廖虹劍，裴 熠

（江西省廣播電視網(wǎng)絡(luò)傳輸有限公司，江西 南昌 330046）

HFC有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究

廖虹劍，裴 熠

（江西省廣播電視網(wǎng)絡(luò)傳輸有限公司，江西 南昌 330046）

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各地廣電運(yùn)營商紛紛加入了對有線電視網(wǎng)雙向化改造的大軍中，HFC有線電視網(wǎng)成為目前最為普及的電視網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)字化、雙向化的信號傳輸途中，進(jìn)行科學(xué)合理的維護(hù)和管理是保障電視用戶正常使用的關(guān)鍵之一。文章以光纖同軸電纜混合網(wǎng)絡(luò)-HFC寬帶接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、頻率規(guī)劃及雙向傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方式等為重點(diǎn)，綜合介紹了有線電視網(wǎng)絡(luò)目前實(shí)施的系統(tǒng)組成。

有線電視網(wǎng)絡(luò)；光纖同軸網(wǎng)HFC；技術(shù)特點(diǎn)

近年來對有線電視信號的傳送主要是以光纜作為超干線和主干線來進(jìn)行的，這是因?yàn)楣饫w作為傳輸材料具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如頻帶寬、損耗低、不受電磁干擾等。光電混合網(wǎng)（Hybrid Fiber-Coaxial ，HFC）網(wǎng)絡(luò)傳輸容量大、容易實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，這是因?yàn)樗且环N由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡(luò)3部分組成的混合同軸電纜網(wǎng)；頻率特性好，在有線電視傳輸帶寬內(nèi)無需均衡；傳輸損耗小，可延長有線電視的傳輸距離，25公里內(nèi)不需要中繼放大；不怕電磁干擾，串音現(xiàn)象不會在光纖間出現(xiàn)，信號的傳輸質(zhì)量能得到保障。由于不斷下降的光纜與光設(shè)備價格，使得HFC網(wǎng)的建設(shè)更加經(jīng)濟(jì)可行。

1 有線電視網(wǎng)絡(luò)（CATV）系統(tǒng)的組成

有線電視網(wǎng)絡(luò)（CATV）是一種可以給用戶提供上百套電視節(jié)目及各類信息服務(wù)的電視網(wǎng)絡(luò)體系，它通過電纜、光纖或微波等方式傳輸信號分配給用戶。有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展以一系列過程展開，從小型到大型共用天線電視系統(tǒng)，再到城市電纜電視系統(tǒng)，最后是光纖/電纜混合網(wǎng)（HFC）以及雙向HFC寬帶網(wǎng)絡(luò)。有線電視網(wǎng)絡(luò)由3部分組成：

（1）前端。是位于信號源和傳輸系統(tǒng)之間的設(shè)備組合，是處理系統(tǒng)信號的中樞部分，執(zhí)行對傳輸信號進(jìn)行各種技術(shù)處理的功能。前端設(shè)備的性能，決定著整個系統(tǒng)的信號質(zhì)量。

（2）傳輸系統(tǒng)。對于大型CATV系統(tǒng)而言，是指遠(yuǎn)距離傳輸?shù)母删€系統(tǒng)。在盡量少的失真前提下，將前端信號傳送到分配點(diǎn)，這是對傳輸系統(tǒng)技術(shù)的基本要求。光纜、電纜或微波多路傳輸（MMDS）是傳輸系統(tǒng)的3種主要形式。

（3）電纜分配系統(tǒng)。這種分配系統(tǒng)屬于分支系統(tǒng)。它處于干線傳輸系統(tǒng)和用戶終端設(shè)備間的系統(tǒng)，它在系統(tǒng)中的主要功能是放大處理和分配前端信號經(jīng)干線進(jìn)行傳輸。使得分配給各用戶的信號強(qiáng)弱均勻并且穩(wěn)定，使各用戶終端的電平衡達(dá)到規(guī)定的水平。為使各用戶終端設(shè)備之間互不干擾，相互之間良好的隔離作用是必不可少的。對于雙向有線電視系統(tǒng)而言，還要求技術(shù)需達(dá)到反向回傳通道的標(biāo)準(zhǔn)。

2 光纖同軸混合網(wǎng)HFC技術(shù)特點(diǎn)

