管佩森

（北京大學(xué) 現(xiàn)代教育技術(shù)中心，北京 100871）

數(shù)字電視是發(fā)展趨勢，2009年6月12日美國當(dāng)?shù)孛癖姀氐赘鎰e了模擬電視信號，迎來了數(shù)字化電視時代。2011年底北京市普及數(shù)字電視，中國將于2015年全面停止播出模擬電視節(jié)目。但是目前北京市的大多數(shù)高校的有線電視系統(tǒng)都還處于模擬電視狀態(tài)，北京大學(xué)也不例外。系統(tǒng)建設(shè)主要內(nèi)容包括本地節(jié)目如何處理，改造成本如何最省，有線電視如何服務(wù)教學(xué)等。

1 北京大學(xué)有線電視系統(tǒng)現(xiàn)狀

北京大學(xué)有線電視系統(tǒng)起步于1988年，1994年初正式加入北京有線臺微波網(wǎng)，1996年并入北京市有線電視光纜網(wǎng)。目前我校有線電視系統(tǒng)為750 MHz，全校的光纜干線基本入地，傳送節(jié)目66套，其中本地節(jié)目18套，全校共有33個光節(jié)點，覆蓋整個校園和蔚秀園、承澤園、暢春園、燕東園、中關(guān)園、科技園、燕北園、萬柳公寓等園區(qū)。目前系統(tǒng)設(shè)備老化、故障率高，并且存在低端干擾嚴重、高端信號電平低、圖像質(zhì)量差等問題。廣大教職工要求收看高清數(shù)字電視的呼聲也越來越高，因此數(shù)字化改造已經(jīng)到了不能不做的地步了。

2 網(wǎng)絡(luò)改造

HFC+Cable Modem技術(shù)本質(zhì)上的局限性造成了HFC要演變?yōu)橛行У碾p向接入網(wǎng)，必須面對投資過大、可靠性不高、帶寬潛力不足的問題[1]。光纖到樓（FTTB）是目前廣電網(wǎng)絡(luò)看好和普遍采用的組網(wǎng)形式，也是現(xiàn)階段“光進銅退”所能做到的比較切合實際的方法。光纖到樓使光節(jié)點更接近用戶終端，為今后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向光纖到樓宇單元以及光纖到戶（FTTH）發(fā)展打下了基礎(chǔ)。光纖到樓系統(tǒng)性能大大提高，可充分保障未來新業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的需要，無需再對網(wǎng)絡(luò)進行大規(guī)模改造及反復(fù)修補。

基于HFC+Cable Modem技術(shù)的缺陷和光纖到樓的優(yōu)勢，本次系統(tǒng)改造擬采用東方廣視BroadCableTM技術(shù)，利用原有HFC有線電視單向網(wǎng)絡(luò)，充分利用現(xiàn)有的光纖網(wǎng)和同軸分配網(wǎng)，采用光纖到樓（FTTB）的光纖收發(fā)器+EoC組網(wǎng)方式，配置回傳通道，實現(xiàn)有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)的雙向改造。這種在同軸電纜鏈路采用EoC設(shè)備結(jié)合在光纜上采用光纖收發(fā)器設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)姆绞骄哂薪Y(jié)構(gòu)簡單、易維護、信息容量大、保密性好、低成本、快速組網(wǎng)等優(yōu)點[2]。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2.1 系統(tǒng)帶寬的選擇及頻譜劃分

HFC網(wǎng)絡(luò)的一大優(yōu)勢是頻帶寬，易實現(xiàn)多功能應(yīng)用。在我國PAL制式下，550 MHz的網(wǎng)絡(luò)只夠傳輸鄰頻配置的50個模擬頻道，要傳輸附加業(yè)務(wù)的話，至少要有750 MHz的網(wǎng)絡(luò)，一些業(yè)務(wù)較繁忙的地方已經(jīng)開始建設(shè)862 MHz，有的甚至是1 000 MHz的網(wǎng)絡(luò)。

從發(fā)展的角度來看，為了以后開發(fā)多功能業(yè)務(wù)的需要，將HFC網(wǎng)絡(luò)的帶寬選為1 000 MHz，這樣考慮了日后業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。頻率分割方案如表1所示。

表1 頻率分割方案

2.2 前端機房

交互式數(shù)字電視平臺包括數(shù)字廣播電視系統(tǒng)和互動點播系統(tǒng)。數(shù)字電視廣播系統(tǒng)依托海淀有線基本電視節(jié)目，在北大機房建設(shè)本地電視節(jié)目平臺，本校18套本地節(jié)目經(jīng)過編碼、復(fù)用、加擾、QAM調(diào)制、加擾后與海淀有線機房數(shù)字電視群信號混合，通過預(yù)留頻點混入有線電視網(wǎng)，并建立CAS條件接收系統(tǒng)，可對本地電視節(jié)目進行管理和小區(qū)用戶業(yè)務(wù)管理。

