王德秀
3 有線電視、電信通信、數(shù)據(jù)通信采用HFC可使網(wǎng)絡融合
現(xiàn)在，我國大部分市、縣已先后成立了由有線電視臺參股的廣播電視信息網(wǎng)絡公司。其中，廣東、福建、上海、河北、湖北、河南等地的省級有線電視網(wǎng)絡公司已經(jīng)組建成立或正在進行中，廣電總局還計劃組建中國有線電視網(wǎng)集團公司以此來實現(xiàn)有線電視全國大聯(lián)網(wǎng)。我國的有線電視網(wǎng)絡從70年代開始建設，起步比國外同行晚，但所取得的巨大成績值得肯定，目前已有了近2萬公里的國家干線光纜網(wǎng)絡，還有鋪設廣泛的光纖同軸混合網(wǎng)（HFC），一共連通了22個省。最近，廣電系統(tǒng)在國家主管部門指導下，正在有計劃地進行整個全行業(yè)的改革，包括整個網(wǎng)絡的產(chǎn)業(yè)化改造，參與信息網(wǎng)絡服務，以此來推動中國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時也為有線電視事業(yè)自身的發(fā)展帶來了更大的機遇和挑戰(zhàn)。
從技術上來講，廣電網(wǎng)絡、有線電視網(wǎng)絡的特征是廣播式傳輸、有條件接收。同軸光纖電纜混合網(wǎng)（HFC）的寬帶資源豐富，網(wǎng)絡的優(yōu)點是為少數(shù)用戶或多數(shù)用戶提供服務的成本相差不多，網(wǎng)絡規(guī)模越大、用戶數(shù)量越大越能更好地體現(xiàn)效益。光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）有兩種結構方式，一種來自有線電視網(wǎng)（CATV），另一種來自電信網(wǎng)。目前，CATV網(wǎng)多采用的是同軸電纜，故此，HFC網(wǎng)技術是業(yè)界研究開發(fā)的熱點。自進入90年代以來，由于高線性DFB（分布反饋線）激光器制造技術日趨成熟，其售價大幅度下降，促使AM－VSB光纖傳輸系統(tǒng)在有線電視網(wǎng)絡中得到了大量的應用。AM光纖進入有線電視領域后，對有線電視網(wǎng)絡的拓撲結構產(chǎn)生了重大的影響。首先，傳統(tǒng)的多級放大器級聯(lián)的同軸電纜干線被高質量的AM光纖干線代替，提高了有線電視的傳輸質量；其次，使有線電視的雙向傳輸?shù)玫搅藢嶋H的應用。由此而引起網(wǎng)絡拓撲結構由單向樹形轉變?yōu)樾切魏涂偩�形，其結構有：光纖到支線、光纖到路邊、光纖到最后一個放大器。AM光纖技術的引入，使得單一傳送多頻道電視節(jié)目的有線電視網(wǎng)向傳送電視、電話、數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務的綜合性多功能網(wǎng)發(fā)展。
與此同時，電信界也提出了HFC方式，具有代表性的是美國AT＆T公司，AT＆T公司早在1994年便提出了最新的HFC方案，它一提出就引起了電信界的極大關注，并迅速被美國很多電信公司所采用。AT＆T公司的HFC是采用副載波技術的寬帶通信網(wǎng)。交換機與光節(jié)點間用光纖，光節(jié)點至用戶端的網(wǎng)絡接口單元（NIU）用同軸電纜，既可以傳送電視節(jié)目（寬帶業(yè)務），也可以通電話和窄帶數(shù)據(jù)。HFC每一個光節(jié)點可向400～2500個用戶提供綜合業(yè)務。在歐洲，世界最大的生產(chǎn)電信設備的法國ALCATEL公司，也從歐洲的實際出發(fā)提出了自己的HFC方案，即ALCATEL1570BB。