HFC網(wǎng)絡(luò)新目前主要推廣的網(wǎng)絡(luò)，它具有數(shù)據(jù)傳輸量大、網(wǎng)絡(luò)布置方便、可雙向數(shù)據(jù)對傳、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化更容易維護(hù)的特點(diǎn)，這些都是傳統(tǒng)有線電視網(wǎng)絡(luò)所不具備的優(yōu)點(diǎn)。要制定科學(xué)有效的維護(hù)管理機(jī)制的前提是必須了解HFC的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。HFC網(wǎng)絡(luò)一般由3部分組成，分別是光纖干線網(wǎng)絡(luò)、光纖接入部分和入戶網(wǎng)絡(luò)。廣播電視臺接收有線電視信號，這個過程是通過衛(wèi)星通訊（或光纖網(wǎng)）實(shí)現(xiàn)的，之后將信號調(diào)制為光信號。通過光纖干線網(wǎng)絡(luò)到不同分區(qū)用戶網(wǎng)絡(luò)—光纖接入部分，該部分網(wǎng)絡(luò)有多種方案，主要是調(diào)制解調(diào)器（Cable Modem，CM）方案。最后用戶通過入戶網(wǎng)絡(luò)接入，這部分有EoC技術(shù)和LAN技術(shù)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)CATV網(wǎng)，不僅物理上而且是邏輯拓?fù)渖隙加兄卮蟾母铩，F(xiàn)代HFC網(wǎng)以星形-總線結(jié)構(gòu)為主，由3部分組成即饋線網(wǎng)、配線網(wǎng)和用戶引入線，與電話網(wǎng)中的DLC（數(shù)字環(huán)路載波）類似，其服務(wù)區(qū)類似于電話網(wǎng)中的配線區(qū)，主要區(qū)別在于HFC網(wǎng)服務(wù)區(qū)內(nèi)仍保留著傳統(tǒng)CATV網(wǎng)的樹形-分支型同軸電纜網(wǎng)（總線式）。

（1）饋線網(wǎng)。HFC網(wǎng)絡(luò)中，前端至服務(wù)區(qū)（SA）的光纖節(jié)點(diǎn)之間的部分稱之為饋線網(wǎng)。其在網(wǎng)絡(luò)中的位置大致對應(yīng)傳統(tǒng)CATV網(wǎng)的干線網(wǎng)段。光纖混合網(wǎng)中從前端至每一服務(wù)區(qū)（SA）的光纖節(jié)點(diǎn)段都有專用的直接無源光連接，即只需要用一根單模光纖就能替代了傳統(tǒng)的粗大得干線電纜和幾十個相互串聯(lián)的有源干線放大器。不僅線路結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化，還節(jié)省了搭建成本。而在結(jié)構(gòu)上，星型結(jié)構(gòu)逐漸替代了傳統(tǒng)的樹形-分支結(jié)構(gòu)。因服務(wù)區(qū)又被稱為光纖服務(wù)區(qū)，因此這種結(jié)構(gòu)又稱FSA，即光纖到服務(wù)區(qū)結(jié)構(gòu)。

（2）配線網(wǎng)。在HFC網(wǎng)絡(luò)中，配線網(wǎng)部分與傳統(tǒng)CATV網(wǎng)布置基本相同的同軸電纜，大部分情況下結(jié)構(gòu)形式為簡單的總線結(jié)構(gòu)。其范圍段大致可劃分為從服務(wù)區(qū)光纖節(jié)點(diǎn)到分支點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)部分，其覆蓋范圍大致為5 000～10 000 m。采用服務(wù)區(qū)的概念可以靈活構(gòu)成與電話網(wǎng)類似的拓?fù)洌瑥亩峁┑统杀镜碾p向通信業(yè)務(wù)。將配線網(wǎng)可分解為多個物理上相同的幾個獨(dú)立子網(wǎng)，這樣每個子網(wǎng)中用戶數(shù)量即使比較少服務(wù)也能跟得上了，從而簡化及降低上行通道設(shè)備的成本。整個HFC網(wǎng)的業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)類型往往是由這部分決定。同時，最大程度地利用了有限的頻譜資源，各子網(wǎng)允許采用相同的頻譜安排這樣有互不影響的特點(diǎn)。

（3）用戶引入線；配網(wǎng)分支點(diǎn)和用戶終端之間的線路稱之為用戶引入線，它的線纜和普通的CATV網(wǎng)用線都是完全一樣的。

4 光纖同軸混合網(wǎng)（HFC）的傳輸技術(shù)

（1）光纖同軸混合網(wǎng)組成。HFC網(wǎng)絡(luò)的分配網(wǎng)是光纖作為干線、同軸電纜作為分支的兩種線纜構(gòu)成。由它組成的網(wǎng)絡(luò)稱之為光纖同軸混合網(wǎng)。這種網(wǎng)絡(luò)同時具光纖的傳輸特點(diǎn)又有電纜傳輸?shù)膬?yōu)勢，如果使兩者進(jìn)行有效整合，這就能夠使網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸、分配有更高的質(zhì)量和效率。在現(xiàn)行的雙向有線電視網(wǎng)絡(luò)模式下，由前端信號發(fā)生器向處于終端用戶進(jìn)行電視信號的傳輸，這種傳輸叫作正向通路信號傳輸；與之相反的是上行通路信號則指的是電視信號由設(shè)備終端用戶端向前端傳送的過程，這種路徑稱為反向通路。

