有线电视双向控制系统共缆和分缆比较

梅龙宝

　　1引言

　　早期的有线电视教学系统是单向的，即由主控室向各教室播放VCR，VCD等教学节目，教室上课的教师无法控制主控室的各种播放设备，不能对正在播出的节目进行如暂停、快进、快退、录像等操作，学生只能被动地观看由主控室播出的节目。同时，单向的有线电视系统在同一频段、同一时间只能播放一路视频信号，交互性较差，难以适应教学的需要。随着科学技术的发展，各种新型教学节目源如DVD和多媒体电脑大量涌现，为了有效利用和共享教学资源和设备，并实现双向控制教学，双向控制系统得到迅速发展，有线电视单向教学系统就逐渐发展成为双向控制系统。

　　双向控制教学系统是集计算机技术、网络技术、信息技术、多媒体技术、有线电视技术和控制技术于一体的现代教学系统。

　　直接遥控方式是在教室用遥控器直接遥控主控中心的VCD，DVD，VCR和计算机等设备，由于受场地、地形的限制，遥控信号不稳定，易受干扰，已处于淘汰之列。

　　终端遥控方式是在教室用遥控器、遥控鼠标和遥控键盘通过教室终端盒控制主控中心的多媒体设备，图像质量和控制功能都比较好，具有结构简单、成本低和安装维护方便等优点，得到广泛应用。

　　终端遥控方式根据控制方式不同又分为共缆控制和分缆控制。分缆控制是指多媒体教学信号由有线电视的射频电缆传输，而控制信号单独用双绞线采用总线方式传输，即采用双线传输，故又称为双线式。共缆控制是指多媒体教学信号和控制信号全部由一根电缆进行传输，即采用单线传输，也常称为单线式。

　　目前共缆控制和分缆控制是有线电视双控系统的两种主要控制方式，以下从技术原理、控制点数、带宽和稳定性等方面对这两种方式进行比较。

　　2有线电视双向控制教学系统的基本结构

　　不论是共缆控制还是分缆控制有线电视双向控制教学系统，其基本结构都是相同的，一般由教室、主控中心、有线电视网络和控制管理软件4部分组成。

　　（1）主控中心

　　主控中心是整个系统的核心，由控制主机、节目源播放设备、计算机、语音设备(MIC，音箱等)等组成。双向控制主机是闭路双向控制教学系统的核心设备，它连接着主控计算机、各教室的终端盒和所有的节目源播出设备，由工业计算机或高性能PC担任。控制主机与各教室、各播放设备和计算机通信，由专用通信卡来完成。

　　主控中心一方面可以向全校或部分教室播送教学节目，同时能对所有的教室进行监控，对多个教室传来的控制信息进行响应和处理，使VCR，VCD和计算机等产生相应的动作，能将各个教室的摄像机信号回传到控制中心，进行教学检查和评估。

　　（2）教室

　　教室是系统的终端，一般配置有：终端盒、遥控器、键盘、电视机等，如果系统具有监控功能，在教室内还装有解码器、云台和摄像机。

　　教室的关键设备是终端盒，既接收主控中心发出的控制信号，又要接收遥控器或遥控键盘发出的控制信号，实现教学信息的接收和对主控中心设备的控制。

　　（3）有线电视传输网络
有线电视传输网络就是校园的CATV网，用于传输音视频信号，各教室的视频显示设备以标准的视频输入接口接入传输网，用于接收主控中心调制到视频传输网上的各种节目。

　　（4）管理软件

　　控制中心的管理软件一般包括通信控制模块和管理模块。通信控制模块的主要功能是完成通信卡和计算机之间的数据转换。控制主机对各个教室采用轮询控制的方式，由通信控制模块识别通信卡传来的地址信息、教室状态、教室请求信息，并根据这些信息更新数据库；对于收到的操作请求，通信控制模块将它转换成相应设备可识别的信号，并进行转发，实现对控制中心播控设备的控制。管理模块主要是对各个教室和资料数据库进行管理，将数据库中的各个教室的状态信息和设备使用情况显示到桌面上，并实现教学预约、教学日程安排和授权控制等管理。

