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1、 盅 固 C H IN A C A B IJE T E LE V ISIO N ：实 用 连 载 宽带数据网基础知识讲座(7)C A T V宽带数据综合 网(2)口冯传岗，宋 茜(泰州 市广 播电 视局，江 苏泰 卅 I 2 2 5 3 0 0)中图分类号：T N 9 4 3 6 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 77 0 2 2(2 0 0 3)0 3 0 1 4 2一 o 4 (上接第 O 1期)4 C A 1、，宽带数据综合网的一般组成方案 C A T V宽带数据综合网的一般组成方案图，如图2 所 示。混合而成 的。图 2的上 面部分 为模 拟信号通道，是 以模拟 T V 信号为代表
2、，当然还包括 F M(调频)声音等。其组成 一 l，、PC 下 下 萋72 P C 数 行 行 _ 模 光 光 母 混 混 发 光 缆 接 ，l_ 合 射 收 电 列 A 机 机 l 口 哇 TV 议I l 器 l 端 I 像 机 母 电 缆 光 纤 解 调 调 制 解 调 终 接 系 统 分 复 接 与接 口 数 转 换 据 电 话 端 C M n 调 制 1 监 十 匡 环 上 上 一 I一 路 调 行 行 l 数 制 光 光 字 接 发 A 分 I!：!数 1 分 复 接 收 光 缆 射 电 缆 A 与接 口 机 机 议 T V 场 据 转 换 L 。L +分 CM(申 缆调 匍 解 中
3、 H数 字 会 解 接 会 场f f 议 T v 调 器 I 一 图2 C A T V宽带数据综合网组成方案图 (1)C A T V宽带数据综合网系统的频谱设置 从图 2中可 以看 出 C A T V宽带数据综合网中既有 模拟信号又有数字信号，两类信号的处理方法是完全 不同的。实际上整个系统是 由两部分通道按频分方式 1 4 2 及 各 部 分 的 功 能 和 我 国 大 多 数 C A T V系统一样，我们都很熟悉。下面部分为数字信号通道，这部分 信号在前端 下行光 发射 机前与模 拟信号进行 数模混合，在用户终端 系统 中在下 行光接 收机后 进行数 模分离，然后送 到 C M，最后送 到
4、各 种终端设备，如 电话机和 P C(计算 机)等设备。如今，数字信号主要 是窄带 信 号。如话 音和 P C数据信 号等，其 频带宽度为几十 k H z 一几 M Hz。今 后 C A D T V 平 台将 在 这 部 分加 入 D T V(数字 电视)信号。C A D T V信 号将 以 6 4 Q A M或 2 5 6 Q A M调 制)方式进行 传输，我 国的 C A D T V信 号将 采 用 6 4 Q A M。由于 采用 了 MP E G数字压缩编码和 Q A M调 制 方法，信号频带被大大压缩，对于 不 同等级的 T V信号 占有不 同的带 宽。对于 MP ML(主级和主类)大
5、约 1 M Hz 带 宽可 传输 1套 T V节 目，则 1 0 0 MHz 带宽 大约可传输 1 0 0 套 T V节 目。目前，世界各 国对 C A T V宽带数据综合 网的频谱 维普资讯 http:/ 中国有线电视)2 0 0 3年第0 3 0 4 期 冯传岗等：C A T V宽带数据综合网(2 配置还未取得完全的统一。在频率的上端北美和欧洲 均取为 8 6 0 MHz，上行频道的规定则有所不同，美国为 4 2 MHz，欧洲为 6 5 MH z。我国 C A T V系统的频率配置 见表 1。表 1 我国 C Ar V 系统的频率配置表 波段 频率范围 业务 内容 信道(MH z)R 1
