试论hfc有线电视网的升级改造

1、口 C 有线电视智能化管理与网络改造专题 试论H F C 有线电视网的升级改造 北京有线电视台金国钧 众所周知，二十世纪的9 0 年代，尤其是从9 0 年代中期开始，以数字化技术为核心的网络技术取得了突破 性进展。其标志，是在大量数字化传输系统实践的基础上，陆续发表了一系列数字传输系统的国际标准，使网 络数字化的进程加快，并向人们展示了未来网络化社会的美好前景。人们惊奇地发现，1 9 9 4 年以来以T C P I P 协议为纽带的全球互联网的迅速发展，其用户规模竟能以每6 9 个月翻番的速度增长。它带给人们以明确的 启示，即在未来的十年间，数据业务必将成为网络的主业。同时，在国际电联发布的一系列数字电视传输标准 ( A T S C ，D V B ，I S D B ) 的基础上，数字电视已于1 9 9 8 年底开始在主要发达国家播出，这同样也预示着未来十年 问，已有五十多年历史的模拟电视体制终将退出历史舞台，而让位给数字电视。显然，网络数字化生成的数字 化视频、音频和数据业务，必将给网络业带来勃勃生机。而其中，交互式业务将成为网络最具魅力、也最有效益 的业务方式，这已被互联网业务的拓展

2、和数字电视的实践所证实。这种服务方式最本质的变革，是使网络用户 变被动为主动，充分享有对网络业务的选择权而自主地云游于五彩缤纷的网络世界。 有鉴于此，随着数据业务的急剧增长和数字电视的快速发展，必然导致对网络宽带的急切追求。亦即，在 日益增长的数字视音频业务和数据业务市场的推动下，急需各种宽带网络的运营支持。其焦点集中到联接千 家万户的接入系统的带宽问题，即所谓“网络的最后一英里”问题。在用有线、无线、光纤、电缆等诸多物理媒介 构筑的众多接人系统技术中，人们无不认为光纤接人是最理想的接人方式，然而受制于经济承受能力，在一定 时期内尚可望而不可及。于是，回到现实世界中的网络业者，开始下大力气升级改造现有的地面接入系统，拓 宽其频带，增强其功能。相较之下，光纤和同轴电缆混合结构的H F C 接入网络，倍受业者关注，其升级改造后 带来的效益，也许在近一、二十年内能得以厚报，据报道，美国有线电视业在1 9 9 6 1 9 9 8 年，就已投入约2 0 0 亿美元用于H F C 网络的升级改造。又据报道，美国A T & T 公司在1 9 9 8 以巨资( 约4 8 0 亿美元) 购并T C I

3、有线电 视网络后，于1 9 9 9 年又投资1 0 0 亿美元完成其5 0 网络的升级改造，2 0 0 0 年还将投入5 0 亿美元实现9 0 网 络的改造。 1H F C 网络升级改造的优势 在现行的地面有线接入网络中，H F C 网络升级改造后的优势至少体现在如下三个方面： 1 1 宽带优势 按照目前已商品化的网络器材行情，H F C 网络的接入带宽可做到7 5 0 8 6 0 M H z ，而工程造价比5 5 0 M H z 系统所增无几。因而在国际电联近几年先后发布的国际标准I T U T ，J 8 3 ，J 1 1 1 ，J 1 1 2 中，推荐的使用频谱 均为8 6 0 M H z ，相比于仍采用铜双绞线的电话接入网( 3 0 0 3 4 0 0 H z ) ，带宽要大2 0 万倍以上，具有明显的带宽 优势。如若按目前可能采用的数据传输方式进行比较，则H F C 网络采用C a b l eM o d e m 比电话网采用A D S L 扩 容设备的传输速率要高出2 0 多倍，而比I S D N 的所谓“一线通”要高出2 0 0 多倍。见表1 所示。 1 2 结构优势 H F

