HFC网络有线电视（共9篇）
HFC网络有线电视 篇1
近年来对有线电视信号的传送主要是以光缆作为超干线和主干线来进行的, 这是因为光纤作为传输材料具有很多优点, 比如频带宽、损耗低、不受电磁干扰等。光电混合网 (Hybrid Fiber-Coaxial, HFC) 网络传输容量大、容易实现双向传输, 这是因为它是一种由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络3部分组成的混合同轴电缆网;频率特性好, 在有线电视传输带宽内无需均衡;传输损耗小, 可延长有线电视的传输距离, 25公里内不需要中继放大;不怕电磁干扰, 串音现象不会在光纤间出现, 信号的传输质量能得到保障。由于不断下降的光缆与光设备价格, 使得HFC网的建设更加经济可行。
1 有线电视网络 (CATV) 系统的组成
有线电视网络 (CATV) 是一种可以给用户提供上百套电视节目及各类信息服务的电视网络体系, 它通过电缆、光纤或微波等方式传输信号分配给用户。有线电视网络系统的发展以一系列过程展开, 从小型到大型共用天线电视系统, 再到城市电缆电视系统, 最后是光纤/电缆混合网 (HFC) 以及双向HFC宽带网络。有线电视网络由3部分组成:
(1) 前端。是位于信号源和传输系统之间的设备组合, 是处理系统信号的中枢部分, 执行对传输信号进行各种技术处理的功能。前端设备的性能, 决定着整个系统的信号质量。
(2) 传输系统。对于大型CATV系统而言, 是指远距离传输的干线系统。在尽量少的失真前提下, 将前端信号传送到分配点, 这是对传输系统技术的基本要求。光缆、电缆或微波多路传输 (MMDS) 是传输系统的3种主要形式。
(3) 电缆分配系统。这种分配系统属于分支系统。它处于干线传输系统和用户终端设备间的系统, 它在系统中的主要功能是放大处理和分配前端信号经干线进行传输。使得分配给各用户的信号强弱均匀并且稳定, 使各用户终端的电平衡达到规定的水平。为使各用户终端设备之间互不干扰, 相互之间良好的隔离作用是必不可少的。对于双向有线电视系统而言, 还要求技术需达到反向回传通道的标准。
2 光纤同轴混合网HFC技术特点
H FC网络新目前主要推广的网络, 它具有数据传输量大、网络布置方便、可双向数据对传、网络结构得到优化更容易维护的特点, 这些都是传统有线电视网络所不具备的优点。要制定科学有效的维护管理机制的前提是必须了解HFC的网络构成。HFC网络一般由3部分组成, 分别是光纤干线网络、光纤接入部分和入户网络。广播电视台接收有线电视信号, 这个过程是通过卫星通讯 (或光纤网) 实现的, 之后将信号调制为光信号。通过光纤干线网络到不同分区用户网络—光纤接入部分, 该部分网络有多种方案, 主要是调制解调器 (Cable Modem, CM) 方案。最后用户通过入户网络接入, 这部分有Eo C技术和LAN技术等网络技术。HFC网络结构相对于传统CATV网, 不仅物理上而且是逻辑拓扑上都有重大改革。现代HFC网以星形-总线结构为主, 由3部分组成即馈线网、配线网和用户引入线, 与电话网中的DLC (数字环路载波) 类似, 其服务区类似于电话网中的配线区, 主要区别在于HFC网服务区内仍保留着传统CATV网的树形-分支型同轴电缆网 (总线式) 。
(1) 馈线网。HFC网络中, 前端至服务区 (SA) 的光纤节点之间的部分称之为馈线网。其在网络中的位置大致对应传统CATV网的干线网段。光纤混合网中从前端至每一服务区 (SA) 的光纤节点段都有专用的直接无源光连接, 即只需要用一根单模光纤就能替代了传统的粗大得干线电缆和几十个相互串联的有源干线放大器。不仅线路结构得到了优化, 还节省了搭建成本。而在结构上, 星型结构逐渐替代了传统的树形-分支结构。因服务区又被称为光纤服务区, 因此这种结构又称FSA, 即光纤到服务区结构。