（2）HFC網(wǎng)采用頻分復(fù)用技術(shù)。上行和下行通道的頻率都處于5～1 000 MHz 的頻段之間，區(qū)分也是從這部分頻率間來進(jìn)行分割的。5～65 MHz之間段被劃分為上行通道頻率，而下行通道頻率側(cè)從87～1 000 MHz來劃分。上行通道的作用主要是傳輸包括狀態(tài)監(jiān)控信號、視頻點(diǎn)播信號以及數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)等，是非廣播業(yè)務(wù)。下行通道中又將87～550 MHz作為普通廣播電視業(yè)務(wù)頻段；數(shù)字廣播電視、VOD數(shù)字視頻以及數(shù)字電話下行信號和數(shù)據(jù)的則屬于550～750 MHz頻段的范疇。上行數(shù)據(jù)利用5～65 MHz 頻段，采用 QPSK（或 16QAM）進(jìn)行調(diào)制，有效提高了抗干擾能力，

（3）HFC寬帶接入網(wǎng)。在HFC寬帶接入網(wǎng)中，利用一臺下行光發(fā)射機(jī)，在前端綜合模擬電視和數(shù)字電視、綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號，從前端發(fā)出的信號經(jīng)過光纖傳輸線路傳輸至相應(yīng)的光纖信號節(jié)點(diǎn)。在光纖信號節(jié)點(diǎn)處用光信號接收設(shè)備將傳來的光信號經(jīng)過解壓破譯處理變成用戶端能夠識別的射頻信號。這樣包含電視多媒體信號的射頻信號在經(jīng)過電纜分配網(wǎng)將該號覆蓋給終端用戶,信號的下行就算結(jié)束了。上行信號是從用戶終端設(shè)備通過CM變成射頻（RF）信號，再經(jīng)過分配網(wǎng)絡(luò)電纜傳輸至光纖信號節(jié)點(diǎn)設(shè)備處理處，在光纖信號節(jié)點(diǎn)處通過光發(fā)射機(jī)將上傳的RF信號變成光信號，通過光纖上傳到前端,實(shí)現(xiàn)用戶信號的上傳。

（4）雙向傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方式。HDTV的關(guān)鍵部分是數(shù)字電視的復(fù)用系統(tǒng)。在發(fā)送端多媒體信息如視頻、音頻、輔助數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的比特流是由編碼器發(fā)送出來的。經(jīng)過專用的數(shù)據(jù)處理器將不同類型的數(shù)據(jù)信號編譯成能夠使單線路進(jìn)行識別出來且能使數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)谋忍亓?，隨后再經(jīng)過信道編碼進(jìn)行調(diào)制數(shù)據(jù)信號后發(fā)送出去。而接收端的信號傳輸過程恰好與此正好相反。有沒有復(fù)用器這是傳統(tǒng)模擬電視系統(tǒng)和數(shù)字電視系統(tǒng)中最明顯的差異，數(shù)字電視中系統(tǒng)中含有復(fù)用器，它的功能是把多媒體信息比如：聲音、圖形、文本、視頻等數(shù)據(jù)碼流通過打包器組成一個個數(shù)據(jù)包裹，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸線路發(fā)送出去。而在傳統(tǒng)的模擬電視系統(tǒng)中則沒有復(fù)用器這種設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)通信中的的數(shù)據(jù)的編譯打包并不是隨意壓縮，其都是按一定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來實(shí)現(xiàn)的，這樣做的目的是產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，都能夠按統(tǒng)一規(guī)范來壓縮解壓編碼破譯，使得信號傳輸具有交互性和擴(kuò)展性等。

5 結(jié)語

隨著社會對信息服務(wù)的需求與日俱增，不僅僅是要求單向提供廣播電視的基本功能，所以有線電視豐富的頻率資源的開發(fā)方向更為廣闊。有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由以前的小型網(wǎng)絡(luò)改向向大型符合型網(wǎng)、由單向型網(wǎng)絡(luò)改向雙向傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)、由模擬信號網(wǎng)絡(luò)向數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)、由用戶看電視的向雙普通網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向使用能夠?qū)崿F(xiàn)視頻、語音、數(shù)據(jù)“三網(wǎng)合一”的高清網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，使網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和信息更新效率更得到極大提升，使傳統(tǒng)的電視機(jī)成為真正的多媒體綜合信息終端。

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Research on HFC cable TV network technology

Liao Hongjian, Pei Yi
（Jiangxi Radio and Television Network Transmission Co., Ltd., Nanchang 330046, China）

With the development of information technology, local radio and television operators have joined the two-way transformation of cable television network force. HFC cable TV network has become the most popular television network. In the way of digital signal transmission, two-way, scientific and reasonable maintenance and management is one of the key to ensuring normal use. Focusing on the topology structure of hybrid fiber coaxial cable combining with topological structure, frequency planning and implement method of bidirectional transmission networked-HFC broadband access network of hybrid fiber coaxial cable, this paper introduces the system composition of the current implementation of the cable TV network.

cable TV network; optical fiber coaxial network HFC; technical characteristics

廖虹劍（1985— ），男，江西吉安，碩士，助理工程師；研究方向：廣播電影電視工程。