4、 C 网络的结构，为满足大容量广播电视节目实时传输的需要，其光缆干线网在建设时，往往根据覆盖 区域和用户规模的大小，在小型城市采取星形结构，而在大中型城市采用环一星形结构。就城市光纤骨干网络 而言，无论是前者以前端机房为中心的一级分配“星”型结构，还是后者以多个中心的二级分配“环一星”型结 构，都是既简单又实用的网络结构，投资可大为节省。而后者出于网络传输安全可靠的考虑，往往在环线布局 和各中心设备的配置上构成有自愈能力的环路结构。光节点以下的用户分配网，仍是传统的树枝型结构的同 轴电缆系统，因而应升级改造为双向系统，并尽量减少系统用户( 例女n 2 0 0 5 0 0 户或2 0 0 户以下) ，使光节点 一1 1 2 ( 第八届) 全国有线电视综合信息网学术研讨会 C 有线电视智能化管理与网络改造专题 表1电信网与有线电视网的数据传输特征 插入方式传输速率传输距离器注 N I S D N1 2 8 k b s 儿卜公里 H D S L7 8 4k b s 约3 6k m 数字 A D S L 1 5 M b s ( ：_ _ 1 行)约5 , 4k m 埘户线 2 5 6k b s

5、 ( 上行) D S L S D S L1 5 M b s 约3 6k mJ | 三研制 2 6 M b s ( F 行)约3 0 0 m I M b s ( 。l 行) 旺 | = 铡 有线2 7 M b s ( 卜- 行) 每6 M H z 电视网 F C i 6 M b s ( 上行) J J 0 卜公艇 每5 M H z 靠近用户群，少用放大器，甚至不用。 经升级改造后的H F C 网络，是一个建立在电缆分配系统基础上的非对称双向传输系统。它既能满足广 播电视的单向传送，又能适应数据业务的双向交互式服务。所谓其结构优势，是指其非对称的网络结构( 包括 其非对称的频谱结构) 对非对称的因特网业务的适应性，要优于对称结构的电信网，因而其数据业务的接人十 分方便( 无须拨号) 、可满足高速接人( 下行可达4 0 M b s ) 及视音频和数据可同时传送，而其运行成本则可望大 幅度降低。由于H F C 网络结构在本质上又类同于以太网的总线结构，因而凭借其宽带优势所传输的数据业务 容量，要远大于采用五类线( 1 0 0 M H z ) 或超五类线( 1 0 0 M H z ) 构筑的所谓

6、”综合布线”的以太网。 1 3 市场优势 H F C 网络被国内外有线电视业广为采用，据统计，我国约8 0 为H F C 有线电视网，有线电视的用户市场 自然能成为其数据业务的潜在市场。据统计，1 9 9 8 年全球有线电视用户约2 5 6 亿户，占全球电视机家庭的 3 0 ，其中我国约8 0 0 0 万户，预计到2 0 0 5 年，将达到4 4 5 亿户，届时将占全球电视机家庭的6 0 。这样大规 模的家庭用户市场，显然比其它地面接入网络占有明显的优势，且更适宜于因特网用户的发展。 2H F C 网络升级改造的依据 2 1 H F C 网络升级改造的目标：是拓宽网络频带和增强网络功能 不言而喻，拓宽频带的目的是为了扩展网络传输容量，以同时满足视频、音频和数据业务的传输；而增强 功能的目的，则主要是为了交互式业务的传输，以适应诸多颇具吸引力的双向网上业务开发。例如，适用于简 单交互功能( 即所谓”扩展业务”) 开发的诸如电子邮件、电子报刊、电视教学、电视购物、W e b 浏览、安全报警、 查表( 水、电、气表) 等业务；或适用于复杂交互功能( 即所谓”增值业务”) 开发的诸如会议电视、

