【精选】基于DOCSIS网络的全IP化演进的探讨与实践

本文为论文精要，原文刊发于《广播与电视技术》2021年第2期。

随着DOCSIS标准的不断迭代，对应设备数据带宽大幅提升，结合IP组播技术，已具备数字电视业务的承载能力，可实现广电网络的全IP化。本文认为基于DOCSIS网络的全IP化演进能够最大程度发挥有线同轴电缆的潜力，既符合信息传输技术的发展趋势，又能有效解决有线网络施工改造过程中光纤难以入户的困境，有助于广电网络充分利用已有资源参与宽带网络市场的竞争。

本文作者

李海波，工学学士，高级工程师，广东省广播电视网络股份有限公司技术规划建设部技术规划室经理，长期从事广电网络平台、网络、终端的规划与技术标准制定工作。

1流量测算模型

“一刀切”的过渡方式投资巨大且工程实施难度很高，因此流量测算模型需要考虑DVB用户与全IP用户长期并存的局面。结合广东广电网络DOCSIS设备与双向光节点覆盖用户数的情况，业务从DVB向全IP过渡的主流覆盖模型测算可分为每光节点覆盖100户模型和每光节点覆盖200户模型两大类。

1.1 每光节点覆盖100户模型

该模型下，近期(全IP业务占20%)需要17个频点(其中DOCSIS需要14个频点)，中期(全IP业务占60%)需要19个频点(其中DOCSIS需要17个频点)，远期(全IP业务占100%)需要20个频点(其中DOCSIS需要20个频点)。针对该覆盖场景，由于IPQAM设备已部署，可继续使用原IPQAM设备服务DVB用户，C-CMTS上不设置EQAM频点用于DVB点播。

支持16频点的DOCSIS设备，同一MAC域下光节点覆盖的用户总数在100户时，能满足近期(全IP业务占20%)的全IP业务开展需求。随着全IP用户数量的增加，组播专用频点和IP点播频点需要逐步增加，会出现频点不足的情况，需根据业务的发展情况逐步替换为支持32频点的DOCSIS设备。

1.2 每光节点覆盖200户模型

该模型下，近期(全IP业务占20%)需要28个频点(其中DOCSIS需要22个频点)，中期(全IP业务占60%)需要28个频点(其中DOCSIS需要25个频点)，远期(全IP业务占100%)需要28个频点(其中DOCSIS需要28个频点)。

支持32频点的DOCSIS设备，同一MAC域下光节点覆盖的用户总数在200户时，能满足全IP业务的开展，频点资源充足，未来仍具有宽带提速的空间。

2设备带宽能力分析

2.1 传统CMTS设备

现网CMTS设备一个MAC域通常下联2～4个光节点，共覆盖500户左右，要开展全IP业务存在很大的带宽瓶颈，不建议在传统CMTS区域开展全IP业务。

2.2 CCAP设备

现网CCAP设备一个MAC域通常下联3个光节点，共覆盖500户左右，CCAP覆盖地区要开展全IP业务，除了需要把每个物理端口支持的频点数升级为32个以上外，还需要把每个CCAP MAC域下光节点拆分至200户，工程改造成本较大。

2.3 C-CMTS设备

C-CMTS设备有16频点、32频点和DOCSIS 3.1三种形态。16频点的C-CMTS设备在覆盖100户的模型下在带宽能力近期能支持开展全IP业务，但在中远期存在频点不足的问题。32频点及DOCSIS 3.1的C-CMTS设备能支持全IP业务的开展。

3网络改造成本测算

网络改造成本主要包括设备部署成本和网络改造成本。其中设备部署成本分16频点的设备(含OLT PON口成本)约为1万/台;32频点的设备(含OLT PON口成本)约为1.3万/台;CCAP频点扩容License费用约0.1万/频点，网络改造成本约为0.6万/光节点。

实际部署中，网络改造是随着业务的发展逐步投入的，可划分为几个主要场景对DOCSIS网络开展全IP业务改造的户均成本进行测算。

1. 已部署CMTS，每光节点覆盖200户左右，采用32频点C-CMTS替换光节点的方式扩容的场景，网络改造户均成本为81.25元;

2. 已部署CMTS，每光节点覆盖400户左右，采用32频点C-CMTS替换光节点的方式扩容的场景，网络改造户均成本为100元;

3. 已部署16频点C-CMTS，覆盖100户左右，采用32频点C-CMTS替换16频点C-CMTS的方式扩容的场景，网络改造户均成本为162.5元;

4. 已部署16频点C-CMTS，覆盖200户左右，采用32频点C-CMTS替换16频点C-CMTS的方式扩容的场景，网络改造户均成本为81.25元。

综上，无论是CMTS覆盖还是16频点C-CMTS覆盖的地区，做带宽扩容时最经济的方案是使用32频点的设备覆盖200户的模型，应把该模型作为主要的扩容方式。16频点C-CMTS设备对全IP业务支持度不佳，且涉及巨大的改造工程量，利旧的成本并不经济，优先考虑设备到达使用年限自然淘汰的方式替换至32频点C-CMTS。

4网络改造策略

1. 传统CMTS在DVB+IP业务场景下已经出现带宽不足，无法满足全面开展大带宽融合业务的需求，建议作为高优先级场景进行带宽升级。 操作上可将原光节点改造成覆盖200户左右规模，逐步替换为32频点C-CMTS或DOCSIS 3.1设备（由于目前DOCSIS 3.1设备成本太高，优先选择32频点C-CMTS），并在改造后的网络环境下发展全IP业务。

2. 16频点C-CMTS覆盖区域的情况和CCAP类似，设备在2015年开始陆续入网，带宽能力在DVB+IP下能满足较长一段时间的需求，同时，使用BCM3218芯片的C-CMTS设备对组播支持能力不理想，为避免反复整改投资和影响用户体验，建议已部署16频点C-CMTS的区域暂时维持DVB+IP业务现状，待设备自然淘汰更换为支持更大带宽的设备后再开展全IP业务。

3. CCAP设备可通过频点License扩容升级为32频点，并进行相应的光节点拆分，每个MAC域覆盖用户数改造为200户以内。由于CCAP带宽能力在DVB+IP下能满足较长一段时间的需求，且拆分光节点涉及较大工程整改，户均设备成本增大，建议作为低优先级改造场景，充分利用已有投资继续产生效益。

5网络改造难点分析

1. 根据流量测算模型，在DOCSIS网络下实现全IP化需要腾出至少28个DOCSIS频点。 在数字广播电视节目动辄超过150套的区域，随着4K频道不断增多，频率资源调整的工作量较大。

2. 早期部署的DOCSIS设备对IP组播的支持度较差，可能会涉及部分设备的替换升级，增加网络IP化改造成本。

3. 全IP虽能带来终端成本的降低，但相应的网络改造需先行投入，能否带来额外的经济效益取决于全IP业务的开展进度，假如全IP业务渗透率低，网络改造的沉没成本将会变得巨大。

参考文献

[1] 洪传熙. 新形势下IP化广播电视网络组网方式及运营策略[J]. 中国有线电视, 2019, (1): 25-27.