互動平臺系統(tǒng)采用集中部署架構(gòu)，統(tǒng)一建設(shè)管理系統(tǒng)、統(tǒng)一的節(jié)目注入和分發(fā)CDN系統(tǒng)、視頻推流系統(tǒng)、播放控制鑒權(quán)系統(tǒng)等。采用IPQAM技術(shù)方式實現(xiàn)交互功能，IPQAM技術(shù)可以實現(xiàn)視頻點播、電視網(wǎng)站、交互節(jié)目、網(wǎng)絡(luò)游戲、海量信息等所有業(yè)務(wù)。支持MPEG-2，MPEG-4，H.264，AVS等多種編碼格式的音視頻內(nèi)容傳輸，發(fā)揮高壓縮比、帶寬資源占用少的優(yōu)勢，并且可以靈活組合。雙向HFC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以通過雙向機頂盒終端和CM上行通道實現(xiàn)上行用戶指令傳輸，利用HFC下行通道傳輸用戶點播的內(nèi)容。可以將有線電視網(wǎng)的多個模擬頻點連續(xù)使用，也就意味著將同軸電纜網(wǎng)絡(luò)改造為1個4 Gbit/s（按照64QAM調(diào)制計算）到電視機終端的真正寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，遠遠大于ADSL幾兆和城域網(wǎng)絡(luò)百兆或千兆到桌面的帶寬。IPQAM技術(shù)采用數(shù)據(jù)和視頻分通道傳輸?shù)姆绞?，業(yè)務(wù)之間沒有任何影響，既保障了視頻節(jié)目的穩(wěn)定傳輸又保障了數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)的良好傳輸[3-4]。前端機房總體結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 前端機房總體結(jié)構(gòu)圖

2.3 光傳輸網(wǎng)絡(luò)

對HFC網(wǎng)絡(luò)來說，目前有1 310 nm和1 550 nm這2個波長可供選擇，在1 310 nm波長處，激光器的輸出功率大、線性好，光纖的色散小，但是傳輸損耗略大一些。而1 550 nm波長的特點是光纖的傳輸損耗低，色散較大，價格較貴，一般在有多個距離超過30 km的光節(jié)點時才采用。綜合各方面的因素考慮，繼續(xù)采用1 310 nm波長的光發(fā)射機。

光傳輸環(huán)節(jié)比較簡單，是完全標準的做法，從北大機房到各個小區(qū)機房，采用2芯光纖網(wǎng)絡(luò)，1芯用于傳輸交互式電視信號，另外1芯用于雙向回傳信號傳輸。小區(qū)機房使用光分路器做到光纖直接到樓棟，光分路器輸出信號無須放大器放大，直接送用戶分配網(wǎng)絡(luò)。建設(shè)光纖收發(fā)器系統(tǒng)，實現(xiàn)前端機房與全部光節(jié)點之間的雙向數(shù)據(jù)通信。

2.4 同軸分配網(wǎng)絡(luò)

光纖到樓后需要把光信號轉(zhuǎn)換成電信號通過電纜經(jīng)用戶分配網(wǎng)絡(luò)接入到用戶終端。同軸分配網(wǎng)環(huán)節(jié)主要解決入戶網(wǎng)絡(luò)的回傳問題，有線電視的廣播業(yè)務(wù)采用同軸電纜將信號按分支分配方式接入到戶。雙向數(shù)據(jù)上、下行業(yè)務(wù)的電信號傳送采用東方廣視BroadCable?架構(gòu)的無放大器EoC方案，在光站輸出處接入EoC網(wǎng)關(guān)設(shè)備。EoC網(wǎng)關(guān)用于與各用戶所使用的EoC調(diào)制解調(diào)器進行通信，對串口調(diào)制解調(diào)器上傳的指令進行匯聚、解調(diào)、再調(diào)制，轉(zhuǎn)為低頻信號繼續(xù)上傳。由于EoC網(wǎng)關(guān)已經(jīng)有效屏蔽了匯聚噪聲的影響，因此在此將信號重新調(diào)制為更適于長距離傳輸?shù)牡皖l信號進行上傳。EoC網(wǎng)關(guān)通過內(nèi)置的光纖收發(fā)器建立與前端機房的雙向鏈路，實現(xiàn)在有線電視網(wǎng)絡(luò)上開展互動電視、寬帶接入業(yè)務(wù)和VoIP業(yè)務(wù)。EoC網(wǎng)關(guān)設(shè)備高頻方案采用FSK調(diào)制技術(shù)，支持串口EoC調(diào)制解調(diào)器用于互動電視業(yè)務(wù)。低頻方案采用HOMEPNA技術(shù)支持網(wǎng)口EoC調(diào)制解調(diào)器，用于寬帶接入業(yè)務(wù)及VoIP業(yè)務(wù)，支持PC上網(wǎng)或網(wǎng)口機頂盒的雙向互動應(yīng)用[5]。EoC方案充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的同軸電纜、分支分配器資源，能夠有效節(jié)省網(wǎng)改成本。支持多個獨立信道，可同時共纜傳輸，如今后用戶數(shù)和帶寬需求增加時只需疊加多個信道即可實現(xiàn)。EoC方案利用高頻傳輸和OFDM調(diào)制技術(shù)有效抑制回傳噪聲，增加了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，減少網(wǎng)絡(luò)維護成本。同軸分配網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖3所示。

