有线电视网络与宽带通信网

1、有线电视网络与宽带通信网作者:日期:有线电视网络与宽带通信网王德秀从20世纪90年代开始，有线电视（CATV在我国的发展极其迅速，尤其近几年来更是如此。现在各大中小城市基本上每户均有电缆入室，各县、镇、乡也在积极发展CATV并且发展速度也很快。据统计，截止2001年底，我国有线电视用户已达到1亿户，现有电视机已超过35亿台，并且CATV用户每年以500-800万户的速度递增。尤其是近3年来的艰苦努力，全国“村村通广播电视”工程的实施又推动了有线电视事业的发展，“村村通广播电视”工程已累计投资162亿元，现已基本完成已通电行政村“村村通广播电视”的任务，消灭广播电视盲村10多万个，解决了7000

2、多万农牧民群众收听收看广播电视难的问题，使我国的广播电视人口综合覆盖率分别提高到921%和934%（1999年统计我国的电视覆盖率为8768%）,“村村通广播电视”工程的顺利开展将为未来的农村CATV入村到户的普及打下了坚实的基础。现在，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连，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为一体，那将使CATV网成为一种新的计算机接入网。目前，CATV网大多采用同轴电缆，各局部CATV网之间的互连用光缆比较理想，因此，混合光纤同轴网（HFQ技术成为研究开发的热点，利

3、用HFC技术已经实现了将PC接入Internet。由此可见，HFC网络很有可能发展成为宽带通信网的主体，并且可与多媒体计算机结合而实现多媒体通信。有线电视的干线传输一般采用微波（如MMDS或同轴电缆（以后要逐步被光纤所代替），用户分配网一般采用同轴电缆，而我国具有广阔的宽带同轴电缆网，因此为发展宽带HFC用户网提供了很有利的条件。在电信通信方面（即电信网），现阶段还是依靠双绞铜缆作为用户接入传输电话，但电话普及率远没有有线电视入网率高（不含农村电话用户部份）。不过，我国现已建成分组交换网（CHINAPAC和数字数据网（CHINADDN两大骨干网，并且建成了“八纵八横”光纤干线。另外，北京、上海

4、、广东、吉林、黑龙江、福建、山东、湖北8个省市已建成SDH系列光纤主干网。然而，这些光纤干线的建设离最终的用户还很远，因此建立一个怎样的宽带用户网是值得考虑的。1有线电视与电信通信可建立一个宽带接入网提供服务现代社会的网络技术正向着宽带化、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。为了达到这个目标，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。然而，现有电信接入网的双绞线显然不能满足用户的要求。最近几年来，世界各国（尤其是发达国家如美国、法国、日本等）陆续通过相应的立法来打破以往C

5、ATV网与电信网相互独立不得经营对方业务的局面，以政策来促进CATV网和电信网的激烈竞争，以繁荣信息产业。随着信息市场的开放，电信部门利用其现有大量光纤干线的优势首先瞄准CATV业务；而CATV公司也一改其传统的单向广播式视频业务，利用现有的CATV网架设SDH光纤干线，逐步拓展其宽带网，实现语音、数据、视频等双向综合服务。从国内外发展趋势来看，CATV与电信联合开发宽带用户网是通信发展的必然趋势。不过，在我国要有政策允许和相关法规完善的条件下才能进行此项目开发。随着数字技术的发展和多种试验性网络的建设，人们对未来社会里的信息网络的形式和服务内容有了越来越清晰的认识。信息高速公路（即计算机网I

6、nternet）应该是一个宽带入户的双向网络，能将现在的电话业、计算机通信业、有线电视业、广播新闻业、卫星通信业有机地结合在一起，并且在此网络上为用户提供全新的服务，如家庭购物、远程诊断、远程教学、视频点播等等。那么，如此先进的网络怎样才能建立起来呢？什么方法才是最理想的呢？长距离信息传输有3个途径：数字卫星、长距离光纤（光缆）干线、数字微波。而作为入户的网络，也就是所谓的信息高速公路的“最后一公里”约占网络整体投资的70%左右,它也是最困难的一段。首先，其总长度很长，至少为干线长度的两倍；其次，它面临的建设条件最复杂，常常是城区街道和楼房；第三、它必须考虑与用户现有设备兼容。一般认为有两种方

