HFC有線電視網絡技術研究

廖虹劍，裴 熠

（江西省廣播電視網絡傳輸有限公司，江西 南昌 330046）

HFC有線電視網絡技術研究

廖虹劍，裴 熠

（江西省廣播電視網絡傳輸有限公司，江西 南昌 330046）

隨著信息技術的發(fā)展，各地廣電運營商紛紛加入了對有線電視網雙向化改造的大軍中，HFC有線電視網成為目前最為普及的電視網絡，在數字化、雙向化的信號傳輸途中，進行科學合理的維護和管理是保障電視用戶正常使用的關鍵之一。文章以光纖同軸電纜混合網絡-HFC寬帶接入網的拓撲結構、頻率規(guī)劃及雙向傳輸的實現方式等為重點，綜合介紹了有線電視網絡目前實施的系統(tǒng)組成。

有線電視網絡；光纖同軸網HFC；技術特點

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行的，這是因為光纖作為傳輸材料具有很多優(yōu)點，比如頻帶寬、損耗低、不受電磁干擾等。光電混合網（Hybrid Fiber-Coaxial ，HFC）網絡傳輸容量大、容易實現雙向傳輸，這是因為它是一種由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網絡3部分組成的混合同軸電纜網；頻率特性好，在有線電視傳輸帶寬內無需均衡；傳輸損耗小，可延長有線電視的傳輸距離，25公里內不需要中繼放大；不怕電磁干擾，串音現象不會在光纖間出現，信號的傳輸質量能得到保障。由于不斷下降的光纜與光設備價格，使得HFC網的建設更加經濟可行。

1 有線電視網絡（CATV）系統(tǒng)的組成

有線電視網絡（CATV）是一種可以給用戶提供上百套電視節(jié)目及各類信息服務的電視網絡體系，它通過電纜、光纖或微波等方式傳輸信號分配給用戶。有線電視網絡系統(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（HFC）以及雙向HFC寬帶網絡。有線電視網絡由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)行對傳輸信號進行各種技術處理的功能。前端設備的性能，決定著整個系統(tǒng)的信號質量。

（2）傳輸系統(tǒng)。對于大型CATV系統(tǒng)而言，是指遠距離傳輸的干線系統(tǒng)。在盡量少的失真前提下，將前端信號傳送到分配點，這是對傳輸系統(tǒng)技術的基本要求。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干線進行傳輸。使得分配給各用戶的信號強弱均勻并且穩(wěn)定，使各用戶終端的電平衡達到規(guī)定的水平。為使各用戶終端設備之間互不干擾，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，還要求技術需達到反向回傳通道的標準。

2 光纖同軸混合網HFC技術特點

HFC網絡新目前主要推廣的網絡，它具有數據傳輸量大、網絡布置方便、可雙向數據對傳、網絡結構得到優(yōu)化更容易維護的特點，這些都是傳統(tǒng)有線電視網絡所不具備的優(yōu)點。要制定科學有效的維護管理機制的前提是必須了解HFC的網絡構成。HFC網絡一般由3部分組成，分別是光纖干線網絡、光纖接入部分和入戶網絡。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）實現的，之后將信號調制為光信號。通過光纖干線網絡到不同分區(qū)用戶網絡—光纖接入部分，該部分網絡有多種方案，主要是調制解調器（Cable Modem，CM）方案。最后用戶通過入戶網絡接入，這部分有EoC技術和LAN技術等網絡技術。HFC網絡結構相對于傳統(tǒng)CATV網，不僅物理上而且是邏輯拓撲上都有重大改革。現代HFC網以星形-總線結構為主，由3部分組成即饋線網、配線網和用戶引入線，與電話網中的DLC（數字環(huán)路載波）類似，其服務區(qū)類似于電話網中的配線區(qū)，主要區(qū)別在于HFC網服務區(qū)內仍保留著傳統(tǒng)CATV網的樹形-分支型同軸電纜網（總線式）。

（1）饋線網。HFC網絡中，前端至服務區(qū)（SA）的光纖節(jié)點之間的部分稱之為饋線網。其在網絡中的位置大致對應傳統(tǒng)CATV網的干線網段。光纖混合網中從前端至每一服務區(qū)（SA）的光纖節(jié)點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的有源干線放大器。不僅線路結構得到了優(yōu)化，還節(jié)省了搭建成本。而在結構上，星型結構逐漸替代了傳統(tǒng)的樹形-分支結構。因服務區(qū)又被稱為光纖服務區(qū)，因此這種結構又稱FSA，即光纖到服務區(qū)結構。