由于HFC基于模擬傳輸方式，所以可以綜合接入多種業(yè)務信息。截止目前可以實現(xiàn)的主要業(yè)務有：電話、模擬廣播電視、數(shù)字廣播電視、點播電視、數(shù)字交互業(yè)務等。將電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)合并在一起構成HFC網(wǎng)可以提供原來三個網(wǎng)的各種業(yè)務。也就是現(xiàn)在人們常說的“三網(wǎng)合一”或“三網(wǎng)融合”。關于HFC的頻譜安排：其中，5～50MHz用于普通電話業(yè)務；50～550MHz用于有線電視；目前CATV可傳輸60～100 路模擬廣播的PAL制電視信號；550～750MHz用于400路壓縮的數(shù)字通道，其中200路用于點播電視，200路用于交互式業(yè)務；750～1000MHz保留作為個人通信用。在當前光纖到用戶還不現(xiàn)實的情況下，采用主干線為光纖、接入網(wǎng)為同軸電纜的HFC系統(tǒng)，能夠將CATV、數(shù)據(jù)通信和電話三者融合在一起經(jīng)濟有效地傳送，是值得研究和探討的課題。
4 有線電視寬帶傳輸網(wǎng)的發(fā)展
當前隨著人民生活水平的不斷提高，廣大的廣播電視用戶已經(jīng)不再滿足“你播出我收看”的形式。在現(xiàn)階段，基于現(xiàn)有條件，有線電視網(wǎng)絡可以提供十分豐富的增值業(yè)務。隨著通信信息技術的發(fā)展，CATV、電話、Internet正在向同一網(wǎng)絡平臺過渡。信息高速公路、全光通信網(wǎng)絡，特別是正在崛起的IP技術是現(xiàn)今信息技術的主流。通過CATV HFC網(wǎng)絡上Internet所能提供的傳輸速率是通過電話網(wǎng)上網(wǎng)的上百倍，因此CATV在訪問Internet方面擁有很大的競爭優(yōu)勢�，F(xiàn)在已有不少的CATV公司開展了Internet接入服務業(yè)務，如加拿大最大的CATV公司Rogers早在1995年11月起就開始提供商業(yè)性Interne接入服務，通過CATV網(wǎng)接入Internet服務的出現(xiàn)將會把千家萬戶帶入真正的信息高速公路。近期，IP技術的快速發(fā)展對信息產(chǎn)業(yè)起到了巨大推動作用，而IP和有線電視網(wǎng)絡的技術特點頗為相似，特別是廣泛承載IP通信的以太網(wǎng)技術，也具有廣播式傳輸、有條件接收的特點。單獨從技術的角度來看，IP的優(yōu)點是簡單、標準化和平民化，而平民化是IP技術得以大發(fā)展的重要因素。IP技術和有線電視網(wǎng)絡相結合是低成本、平民化接入信息高速公路的最好手段，因此在有線電視網(wǎng)絡上進行數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務傳輸在近期的發(fā)展將會越來越火爆，即技術發(fā)展趨勢不可阻擋，而且提供IP服務也將成為有線電視網(wǎng)絡未來發(fā)展的目標之一。
由于CATV網(wǎng)普及程度高且頻帶寬，現(xiàn)在世界各國都把它作為發(fā)展信息高速公路的捷徑，各公司紛紛開發(fā)HFC綜合業(yè)務傳輸網(wǎng)。美國的CATV網(wǎng)目前已全部完成了雙向化改造，我國的一些企業(yè)也正在做這一工作。如深圳有線電視HFC網(wǎng)也進行了雙向化改造，正在與有關機構及企業(yè)合作，進行國家級CATV HFC網(wǎng)寬帶綜合業(yè)務試驗，即可以提供Internet接入服務。美國ADC公司開發(fā)的Homeworx HFC系統(tǒng)已成功應用于澳大利亞Optus公司的有線電視HFC網(wǎng)。Optus公司的網(wǎng)絡既能傳輸電視節(jié)目又能打電話上Internet，現(xiàn)在已投入商業(yè)運營并取得了巨大的經(jīng)濟效益。