7、法可以解决“1km”问题：一是电信通信网络，通过电话网来完成视频传输要求；现在正流行的ADSL网络（AsymmetricalDigitalSubscriberLine）技术即为这种方法的代表，Internet计算机网络也是基于通信网络的，其改造与通信网络的改造基本上是一种附属的关系；二是改造已有的有线电视网络，使之具备交换能力，搭载电话功能，最终完成宽带入户网。由于技术、业务、市场的高速发展，人们对通信服务的种类要求越来越多而且对速率要求也越来越高。随着信息化社会的不断向前发展，人们不只是满足打电话、看电视而已，而是出现了众多新的双向交互式业务，如电子邮件、影视点播、电视会议、高速数据传真等。

8、这些业务不仅种类多，而且要求高质量、高速度、可靠、有效及经济地传输，这就对整个电信网、计算机网中最后“1km”这一制约通信的瓶颈提出了巨大的挑战。为支持这些高速宽带的新业务，网络节点和中继设备的改造相对来说比较容易，但是直接和用户连接的用户接入网的改造是最困难的。我国幅员辽阔，市场潜力巨大，有几亿用户，因此建设适合我国国情的用户接入网实在是一个重大迫切的新课题。从已公布的统计资料来分析，我国有线电视普及率远大于电话普及率（不含农村电话用户部份），而且CATV有很大的发展势头，这是不争的事实。我国拥有近35亿户家庭，而CATV用户只有1亿户，不足三分之一，所以还有很大的市场发展空间。利用现有的C

9、ATV网发展用户宽带综合业务潜力很大，市场需求也很大，因此电信部门与广电部门联合开发HFC网是发展我国宽带用户接入网的有效途径。鉴于我国信息界的现状，为了尽快开发宽带用户网及加速中国国家高速通信网的建设，目前已将“加强行业联合，将电话与CATV传输统一起来，共网建设”列入了发展中国国家高速信息基础结构（CNSI）的有关建议中。对我国来讲，在现阶段只有电信部门联合广电部门共同开发和发展新业务并建立宽带HFC网才能体现符合我国国情的集中各方力量办大事情的优势。2有线电视网与电信网和计算机网的融合有线电视的发展前景十分广阔，电信网与CATV网、计算机网三网融合所产生的行业将是一个全新的行业；它将是世

10、界信息革命的第3次产业革命浪潮的中坚。有线电视网作为信息高速公路入户网络有着先天的优越性，有线电视在此应有更广阔的发展天地。可见，信息高速公路不但不会取代现在的有线电视，反而为其发展提供了一个全新的天地，其发展方向是交互式有线电视网。目前，国际上的有线电视网络公司（如TCI、Nynex）、通信公司（如AT&T、DeutchTelekom、Sprint）、计算机软硬件公司（如Microsoft、Sybasel、Oracle、IBM、HP）等都在交互式电视技术上进行了卓有成效的工作，并且已有相应的产品问世。如Motorola的CableComm就可以在CATV网上开展通信及其增值业务，可与公众网、

11、电话网相连；GI公司的DigicipherII和MPEG2设备可用于CATV网上数字电视的压缩。现在无论从技术上、设备上或市场潜力来看，三网合一的日期为时不远。特别是近段时间国外各大电信公司、计算机公司和有线电视公司互相争购兼并，从中可以看出三网合一是大势所趋。AT&T已于1999年3月完成了以巨额资金550亿美元并购了TCI公司，将经营地方电话和线缆Internet接入服务。同时AT&T还与美国第3大有线电视运营商Comcast争购第4大有线电视运营商MediaOne微软也每年出资10亿美元投入到有线电视业参与竞争，而MCIWorldcom去年又购买了一家无线电视公司PrimeOneCabl

12、e的TeleTV分部，MCI因此可以向洛杉矶和橙县地区数百万客户提供宽带接入服务。MCI和Sprint在过去几个月中互不相让，争相购买几家无线电视公司，以图找到不通过本地电话网络而直接进入家庭的方法。这两家公司是在追赶AT&T,因为AT&T大肆购买了传统的有线电视公司，如TCI和MediaOne等。不过，这几家长途电话公司都想向客户提供本地及长途电话、高速Internet接入和视频节目的一揽子解决方案。而这些无线电视公司的主要业务是将视频节目直接传送到订户家中，但该技术也可用于高速Internet接入或本地电话服务。另外美国有线电视网络服务商HOM以67亿美元收购了美国第二大网络门户公司EXC