　　3有线电视双向控制系统的共缆控制和分缆控制比较

　　共缆控制和分缆控制有线电视双向控制系统在整个网络拓扑结构上基本是相同的，其音视频双向传输原理是一致的，双向传输主要采用分割技术。分割技术主要有频率分割方式、时间分割方式和空间分割方式。目前有线电视双向控制系统通常采用的是频率分割方式，频率分割又有低分割、中分割和高分割之分。同轴电缆的频率带宽一般为550~750 MHz，频率分割就是将其带宽进行分割后分别用来传输上行信号、下行信号或控制信号等。由于共缆控制和分缆控制的传输方式不同，势必影响其系统性能。

　　3.1有线电视双向控制系统的共缆控制

　　共缆控制是将音视频信号和控制信号用一根同轴电缆进行传输，网络结构只有有线电视网，VCD，DVD，PC和CATV等节目通过调制、混合后成为电视信号通过一定的频道进行传输。普通的电视节目，它的全电视信号，包括图像信号、同步信号等均采用幅度调制，然后通过残留边带技术以提高调制效率和带宽利用率，而伴音信号则是距视频中心频率6.5 MHz的另一频点上进行频率调制，然后一起馈入同轴电缆，采用的是模拟调制技术。控制信号要与图像信号一起通过同一根电缆传输，需要将其调制转换为一定频率的RF射频信号来进行传输。可见，在共缆双向控制方式中，一根同轴电缆传输的信号主要有上行信号、下行信号和控制信号，这些信号本身都要占用一定的频带资源，各个信号和频道之间需要隔离频带，以避免信号之间的互相串扰。对于不是很大的系统来说，由于系统的控制点数不是很多，传输的节目数量不大，其带宽资源相对丰富，可以分配给控制信号较大的带宽，系统的误码率小，拥堵现象减少，稳定性较好。如果系统非常庞大，控制点数很多，传输的节目数量很大，系统的频带资源相对匮乏，分割给上行信号、下行信号和控制信号的频带势必减少，各个信号之间的干扰加强，系统的误码率大，拥堵现象增加，稳定性下降。

　　3.2有线电视双向控制系统的分缆控制

　　分缆控制是将音视频信号和控制信号分开用两根线传输，其系统的网络结构相应分为音视频传输网和控制网两个部分。音视频传输网就是有线电视网，用于音视频信号的双向传输；控制网连接主控中心的通信卡和各个教室的控制盒，用于传递中心和教室之间的上／下行控制信号。

　　控制网由主控中心的控制主机上的综合通信卡和各教室控制盒以及传输线组成，其拓扑结构为总线方式，通信标准通常采用RS-485，其带宽可为100 M左右，在无中继的情况下，传输距离可达1.2~1.4 km。对于大系统来说，由于采用专用的控制信号线，其控制信号的带宽不受影响，且相对减缓同轴电缆中上行信号和下行信号的频带资源紧张的问题，控制信号的带宽较宽，系统的误码率很小，拥堵现象少，稳定性较好。

　　3.3综合比较

　　根据共缆控制和分缆控制有线电视双向系统的技术原理，两种方式在控制点数、带宽、传输距离、稳定性等多个项目上存在差异，其比较结果如表1所示。

　　表1有线电视双控系统的共缆控制和分缆控制比较

　　比较项目共缆控制方式分缆控制方式

　　控制点数少量（受到传输通道带宽限制）较多

　　控制信号带宽小于8~20 M100 M

　　传输距离无中继小于1 km无中继可达到1 km以上

　　误码率由于通道带宽不足，容易出错很小

　　延时受带宽限制，容易出现延时延时很小

　　通道单工通道，双向使用半双工通道

　　通道拥堵带宽较小，容易拥堵高带宽，不容易拥堵

　　数据性质模拟通道工控协议/数字信号

　　系统构建使用同轴电缆独立控制线

　　系统结构总线型总线型

　　控制方式计算机数据处理专用单片机数据处理

　　故障率高低

　　稳定性低高

　　抗干扰能力模拟信号，易受干扰数字信号，不受干扰

　　4结束语

　　从以上比较可知，对于系统不是很大或在原有线电视系统的基础上，建立电视双向控制系统，采用共缆控制方式具有一定的优势，用一根电缆实现全部信号的传输，系统不用重新布线，安装简单。对于较大的双向控制系统，由于共缆控制信号的带宽、数据性质等因素的影响，容易造成系统的稳定性和抗干扰能力的下降，相对来讲，分缆控制系统具有较大的优势。

摘自《中国有线电视》