有线电视网络宽带技术及应用

 
有线电视网的现状
  　　　我国的有线电视经过了20多年的发展，全国有线电视网络线路总长度现在超过了300万公里，光纤干线达到26万公里，近2000个县开通有线电视，其中600多个县已实现了光纤到乡、到村，HFC网正在成为发展的主流。目前，有线电视用户总数已超过9000万，有线电视用户数已位居世界第一。在这种条件下，依托有线电视网络资源，通过HFC双向改造，利用PC／Cable　Modem或TV／STB组合实现真正的宽带接入，向普通百姓提供视频、话音、数据“三合一”的多媒体信息服务已成为现实。基于HFC结构、利用Cable　Modem实现宽带接入不仅提供了对Internet的高速数据接入服务，还能提供交互式数字电视服务以及IPphone话音服务。
  　　有线电视网从全电缆网发展到以光缆作干线，电缆作分配网的HFC型有线电视网，在技术上是一次飞跃。因为HFC有线电视网，借助于光纤的低损耗特性和宽带特性，可以把网络的覆盖范围做得很大，而且省去了一连串的干线放大器，有效地提高了系统的可靠性和图像质量。　改造有线电视网成为宽带高速综合信息网　　　目前提出的改造方案大致可以分为两种类型：一种是有线电视网基本不作大的变动，仅利用有线电视的剩余频带资源，增加一些新的功能，这也可以叫多功能网。但是这类方案如果参加市场竞争，一般是没有多大前途的。一是因为有线电视网的剩余频带较窄，传输速率低。在激烈的市场竞争中，缺乏竞争能力。另一方面有线电视网的可靠性不高，适应不了计算机数据通信对网络的高可靠性要求。
  　　　另一类方案是建设两个传输平台，一个是有线电视传输平台，传输广播电视信号；另一个是利用有线电视网在每个光节点的多余光纤建设数据传输平台。这肯定是一个革命性的方案，具有一定的竞争力。它实际上是在有线电视网上再覆盖一个网。关于对网络如何改造，应以用户需要什么样的信息服务和信息量的大小为依据。用户所需要的信息服务类型，主要有以下内容：首先作为有线电视网，要能为用户提供广播电视节目（包括视频点播节目）；其次作为综合信息网，要能为用户提供高速计算机数据通信、视频通信、视音通信等。改造后的综合信息网要能良好地传输视频信号，是一项最重要的要求。
  　　基于HFC的有线电视网是目前惟一的宽带入户网，它一般使用同轴电缆，为用户提供300MHz到750MHz宽带的频率资源，目前已有1000MHz有线电视网投入使用。HFC的网络结构简单，一般由两级光纤、一级电缆构成。主前端到分前端、分前端到分配节点（ODN）一般采用光纤，分前端到用户一般采用电缆。在宽带传输的HFC网上，加上相应的设备（如机顶变换器STB—Set、TOP　BOX、Cable　Moedm等）就可以实现双向数据通信，从而进一步为用户提供全面服务（FSN—RULL　Service　Network）。HFC可传数字、模拟信号，且以模拟为主。故HFC很适合现阶段大量使用，且将来很容易向全光纤网（光纤到户）过渡，可以说是目前阶段实现宽带接入的最佳选择。
  HFC数据通信技术　
  　　HFC网作为传输图像信息的网络拥有5M～1000MHz的频宽，通常一个电视频道使用6MHz或8MHz，例如PAL和NTSC。数据传输也是利用一个频道的频宽作为载波承载调制的数据，故而一个传输数据信息的频道与一个传输图像的频道在物理上可等同看待。信息为了更为有效地传输需要利用相应的技术进行格式转换。
  　　HFC网络传输数据是将数字信息通过调制技术转换成适合传输的模拟载波。线缆调制解调技术结合幅值和相位调制，可得到较高的数据承载密度，常见的有QAM256、QAM64、QAM16和QPSK。
  　　有线电视系统拥有丰富的宽频资源，并就其使用作了相应的规定，当前在HFC网上传输数据的主流标准为DOCSIS，是由业界主要厂商组成的论坛MCNS负责提出的。遵从标准并经Cablelab认证的设备可保证互通。不同时期构建的HFC网络的性能有所不同，早期建设的网络不具有上行回传能力，如要实施双向传输需进行改造。对单向和双向的线缆网络，DOCSIS均提出了完整的实现方案。S—CDMA技术的应用
  　　美国特瑞洋（Terayon）公司推出的“基于S—CDMA（同步码分多址技术）的HFC宽带接入系统—TeraComm较之第一代如QPSK（四相相移键控）、TDMA（时分多址）及FDMA（频分多址）多重入网技术实现了重大技术突破，对电缆上行频谱中的各类噪声都有很强的抵抗能力，对静态噪声和动态噪声都能自动补偿，是一种抗干扰性强、灵活、频带利用率高、可升级的宽带接入解决方案，支持Internet所有通信协议和技术。　　TeraComm系统支持Internet所有通信协议和技术（TCP／IP，PIM／DVRMP，同播路由选择，CIDR等），在基本配置方案中，系统在6MHz频道上支持对称的14.3Mbps　数据传输，下行数据速率将很快升至36／27Mbps。系统主要由两部分组成：位于用户端的客户设备和位于CATV前端的控制与管理设备。客户设备为高速数据调制解调器TeraPro　Cable　Modem，前端控制设备为TeraLink　1000主控制器、TeraLink网关和TeraView管理软件。
  　　在HFC网络上发送上行信号遇到的主要技术问题是漏斗噪声的干扰，噪声侵入信道严重影响了信号传输质量。噪声源主要有短波发射机、无线电发射机、电动机、家用电器、对讲机以及汽车发动系统等。噪声主要从用户端进入上行通道。此外，各用户噪声干扰在前端是积累的，故称为漏斗效应。所以，到达前端的有用信号中往往伴随着大量从用户端侵入并累加的各种噪声。为了提供具有很强抗噪声能力的对称的14.3Mbps原始数据，赛特—太阳开发了独家专利技术：在电缆调制解调器中采用同步码分多址（S—CDMA）。S—CDMA是TeraComm的核心技术，在分布广泛的电缆调制解调器和前端控制器之间实现可靠性极高的双向通信，对现今电缆网中可能出现的各种干扰有很强的抵抗能力，其先进性在过去20年中已得到了充分证实。除了数据业务外，TraComm系统还支持电话及视频等业务。　

摘自《中国数据通信网》