13、Ite，这是业界首次发生在高速宽带接入服务商和网络服务商之间的并购，这将使基于有线电视的宽带网络接入方案保持原有的DSL的优势。在美国，有线电视运营公司一直是业界关注的焦点，越来越多的接入服务商试图通过收购或注资有线电视运营商来巩固自己在宽带服务市场的地位。我国先后成立的网通和铁通，已在北京、上海等全国15个省市首先铺设示范性宽带因特网，利用有线电视网和铁道部的光纤，准备基于IP协议的高速路由器和波分密集复用技术进行高速互联网示范工程的建设和运营，并且已在国家计委正式立项，在主管部门批准的TOCo1-5hz情况下，开始逐步参与电信和信息的经营。这就是被业内人士所称之为的“新联通”，“新联通”的

14、介入是除中国电信、联通之外电信市场上出现的第3支、第4支重大力量。同样会给中国电信的垄断经营带来巨大冲击，大大减少其盈利空间。竞争的必然结果将使技术和服务得到改善、价格降低、用户受益更多。2001年的各项电信资费调整便是最好的证明。3有线电视、电信通信、数据通信采用HFC可使网络融合现在，我国大部分市、县已先后成立了由有线电视台参股的广播电视信息网络公司。其中，广东、福建、上海、河北、湖北、河南等地的省级有线电视网络公司已经组建成立或正在进行中，广电总局还计划组建中国有线电视网集团公司以此来实现有线电视全国大联网。我国的有线电视网络从70年代开始建设，起步比国外同行晚，但所取得的巨大成绩值得肯

15、定，目前已有了近2万公里的国家干线光缆网络，还有铺设广泛的光纤同轴混合网（HFC）,一共连通了22个省。最近，广电系统在国家主管部门指导下，正在有计划地进行整个全行业的改革，包括整个网络的产业化改造，参与信息网络服务，以此来推动中国信息产业的发展，同时也为有线电视事业自身的发展带来了更大的机遇和挑战。从技术上来讲，广电网络、有线电视网络的特征是广播式传输、有条件接收。同轴光纤电缆混合网（HFC）的宽带资源丰富，网络的优点是为少数用户或多数用户提供服务的成本相差不多，网络规模越大、用户数量越大越能更好地体现效益。光纤同轴电缆混合网（HFC）有两种结构方式，一种来自有线电视网（CATV），另一种来

16、自电信网。目前，CATV网多采用的是同轴电缆，故此，HFC网技术是业界研究开发的热点。自进入90年代以来，由于高线性DFB（分布反馈线）激光器制造技术日趋成熟，其售价大幅度下降，促使AMVSB光纤传输系统在有线电视网络中得到了大量的应用。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

17、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公司早在1994年便提出了最新的HFC方案，它一提出就引起了电信界的极大关注，并迅速被美国很多电信公司所采用。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（NIU）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4002500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ALCAT

18、EL1570BB。由于HFC基于模拟传输方式，所以可以综合接入多种业务信息。截止目前可以实现的主要业务有：电话、模拟广播电视、数字广播电视、点播电视、数字交互业务等。将电话网、数据网和有线电视网合并在一起构成HFC网可以提供原来三个网的各种业务。也就是现在人们常说的三网合一”或三网融合”。关于HFC的频谱安排：其中，550MHz用于普通电话业务；50550MHz用于有线电视；目前CATV可传输60100路模拟广播的PAL制电视信号；550750MHz用于400路压缩的数字通道，其中200路用于点播电视，200路用于交互式业务；7501000MHz保留作为个人通信用。在当前光纤到用户还不现实的情

19、况下，采用主干线为光纤、接入网为同轴电缆的HFC系统，能够将CATV、数据通信和电话三者融合在一起经济有效地传送，是值得研究和探讨的课题。4有线电视宽带传输网的发展当前随着人民生活水平的不断提高，广大的广播电视用户已经不再满足你播出我收看”的形式。在现阶段，基于现有条件，有线电视网络可以提供十分丰富的增值业务。随着通信信息技术的发展，CATV、电话、Internet正在向同一网络平台过渡。信息高速公路、全光通信网络，特别是正在崛起的IP技术是现今信息技术的主流。通过CATVHFC网络上Internet所能提供的传输速率是通过电话网上网的上百倍，因此CATV在访问Internet方面拥有很大的竞

