改造HFC网，使其成为有竞争力的宽带高速综合信息网
2019-11-03 10:30:35
供稿：网友
改造HFC网，使其成为有竞争力的宽带高速综合信息网（韩遂六） 在 HFC有线电视网的基础上升级改造为宽带高速综合信息网，是业内许多人士的共识。但是如何进行升级改造，却存在着许多不同看法。笔者以自己对有线电视网和综合信息网的理解，就有线电视网的升级改造问题提出一些认识，以供讨论。 1有线电视网的现状 有线电视网从全电缆网发展到以光缆作干线，电缆作分配网的HFC型有线电视网，在技术上是一次飞跃。因为HFC有线电视网，借助于光纤的低损耗特性和宽带特性，可以把网络的覆盖范围做得很大，而且省去了一连串的干线放大器，有效地提高了系统的可靠性和图像质量。HFC有线电视网在我国得到充分发展，它已经覆盖了广大城市和农村。 现在的HFC型有线电视网，大多采用光纤到光节点的星型网络结构。每个光节点敷设有2～6芯光纤，带500～2000个用户。只需要增加回传设备，即可开通双向传输。而分配网采用树枝型网络结构。 HFC网的频率配置，一般是47MHZ～750MHZ为下行传输频带，其中47MHZ～550MHZ为下行广播电视节目传输频段，550～750MHz为下行数字信号传输频带，5～30MHZ为上行传输频段。 2 HFC有线电视网发展成为宽带高速综台侵息网的有利条件和不足 随着社会生产力的巨大发展，信息在社会中的地位日益重要。由于技术的发展，特别是大规模集成电路技术和光纤通信技术的发展，以及视频信号数字编码压缩技术标准的确立和声音信号数字编码压缩技术所取得的巨大成功，使得在信息传输中出现两个重要的发展动向。一是信息处理的高速化，10MbpS共享式以太网将被100MPbS和1000MbPS以太网所替代；几十kbps和几百kbPs的低速网将被淘汰；二是信息处理的综合化，将数据信号、视频信号、话音信号综合在一个网络中传输，以改变计算机网络传输数据通信信号、电话网传输话音信号、有线电视网传输视频信号的各自为政现象。由于它适应人们对信息需求多样性的要求，因此将成为发展方向。 HFC有线电视网发展成为宽带高速综合信息网的有利条件：一是有线电视网采用光缆和电线作传输介质，具有丰富的频带资源，是当前各种信息网中的宽带网络，适应了发展的需要；二是有线电视网已经覆盖了全国人口中相当大的部分，入网户数达8000万户，在城市里已超过了电话普及率，有广泛的群众基础，因此在有线电视网的基础上发展综合信息网基础好，受益面广，较其它网都有明显的优势；三是中国即将加入WTO，加入WTO后，邮电通信市场将开放，有线电视网在经营话音通信方面消除了政策性障碍，而在有线电视网的基础上参与电信市场竞争则处于有利位置。 但是我们也应当深刻认识到，在有线电视网建网设计中，是以传输广播电视信号为主。而宽带高速综合信息网是非常现代化的智能型通信网，两者在技术上是有很大差异的。有线电视网需要进行必须的技术改造，才能具备宽带高速综合信息网所需的属性。 首先在频率配置方面，HFC有线电视网的光纤部分是上、下行传输采用不同的纤芯，而且光纤的频带很宽，作为宽带高速综合信息网使用是不成问题的。 但是在电缆分配网部分，一是电缆的传输频带相对于光线要窄的多，而且电缆部分的上、下行传输是采用频分制在一根电线上实现，使电缆的上下行传输频带和光缆的上行传输频带十分不匹配。二是目前的频率配置也存在问题。目前使用的频率范围是5～750MHZ，其中47～550MHZ为传输广播电视信号所占用，550～750MHz频带为下行通信传输频带。用于上行通信频带的是5～30MHz，而且其中5～15MHZ由于汇聚噪声和短波干扰使噪声电平过高而不好用。真正好用的只有15～30MHz间的15MHZ频带。按当前普遍认可的观点是一个光节点带500户。500户共用的下行通信频带是200MHz，上行通信频带是25MHz（或只有15MHz）。