6、5 07 4 上行窄带数据信道区，实际配 置时可细分。R 2 7 41 0 6 尽可能避开窄带强干扰(如短 波电台干扰等)。在 58 MHz 左右，群延时可 Ra R 3 1 0 6 1 3 8 能较大。若本频段较低，也可选择作为 R 4 1 3 8 1 7 0 宽带数据信道使用。实际配置时也可将 每个信道 R 5 5 02 0 2 划分为 21 6个子信道。1 1 6 5 0 23 4 1 1 7 5 0 26 6 R8 5 0 29 8 R9 2 9 8 3 3 0 R1 0 3 3 0 3 6 2 R 1 1 3 6 23 9 4 上行宽带数据区，也可将每个 R b 信道划分为 21 6
7、个子信道 R 1 2 3 9 44 2 6 供较低数据调制率时使用。R1 3 4 2 6 45 8 R1 4 4 5 8 49 0 R1 5 4 9 0 52 2 R1 6 5 2 2 5 5 4 R1 7 5 5 4 58 6 R 1 8 5 8 66 1 8 上行窄带数据 区，该区在实际 R e 配 置时可细分。R 1 9 6 1 86 5 0 6 26 5 M H z 群延时可能较大。X 6 5 08 7 0 保护带(可传 C A I V)F M 8 7 0 1 0 8 B C业务 A 1 1 0 1 0()o 模拟 C A I N，C A D I N，数据业务 从表 1可以看出：我国
8、C A T V宽带数据综合网频率上限为 1 0 0 0 MH z，而不是 8 6 0 MHz(北美和欧洲的标准制定较早)，这是根据未来技术的发展和需要而定的。可尽情实现 C A T V(包括 C A D T V)、数据通信、电话的“三网融一”。我国采用上行频道的频率上限为 6 5 M H z，其中 56 5 M Hz 用于上行业务(包括普通的电话业务)；这 并不影响我们采用北美的标准。频带宽则 留有余地，可以开展其他多功能业务，目前不一定就要用完。36 5 5 5 0 M H z 用于下行 C A T V业务，目前可传 输约 6 0 1 0 0套模拟 T v节 目，频道带宽为 8 MH z。5
9、 5 0 7 5 0 M H z 用于下行 4 0 0套压缩的 D T V节 目。其中 2 0 0套用于 V O D，2 0 0套用于交互式业务(建 议在系统下行最高频率处配置 1 路模拟 T V节 目)。7 5 01 0 0 0 MHz 用于个人通信。(2)C A T V宽带数据综合网的组成 C A T V宽带数据综合网整个系统由3部分组成，即前端系统、H F C传输 网和用户终端系统，见 图2。前端系统 前端系统的功能广义地讲有 3 项，即信号的接收，信号 的处理和信号 的控制。a 对于模拟信号 信号的接收：接收来 自卫星的信号、开路 T v广播 的信号和来自演播室的自 办 T v信号。信
10、号的处理：即信号电平的处理和信号频谱的处 理，如信号的调制、变频、混合等。信号 的控制：主要是信号 电平 的自动控制 和频率 精度的控制等。b 对于数字信号 信号的接收：主要是指接收来 自电信网，数据通信 网和上行数据，对于数字信号接收的含义应理解为执 行 we b节点接口协议和接 口转换。信号的处理：信号处理的内容很多，如信号的结构 形成、信号的分复接、数字信号的调制、信号的同步等。信号 的控制：信号流量控制、误码控制、故障控制、性能管理和安全管理等。数字前端 的主要设备之一是 C MT S(电缆光纤调 制解调终接系统)。它包 括分复接 与接 口转换，调制 器和解调器。C M T S的 We
11、 b侧包括一些 与 We b连接 有关的设备，如远程服务器，骨干网适配器和本地服务 器等，应该指出这些设备的种类很多，名称可能也不一 样，但作用应大致相同。这些设备包括在局端环路和 数据框 图中。在 C MT S的周 围，有 数模混合 器，分接 器，光发射机和光接收机等设备。H F c传输网 H F C传输网的任务是将信号传输给用户，这方面 1 4 3 维普资讯 http:/ 冯传岗等：C A T V宽带数据综合 网(2)中国有线 电视 2 0 0 3年第 0 3 0 4期 C A T V业内人士已有 不少 实践经验，因此 不再重复叙 述。用户终端系统 用户终端设备 由用户 C M 和用户室内