20、争优势。现在已有不少的CATV公司开展了Internet接入服务业务，如加拿大最大的CATV公司Rogers早在1995年11月起就开始提供商业性Interne接入服务，通过CATV网接入Internet服务的出现将会把千家万户带入真正的信息高速公路。近期，IP技术的快速发展对信息产业起到了巨大推动作用，而IP和有线电视网络的技术特点颇为相似，特别是广匸泛承载IP通信的以太网技术，也具有广播式传输、有条件接收的特点。单独从技术的角度来看，IP的优点是简单、标准化和平民化，而平民化是IP技术得以大发展的重要因素。IP技术和有线电视网络相结合是低成本、平民化接入信息高速公路的最好手段，因此在有线电

21、视网络上进行数据和多媒体业务传输在近期的发展将会越来越火爆，即技术发展趋势不可阻挡，而且提供IP服务也将成为有线电视网络未来发展的目标之一。由于CATV网普及程度高且频带宽，现在世界各国都把它作为发展信息高速公路的捷径，各公司纷纷开发HFC综合业务传输网。美国的CATV网目前已全部完成了双向化改造，我国的一些企业也正在做这一工作。如深圳有线电视HFC网也进行了双向化改造，正在与有关机构及企业合作，进行国家级CATVHFC网宽带综合业务试验，即可以提供Internet接入服务。美国ADC公司开发的HomeworxHFC系统已成功应用于澳大利亚Optus公司的有线电视HFC网。Optus公司的网络

22、既能传输电视节目又能打电话上Internet，现在已投入商业运营并取得了巨大的经济效益。现在的数据通信产品十分丰富多彩，世界各国的通信设备厂商无不围绕广播电视庞大的HFC系统和有线电视网的增值业务大做文章，纷纷推出了先进的适应广播电视用户需要的网络产品。女口PHILIPS、MOTOROLA、LUCENT、ALCATREL、Scientific、Atlanta及我国的中兴、华为等都专门推出了基于HFC的网络一体化解决方案，包括提供功能技术先进的CATV光传输系统和双向路由CableModem实现多种业务的传输，通过CATV线路浏览Internet、VOD、交互式多媒体等业务。NEWBridge，

23、提出了应用于CATV的ATM宽带数字有线网络，MOTOROLA推出了基于HFC的IP网关设备，还有ALCARTEL的宽带IP网络及中兴的IP电话网关设备等。这些令我们感到欢欣鼓舞，使大家感受到信息化时代已经来临了，也更加真实地反映出未来广播电视领域的美好前景。目前，国内广州、深圳等地均已建有宽带HFC试验小区网。上海早在1993年的第一届东亚运动会期间就利用广电系统和电信系统共同建设HFC综合网传输各种语音、数据和视频信号，获得了很好的效果和收益，成功地为我国发展HFC网提供了样板。广东、湖南等省已进行了CableModem的试验，现已发展了众多的ADSL用户，一些地方还在进行无线接入的尝试，

24、这都是一些崭新的尝试。另外，电子商务和多媒体应用的产生也会对接入网的发展提出新的挑战。而作为接入网，解决最终用户至信息网的连接问题正逐步从铜线向光纤、从模拟向数字化方向发展。由于其数量大、要求各异而使投资较大。早在1996年7月28日国务院已批准了原邮电部门关于利用公用电信网传送CATV的报告，在政策上指明了电话、计算机、有线电视三网合一的光电传输系统发展方向。有线电视网被专家誉为通向全球信息高速公路”的又一理想通道。有线电视网在大力发展服务性专业频道（如付费的体育频道、教育频道、电影频道等）扩展业务的同时，对数据广播、计算机联网等增值业务也将迅速开展。据悉，福建广播电视系统的有线电视光缆改造

