[转帖]“有线快车”——提升HFC在“三网融合”中的竞争力

“有线快车”——提升HFC在“三网融合”中的竞争力<br>
1 引言<br>
数字技术的发展为电信、互联网和广播电视三网融合奠定了技术基础。电话、数据和图像等信息都可以采用统一的数码传输、交换和分配，消融了划分三个业务的基本技术隔膜。网络技术、软件技术发展，使三大网络最终都能支持各种功能和业务。不同的业务完全可以跑在同一张网上，从顺应市场需求和节约社会资源的角度，相互融合、互相渗透成为不可阻挡的潮流。我国“十一五”规划也指出：加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施建设，推进“三网融合”。三网融合主要体现在业务融合和终端融合，但是对于接入网，实际上不但不会融合而且还会继续保持多样化。因为不同接入网可以适合于不同时间、不同地点以及不同应用场景。广电的有线电视网和电信的ADSL，FTTH，3G及宽带无线接入等各有各的优势。因此广电的地方网络公司作为接入网的经营者，如何发挥自身的优势，提升在三网融合中的竞争力，是今后发展中至关重要的问题。<br>
中国有超过1亿的有线电视家庭用户，拥有世界上规模最大的有线电视网。实际上，从入户的电视电缆线、电话线、电力线、五类双绞线、光纤等几种接入方式来看，有线电视网络（HFC）是目前唯一具有入户率高、带宽大、成本低等综合优势的宽带网络。但由于HFC是单向网络，其蕴涵的潜力还远远没有发挥出来。<br>
本文针对HFC双向改造提出了革命性的新思路，即在现有860MHz以下广播网络的基础上，利用860MHz以上频段开发高容量、低成本的双向通信网络，建设可承载视频、语音、数据的综合业务信息网。860MHz以下广播网络和宽带双向网络的组合将是广电网络公司与其他有线接入网运营商竞争的强有力的武器。本文首先阐述了近年来HFC双向改造方案的思路和存在的一些问题，接下来提出了利用1000MHz以上频段的可行性，并讨论了适合HFC网络普遍结构的“有线快车”架构和适合中国国情的技术实现方法。<br>
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2 HFC网络双向改造<br>
近几年来，各地广电网络公司对HFC网络双向改造进行了各种各样的尝试与应用，主要目的是建设上行回传通道作为下行广播通道的补充。作为回传的技术方案有电话线，五类线，GPRS等等，但这些方案都是在HFC网络之外建设或依赖另外一张网，不能充分发挥广电HFC网络的优势。本文重点分析利用HFC网络基础实现双向改造的技术手段。<br>
广播式的有线电视网，就好比是“单行道”，在这条路上的车辆只能单方向行驶。有线电视网实现双向的模式不外乎两种，一种是在“单向道”中划出一小部分，用于行驶另一方向来的车辆，其主流应用是DOCSIS协议；另一种方式是在有线电视的“单行道”中划出一个“小道”，划出的“小道”是“双向车道”，采用IEEE802.3等成熟的协议,即“同轴以太”方式。<br>
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2.1 DOCSIS<br>
DOCSIS，也称为Cable Modem（CM）。基于HFC网络的CM系统开展多功能业务，这对原来HFC网络的传输质量、方式和设备运行可靠性提出了更高的要求。为满足这一要求，就必须对网络进行双向改造。双向改造的目的是使网络不但要满足广播式业务的要求，而且还要满足数据传输的上行问题。在对网络进行改造及网络调试过程中，不难发现影响上行通信的因素主要有两个：一个是上行信号载噪比C/N（DOCSIS标准为大于等于25dB）；另一个是上行通道各设备反向输入电平。 <br>
由于HFC接入系统本身产生的热噪声和用户端的累积噪声叠加，由树枝向树干汇集造成所谓的“漏斗效应”，使前端载噪比很差，严重时甚至会造成CM无法与前端CMTS通信。产生干扰主要有二个途径： <br>
1） 室内的电视机信号输入端是产生强干扰的源头，其产生的上行干扰能量集中在5－35MHz频段（呈单调下降曲线），其频谱能量较高，一般在70－90dBuV。<br>
2） 环境电磁干扰侵入电缆而形成。如短波电台信号等对常用的电缆侵入产生干扰强度一般在10－60dBuV，即所谓的“接收天线”效应。 <br>