利用这些剩余的频带资源，进行多功能业务开发，还是可以的，例如电表、水表远程传抄等。如果作为宽带综合业务网，那肯定是没有前途的，它既不具备高速数据传输功能，也无法满足每个用户进行视频点播和视频通信所需的传输频带。 有的文章对此提出的解决方法是，一是缩小光节点，假若将光节点缩小一半，每个光节点带250个用户，仍然显得传输频带非常窄。二是采用非对称传输频带，但是作为现代通信网，有些业务适合非对称传输频带，例如视频点播，但更多的通信业务并不适合．非对称传输频带。而是要求对称传输频带，例如图像通信。 其次，在网络结构方面存在的问题更多些。 （1）HFC有线电视网的网络结构在光线部分多数采用星型网，在电缆部分则采用树枝型分配网。这种网络结构作为有线电视网是相当优越的。但是对于宽带高速综合业务网，就很不合理。主要原因是有线电视网和综合业务网对可靠性要求不同，综合信息网要求网络具有很高的可靠性。有线电视网出了故障，造成的后果是部分用户在某段时间看不好电视节目。综合信息网一旦出了故障而不能及时修复，可能会给用户造成无可弥补的政治损失和经济损失。因此，通信网的可靠性是网络的生命。为了提高网络的可靠性，一般采用具有自愈功能的环型网。如采用星型网需要有热备份手段。 （2）在电缆分配网的传输通道中，有源器件和无源器件过多，电缆接头过多，严重降低了系统传输的可靠性。在城市居民稠密区，一个500户的光节点，在光节点之后至少需要一级放大器，中间约有3～6个分支分配器，十几个电缆接头。这些对网络的可靠性造成很大威胁。 （3）宽带高速综合信息网在进行数据通信时，对误码率要求很高，要求电缆有很高的屏蔽性，需使用无电磁泄漏的电缆连接器。而目前有线电视网使用的器材很多是达不到这个要求的。 （4）在有线电视系统中，分支器的使用是按照下行传输广播电视信号，使用户得到满意的电平而选择分支器型号的，而且为了使用户看好电视而不互相干扰，要求分支器有良好的反向隔离度。当使用树枝型分配网上行传输信号时，不仅会产生汇聚噪声，而且对上行信号还会产生很大的损耗。而且若使用的分支器分配器型号不同、上行信号经过分支器数量不同，则对上行信号产生的损耗也不同，即到达光节点时各用户上行信号的电平不同，需要进行较复杂的均衡。 （5）HFC有线电视网存在的另一个问题是光缆的传输频带很宽，而且上下行传输又是分开使用不同的纤芯，而电缆的传输频带较窄，而且上下行传输又是在一根电缆上进行。这样电缆分配网成了整个传输网的瓶颈。一方面很难再提高分配网络的传输频带，另一方面光缆的传输频带不能充分发挥而造成资源的浪费。 （6）网管问题。在有线电视网中，普遍是没有使用网络自动化管理功能的。网络功能是否正常，一是靠用户反映情况。二是靠网络维护管理人员定期巡视监测。宽带综合信息网是现代化智能型通信网，要求具有极高的可靠性，一定要有自动化网络管理，对网络性能、配置、故障、计费等进行全面管理，以提高网络的服务质量和运行效益。 3改造有线电视网，使英成为名符其实的宽带高速综会信息网 目前，如何将有线电视网发展成为集传输数据、视频、音频于一体的宽带高速综合信息网，是研究的热点。有关专家和有线电视经营者提出了许多案。有实力的有线电视台也进行了多种改造方案实验。方案多，正说明有线电视网变为综合信息网的难度大，技术不成熟，设备不配套。目前提出的改造方案大致可以分为两种类型。 一种是有线电视网基本不作大的变动，仅利用有线电视的剩余频带资源，增加一些新的功能，这也可以叫多功能网。但是这类方案如果参加市场竞争，一般是没有多大前途的。一是因为有线电视网的剩余频带较窄，传输速率低。在激烈的市场竞争中，缺乏竞争能力。另一方面有线电视网的可靠性不高，适应不了计算机数据通信对网络的高可靠性要求。 另一类方案是建设两个传输手合，一个是有线电视传输平台，传输广播电视信号。一个是利用有线电视网在每个光节点的多余光纤建设数据传输平台。这肯定是一个革命性的方案，具有一定的竞争力。它实际上是在有线电视网上再覆盖一个网。