王德秀
3 有線電視、電信通信、數據通信采用HFC可使網絡融合
現在，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絡公司已經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集團公司以此來實現有線電視全國大聯網。我國的有線電視網絡從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絡，還有鋪設廣泛的光纖同軸混合網（HFC），一共連通了22個省。最近，廣電系統在國家主管部門指導下，正在有計劃地進行整個全行業的改革，包括整個網絡的產業化改造，參與信息網絡服務，以此來推動中國信息產業的發展，同時也為有線電視事業自身的發展帶來了更大的機遇和挑戰。
從技術上來講，廣電網絡、有線電視網絡的特征是廣播式傳輸、有條件接收。同軸光纖電纜混合網（HFC）的寬帶資源豐富，網絡的優點是為少數用戶或多數用戶提供服務的成本相差不多，網絡規模越大、用戶數量越大越能更好地體現效益。光纖同軸電纜混合網（HFC）有兩種結構方式，一種來自有線電視網（CATV），另一種來自電信網。目前，CATV網多采用的是同軸電纜，故此，HFC網技術是業界研究開發的熱點。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光纖傳輸系統在有線電視網絡中得到了大量的應用。AM光纖進入有線電視領域后，對有線電視網絡的拓撲結構產生了重大的影響。首先，傳統的多級放大器級聯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得到了實際的應用。由此而引起網絡拓撲結構由單向樹形轉變為星形和總線形，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目的有線電視網向傳送電視、電話、數據及多媒體業務的綜合性多功能網發展。
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。交換機與光節點間用光纖，光節點至用戶端的網絡接口單元（NIU）用同軸電纜，既可以傳送電視節目（寬帶業務），也可以通電話和窄帶數據。HFC每一個光節點可向400～2500個用戶提供綜合業務。在歐洲，世界最大的生產電信設備的法國ALCATEL公司，也從歐洲的實際出發提出了自己的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務信息。截止目前可以實現的主要業務有：電話、模擬廣播電視、數字廣播電視、點播電視、數字交互業務等。將電話網、數據網和有線電視網合并在一起構成HFC網可以提供原來三個網的各種業務。也就是現在人們常說的“三網合一”或“三網融合”。關于HFC的頻譜安排：其中，5～50MHz用于普通電話業務；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路壓縮的數字通道，其中200路用于點播電視，200路用于交互式業務；750～1000MHz保留作為個人通信用。在當前光纖到用戶還不現實的情況下，采用主干線為光纖、接入網為同軸電纜的HFC系統，能夠將CATV、數據通信和電話三者融合在一起經濟有效地傳送，是值得研究和探討的課題。
4 有線電視寬帶傳輸網的發展
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不再滿足“你播出我收看”的形式。在現階段，基于現有條件，有線電視網絡可以提供十分豐富的增值業務。隨著通信信息技術的發展，CATV、電話、Internet正在向同一網絡平臺過渡。信息高速公路、全光通信網絡，特別是正在崛起的IP技術是現今信息技術的主流。通過CATV HFC網絡上Internet所能提供的傳輸速率是通過電話網上網的上百倍，因此CATV在訪問Internet方面擁有很大的競爭優勢。現在已有不少的CATV公司開展了Internet接入服務業務，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性Interne接入服務，通過CATV網接入Internet服務的出現將會把千家萬戶帶入真正的信息高速公路。近期，IP技術的快速發展對信息產業起到了巨大推動作用，而IP和有線電視網絡的技術特點頗為相似，特別是廣泛承載IP通信的以太網技術，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的優點是簡單、標準化和平民化，而平民化是IP技術得以大發展的重要因素。IP技術和有線電視網絡相結合是低成本、平民化接入信息高速公路的最好手段，因此在有線電視網絡上進行數據和多媒體業務傳輸在近期的發展將會越來越火爆，即技術發展趨勢不可阻擋，而且提供IP服務也將成為有線電視網絡未來發展的目標之一。