圖3 同軸分配網(wǎng)絡(luò)示意圖

2.5 入戶網(wǎng)絡(luò)

視頻互動業(yè)務(wù)和寬帶接入業(yè)務(wù)在用戶家里分屬于不同的功能區(qū)，前者屬于客廳和臥室，后者屬于書房。采用兩類用戶終端回傳調(diào)制解調(diào)設(shè)備，一類專用于處理機頂盒指令，一類專用于寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)。因此在終端用戶區(qū)，電纜進入樓棟并入戶后，經(jīng)過分支分配器，分成了兩股分支，一股可以直接連接電視機，另一股連接CM。由CM再分成兩股，一股連接計算機或交換機，另一股連接電話機，從而實現(xiàn)3類設(shè)備通信鏈路的融合。

3 改造后的預(yù)期效果

改造完成后，有線電視網(wǎng)絡(luò)的節(jié)目傳輸能力達到幾百套，并提供豐富的服務(wù)[6]。廣大用戶可以欣賞到與DVD，CD相媲美的視頻、音頻效果，獲得高品質(zhì)的享受。實現(xiàn)時移電視、視頻點播、寬帶上網(wǎng)等許多新的交互功能。屆時用戶坐在電視機前，手持遙控器就可以繳納水費、煤氣費、固定電話費、手機費，或選擇醫(yī)院預(yù)約掛號服務(wù)，真正讓觀眾從被動收看到主動選擇，享受到一對一的服務(wù)。此外，改造后網(wǎng)絡(luò)干線全部都是光纜，主干線路故障率將大大降低，法輪功等邪教和反動組織搞破壞的難度加大，可以確保學(xué)校有線電視網(wǎng)絡(luò)的政治安全。

4 小結(jié)

作為高等院校，經(jīng)費都很緊張，要拿出上百萬元甚至數(shù)百萬元的資金來對有線電視系統(tǒng)進行改造是不容易的。因此要充分發(fā)揮有線電視系統(tǒng)的現(xiàn)有功能，逐步開發(fā)使用其潛在功能，實現(xiàn)打電話、看電視、寬帶上網(wǎng)的三網(wǎng)融合，還可以把學(xué)校的教學(xué)資源上傳到服務(wù)器，用戶手持遙控器就可點播這些教學(xué)資料，這不但給用戶帶來了極大方便，還可以實現(xiàn)有線電視服務(wù)教學(xué)科研工作[7]。

應(yīng)用基于東方廣視BroadCableTM技術(shù)的雙向網(wǎng)改造方案，投資少，改造簡單，噪聲匯聚小，具有良好的開放性和標準性，為用戶系統(tǒng)提供自主管理和分布管理支持。具有良好的業(yè)務(wù)流設(shè)計和人機界面設(shè)計，提供自主管理平臺和定制化接口，支持我校將圖文、音頻和視頻等資料注入系統(tǒng)。通過雙向高清機頂盒，用戶可在家中、校園內(nèi)點播共享到教育資訊瀏覽、視頻影片點播、圖文教材及遠程視頻教育等多媒體資源。因此基于東方廣視Broad-CableTM技術(shù)的光纖收發(fā)器+EoC解決方案，實現(xiàn)光纖到樓的有線電視雙向網(wǎng)改造，對于尚未改造的兄弟高校具有一定的借鑒意義。

[1]林如儉，胡斌，宋英雄，等.光纖到樓（FTTB）是NGB的必由之路[J].世界寬帶網(wǎng)絡(luò)，2009（12）:77.

[2]王勝平，李增軍，程俊剛.光纖到樓（FTTB）構(gòu)建雙向網(wǎng)絡(luò)的EPON＋EoC應(yīng)用[J].有線電視技術(shù)，2009（8）：32-36.

[3]陳勇，商彬.IPQAM設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].電視技術(shù)，2008，32（S1）：122-124.

[4]李曉峰，王曦，崔衛(wèi)，等.有線電視視頻點播解決方案分析[J].電視技術(shù)，2007，31（4）：44-46.

[5]北京東方廣視科技股份有限公司.雙向交互數(shù)字電視系統(tǒng)技術(shù)方案[EB/OL].[2011-05-05].http://wenku.baidu.com/view/097f66fd04a1 b0717fd5dd92.html.

[6]任伶俐，査瀾.基于EoC的HFC接入網(wǎng)絡(luò)雙向改造技術(shù)及應(yīng)用[J].信息通信技術(shù)，2010（3）：7-14.

[7]李文，梁江華，趙開權(quán).廣西大學(xué)有線電視網(wǎng)絡(luò)升級改造技術(shù)方案[J].廣西大學(xué)學(xué)報：哲學(xué)社會科學(xué)版，2000（12）：202-204.