現(xiàn)在的數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品十分豐富多彩，世界各國的通信設備廠商無不圍繞廣播電視龐大的HFC系統(tǒng)和有線電視網(wǎng)的增值業(yè)務大做文章，紛紛推出了先進的適應廣播電視用戶需要的網(wǎng)絡產(chǎn)品。如PHILIPS、MOTOROLA、LUCENT、ALCATREL、Scientific、Atlanta及我國的中興、華為等都專門推出了基于HFC的網(wǎng)絡一體化解決方案，包括提供功能技術先進的CATV光傳輸系統(tǒng)和雙向路由Cable Modem實現(xiàn)多種業(yè)務的傳輸，通過CATV線路瀏覽Internet、VOD、交互式多媒體等業(yè)務。NEW Bridge，提出了應用于CATV的ATM寬帶數(shù)字有線網(wǎng)絡，MOTOROLA推出了基于HFC的IP網(wǎng)關設備，還有ALCARTEL的寬帶IP網(wǎng)絡及中興的IP電話網(wǎng)關設備等。這些令我們感到歡欣鼓舞，使大家感受到信息化時代已經(jīng)來臨了，也更加真實地反映出未來廣播電視領域的美好前景。
目前，國內廣州、深圳等地均已建有寬帶HFC試驗小區(qū)網(wǎng)。上海早在1993年的第一屆東亞運動會期間就利用廣電系統(tǒng)和電信系統(tǒng)共同建設HFC綜合網(wǎng)傳輸各種語音、數(shù)據(jù)和視頻信號，獲得了很好的效果和收益，成功地為我國發(fā)展HFC網(wǎng)提供了樣板。廣東、湖南等省已進行了Cable Modem的試驗，現(xiàn)已發(fā)展了眾多的ADSL用戶，一些地方還在進行無線接入的嘗試，這都是一些嶄新的嘗試。另外，電子商務和多媒體應用的產(chǎn)生也會對接入網(wǎng)的發(fā)展提出新的挑戰(zhàn)。而作為接入網(wǎng)，解決最終用戶至信息網(wǎng)的連接問題正逐步從銅線向光纖、從模擬向數(shù)字化方向發(fā)展。由于其數(shù)量大、要求各異而使投資較大。早在1996年7月28日國務院已批準了原郵電部門關于利用公用電信網(wǎng)傳送CATV的報告，在政策上指明了電話、計算機、有線電視三網(wǎng)合一的光電傳輸系統(tǒng)發(fā)展方向。
有線電視網(wǎng)被專家譽為通向“全球信息高速公路”的又一理想通道。有線電視網(wǎng)在大力發(fā)展服務性專業(yè)頻道（如付費的體育頻道、教育頻道、電影頻道等）擴展業(yè)務的同時，對數(shù)據(jù)廣播、計算機聯(lián)網(wǎng)等增值業(yè)務也將迅速開展。據(jù)悉，福建廣播電視系統(tǒng)的有線電視光纜改造工程竣工后，全部通過有線電視網(wǎng)上網(wǎng)的用戶已獲得免費服務。而價值達2000元左右（1999年市場價格）的機頂盒先以用戶支付押金借用的方式發(fā)放，在用戶不用或搬遷時可以全額退還押金。這個網(wǎng)絡在2000年底便已擴展到了福建的幾個重要城市，不僅這些城市的有線電視用戶可以采用這個方式上網(wǎng)，他們之間的電話用戶也可以采用這個線路，而電話費用采取每月不高于50元的包月制，以中國電信現(xiàn)在的資費標準和服務質量，大批用戶勢必“倒戈”，傾向于廣電網(wǎng)絡，這將給中國電信經(jīng)營帶來難以抗拒的沖擊。而作為國家確定的有線電視網(wǎng)、計算機網(wǎng)、電信網(wǎng)三網(wǎng)合一的試點城市上海已捷足先登，上海廣電集團為了迎接這一天早已設立了多媒體網(wǎng)絡及網(wǎng)絡產(chǎn)品實驗室，建立了有線電視雙向網(wǎng)，并且用該網(wǎng)來替代有線電視網(wǎng)、計算機網(wǎng)和電信網(wǎng)的功能，從而實現(xiàn)了三網(wǎng)合一。這樣，用戶可以通過有線電視雙向網(wǎng)收看電視、打電話和上Internet網(wǎng)。上海廣電集團在建立實驗網(wǎng)的基礎上正在研發(fā)和投產(chǎn)與此相關的用戶終端產(chǎn)品，其中包括數(shù)字電視機頂盒、數(shù)字電纜調制解調器、路由器等。目前，上海廣電集團正把三網(wǎng)合一的實驗推廣到集團所經(jīng)營的一個住宅小區(qū)，模擬一個小型信息社會，從中找到發(fā)展網(wǎng)絡產(chǎn)品以及網(wǎng)絡服務的定位，現(xiàn)已投資10億元人民幣與上海有線電視部門合作，實現(xiàn)“上網(wǎng)創(chuàng)業(yè)，闊步進入新世紀”的夢想。