由于CATV網普及程度高且頻帶寬，現在世界各國都把它作為發展信息高速公路的捷徑，各公司紛紛開發HFC綜合業務傳輸網。美國的CATV網目前已全部完成了雙向化改造，我國的一些企業也正在做這一工作。如深圳有線電視HFC網也進行了雙向化改造，正在與有關機構及企業合作，進行國家級CATV HFC網寬帶綜合業務試驗，即可以提供Internet接入服務。美國ADC公司開發的Homeworx HFC系統已成功應用于澳大利亞Optus公司的有線電視HFC網。Optus公司的網絡既能傳輸電視節目又能打電話上Internet，現在已投入商業運營并取得了巨大的經濟效益。
現在的數據通信產品十分豐富多彩，世界各國的通信設備廠商無不圍繞廣播電視龐大的HFC系統和有線電視網的增值業務大做文章，紛紛推出了先進的適應廣播電視用戶需要的網絡產品。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光傳輸系統和雙向路由Cable Modem實現多種業務的傳輸，通過CATV線路瀏覽Internet、VOD、交互式多媒體等業務。NEW Bridge，提出了應用于CATV的ATM寬帶數字有線網絡，MOTOROLA推出了基于HFC的IP網關設備，還有ALCARTEL的寬帶IP網絡及中興的IP電話網關設備等。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試驗小區網。上海早在1993年的第一屆東亞運動會期間就利用廣電系統和電信系統共同建設HFC綜合網傳輸各種語音、數據和視頻信號，獲得了很好的效果和收益，成功地為我國發展HFC網提供了樣板。廣東、湖南等省已進行了Cable Modem的試驗，現已發展了眾多的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生也會對接入網的發展提出新的挑戰。而作為接入網，解決最終用戶至信息網的連接問題正逐步從銅線向光纖、從模擬向數字化方向發展。由于其數量大、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傳送CATV的報告，在政策上指明了電話、計算機、有線電視三網合一的光電傳輸系統發展方向。
有線電視網被專家譽為通向“全球信息高速公路”的又一理想通道。有線電視網在大力發展服務性專業頻道（如付費的體育頻道、教育頻道、電影頻道等）擴展業務的同時，對數據廣播、計算機聯網等增值業務也將迅速開展。據悉，福建廣播電視系統的有線電視光纜改造工程竣工后，全部通過有線電視網上網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放，在用戶不用或搬遷時可以全額退還押金。這個網絡在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，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”，傾向于廣電網絡，這將給中國電信經營帶來難以抗拒的沖擊。而作為國家確定的有線電視網、計算機網、電信網三網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絡及網絡產品實驗室，建立了有線電視雙向網，并且用該網來替代有線電視網、計算機網和電信網的功能，從而實現了三網合一。這樣，用戶可以通過有線電視雙向網收看電視、打電話和上Internet網。上海廣電集團在建立實驗網的基礎上正在研發和投產與此相關的用戶終端產品，其中包括數字電視機頂盒、數字電纜調制解調器、路由器等。目前，上海廣電集團正把三網合一的實驗推廣到集團所經營的一個住宅小區，模擬一個小型信息社會，從中找到發展網絡產品以及網絡服務的定位，現已投資10億元人民幣與上海有線電視部門合作，實現“上網創業，闊步進入新世紀”的夢想。
作為CATV網發展的策略，業界專家指出，我們應首先充分發揮廣播電視系統的絕對優勢，積極地發展CD、LD等光載體產品，同時搶占信息節目這一制高點，使廣電網絡成為信息發布的主要平臺；其次要發展高技術在廣播電視網絡上的應用，如數字加／解擾系統、數字衛星廣播、圖文電視技術、數字電視傳輸技術、HDTV技術、RDS／SCA技術等作為廣播電視網絡數字化的切入點，進而引進交互電視設備和技術；第三應該重視廣電系統內部管理和對外合作，作出中遠期發展規劃，共同發展；最后要重視行業標準建設，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。