（2）配線網。在HFC網絡中，配線網部分與傳統(tǒng)CATV網布置基本相同的同軸電纜，大部分情況下結構形式為簡單的總線結構。其范圍段大致可劃分為從服務區(qū)光纖節(jié)點到分支點之間的網絡部分，其覆蓋范圍大致為5 000～10 000 m。采用服務區(qū)的概念可以靈活構成與電話網類似的拓撲，從而提供低成本的雙向通信業(yè)務。將配線網可分解為多個物理上相同的幾個獨立子網，這樣每個子網中用戶數量即使比較少服務也能跟得上了，從而簡化及降低上行通道設備的成本。整個HFC網的業(yè)務量和業(yè)務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，各子網允許采用相同的頻譜安排這樣有互不影響的特點。

（3）用戶引入線；配網分支點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網用線都是完全一樣的。

4 光纖同軸混合網（HFC）的傳輸技術

（1）光纖同軸混合網組成。HFC網絡的分配網是光纖作為干線、同軸電纜作為分支的兩種線纜構成。由它組成的網絡稱之為光纖同軸混合網。這種網絡同時具光纖的傳輸特點又有電纜傳輸的優(yōu)勢，如果使兩者進行有效整合，這就能夠使網絡信號的傳輸、分配有更高的質量和效率。在現行的雙向有線電視網絡模式下，由前端信號發(fā)生器向處于終端用戶進行電視信號的傳輸，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網采用頻分復用技術。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、視頻點播信號以及數據通信業(yè)務等，是非廣播業(yè)務。下行通道中又將87～550 MHz作為普通廣播電視業(yè)務頻段；數字廣播電視、VOD數字視頻以及數字電話下行信號和數據的則屬于550～750 MHz頻段的范疇。上行數據利用5～65 MHz 頻段，采用 QPSK（或 16QAM）進行調制，有效提高了抗干擾能力，

（3）HFC寬帶接入網。在HFC寬帶接入網中，利用一臺下行光發(fā)射機，在前端綜合模擬電視和數字電視、綜合數據業(yè)務信號，從前端發(fā)出的信號經過光纖傳輸線路傳輸至相應的光纖信號節(jié)點。在光纖信號節(jié)點處用光信號接收設備將傳來的光信號經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過電纜分配網將該號覆蓋給終端用戶,信號的下行就算結束了。上行信號是從用戶終端設備通過CM變成射頻（RF）信號，再經過分配網絡電纜傳輸至光纖信號節(jié)點設備處理處，在光纖信號節(jié)點處通過光發(fā)射機將上傳的RF信號變成光信號，通過光纖上傳到前端,實現用戶信號的上傳。

（4）雙向傳輸的實現方式。HDTV的關鍵部分是數字電視的復用系統(tǒng)。在發(fā)送端多媒體信息如視頻、音頻、輔助數據等數據的比特流是由編碼器發(fā)送出來的。經過專用的數據處理器將不同類型的數據信號編譯成能夠使單線路進行識別出來且能使數據信號傳輸的比特流，隨后再經過信道編碼進行調制數據信號后發(fā)送出去。而接收端的信號傳輸過程恰好與此正好相反。有沒有復用器這是傳統(tǒng)模擬電視系統(tǒng)和數字電視系統(tǒng)中最明顯的差異，數字電視中系統(tǒng)中含有復用器，它的功能是把多媒體信息比如：聲音、圖形、文本、視頻等數據碼流通過打包器組成一個個數據包裹，通過網絡傳輸線路發(fā)送出去。而在傳統(tǒng)的模擬電視系統(tǒng)中則沒有復用器這種設備。網絡通信中的的數據的編譯打包并不是隨意壓縮，其都是按一定標準規(guī)范來實現的，這樣做的目的是產生的數據進行分類處理，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展性等。

5 結語

隨著社會對信息服務的需求與日俱增，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。有線電視網絡系統(tǒng)由以前的小型網絡改向向大型符合型網、由單向型網絡改向雙向傳輸的網絡、由模擬信號網絡向數字信號網絡、由用戶看電視的向雙普通網絡轉向使用能夠實現視頻、語音、數據“三網合一”的高清網絡轉變，使網絡傳輸速率和信息更新效率更得到極大提升，使傳統(tǒng)的電視機成為真正的多媒體綜合信息終端。

[1]李偉.淺談HFC混合光纖同軸網[J].科技信息，2009（33）：467-473.

[2]高春山，苗桂溱.淺談有線電視網絡傳輸技術[J].電子技術與軟件工程，2013（17）：70.

[3]陳彤.有線電視HFC網絡的可靠性提高與主動維護[D].廣州：華南理工大學，2010.

[4]范曄.有線電視HFC網絡雙向化組網方式淺析[J].中國數字電視，2012（11）：31-34.

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。