(2) 配线网。在HFC网络中, 配线网部分与传统CATV网布置基本相同的同轴电缆, 大部分情况下结构形式为简单的总线结构。其范围段大致可划分为从服务区光纤节点到分支点之间的网络部分, 其覆盖范围大致为5 000~10 000 m。采用服务区的概念可以灵活构成与电话网类似的拓扑, 从而提供低成本的双向通信业务。将配线网可分解为多个物理上相同的几个独立子网, 这样每个子网中用户数量即使比较少服务也能跟得上了, 从而简化及降低上行通道设备的成本。整个HFC网的业务量和业务类型往往是由这部分决定。同时, 最大程度地利用了有限的频谱资源, 各子网允许采用相同的频谱安排这样有互不影响的特点。
(3) 用户引入线;配网分支点和用户终端之间的线路称之为用户引入线, 它的线缆和普通的CATV网用线都是完全一样的。
4 光纤同轴混合网 (HFC) 的传输技术
(1) 光纤同轴混合网组成。HFC网络的分配网是光纤作为干线、同轴电缆作为分支的两种线缆构成。由它组成的网络称之为光纤同轴混合网。这种网络同时具光纤的传输特点又有电缆传输的优势, 如果使两者进行有效整合, 这就能够使网络信号的传输、分配有更高的质量和效率。在现行的双向有线电视网络模式下, 由前端信号发生器向处于终端用户进行电视信号的传输, 这种传输叫作正向通路信号传输;与之相反的是上行通路信号则指的是电视信号由设备终端用户端向前端传送的过程, 这种路径称为反向通路。
(2) HFC网采用频分复用技术。上行和下行通道的频率都处于5~1 000 MHz的频段之间, 区分也是从这部分频率间来进行分割的。5~65 MHz之间段被划分为上行通道频率, 而下行通道频率侧从87~1 000 MHz来划分。上行通道的作用主要是传输包括状态监控信号、视频点播信号以及数据通信业务等, 是非广播业务。下行通道中又将87~550MHz作为普通广播电视业务频段;数字广播电视、VOD数字视频以及数字电话下行信号和数据的则属于550~750 MHz频段的范畴。上行数据利用5~65 MHz频段, 采用QPSK (或16QAM) 进行调制, 有效提高了抗干扰能力,
(3) HFC宽带接入网。在HFC宽带接入网中, 利用一台下行光发射机, 在前端综合模拟电视和数字电视、综合数据业务信号, 从前端发出的信号经过光纤传输线路传输至相应的光纤信号节点。在光纤信号节点处用光信号接收设备将传来的光信号经过解压破译处理变成用户端能够识别的射频信号。这样包含电视多媒体信号的射频信号在经过电缆分配网将该号覆盖给终端用户, 信号的下行就算结束了。上行信号是从用户终端设备通过CM变成射频 (RF) 信号, 再经过分配网络电缆传输至光纤信号节点设备处理处, 在光纤信号节点处通过光发射机将上传的RF信号变成光信号, 通过光纤上传到前端, 实现用户信号的上传。
(4) 双向传输的实现方式。HDTV的关键部分是数字电视的复用系统。在发送端多媒体信息如视频、音频、辅助数据等数据的比特流是由编码器发送出来的。经过专用的数据处理器将不同类型的数据信号编译成能够使单线路进行识别出来且能使数据信号传输的比特流, 随后再经过信道编码进行调制数据信号后发送出去。而接收端的信号传输过程恰好与此正好相反。有没有复用器这是传统模拟电视系统和数字电视系统中最明显的差异, 数字电视中系统中含有复用器, 它的功能是把多媒体信息比如:声音、图形、文本、视频等数据码流通过打包器组成一个个数据包裹, 通过网络传输线路发送出去。而在传统的模拟电视系统中则没有复用器这种设备。网络通信中的的数据的编译打包并不是随意压缩, 其都是按一定标准规范来实现的, 这样做的目的是产生的数据进行分类处理, 都能够按统一规范来压缩解压编码破译, 使得信号传输具有交互性和扩展性等。
5 结语
随着社会对信息服务的需求与日俱增, 不仅仅是要求单向提供广播电视的基本功能, 所以有线电视丰富的频率资源的开发方向更为广阔。有线电视网络系统由以前的小型网络改向向大型符合型网、由单向型网络改向双向传输的网络、由模拟信号网络向数字信号网络、由用户看电视的向双普通网络转向使用能够实现视频、语音、数据“三网合一”的高清网络转变, 使网络传输速率和信息更新效率更得到极大提升, 使传统的电视机成为真正的多媒体综合信息终端。
参考文献
[1]李伟.浅谈HFC混合光纤同轴网[J].科技信息, 2009 (33) :467-473.