改善上行通道汇集噪声比较有效的手段有：减少每个光节点所带用户数，加强电缆、接插件的屏蔽及提高施工质量。然而电缆网的施工质量尤其是用户家里的部分一直是一个十分困扰的问题。另外，减少每光节点用户数也不能根本解决汇集噪声问题。现在光节点下双向用户的开通率并不高，今后随着数字电视互动增值业务的发展，双向用户数会逐渐增加，汇集噪声的问题还是会显现出来，变得越来越严重。<br>
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2.2 “同轴以太”<br>
近几年，出现了几种“同轴以太”的技术，本文不一一列举。其共同特点是对现有的有线电视网的网络结构不需要太大的改动；采用层次化的数据传输方式，不存在漏斗噪声积累问题，对网络指标要求不高。该类技术从本质上克服了DOCSIS存在的问题，但由于以下几个原因，“同轴以太”并没有得到大规模应用。<br>
1） 没有产业化的支撑。“同轴以太”往往是一种私有协议和技术，很难形成完整的产业链。<br>
2） 不能提供整体解决方案。“同轴以太”比较适合光纤到楼之后的应用，且不能解决电缆分配网中存在模拟放大器的情况。而光纤到小区和模拟放大器的存在是广电网络较为普遍的情况。<br>
3） 带宽受限，不能适应长期发展的需求。双向通信系统在有线电视电缆中应用时，通常中心频率间隔大于100MHz的两个信道才可以共用。 光节点处往往是四路或两路电缆输出，设计上应需要至少四个信道的复用。“同轴以太”利用1G以下未规划的频段，无法做到多信道复用以提高系统容量。若利用已规划频段则会带来更大的困扰。<br>
3 关于HFC网络1000MHz以上频段的利用<br>
3.1 有线电视电缆的结构与传输特性<br>
图1 75-7型电缆的传输特性图<br>
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有线电视电缆由内导体、绝缘体、外导体和护套4部分组成，绝缘体使内、外导体绝缘且保持轴心重合，这就是同轴电缆。内外导体由电介质（绝缘材料）隔开，电介质在很大程度上决定着同轴电缆的传输速度和损耗特性，常使用的绝缘材料是干燥空气、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等材料的混合物。物理发泡电缆因损耗小、频率特性好、不易进水得到优选应用。有线电视电缆传输特性：<br>
1） 电缆内的电磁场强度按正弦分布，在同轴电缆中传输的电波不会泄漏到电缆之外，在应用中，外导体通常是接地的，故具有良好的屏蔽作用，传输的信号不受外界杂波的干扰，里面的信号也不会辐射出去。<br>
2） 趋肤效应。高频信号的电流流过电缆时，电流集中于导体表面而使导体有效横截面积减少、电阻值加大的现象称之为趋肤效应。因为有趋肤效应，同轴电缆中的电流只沿内导体的外侧和外导体的内侧流动，因此，电缆的许多性质取决于内导体的外径和外导体的内径，电缆内、外部的电磁场也不相互干扰。趋肤深度与频率f（MHz）的平方根成反比，因此，同轴电缆的导体损耗与频率的平方根成正比。<br>
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图1是实际测量得到的75-7型电缆在传输距离100米时的典型传输特性图。由图可见，有线电视电缆完全可以传输更高频率的信号。如此优异的传输特性是其他传输媒介无法比拟的，这正是广电有线网络的优势所在。<br>
虽然有线电缆的传输特性良好，但HFC网络中的分支分配器对1000MHz以上信号的损耗较大。为了充分发挥有线电视电缆的传输优势，有必要定制新的分支分配器，部分更换现有的分支分配器以满足1000MHz以上信号的传输要求。<br>
3.2 HFC网络的频率配置<br>
根据国家广播电视技术规范行业标准规定，5～65MHz 为上行频率配置；65～87MHz 为过渡频率带；87～108MHz 为调频广播范围；111～958MHz 为模拟、数字电视、数据业务下行带宽，其中439~463MHz、710～750MHz 频段优先用于双向数据的下行通道[1][2]。图2 是现行HFC 网络频率配置示意图。如图可见，HFC 网有丰富的频率资源可以充分利用，其中1000MHz 以上频段尚未规划、配置。<br>
频率复用问题：中心频率间隔&gt;100MHz<br>
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图2 HFC网络频率配置示意图<br>
