利用CATV建立宽带用户接入网

zjol

我国现有3.2亿台电视机，电视机数量已超过电话机许多倍，CATV网络发展惊人，仅有线电视台便超过千家。各地CATV网之间正在通过卫星信道、微波信道或光纤信道实现互联，形成地理覆盖范围更大的CATV网。显然，如果将CATV网从目前的广播式网络改造为双向的交互式网络，让电视与电信业务集成一体，那将使CATV网成为一种新的计算机接入网。目前，CATV网多采用同轴电缆，各局部CATV网之间的互联用光缆比较理想，因此HFC网技术成为研究开发的热点。利用HFC技术已经实现将PC接入Internet，故此HFC网络将可能发展成为宽带通信网的主体，并与多媒体计算机结合实现多媒体通信。

HFC有两种结构方式，一种来自有线电视网，另一种来自电信网。进入90年代以来，由于高线性DFB(分布反馈式)激光器制造技术日趋成熟，其售价大幅度下降，促使AM-VSB光纤传输系统在有线电视网络得到了大量的应用。AM光纤进入有线电视领域后，对有线电视网络的拓扑结构产生了重大的影响。首先，传统的多级放大器级联的同轴电缆干线被高质量的AM光纤干线代替，提高了有线电视的传输质量；其次，使有线电视的双向传输得到了实际的应用。由此而引起网络拓扑结构由单向树形转变为星形和总线形，其结构有：光纤到支线、光纤到路边、光纤到最后一个放大器。AM光纤技术的引入，使得单一传送多频道电视节目的有线电视网向传送电视、电话、数据及多媒体业务的综合性多功能网发展。

与此同时，电信界也提出了HFC方式。具有代表性的是美国AT&T公司，AT&T公司于1994年提出了最新的HFC方案，它一提出就引起电信界的极大关注，并迅速被美国很多电信公司所采用。这一突破传统双绞铜缆用户网思路的方案一提出来，就受到信息界的推崇，并称之为“革命性的突破”，立即成为美国宽带用户网的事实标准。美国几家大通信公司如太平洋贝尔、贝尔大西洋、西南方贝尔已放弃现有的双绞线用户网，改建HFC宽带用户网。这种用户接入网结构的优点是：可以充分利用现有CATV同轴电缆网作HFC的关键部分；网络建设投资可以根据用户对业务的需求而逐步投入；可以融合当今新技术于HFC网络一体；易于向未来全光纤化过渡等。

AT&T公司的HFC是采用副载波技术的宽带通信网。交换机与光节点间用光纤，光节点至用户端的网络接口单元用同轴电缆，既可以传送电视节目(宽带业务)，也可以通电话和窄带数据。HFC每一个光节点可向400-2500个用户提供综合业务。在欧洲，世界最大的生产电信设备的法国ALCATEL公司，也从欧洲的实际出发提出了自己的HFC方案，即：ALCATEL1570BB。

当今大多数最新的HFC系统确立在750MHZ带宽上，也有在1GHZ带宽上的。HFC的网络结构简单，一般由两级光纤，一级电缆构成。主前端到分前端，分前端到分配节点(ODN)一般采用光纤，分前端到用户一般采用电缆。在宽带传输的HFC网上，加上相应的设备(如机顶变换器STB-Set TOP BOX、Cable Moedm等)就可以实现双向数据通信，从而进一步为用户提供全面服务(FSN-RULL Service Network)。HFC可传数字、模拟信号，且以模拟为主。故FHC很适合现阶段大量使用，且将来很容易向全光纤网(光纤到户)过渡，真不失为最佳选择。

有线电视网是目前唯一的宽带入户网，它一般使用同轴电缆，为用户提供300MHZ到750MHZ宽带的频率资源，目前已有1000MHZ有线电视网投入使用。语音系统带宽为4KHZ左右，一般铜线能满足其要求。目前基于铜线的ADSL技术，在支持传统电话业务的同时，使用高频段可以把较高速的数据流送到用户家里。ADSL技术的最新成果ADSL-3可以传送一路6MBPS的信息，传输距离1.8公里，相当于一路广播级量的视频节目。