有線電視網是目前唯一的寬帶用戶接入網（寬帶入戶網），接入網（AN－Access Net）是近幾年為適應當今通信業務的需要，由國際電信聯盟（IUT－T）提出，并得到迅速發展的新型用戶網。它是連接本地交換局（LE）和用戶終端設備（TE）的用戶環路。該用戶環路無論是實現業務接入還是占整個通信投資比重（約占通信網投資額的1／3）方面都占重要地位。接入網也稱為用戶網（UN）或本地網（LN）。我國用戶接入網大致有雙絞銅纜、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有線電視網投入使用），語音系統帶寬為4kHz左右，一般銅線能滿足其要求。目前基于銅線的ADSL技術，在支持傳統電話業務的同時，使用高頻段可以把較高速率的數據流送到用戶家里。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這一突破傳統雙絞銅纜用戶網的方案后，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、西南方貝爾放棄現有的雙絞線用戶網，改建HFC寬帶用戶網。這種用戶接入網的優點是，可以充分利用現有CATV同軸電纜網作HFC的關鍵部分，網絡建設投資可以根據用戶對業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。
當今大多數最新的HFC系統是建立在750MHz帶寬上，也有的是建立在1GHz帶寬上的。HFC的網絡結構簡單，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。在寬帶傳輸的HFC網上，若加上相應的設備（如機頂變換器STB－Set Top Box、Cable Modem等），就可以實現雙向數據通信。HFC可傳送數字、模擬信號，且以模擬信號為主，故此HFC很適合現階段大量使用，且將來很容易向全光纖網（光纖到戶）過渡。HFC網絡可以提供的業務有語音（如電話）、數據傳輸（如計算機通信、電子郵件）、視頻傳輸（如模擬／數字電視廣播）等，基本上綜合了當今的新技術。HFC寬帶網業務的關鍵技術有數字壓縮編碼技術、寬帶交換技術、有限制接受系統和HFC LAN互聯技術。
(1)數字壓縮編碼技術：如何充分利用現有帶寬傳輸盡可能寬的信號一直是通信界研究的大課題。數字壓縮編碼技術這一新技術的出現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點的面向連接的交換方式，實時性很強。交換方式從STM發展到ATM，可以說是交換技術的一次重大革命。
(3)有限制接受系統：該系統是根據用戶的權限，對用戶進行收視管理、帳戶管理及授權的網絡管理系統。整個系統大致包括前端用戶管理系統、加密系統及用戶機上變換器的解密、授權系統等。目前大多數有線電視網采用的是一種加解密的智能卡。
(4)HFC LAN互聯技術：在ISO制定的OSI模型基礎上，對物理層、媒體存取層（MAC)的協議作些必要的修改就可以實現HFC網絡互聯。物理層中用戶設備Cable Modem的國際標準目前已推出，其產品已上市，但MAC層的標準尚未制定出來，以前的MAC層協議（如IEEE8023等）在應用于HFC廣域網時都有各自的局限性。
我國HFC網建設應在借鑒國外經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絡資源，建立寬帶用戶接入網。從現在起，CATV網的建立應以550MHz、750MHz帶寬為主。可以先建幾個小區域的試驗網，了解用戶對業務的需要及對價格的承受力，開發出適合我國國情的網絡結構及相應的設備，逐步制定出國家標準。
有線電視網絡帶寬寬、信息傳輸能力優于目前的計算機網，其特點是可傳輸多媒體信息（如影視節目、游戲娛樂等）。由于通信網絡、計算機網絡都與現行的廣播電視模擬標準不能兼容，完全以數字／模擬轉換來模仿傳統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，也不現實。而有線電視網在國家信息基礎設施(NIS）建設中具有一定的優勢：CATV在城鎮居民中的覆蓋率較高，其用戶比電話、計算機網用戶都多；有線電視臺具有豐富的服務和節目制作經驗以及節目資源，信息服務能力較強；擁有最廣泛的光纖網絡和電纜網絡。
有線電視網的發展現狀是，網絡頻譜不斷拓寬，網絡規模不斷擴大，區域聯網成為趨勢，網絡結構多樣化，HFC網成為網絡發展的主流，多功能綜合業務的開發成為有線電視發展的第二次高潮。目前，網絡的多功能開發廣泛受到重視，網絡由單向網向雙向網發展。實現接入段的雙向傳輸必須考慮與用戶現有設備的兼容，而以SDH光纖傳輸為主導的光傳輸網絡便是良好的信息傳輸平臺。