作為CATV網(wǎng)發(fā)展的策略，業(yè)界專家指出，我們應首先充分發(fā)揮廣播電視系統(tǒng)的絕對優(yōu)勢，積極地發(fā)展CD、LD等光載體產(chǎn)品，同時搶占信息節(jié)目這一制高點，使廣電網(wǎng)絡成為信息發(fā)布的主要平臺；其次要發(fā)展高技術在廣播電視網(wǎng)絡上的應用，如數(shù)字加／解擾系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星廣播、圖文電視技術、數(shù)字電視傳輸技術、HDTV技術、RDS／SCA技術等作為廣播電視網(wǎng)絡數(shù)字化的切入點，進而引進交互電視設備和技術；第三應該重視廣電系統(tǒng)內部管理和對外合作，作出中遠期發(fā)展規(guī)劃，共同發(fā)展；最后要重視行業(yè)標準建設，建立并嚴格實施設備許可制度。這樣有利于加快三網(wǎng)合一傳輸進程及盡早為用戶提供各種項目服務。
有線電視網(wǎng)是目前唯一的寬帶用戶接入網(wǎng)（寬帶入戶網(wǎng)），接入網(wǎng)（AN－Access Net）是近幾年為適應當今通信業(yè)務的需要，由國際電信聯(lián)盟（IUT－T）提出，并得到迅速發(fā)展的新型用戶網(wǎng)。它是連接本地交換局（LE）和用戶終端設備（TE）的用戶環(huán)路。該用戶環(huán)路無論是實現(xiàn)業(yè)務接入還是占整個通信投資比重（約占通信網(wǎng)投資額的1／3）方面都占重要地位。接入網(wǎng)也稱為用戶網(wǎng)（UN）或本地網(wǎng)（LN）。我國用戶接入網(wǎng)大致有雙絞銅纜、無線接入、光纖接入和光纖同軸混合接入（HFC）4種方式。有線電視網(wǎng)一般使用同軸電纜，為用戶提供300～750MHz帶寬的頻率資源（目前已有1000MHz有線電視網(wǎng)投入使用），語音系統(tǒng)帶寬為4kHz左右，一般銅線能滿足其要求。目前基于銅線的ADSL技術，在支持傳統(tǒng)電話業(yè)務的同時，使用高頻段可以把較高速率的數(shù)據(jù)流送到用戶家里。ADSL技術的最新成果ADSL－3可以傳送一路6MB／s的信息，傳輸距離18km。自美國AT＆T公司于1994年作為電信界具有代表性的提出最新的HFC這一突破傳統(tǒng)雙絞銅纜用戶網(wǎng)的方案后，就受到了信息界的推崇，并稱之為“革命性的突破”，立即成為美國寬帶用戶網(wǎng)的事實標準。美國幾家大通信公司，如太平洋貝爾、貝爾大西洋、西南方貝爾放棄現(xiàn)有的雙絞線用戶網(wǎng)，改建HFC寬帶用戶網(wǎng)。這種用戶接入網(wǎng)的優(yōu)點是，可以充分利用現(xiàn)有CATV同軸電纜網(wǎng)作HFC的關鍵部分，網(wǎng)絡建設投資可以根據(jù)用戶對業(yè)務的需求而逐步增加，可以融合當今新技術，易于向未來的全光纖化過渡等。
當今大多數(shù)最新的HFC系統(tǒng)是建立在750MHz帶寬上，也有的是建立在1GHz帶寬上的。HFC的網(wǎng)絡結構簡單，一般由兩極光纖、一級電纜構成。主前端到分前端、分前端到分配節(jié)點（ODN）一般采用光纖，分前端到用戶一般采用電纜。在寬帶傳輸?shù)腍FC網(wǎng)上，若加上相應的設備（如機頂變換器STB－Set Top Box、Cable Modem等），就可以實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信。HFC可傳送數(shù)字、模擬信號，且以模擬信號為主，故此HFC很適合現(xiàn)階段大量使用，且將來很容易向全光纖網(wǎng)（光纖到戶）過渡。HFC網(wǎng)絡可以提供的業(yè)務有語音（如電話）、數(shù)據(jù)傳輸（如計算機通信、電子郵件）、視頻傳輸（如模擬／數(shù)字電視廣播）等，基本上綜合了當今的新技術。HFC寬帶網(wǎng)業(yè)務的關鍵技術有數(shù)字壓縮編碼技術、寬帶交換技術、有限制接受系統(tǒng)和HFC LAN互聯(lián)技術。