12、设备构成。用户 C M是这类设备的一个 总称。C M 和电话上 网的 M d不可同 日而语；C M 的技术含量远高于 Md，它包含 了 Md所有部分，还有着 Md所没有的加密解密装置和 T V调谐器等部分。C M 由调制器、解调器和分复接与 接口转换设 备构成。C M 可以是 一个 桥接器，一个路 由器，一个 We b控制器，一个 S N MP(网络管理协议单 元)和一个 Hu B(以太集成器)等。不同厂家的产 品有 时名称不同，结构也不同。如有的厂家称为 R I U(远端 设备)。(3)接入网与骨干网的连接 接入 网与骨 干 网(A T M S D H)的连 接通 过 S D M (分 插
13、复用 器)连接。这 方 面有 多种 设备，现 以E C I 公 司 的 设 备 为 例 如 图 3所 示。图 3中 S D M包 括 A D M(分插 复用 器)和T V，电话 及数 据业 务 的集 成 服务器。多业务 A T M交换机为 N C X 1 E 6，多业务交换 因特 网 数字 数 据 网 帖 结 构 综 合 业务 服I 务 网分组 交 一 换数据网 I 局域网：I P电视 服 务器 I P电 话 网络 服 务器 I P 视 频 点 播 1 4 4 H F C 骨 干 网(ATM S DH)多业务 l 1 分插复用 和A T M _ _ 器和多业 交换机 I l 务服务器 ATM
14、H 和 H 器 和 多 业 交 换 机 I I 务 服 务 器 多q l,务 I 交换机 I I P ATM 机为 N C X 1 E 4。可以将 A T M(异步转移模式)信元变 换为 I P(互联 网协议)，F R(帧 中继)和 A T M形式 输 出。不 同的系统选用不 同厂家 的产 品，这些设备的名 称和功能可能不完全相 同，但其基本功能大致是一样 的。5 传输协议(A T M和 l P)为 了提供高速数据业务 以及话音业 务，针对每一 种业务都有多种解决方案。过去我们认为，能够支持语言、数据和视频业务的 平 台只能基于 A T M技术，但近年来这种观点受到 了强 烈挑战。由于 I n
15、 t e r n e t 的迅速发展，T C P I P(传送控制协议 互联网协议)协议的广泛使用，采用 I P技术，提供宽 带多媒体业务逐渐成熟起来。如改善实时应用的 R T P (实时传送协议)，保留宽带 的 R S V P(资源预 留协议)，以及改善可靠性 的协议 I P S E C(互联网安全屏蔽协议)等 的引入。目前在骨干 网上采用 A T M技术 的争议不 大，但 在接入 网 中是 否采用A T M技术却 有很 大 的争 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一：局域网 ：I P A T M 1 分插复用 I l 多业务 器和多业 H和A T M 务服务器 I l 交换机 分插
16、复用 l I 多业务 器和多业 H和AT M 务服务器 I l 交换机 H F C 帧 中继 图 3 C A T V宽带数据综合 网数字信号部分链路 图 数据 网络 妻 H雾 龛 冒 量 维普资讯 http:/ 中国有线电视 2 0 0 3 年第0 3 0 4期 冯传岗等：C A T V宽带数据综合网(2)议。美国 MC N S(多媒 体有线 网系统)标准，C M 采用 的是 I P协议，并有许多生产厂商生产 了基于以太 网的 I PC M，有的半导体厂商已生产支持 MC N S标准 的标 准芯片。因此支持 I P的 C M已成为市场 的主流。一种方案，或一种产品能否迅速推广使用，除了技 术上