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扩展目前HFC 网内使用的频率范围，利用1000MHz 以上的频段，建设支持百兆以上传输速率的大容量双向传输系统。这种方式占用的频段与现有的HFC 网已规划的频率没有重叠，相当于在现有网络基础之上开发新的网络带宽，便于运营商规划业务。另一方面，由于同轴电缆线具有良好的屏蔽性能，因此在电缆中传输的信号可以重复利用在自由空间中使用的频段，而不会带来相互干扰。因而可以将WiFi /WiMAX等成熟的技术应用于有线电缆，拓展HFC 网络的传输带宽。由于WiFi/WiMAX 等技术已经得到了世界范围的大规模商用，技术成熟、稳定，且价格便宜，在针对HFC 网络传输进行优化设计后，可以实现高速双向传输，满足互动视频、语音及数据等多业务的传输需求。<br>
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4 “有线快车”——有线网络公司的战略技术<br>
“有线快车” （Cable Express）顾名思义是在有线网络上构建“快车道”的整体解决方案，又称为“缆波”技术。是在吸取以往DOCSIS和同轴以太的经验教训的基础之上设计的新一代具有战略意义的HFC双向改造技术，其主要特点如下：<br>
1） 充分利用现有的有线电视电缆，不需要对现有的电缆分配网的结构做大的改动，甚至可以不改动。仅需更换部分分支分配器。<br>
2） 完整的解决方案，适用于所有的有线网络结构，比如光纤到路边，光纤到小区，光纤到楼等。<br>
3） 采用层次化的数据传输方式，不存在漏斗噪声积累问题，可稳定地支持业务的不断发展。<br>
4） 利用成熟技术，建立在完整的产业链基础之上，易于大规模推广应用。<br>
5） 利用扩展的频率资源，为更高性能产品的升级换代提供了无限空间。<br>
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4.1 “有线快车”的系统构成<br>
“有线快车”系统首先是一种架构，适用于有线电视网络的普遍结构。“有线快车”是在现有HFC网络中，自光节点至用户之间的电缆分配网上，通过频分复用叠加而成的高速双向接入网。其战略意义在于它并不局限于或依赖于某种具体的技术。<br>
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图3 “有线快车”系统示意图<br>
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“有线快车”系统的基本构成如图3所示，由网络管理系统（CNM7000），光节点接入设备（COA6000），干线桥接设备（CTB5000），用户终端适配器(CSA4000)组成。<br>
1） 网络管理系统提供集中式的安全、拓扑、配置、用户、故障、事件、性能、监控、维护等管理功能。借助网管系统，在网络建设初期，管理员可以很方便的实施网络规划、网络安装、网络配置、网络测试、网络诊断等工作；在网络维护期间，管理员可以很容易的监控和了解网络状况，发现和清除网络故障，对网络进行优化，提高网络利用率和质量。<br>
2） 光节点接入设备，放置于HFC网络的光结点位置，主要功能是将数据信号调制到所需频段，再通过内置或外置的高低通合路器将双向数据信号与原有线电视信号混合至同一根有线电视电缆上传输。<br>
3） 干线桥接设备，并接于有线电视模拟放大器上，用于双向数据信号的终结与再生，以扩展覆盖范围。<br>
4） 用户终端适配器可连接计算机、机顶盒、电视机、IP电话等设备，也可内置于交互机顶盒（STB）中。<br>
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4.2 “有线快车”的技术实现<br>
基于“有线快车”的架构，为了使其具有良好的性能价格比，易于大规模应用，应采取成熟的技术，建立在完整的产业链基础之上。目前最为成熟的无线宽带技术是Wi-Fi，加以改造作为第一代的“有线快车”技术是比较恰当的。另外，2004年初成立的同轴电缆多媒体联盟(MoCA)，致力于制定利用现有有线电视电缆作为家庭联网的标准，该标准采用最先进的技术，可加以改造适用于宽带接入以构成第二代“有线快车”。<br>
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4.2.1 基于Wi-Fi的“有线快车”技术<br>