从90年代开始，有线电视在我国的发展很快，尤其是近几年。各大中小城市每一户基本上均有电缆入室，各县、镇、乡也在积极发展CATV，且发展迅速。有线电视的干线传输采用微波(如MMDS)或同轴电缆(以后要逐步被光纤代替)，用户分配网一般采用同轴电缆。我国具有广泛的宽带同轴电缆网，给发展宽带HFC用户网提供了很有利的条件。

目前，我国有线电视网和电信网这两个大网是互相独立又互相垄断的，为了发展国的宽带高速信息网，急需有关部门通过立法打破这种局面。随着新业务的不断涌现，而且这些新业务没有限制哪部门经营，这样就会造成两大网的重复建设。现代电信科技正向着宽带化、综合化和个人化方向发展。向用户提供语音、数据、视频综合通信服务，是世界各国通信界的奋斗目标。为达到这个目标，必须在国家建设的高速信息网与用户网之间建立一个宽带接入网，使不同用户之间，用户与各种信息媒体之间实现信息交换。而现有电信接入网的双绞线显然不能满足用户要求。试图通过改进现有的双绞铜线又受到技术性能等限制，用FTTH取代现有网络又受到经济及用户终端设备(基本都是模拟设备)的限制。故近几年提出了基于CATV网的光纤/同轴混合宽带接入网，即前文所提到的HFC网。

HFC网络可以提供的业务有语音(如电话)、数据传输(如计算机通信、电子邮件)、视频传输(如VOD/NVOD、模拟/数字广播电视)等，基本上综合了当今的新技术。HFC宽带网业务的关键技术要解决4个问题：数字压缩技术、宽带交换技术、有限制接受系统和HFC LAN互联技术。

数字压缩技术：带宽一直是困扰通信界的大问题，尤其是传输数字化的运动图像。如何充分利用现有带宽传输尽可能宽的信号就自然而然地成为摆在我们眼前的课题。数字压缩编码等技术制定的各种压缩图像标准：JPEG(传真等)、PX64(会议电视、视频电话等)、MPEG-LII(多媒体、CD-ROM、广播等)。

宽带交换技术：交互式宽带业务种类繁多，而且要求交换速率高。为此，CCITT设计了一种新的信息交换方式——ATM。ATM是一种采用异步时分复用技术，融合了电路交换和分组交换优点的面向连接的交换方式，实时性很强。交换方式从STM发展到ATM可以说是交换技术的一次重大革命。

有限制接受系统：该系统是根据用户的权限，对用户进行收视管理，帐户管理及授权的网络管理系统。整个系统大致包括前端用户管理系统、加密系统及用户机上变换器的解密、授权系统等。目前被大多数有线电视网采用的是一种加解密智能卡。

HFC LAN互联技术：在ISO/OSI模型基础上，对物理层、媒体存取层(MAC)的协议上作些必要的修改就可实现HFC网络互联。物理层是解决底层连接的电气特性问题，其中用户设备Cable Modem的国际标准目前已推出，其产品已上市；但但AMC层协议IEEE802.14标准尚未制定出来，以前的MAC层协议(如802.3等)在运用于HFC广域网时都有各自的局限性。通信网络、计算机网络都有一个致命的弱点，就是与现行的广播电视模拟标准不能兼容。现在，电视广播已经成为人们生活不可缺少的部分，完全以数字/模拟转换来模仿传统的电视广播又面临一个需要用户和运营者大量再投入的问题，也不现实。作为有线电视网的发展原本就是基于传送更高质量的电视信号，它的问题是要在现有基础上发展，兼容是自然的事情。从技术发展上来看，它将形成一个开放的网络平台，能为计算机通讯、交互视频传输和语音电视等提供实现的条件。