[2]高春山, 苗桂溱.浅谈有线电视网络传输技术[J].电子技术与软件工程, 2013 (17) :70.
[3]陈彤.有线电视HFC网络的可靠性提高与主动维护[D].广州:华南理工大学, 2010.
[4]范晔.有线电视HFC网络双向化组网方式浅析[J].中国数字电视, 2012 (11) :31-34.
有线HFC多业务应用的研究 篇2
关键词:有线电视;HFC;宽带综合业务
中图分类号:TN943.1文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)11-0147-02
信息技术的现代化,改变了人们的观念和生活方式,带来了巨大的网络经济机遇。数字技术正在取代原有的模拟技术,数字化使得网络的互联互通成为可能,最终在同一网上实现话音、数据、模拟/数字视频等多种信息的传输。有线电视网因其独特的网络优势将成为多媒体通信,开展综合业务,最终在同一网上实现话音、数据、模拟/数字视频等多种信息传输的最佳模式,国家广电总局已制定明确的广电传输网络和数字化进程,中国有线电视网络正向网络化和数字化发展,将广电网络建设成为宽带综合业务信息网是有线电视事业的发展趋势。
通过有线HFC网络,人们可以享受数字电视、语音通话、音视频点播、因特网服务等等多种业务。按照有线电视基本功能划分,有线电视业务可分为3部分:即基本业务、扩展业务、增值业务。
1 基本业务
基本业务是指传输由模拟信号转为数字信号电视频道节目业务。它主要体现广播电视的政治宣传和公益性,满足人民群众的文化生活需要和获得公共信息需要。收费为基本节目包的月租费,这一部分收费一般都比较低廉,不以盈利为目的。基本业务一般包括现有的全部有线模拟频道,它由20~40多个频道组成一个基本节目包。此外,基本业务还包括模拟调频广播等广播式业务。
1.1 标准清晰度电视基本业务
标准清晰度电视基本业务是指整体转换后的有线电视的基本服务,包括原网络中模拟转数字的电视节目,以及整体转换中增加的新节目和新服务。有线数字电视服务平台首先应保证数字电视用户能够收看好原有的电视节目,保证基本业务质量。
基本业务中的节目包括政策规定必须传送的节目,其收费方式与现有的有线电视网络维护费相同,通常是按月计算。在增加节目、服务的前提下,收费标准可有所提高。
1.2 音频广播业务
音频广播是原有模拟声音广播节目的数字化。在数字电视服务平台上,一个模拟电视频道可以传送多路数字声音广播,提供基本声音广播节目和专业化、个性化的付费声音广播节目。
1.3 广播式信息服务
广播式信息服务是指以推送方式向观众传送数据信息。广播式信息业务提供电子政务、文化教育等各种公共服务信息,使数字电视终端扩展成为家庭多媒体信息终端。
目前,广播式信息服务业务主要有以下几类:
电子政务:发布政府公告、政府的各种办事程序和紧急通知等。
时事新闻:各种实时新闻报道。
生活信息:围绕城市居民衣食住行,提供各行各业的服务信息。
天气预报:本地和各地的天气预报。
分类广告:房地产、餐饮、旅游等分类广告。
电子商务:电视购物、电子交易等。
股票证券:股市行情、股票交易等。
金融信息:外汇牌价、期货信息等。
交通信息:飞机、火车票务信息等。
电视杂志:健康杂志、生活杂志、远程教育等。
2 扩展业务
扩展业务是由数字技术变革引起的、能满足用户不同的文化娱乐和知识教育等方面的专门需要的专业频道。