(1)數(shù)字壓縮編碼技術：如何充分利用現(xiàn)有帶寬傳輸盡可能寬的信號一直是通信界研究的大課題。數(shù)字壓縮編碼技術這一新技術的出現(xiàn)為解決帶寬問題提供了途徑，比如，運用幀間預測、運動補償預測、變換編碼等技術制定的各種圖像壓縮編碼標準：JPEG（傳真等）、PX64（會議電視、視頻電話等）、MPEG－1，2（多媒體、CD－ROM、廣播等）。
(2)寬帶交換技術：交互式寬帶業(yè)務種類繁多，而且要求交換速率高，為此，CCITT設計了一種新的信息交換方式－ATM。 ATM是一種采用異步時分復用技術，融合了電路交換和分組交換優(yōu)點的面向連接的交換方式，實時性很強。交換方式從STM發(fā)展到ATM，可以說是交換技術的一次重大革命。
(3)有限制接受系統(tǒng)：該系統(tǒng)是根據(jù)用戶的權限，對用戶進行收視管理、帳戶管理及授權的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。整個系統(tǒng)大致包括前端用戶管理系統(tǒng)、加密系統(tǒng)及用戶機上變換器的解密、授權系統(tǒng)等。目前大多數(shù)有線電視網(wǎng)采用的是一種加解密的智能卡。
(4)HFC LAN互聯(lián)技術：在ISO制定的OSI模型基礎上，對物理層、媒體存取層（MAC)的協(xié)議作些必要的修改就可以實現(xiàn)HFC網(wǎng)絡互聯(lián)。物理層中用戶設備Cable Modem的國際標準目前已推出，其產(chǎn)品已上市，但MAC層的標準尚未制定出來，以前的MAC層協(xié)議（如IEEE8023等）在應用于HFC廣域網(wǎng)時都有各自的局限性。
我國HFC網(wǎng)建設應在借鑒國外經(jīng)驗的基礎上結合本國情況逐步開展，應該充分利用我國有線電視網(wǎng)絡資源，建立寬帶用戶接入網(wǎng)。從現(xiàn)在起，CATV網(wǎng)的建立應以550MHz、750MHz帶寬為主�？梢韵冉◣讉�小區(qū)域的試驗網(wǎng)，了解用戶對業(yè)務的需要及對價格的承受力，開發(fā)出適合我國國情的網(wǎng)絡結構及相應的設備，逐步制定出國家標準。
有線電視網(wǎng)絡帶寬寬、信息傳輸能力優(yōu)于目前的計算機網(wǎng)，其特點是可傳輸多媒體信息（如影視節(jié)目、游戲娛樂等）。由于通信網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡都與現(xiàn)行的廣播電視模擬標準不能兼容，完全以數(shù)字／模擬轉換來模仿傳統(tǒng)的電視廣播又面臨一個需要用戶和運營者大量再投入的問題，也不現(xiàn)實。而有線電視網(wǎng)在國家信息基礎設施(NIS）建設中具有一定的優(yōu)勢：CATV在城鎮(zhèn)居民中的覆蓋率較高，其用戶比電話、計算機網(wǎng)用戶都多；有線電視臺具有豐富的服務和節(jié)目制作經(jīng)驗以及節(jié)目資源，信息服務能力較強；擁有最廣泛的光纖網(wǎng)絡和電纜網(wǎng)絡。
有線電視網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀是，網(wǎng)絡頻譜不斷拓寬，網(wǎng)絡規(guī)模不斷擴大，區(qū)域聯(lián)網(wǎng)成為趨勢，網(wǎng)絡結構多樣化，HFC網(wǎng)成為網(wǎng)絡發(fā)展的主流，多功能綜合業(yè)務的開發(fā)成為有線電視發(fā)展的第二次高潮。目前，網(wǎng)絡的多功能開發(fā)廣泛受到重視，網(wǎng)絡由單向網(wǎng)向雙向網(wǎng)發(fā)展。實現(xiàn)接入段的雙向傳輸必須考慮與用戶現(xiàn)有設備的兼容，而以SDH光纖傳輸為主導的光傳輸網(wǎng)絡便是良好的信息傳輸平臺。