基于Wi-Fi技术的基本指标：<br>
调制方式 64QAM/16QAM<br>
接收灵敏度 35dBuV/30dBuV<br>
输出电平 100~120dBuV<br>
数据速率 50Mbps<br>
多址接入协议 CSMA/CA<br>
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将Wi-Fi技术应用于有线电视网络，主要的改造包括：对多业务QoS的支持，频率的扩展和网络管理的支持。<br>
Wi-Fi的多址接入协议为CSMA/CA（载波检测碰撞避免），所以对信道占用的优先级取决于碰撞避免窗口（CW: contention window）的大小，CW越小则占用信道的优先级越高。对于有线电视网络的应用，应设置局端设备的CW小于终端设备，视频业务的CW小于数据业务。<br>
Wi-Fi的工作频段为2.4~2.5GHz，需要将此频段扩展为2.3~2.5GHz,，设计为四个信道（f1,f2,f3,f4,中心频率间隔50MHz）使用，以实现在有线电视电缆系统中的频分复用（相邻两信道中心频率间隔&gt;100MHz），如图4所示。每个光机位置通过频分复用可达到的带宽为200Mbps。该方案已在一些有线网络公司得以验证和应用[3]。<br>
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图4 频分复用示意图<br>
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4.2.2 基于MoCA的“有线快车”技术<br>
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MoCA技术的工作频段为850~1500MHz，基本指标如下：<br>
调制方式 256QAM/128QAM/64QAM<br>
接收灵敏度 50dBuV/40dBuV/35dBuV<br>
输出电平 110dBuV<br>
数据速率 270Mbps<br>
多址接入协议 TDMA<br>
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利用MoCA技术在每个光机位置通过频分复用可达到1Gbps以上的容量，同时TDMA接入协议可以很好保证多业务的QoS。但是由于MoCA标准侧重于家庭联网，支持接入终端数较少（通常上限为十几个），需要针对宽带接入应用改进以支持更多的终端接入。同时应增加更完善的网络管理功能。<br><br>
5 结束语<br>
从本文的论述可以看到，在HFC 用户分配网络的1000MHz 以上频段上重新开发利用近1500MHz 带宽的频段资源用于今后的数据与视频传输，在技术上是可行的，并且可以充分利用各种其它应用产生的成熟技术，打造适合中国国情的有线电视信息高速公路，不仅有利于数字电视的推广，还可以满足互动电视等综合业务的需求，提高各种增值业务收入，尤其是提升了有线网络公司在未来“三网融合”中的市场竞争力。HFC 网络具有的丰富的有线频段是有线电视运营商的巨大用户接入网络资源，这是目前电信接入网无法比拟的。充分利用这一频率资源对促进三网融合具有重要意义。<br>
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参考文献<br>
[1] “有线电视频率配置”，GB/T 17786-1999, 国家广播电影电视总局<br>
[2] “有线数字电视频道配置指导性意见”，国家广播电影电视总局<br>
[3] “缆波：新一代HFC 双向网络解决方案”，广播电视信息，2006 年第2 期<br>

没什么新意

我觉得不是新意的问题 ，是适合自己广电本地改造不适合的问题。根本不是技术问题。是体制问题和广电网络能活几年的问题。<br>
就像ICTC双向论坛有个上海业主就说，到底你广电想从客户手里骗多少钱来填你的改造费？？？？

jb业主，鸟人是做电信的。<br>
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改造费需要多少，是运营商的事，用户需要知道吗？用户需要知道，我每个月付多少钱，可以享受什么服务就好了。操心过多会老……

其实我见过他，他是搞广电行业的.

那蹦啥，好话不好说……………………无聊。