扩展业务提供市场服务,以市场为导向,突出内容的个性化和专业化,用户需要支付较高的费用才能收看,如付费节目频道等。
付费电视是有线数字电视提供的一种业务。数字电视付费频道相对于公共电视频道而言,节目更专业、对象性更强,更富有个性化的特点。目前,我国已经批准播出的付费电视频道已经有100多个。收看付费频道的方法一般是按月按频道收费或是按月按节目包收费。在很多发达国家,在模拟电视时代就有了付费电视频道。随着数字技术的使用,很多模拟的付费电视改用数字播出,就成了数字付费电视频道。
3 增值业务
增值业务是指充分利用HFC网的大容量、宽频带、双向、智能化的特点,提供多媒体信息服务。如因特网接入、视频点播、本地信息服务、语音电话等。
3.1 准视频点播业务
利用数字电视传输容量大的特点,以轮播方式进行数字电视节目播放。一个电视节目在多个频道中同时播出,在每个频道中,节目播出起始点相差一定的时间间隔,观众只要等待很短的时间就可以从头观看这个节目,初步实现电视节目的点播功能。准视频点播可以播放一些观众欢迎的影视作品、热播栏目和节目等。
3.2 视频点播业务(IPTV)(需要双向网络)
视频点播是指按用户的要求,实时播放用户点播的广播电视节目,是基于双向有线电视网络或其他类型回传网络的实时交互业务。
视频点播是在有线电视系统的正向基础上增加回传信道、点播信息处理系统以及视频服务器等实现的。回传信道可以通过以太网、同轴以太网、电话线等方式实现。
用户通过机顶盒获得视频点播的节目列表,用户选择节目进行点播操作并通过回传信道将用户请求送到视频点播系统前端。点播信息处理系统根据用户的点播请求,将视频服务器中用户点播的节目以传输流方式送入复用器。根据系统要求,信源编码可以考虑采用其他高效的编码方法,其余的流程与付费电视的技术流程相同。
3.3 商务服务(需要双向网络)
商务服务是指利用服务平台开展在线商务交易,如水电费缴纳、电视购物等电视商务。如远程教育、远程会议、电子商务、远程医疗等事业的发展,具有良好的商业价值和社会价值。
商务服务是在基本电视业务系统的基础上增加身份认证、数字证书、支付与结算等支撑系统实现的。回传信道可以通過以太网、同轴以太网、电话线等方式实现。
3.4 游戏类业务(需要双向网络)
游戏是指通过机顶盒下载游戏或参与在线游戏。
游戏类业务是在基本电视业务系统的基础上增加游戏服务器、身份认证服务器、数据下载服务器等支撑系统实现的。游戏类业务可分为在线交互游戏和本地单机游戏,其中,在线交互游戏需要回传信道的支持。回传信道可以通过以太网、同轴以太网、电话线等方式实现。
3.5 宽带上网业务(需要双向网络)
就是提供高速上网连接。
4 有线HFC多业务图
通过表1更清楚地了解有线多种业务的内容。
随着三网的融合加速,通过有线HFC实现多种业务,已经成为有线电视的发展趋势。
Wired HFC Multi-service Application Research
Kang Jinfeng
Abstract: The article elaborated cable TV many kinds of services,and made each kind of service introduced in detail,will have the guiding sense to the future work.
