，借鉴先进的NGN架构，iMN智能媒体网架构是针对广电运营商全业务运营的最佳整体解决方案。
图 2 iMN架构简图
广电iMN智能媒体网总体分为四个层次，分别为接入层、网络层、控制层和应用层，各层次采用标准接口，并以媒体运营为核心，可以满足各种业务的扩展需求。
接入层以开放标准的家庭媒体中心和智能监控终端为边界网管设备，综合各种终端设备，实现用户的全业务接入以及视频交换；网络层将广电传输网络和双向数据网络融为一体，以开放的IP协议为核心，承载双向交换等扩展业务，满足NGN架构网络层分组化、开发化、标准化的要求、以满足不同接入方式，不同业务模式的需要；控制层实现对整个网络的统一管理，包括对媒体资源子层、网络资源子层和用户资源管理子层，各个子层即相互独立运行，又可开放接口交互信息，整个控制层为应用层提供的中间件接口，满足广电集中管理，统一管理的运营要求；应用层以不同的业务为核心，承载不同的业务平台，实现真正意义上的数据、语音、视频三网融合。
图 3 业务实现示意图
以电视炒股业务为例，在单向网时代，只是将证券交易所的显示画面接过来，用户通过电视机只能看到行情变化，完成交易必须要使用电话等其他方法。对于广电运营商来说，最有增值价值的网络流量白白流向了其他网络，无法获得运营收益。而在基于iMN架构的运营模型中，业务平台统一对外提供接口，与证券交易所的交易系统对接，得到实时的交互数据，通过控制平台划分网络资源、鉴别授权用户，并引导业务平台将数据通过网络传送到授权用户终端。用户通过终端发出交易信息，经数据网络传送到业务平台，完成交易。这样广电运营商即向不同的证券公司收费，又向定制服务的包月用户收费，不仅将所有流量留在了自身的网络中，而且实现了高附加值的双向收费，相比传统的广告业务，收益值大大提高。对于其他业务，iMN的架构以标准宽带的EPON网络结合HFC的广播平台为依托，通过将业务与控制相分离，可以方便的进行扩展运营。
广电iMN智能媒体网立足于标准、开放的IToIP核心思想，充分借鉴NGN架构的优势，实现网络层互联互通、应用层上相互渗透和交叉，并具备深层次的安全保障和的可运营可管理能力。其不仅具有NGN架构的一系列特点，并且采用水平型业务结构，大大提高了快速业务引入能力，能提供各种媒体业务，并提供开放的业务接口，实现不同业务的交叉、复合，形成灵活的资费策略和盈利模式；支持多种接入方式，适应广电行业接入环境复杂、技术多样的要求。
2.3 iMN应用层
iMN应用层由“数字电视平台”、“互动业务平台”、“信息服务平台”、“宽带业务平台”以及“视频监控平台”组成。其中“数字电视平台”和“互动业务平台”基于媒体资源开展业务，“信息服务平台”和“宽带业务平台”基于宽带资源开展业务，“视频监控平台”则基于监控资源开展业务。
数字电视平台提供基本频道直播、付费频道直播及数字广播等业务；互动业务平台提供VOD视频点播、增强电视节目、家庭支付等业务。
信息服务平台信息服务平台实质上是一种数据广播，提供阳光政务、公共信息发布、广告信息有偿发布等业务，向用户推送各种信息，提供全方位生活资讯服务。
宽带上网业务向公众用户提供宽带网络数据服务，又可分为大客户专网VPN服务、线路承建业务、多媒体通信业务、ICT服务。
视频监控平台：视频监控产业发展态势呈现出明显的4P（Platform平台＋Product产品＋Provision服务＋People大众）融合趋势。广电运营商有着巨大的大众客户群（People）、完善的网络平台（Platform）和服务体系（Provision），并且对于媒体资源的管理运营有着电信运营商无法比拟的经验优势，所以视频监控也可作为一种媒体业务。iVS（intelligent Vedio surveillance）充分利用广电网络丰富的光纤资源，盘活线路资产，更具有管理统一、平台统一、系统开放、运营个性化等优势。
图 4 基于EPON网络的智能数字监控网络
2.4 iMN控制层
iMN控制层由“媒体资源管理”、“宽带业务管理”、“监控管理”组成。
媒体资源管理是一个媒体资源的收集、整理、存储、检索、再利用的完整管理系统，是帮助应用单位解决富媒体（视音频、图片、电子文档、教学课件、邮件等）的集中统一存储和编目检索再利用的问题。其核心功能包括对媒体资料的数字化采集和收集整理，对资料内容的详细编目标引，提供长期可靠的存储管理，提供方便灵活的查询检索，提供丰富多样的再利用手段等。
宽带业务管理包括网络资源管理和用户管理。目前，网络资源管理正在从“粗放的规模运营和管理”向“精确管理和精益运营”转变，对网络资源的管理和控制必须以业务应用流程模型为核心，依据面向服务（SOA）的设计思想，采用按需装配的组件化结构，为运营商提供业务、资源和用户的融合管理。网络资源管理必须实现对整个网络端到端的管理才能大大降低网络后期运维的成本投入。iMC（intelligent Management Center）智能管理中心是专门服务于广电运营商的网络资源管理系统，其设计思想和管理方式，复合网络运维的需要，从根本上解决管理的复杂性问题。对于用户的管理可对用户信息进行增加、删除、修改和查询操作，并根据用户的不同身份及不同的管理政策，划分出不同的用户组别，进行基于政策的用户分类管理，与之配套可实现多种计费政策，可按时间或按流量计费；可以自定义多种用户级别，对不同用户级别实行不同计费折扣；可以对用户使用不同的网络资源设定不同的收费标准和折扣策略。
