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面向4K超高清电视的全IP有线电视网络八大演进阶段(十):总结

在第一个阶段,很明显地,所采取的是750 MHz双向有线电视网络系统,而且有线电视网络运营商很明智地充分利用了所有底层物理频谱资源,使其最大限度地发挥出经济效益。
 
而第二个阶段则明确要进行重要的、此前被忽视的双向有线电视HFC网络系统容量管理。相关情况为:随着数据业务的年复合增长率持续走高,有线电视网络运营商就利用信源编码效率更高的编码技术来进行视频业务的创新,节省出更多的底层频谱资源,用于承载数据业务。由于MPEG-2压缩技术已在有线电视网络中得到了超大规模的部署,两代的MPEG编码技术(注:另一代为MPEG-4)均已非常成熟,而且可以进行规模部署。目前,绝大多数的非IP视频业务(注:即传统的电视广播业务)均采用MPEG-2编码技术。因此,现网中“海”量传统有线数字广播电视机顶盒的存在使得有线电视网络运营商难以快速地进行全IP网络平移转换。但是,很多有线电视网络运营商均在周密地规划相关的平移步骤。
 
在第二阶段,有线电视网络运营商可对高清晰度电视广播采取MPEG-4信源编/解码技术,从而,相对于传统的MPEG-2编码,就可以节约出一半的物理带宽资源,从而就可以将其指配给双向DOCSIS 3.1系统使用。此时,如果绑定DOCSIS 3.0与DOCSIS 3.1的底层物理信道,就可以为用户提供千兆数据接入(Gbit/s)服务了。
 
但需要注意的是,在第二阶段部署MPEG-4技术与DOCSIS 3.1系统,是由于系统具有大量的空闲物理频谱资源——业已部署的DOCSIS 3.0系统可以提供千兆数据接入(Gbit/s)服务的大部分系统容量支撑。
 
在第三阶段,我们可以看出,随着双向有线电视网络底层空闲物理频谱资源更为丰富,就可以面向既有的DVR用户进一步提供新兴的Cloud DVR(云/网络数字电视视频录制)服务。该服务可以通过现有的DOCSIS 3.0系统予以提供(目前已有少数有线电视网络运营商在做)。
 
而在第四阶段,有线电视网络运营商开始将其基于射频传输系统的VoD(视频点播)转换为全IP系统,而且于其中全面部署MPEG-4信源编/解码技术。而且,面向直播电视的IPTV系统开始得到规模部署。
 
在此阶段,有线电视网络运营商将会不断地减少标准清晰度有线数字广播电视的节目套数,以“释放”出更多的底层物理频谱资源用于承载IPTV业务。显然,这是以“牺牲”标清电视广播内容为代价的——MPEG-2的压缩效率实在太低,如果投资回报比数值尚可的话,也可以在此阶段对标准清晰度有线数字广播电视节目内容进行MPEG-4编码。
 
在第五阶段,有线电视网络运营商可以将其所有的IP业务(包括:高速数据接入HSD、Cloud DVR、IPTV、IP视频点播等)全部迁移到DOCSIS 3.1系统。由于DOCSIS 3.1系统的频谱资源利用效率很高,就可以使得上述所有的业务占用更少的物理频谱。
 
但是,HSD系统容量的增长将有望持续地进行。所有得到释放的物理频谱均被用于DOCSIS 3.1系统。所有可用的物理频谱加在一起,使得DOCSIS 3.1系统可以部署两个192 MHz宽度的全OFDM(正交频分复用)块。这在目前的750 MHz双向有线电视网络系统中即可达到(并非偶然)。
 
此外,在第六阶段,开始出现极限应用场景——4K超高清晰度电视。几乎没有一个有线电视网络运营商规划4K超高清晰度电视(采取HEVC编/解码技术)与2K全高清晰度电视、标准清晰度电视进行同播。
 
在第七阶段,有线电视网络运营商可以将其4K超高清晰度电视广播节目迁移至4K IPTV系统,并把4K超高清晰度电视点播节目迁移至4K VoD系统。此时,750 MHz双向有线电视网络系统的容量已经再也不够用了,而1000 MHz系统的网络设备与基础架构均将很成熟,网络升级成本也将较低。
 
作为可选项,在双向有线电视HFC网络演进的第七阶段,将可包括进行双向光节点“下沉”部署。相关的假设是,将服务组的大小规模缩小75%,以使其能承载更多的窄播内容(包括以单播方式以及组播/多播方式进行)服务。相关过程都是可以进行计算的。但是在此处值得一提的是,需要根据峰值速率需求(此场景下为 1Gbit/s)进行物理频谱资源的指配/分配——即使服务组规模缩小、可用系统容量增大。
 
第七阶段的演进(把双向有线电视HFC网络升级为1000 MHz系统)以及第八阶段的演进(继续进行双向光节点“下沉”部署),均可为4K超高清晰度电视的容量管理提供相关的解决方案。直白地说,对750 MHz双向有线电视HFC网络进行光节点“下沉”部署的时候,4K超高清电视广播方式并不适应。然而,“N+0”网络架构以及无电放大器的天然具有迅速升级至1000 MHz系统的潜力——基于不断“下沉”的双向光节点。在此种情况之下,就可以实际支撑4K超高清晰度电视广播。因此,如果需要的话,HFC网络应该提供4K超高清晰度电视广播服务。
 
但是,考虑到有线电视网络运营商正在进行全IP转换、HEVC/H.265编/解码技术获得了大发展、新兴的DOCSIS 3.1技术具有更高的底层频谱资源利用效率,就具备了提供4K超高清晰度IP电视服务的可能性。
 
而上文所述的终极状态则描述了4K超高清晰度电视内容与服务、全IP转换之间的关联性。在此阶段,传统的RF(射频)QAM(正交幅度调制)将会推出历史舞台,全部传送IP内容——通过DOCSIS 3.1系统或者未来的DOCSIS系统。
 
在这一终极阶段(将在几年之后实现),同样需要值得指出的是,需要提供更多的底层频谱资源,以使得DOCSIS 3.1系统提供2 Gbit/s接入速率。
 
此外,终极阶段还可彻底地消除广播与同播对于底层物理频谱资源的低效使用。最终,将使得网络数据流量流向完全满足用户的需求——目前是无法实现这一点的,因为仍然有大量的广播型视频服务存在。
 
目前,有线电视网络运营商们正在对其双向有线电视网络进行全IP转换。但是,这是一个循序渐进的过程。
 
参考文献:
 [1] Dr. Robert L. Howald. 4K Reasons to Accelerate to All-IP[C]. 2015 Spring Technical Forum Proceedings. NY:NCTA, 2015-05-05.
 
本文作者为上海情报服务平台兼职情报分析员

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