两个网会给用户使用带来不便。有线电视网是电缆入户，计算机数据通信采用双绞线，再加上电话线。而人们对信息的需求是多媒体的。因此，这种方案有背于信息传输综合化的大方向。 关于对网络如何改造，应以用户需要什么样的信息服务和信息量的大小为依据。 用户所需要的信息服务类型，主要有以下内容： 首先作为有线电视网，要能为用户提供广播电视节目，其中电视节目应包括普通收费电视节目，加扰收费电视节目、视频点播及调频立体声广播节目。 作为综合信息网，要能为用户提供高速计算机数据通信、视频通信、视音通信等。 在这里需要特别指出的是，视频通信在今后的通信服务中，其位置将会日益重要。视频通信是通信专家梦寐以求的通信方式。通信专家指出，未来的通信将是以视频通信为主的宽频带多媒体通信，因为图像所携带的信息量最为丰富，是信息传输的最佳媒体。因此改造后的综合信息网要能良好的传输视频信号，应作为一项重要要求提出。 每户所需要的信息量不是无限的。在建设一条公路时，首先确定车流量（平均流量和高峰期流量），而后确定公路的宽度。每户所需的信息量与传输频带直接相关。因为信息是提供给人们学习、阅读、浏览、观赏的。这些都需要时间和精力。人的精力是有限的，时间是有限的。以阅读文字材料为例，一个人每小时大约可阅读 1万字左右。1Mb／S的传输能力每秒钟传输汉字62500个，如果以5Mb／s的传输速率，1本30万字的书，可在一秒钟内传输完毕。一张128Mb的X光照片也仅需26秒钟即可传输完成。但是人们要研究这张照片可能需要数小时。 按照上面的要求，有线电视网的改造，在光纤部分，正如许多论文所述及的，主要是将星型网改造成环型网。一个城市可根据覆盖面积的大小，确定改造成几个环网较合适。另一个是设立分前端也很有必要，避免使总前端设备过分集中。 正如前面分析的那样，真正需要进行深刻改造的，是电线分配网。光节点之后电缆网的改造方案是： （1）电线采用星型网，直接用电线把光节点和用户相连，中间不再有任何有源器件和无源器件，真正实现电缆入户，提高可靠性。 （2）根据用户所需的信息服务类型和信息量，给用户分配的工作频带为：在当前模拟电视信号时，每户给两个电视频道，即16MHZ，可供两台电视机同时收看电视节目，也可以收听调频广播节目。有线电视台无论播出多少套电视节目，只需将节目传到分前端。每户在分前端设置选台器，从分前端到用户只传输用户所需的节目。其它节目均存贮在分前端，解决了电缆部分广播电视节目和综合信息网争用频带的问题，也解决了电线部分的传输瓶颈问题。 给每个用户分配一个通信频带，上下行传输，例如各占4MHz带宽，如果采用64QAM调制技术，上下行传输码率可达24Mb／S，可实现高速传输数据，进行视频通信，当然话音通信更不成问题。每户总占用频带为24MHz。今后随着技术发展，电缆部分留下了充分发展的余地。 光缆上的传输采用额分制，一个用户占用一个频段。如果光缆最高频率为4GHz，每个光节点可带166个用户，如果采用波分复用技术，每个光节点带的用户数可以更多。采用1310nm／1550nm简单波分复用技术，每个光节点可带332户。 笔者以为，此方案的长处在于： ①提高了系统的可靠性，并且使回传信号畅通无阻。 ②消除了汇聚噪声的影响。 ③由于有线电视台播放的大量广播电视节目存贮在分前端，电缆只传输用户点播的节目，节约大段的传输频带，解决了HFC网中电缆的传输瓶颈问题。而且使综合信息有足够宽的通信频带可供使用。不必靠缩小光节点提高上下行传输频带，光节点的大小可以相对稳定。 ④光缆传输频带不再受电缆传输频带限制，光缆的传输效益可以充分发挥。 ⑤解决了加密频道不需加密即可正常收费的问题，因为电缆上只传输用户点播的节目。 ⑥实现了通过一条电缆向用户家庭传输广播电视信号和各类信息，其使用方便、充分利用了有线电视网的宽带入户的有利条件。 此改造方案仅仅涉及物理网的改造问题。只是初步设想，很不成熟，但愿抛砖引玉，和业内同仁讨论。