图 5 iMC智能管理系统架构
2.5 iMN网络层
iMN网络层由“城域核心网”和“城域接入网”组成。
随着多业务的开展，城域网流量加大，服务质量的要求也越来越高，尤其是流媒体业务对抖动、时延等非常敏感，这就要求城域核心网具备高可靠、快速自愈的特性。RPR（Resilient Packet Ring）弹性分组环技术具有高效、快速自愈的特点，可提供50ms的保护倒换。RPR技术集IP的智能化、以太网的经济性和光纤环网的高带宽效率、高可靠性于一体，是IP技术与光网络技术直接融合的产物，它源于IP多业务发展的需求，顺应最新的技术潮流，为宽带IP多业务承载网的建设提供了低成本、高品质的技术方案。
在具体的城域网规划建设实施过程中要充分考虑到现有线路资源的分布情况，以选用适合的网络拓扑。环网拓扑在满足承载网高可靠性的要求同时，充分利用线路资源，节省骨干设备的高速接口，是优选方案。目前业界主流的OLT设备如H3C的75系列全面支持RPR和RRPP等环网技术，充分满足运营商城域网的建设需要。另外，为满足广电产业发展的要求，实现语音、视频、数据和CATV等综合业务的承载，就需要针对不同业务的带宽、QoS、可靠性和安全性要求，统一规划，避免重复投资与建设。在骨干网络规划的同时进行接入网的体制选型和规划，保证后期建成的网络的整网可维护性和低成本，并兼顾系统级的高可用性。
图 6 双向数据承载网架构示意图
接入网主要解决最后一公里的接入问题，需要因地制宜，适应不同的环境，分为“传统接入”和“新宽带接入”。
传统接入主要是指传统HFC的单向接入以及CMTS双向接入，CMTS适合稀疏用户的覆盖和接入，对于我国高密度城区用户并不合适，因此只在人口比较分散的北美占有比较高的接入份额。除此之外CMTS还有很多技术局限，下文将详述。
新宽带接入包括以太网线入户的EPON、PoE和LAN，适用于新小区。对于旧小区线路的重新改造可能会存在多方面的阻力，难以实施，可采用利用原广电同轴网入户的LRE（长距以太网传输）和EOC的方式。H3C EPON接入方案由光线路单元(OLT)、分光器和光网络单元(ONU)组成，为用户提供数据双向传输通道，解决分前端到楼道的光纤双向传输问题，可承载数据传输、VoD点播、VoIP等多种业务。按照最后100M的不同入户方式，可具体分为：五类线入户的LAN方案、利用原有同轴入户的无源EoC方案和有源EoC方案，三者均可完全满足当前广电对接入网双向改造的要求。
2.6 iMN接入层
iMN接入层由家庭媒体中心和智能监控终端组成。
机顶盒为代表的家庭媒体中心设备，是有线电视运营商的最佳选择，以低成本、高性能的数字家庭媒体中心设备为平台，利用HFC 网络的天然优势，提供优质、低价的多媒体以及信息服务并产生协同和聚合效应，成为多业务服务提供商，从而形成电信运营商，移动通信运营商和有线电视运营商三足鼎立的新局面。
对于用户而言，最关心的是服务的质量和价格，服务管道和收费管道的统一，以及生活和消费习惯的延续。以用户家庭客厅多媒体服务为先导，以增值数据和多媒体内容服务为价值核心，以客户需求为中心，开展基于高速宽带数据视频为基础的业务，是未来有线电视运营商的主要任务。
在终端产品产品的角度，从技术演进方向而言，数字家庭媒体中心还在发展的初级阶段，目前的表现形式为机顶盒，随着市场和技术的发展，机顶盒产品会分化为两个方向，一个是越来越“瘦”，集成到数字电视的功能中，成为高质量的数字多媒体广播终端，接收来至运营商的数字广播节目并高品质的播出，这也将成为未来电视机的基本配置，第二个方向是越来越“胖”，成为数字家庭的媒体中心，配合高质量的显示终端如高清数字电视，实现互动多媒体服务和其他增值服务。
从功能上来说，目前的数字电视机顶盒主要提供了标清（高清）的音视频服务，数据广播服务，视频点播服务，和其他一些基于双向网络的服务。而将来的数字家庭媒体中心除了要承担上述的功能以外，还需要有下列功能：承担数字媒体的存储和分发；家庭数据和媒体安全防火墙，有效管理并保障信息安全；家庭数据和媒体网关，与其他个人娱乐设备采用高速高质量的方式互联；家庭视频网络监控设备控制器；视频电话终端；网络银行，网络购物终端。
智能监控终端包括摄像机、监听头、对讲设备、报警探头和编解码器组成。当前端到中心大带宽足够，允许中心存储时，前端配置EC编码器；当带宽有限无法中心存储时，采用支持前端存储的ECR系列编码器；当前端需要解码还原图像时配置DC系列解码器。所有编解码器都可以被监控中心的集成中心主机统一配置、认证和网管，维护使用方便。
3 结论
广电事业的发展，必须要有先进的理论依据作为指导， iMN智能媒体网架构借鉴其他运营商多年实践总结的整体运营架构，为中国广电运营商提供了整体发展思路，其开放化、标准化的理念避免广电运营商走弯路，可以从容应对来自卫星直播电视、地面数字电视广播、IPTV等其他运营技术的挑战，不断开展新的增值业务，增加ARPU值，保证较高的竞争水平。在不久的将来，随着iMN架构的不断实践，广电事业将会迎来又一个高峰。
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