25、工程竣工后，全部通过有线电视网上网的用户已获得免费服务。而价值达2000元左右（1999年市场价格）的机顶盒先以用户支付押金借用的方式发放，在用户不用或搬迁时可以全额退还押金。这个网络在2000年底便已扩展到了福建的几个重要城市，不仅这些城市的有线电视用户可以采用这个方式上网，他们之间的电话用户也可以采用这个线路，而电话费用采取每月不高于50元的包月制，以中国电信现在的资费标准和服务质量，大批用户势必倒戈”倾向于广电网络，这将给中国电信经营带来难以抗拒的冲击。而作为国家确定的有线电视网、计算机网、电信网三网合一的试点城市上海已捷足先登，上海广电集团为了迎接这一天早已设立了多媒体网络及网络产品实

26、验室，建立了有线电视双向网，并且用该网来替代有线电视网、计算机网和电信网的功能，从而实现了三网合一。这样，用户可以通过有线电视双向网收看电视、打电话和上Internet网。上海广电集团在建立实验网的基础上正在研发和投产与此相关的用户终端产品，其中包括数字电视机顶盒、数字电缆调制解调器、路由器等。目前，上海广电集团正把三网合一的实验推广到集团所经营的一个住宅小区，模拟一个小型信息社会，从中找到发展网络产品以及网络服务的定位，现已投资10亿元人民币与上海有线电视部门合作，实现上网创业，阔步进入新世纪”的梦想。作为CATV网发展的策略，业界专家指出，我们应首先充分发挥广播电视系统的绝对优势，积极地发

27、展CD、LD等光载体产品，同时抢占信息节目这一制高点，使广电网络成为信息发布的主要平台；其次要发展高技术在广播电视网络上的应用，如数字加/解扰系统、数字卫星广播、图文电视技术、数字电视传输技术、HDTV技术、RDS/SCA技术等作为广播电视网络数字化的切入点，进而引进交互电视设备和技术；第三应该重视广电系统内部管理和对外合作，作出中远期发展规划，共同发展；最后要重视行业标准建设，建立并严格实施设备许可制度。这样有利于加快三网合一传输进程及尽早为用户提供各种项目服务。有线电视网是目前唯一的宽带用户接入网（宽带入户网），接入网（ANAccessNet）是近几年为适应当今通信业务的需要，由国际电信联

28、盟（IUTT）提出，并得到迅速发展的新型用户网。它是连接本地交换局（LE）和用户终端设备（TE）的用户环路。该用户环路无论是实现业务接入还是占整个通信投资比重（约占通信网投资额的1/3）方面都占重要地位。接入网也称为用户网（UN）或本地网（LN）。我国用户接入网大致有双绞铜缆、无线接入、光纤接入和光纤同轴混合接入（HFC）4种方式。有线电视网一般使用同轴电缆，为用户提供300750MHz带宽的频率资源（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率的数据流送到用户家里。

29、ADSL技术的最新成果ADSL3可以传送一路6MB/s的信息，传输距离丨漲门。自美国AT&T公司于1994年作为电信界具有代表性的提出最新的HFC这一突破传统双绞铜缆用户网的方案后，就受到了信息界的推崇，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增加，可以融合当今新技术，易于向未来的全光纤化过渡等。当今大多数最新的HFC系统是建立在750MHz带宽上，也有的是建

30、立在1GHz带宽上的。HFC的网络结构简单，一般由两极光纤、一级电缆构成。主前端到分前端、分前端到分配节点（ODN）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，若加上相应的设备（如机顶变换器STBSetTopBox、CableModem等），就可以实现双向数据通信。HFC可传送数字、模拟信号，且以模拟信号为主，故此HFC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。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（如模拟/数字电视广播）等，基本上综合了当今的新技术。HFC宽带网业务的关键技术有数字压缩编码技术、宽带交换技术

31、、有限制接受系统和HFCLAN互联技术。（1）数字压缩编码技术：如何充分利用现有带宽传输尽可能宽的信号一直是通信界研究的大课题。数字压缩编码技术这一新技术的出现为解决带宽问题提供了途径，比如，运用帧间预测、运动补偿预测、变换编码等技术制定的各种图像压缩编码标准：JPEG（传真等）、PX64（会议电视、视频电话等）、MPEG1,2（多媒体、CDROM、广播等）。（2）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。（3）有限制接受系统：该系统是根据