7、可视电话、视频 游戏乃至视频点播( V O D ) 等业务。这些多功能业务的开发，是承担广播电视节目传输任务的有线电视网，发展 成为国家信息化基础设施的重要标志。其开发的前提是数据业务市场的需求。当然，效益始终是网络业务开发 的准则。 2 2H F C 网络升级改造的依据：主要是在理论研究的基础上通过大量实践而制定的一系列传输标准 目前，由国际电联( I T U ) 发布的交互式有线电视业务传输标准，主要有1 9 9 8 年发布的I T U TJ 8 3 及其衍 变后于1 9 9 9 年初发布的I T U TJ 1 1 2 标准。两者都纳入了在欧洲、北美及日本地区工作的基础上制定的三个 系统标准( 作为与标准有同等效力的三个附件发布) 。这是由于世界上的地区差异和国情不同，系统标准会有 些差别。然而从这些标准的制订过程和今后的发展看，其目标都是要使有线电视网络能在一个均匀的、一致 的、开放的、非专利的及多厂家协同的基础上传送高速数据业务。据了解，我国广电总局亦正在准备制定这一 行业标准，为我国H F C 有线电视网的建设后升级改造提供依据。 国际电联发布的I T U TJ 1 1 2

8、建议中的三个系统标准，其实是围绕交互式系统、从信道、接口及设备的三 2 0 0 0 年中国有线电视论坛 1 1 3 习c 有线电视智能化管理与网络改造专题 个角度来描述的。其中，主要的标准是欧洲的D V B C 和北美的D O C S I S 标准。前者是欧洲电信协会( E T S ) 和 数字音视频理事会( D A V I C ) 发表的一系列标准的总承；后者则是美国有线电视实验室( C a b l eL a b 。) 在“多媒体 有线电视网络系统( M C N S ) ”协议基础上的总承。两者的系统主要特性见表2 所示。 由表2 可见，欧、美两种交互式有线电视业务系统的主要差别，在于欧洲的D v B c ( D A V I C ) 是基于A T M 的通信体制，而美国则主要基于I P 包的通信方式。值得注意的是，国际电联推荐的J 1 1 2 标准中为今后标准的 修改和发展留有很大的余地，并提出了系统衔接的要求，因而为标准的推广应用提供了方便。例如，在J 1 1 2 中发表的是D O C S I S l 0 标准版本，时隔一年后的标准，已升级为1 1 版本。升级版本在通信协议上是衔接

9、的， 但其功能增强，适应性更好了，其特点如下： 可适应于8 M H z 频道带宽的欧洲E T S T 协议； 女增加了用于上行和下行带宽的动态Q O S ； - k 在上行中提供C M T S 控制的分段数据包； 六用有效负载标头抑制，提高上行和下行带宽的使用效率； 六可支持诸如V O I P ( V o i c eO v e rI P ) 和其它对延时敏感的应用等多种业务。 同样，欧洲的D A V I C 标准亦在不断升级之中，D A V I C l 0 版本是1 9 9 5 年1 2 月发表的，到1 9 9 6 年3 月的 1 1 版本就已有扩展和改进，目前已出现1 2 版本。显然，在急剧增长的数据业务市场推动下，系统标准的修 改、升级，将使其适用的范围更宽、功能更强；同时亦给系统设备的供应商带来好处，增加设备的通用性有利于 扩大销售、提高质量、降低成本。而这一切，都有利于加快有线电视系统的数字化进程。 3H F C 网络升级改造的要点 3 1要制定总体规划 前已述及，H F C 网络升级改造的目标，是拓宽网络频带和增强网络功能，因而在改造前要制定一个切实可 行的总体规划，以明确改造目标、系统方案、工程计划、业务需求及效益估算。总体规划的制订过程，其实是为 实现设定目标的调查研究、分析论证过程。譬如，网络功能是应业务需求而制定的，亦即，网络结构和系统配置 视业务需求而定；然而业务需求则来自市场的调查和分析。又譬如，交互式业务回传通道的设定，除了依据我 国相应标准的频谱规定外，还必须对本地的电磁环境进行调查( 测试) 和分析，以确定本地可使用的回传通道； 其原因是各地的电磁环境所造成的对回传通道的干扰( 窄带干扰和脉冲干扰) 情况并非一样。 3 2要确定系统方案 前已述及，目前已发表的交互式有线电视系统国际标准I T U TJ 11 2 中，主要推荐了欧洲的D V B C ( C A V C l 0 1 1 ) 和美国的D O C S I S l 0 两个系统标准，而我国正准备制订同类行业标准。因而，在我国的行业 标准尚未出台前，要确定系统方案并付诸实施，确有一定风险。然而作为局部试验，还是必要的、有益的。下面 就

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