17、的先 进性 以外，市场 因素是决 定 性 因素。由于 A T M骨干网尚未广泛建立，而基于 I P的 I n t e me t 已为 人们所熟悉而广泛使用；另一方 面人们对宽带业务的 需求还没有达到非常迫切 的程度。因此 C A T VWe b 公司对巨大投资考虑持非常谨慎的态度，这也是 I P方 案能够推广的市场因素。由于A T M与 I P标准上的相容性，使用 A T M传输 技术可以提供基于 I P的所有业务。因此有 的厂商生 产既支持 A T M技术也支持 I P的产 品，即 I P o v e r A T M 已成为当今多媒体通 信 的热点话题。如 图 3所示 的 N C X 1 E
18、 6，N C X 1 E 4等 多业 务交换 机，其输入信 号是 A T M，而输出信号分别可以是 A T M，F R和I P。6 H F C的反向噪声(1)噪声源 由于 H F C的电缆部分采用树状拓朴结构，使得反 向通道 的噪声比较严重，H F C反 向通道的噪声可分为 两大类。结构噪声 结构噪声是 由器件 自身 产生 的，主要 以热噪声为 主。We b的结构噪声主要有下列生成情况：a 基础热噪声 它与带宽有关。由下式表示：Pno=kTB 其中：玻耳兹曼常数，k=1 3 8 0 6 5 1 0 J K 卜热力学温度(常温下可取 T=2 3 9 K)噪声带宽 b 汇人噪声 当放大器串接或并接
19、 以及多个 支路并接时，在汇 人点噪声功率将会叠加，形成所谓漏斗效应。c 光端机 的噪声 入侵噪声 入侵噪声是一种随机的射频干扰。主要有 以下几 种形式：a 冲击干扰。如 由天电，引擎，工业电器启动时产 生的随机尖脉冲干扰。b 窄带连续波干扰。主要由各种短波广播及无线 电通讯等引入的干扰，表现为某一频率上的干扰，特别 是用户家中 T V接收机的干扰。(2)回传噪声问题 回传汇聚噪声是不可避免的，在讨论 H F C双 向设 计原则时，一个最为关键的问题是解决回传汇聚噪声 问题。唯一减少其危害的方法就是控制侵入噪声源。下面几个 方案，是针 对 目前存 在 的不 完善 的 H F C We b进行
20、的特殊 We b设计和改造。)We b 适当调整方案 可以通过实际测量将 We b中汇聚噪声最大的源 隔离掉(如采用滤波器)，从而使 We b中绝大部分用户 能够顺利开展双向业务。通过此类改造可 以满足 5 0 以上双 向用户 的需 求。用户适当调整方案 有些用户所处 We b位置会造成其回传电平损耗 较大，按回传设计原则，仍然难以将其信号顺利回传。此时可以考虑用户适 当调整 的方案。如将用户回传发 射机发射电平经过放大后再 送人 H F CWe b，弥补部 分用户由于 We b设计不当造成的回传信号损耗过大 的问题。经过此方案，又可以将 2 0 一3 0 的用户双 向业 务开通。另外，在用户
21、家中增加回传信号放大器，可以 将回传信号电平提高，同样也可以在一些具有较大回 传侵入噪声的用户中(或 We b中)增加部分衰减装置，将噪声减少(如减少 1 0 d B，由于此时回传信号已经放 大了1 0 d B，衰减装置并没有损失回传信号)，这样也 可以增加 回传用户。双网并行方案 专门针对双向用户建设新的双向 We b，但仍保留 旧的 We b作为为普通用户的广播 We b(如考虑一个 广 播网光节点服务 2 0 0 0用户)。完全改造光节点下 面 的 We b 成为双向，需要克服 2 0 0 0用户带来 的巨大 的 汇聚噪声。而专门针对 2 0 0 户商业用户建立一个双向 We b，面对 的汇聚噪声 问题不是很大，这样，就找到 了 一个 We b改造的经济方案，即针对双向用户建立专 门 的双向 H F CWe b，而保留旧的 We b作为广播 We b。(未完待续)收稿 日期：2 0 0 2-0 4 1 1 1 4 5 维普资讯 http:/