HFC网络有线电视 篇3
1 有线电视网络双向化改造中的HFC网络
1.1 HFC网络的历史背景
目前,有线电视的发展已有几十年的历史。在北美,有线电视网络运营商已经成为了主要的视频业务提供商和互联网服务提供商,而这些服务的有效实现都是基于HFC网络实现的。HFC网络不仅为以上几种服务提供了坚实的基础,还在此基础上充分满足了用户的根本需求。在我国,有线电视网络运营同样是以HFC网络为基础,但相关的网络运营商的地位却无法和北美的运营商相媲美。究其原因,主要是因为我国HFC网络的运行环境与北美HFC网络的运行环境不同所导致的。与北美HFC网络相比,我国大部分HFC网络的造价都较低,导致其质量远远不及北美HFC网络。之所以会出现这种情况,与我国HFC的运行环境是息息相关的。纵观当前HFC运行的环境来看,主要体现为用户居住集中和同轴电缆相对较短等几个方面。虽然HFC网络运行的质量,却也能够广播电视服务的一般需求。然而,自从有线电视网络双向化发展的观点被提出之后,HFC网络的缺点也逐渐显现出来,从而无法达到双向化发展的要求。如果像北美那样对HFC网络进行进一步改进,那么必定会花费大量资金。这是我国大部分有线电视网络运营商所无法承担的。
1.2 新业务发展需求对HFC网络提出了新要求
近年来,全球电信市场改革脚步不断加快,有线电视行业未来的发展因此面临着巨大的挑战。面对这种挑战,网络运营商的首要任务就是尽可能的为用户提供更多的宽带服务,以此来满足用户对宽带的需求,从而不断扩大网络用户的规模。比如,在原有服务的基础上增添个性化点播业务、高清晰视频业务以及VoIP服务等。为确保以上几顶任务顺利实现,运营商就必须对HFC网络的整体结构进行调整,确保其能够支撑大量的窄播用户。随着有线电视数字化的不断推进,模式电视的市场正在逐步缩小,取而代之的则是以HFC网络为基础的数字信号网络。这样一来,无论是网络结构的调整还是内容的完善,都将成为新业务给HFC网络提出的根本要求。
1.3 应对措施
面对新业务发展给HFC网络提出的新要求,网络运营商可以采取以下措施来进行应对。一是运营商可以通过减小服务区和释放模拟视频宽带的方式对当下HFC网络宽带进行合理利用,并在此基础上采用先进的视频压缩技术尽可能减少视频所占空间;二是扩展HFC网络带宽;三是对HFC网络增加带宽进行全面更新,在原有技术的基础上,对光线射频技术、以太无源光纤网技术进行合理运用。除了以上措施外,运营商还可以采取先进技术来增加上行带宽。然而,无论采取怎样的方式进行改进,HFC网络如果想要从根本上提高每个用户的上下行带宽,都必须采用更复杂的技术、设备及网络结构。为此,加大对管理和技术人力资源和资金的投入是非常重要的。这对于中国的大多数有线电视网络公司都是一个极大的挑战。
2 有线电视网络双向化改造中的EPON网络
2.1 EPON网络的主要优点
EPON网络的优点有很多,归纳起来主要体现在以下几个方面。第一,能够减少主干光纤资源的利用。通常情况下,在EPON网络结构中,只设有一根主干光纤,并在基础上利用无源分光器接入分支光纤,分支光纤的数量应该小于32。由于每根分支光纤所连接的用户不同。因此,能够有效解决用户较多时,主干光纤资源不足的问题。第二,成本较低,维护和升级相对比较简单。在EPON网络运行过程中,对于信息的传输是不需要依赖电源的。因此,不仅铺设简单,而且也不需要定期维护,能够大大节约维护费用。同时,EPON系统对局端的资源占用较少,模块化程度高,且扩展容易,对于有线电视网络向全IP网络过渡具有重要意义。第三,服务范围广。EPON网络结构是点对点网络,相对于传统的以太网结构来说,EPON网络可以在高带宽的情况下,保证20km左右的传输距离,使网络的服务范围更加广泛。第四,带宽可以进行灵活分配,为了进一步提升网络的服务质量,在EPON网络结构中,无论是对带宽的分配还是QoS保证,都有一套与其相适应的体系,促进了带宽的灵活分配。
2.2 如何有效实施EPON
结合我国目前有线电视网络系统的实际情况来看,如果想要从根本上实现双向化网络改造,可以采取FTTB方案。其详细实施方案为:在分前端机房配置OLT设备,覆盖范围可以定为15km左右。ONU可以根据光纤的路由情况部署在搂头或单元,然后用五类线直接入户或ONU下接交换机用五类线直接入户。对那些无法敷设五类线的楼栋,可以通过EOC方式采用同轴电缆入户。采用EPON网络来完成网络的双向改造之后,网络可以实现交互电视的数据回传;同时,可以实现基于IP的各种宽带业务,具体结构如图1所示。
3 结语
综上所述,随着我国有线电视网络双向化发展趋势越来越明显,双向化改造中所涉及的HFC网络与EPON网络也得到了相关部门的高度重视。虽然这两种类型的网络均可以满足用户的根本需求,但结合我国有线电视网络未来的发展趋势和HFC网络与EPON网络各自的特点来看,最终能够促进网络发展的还要属EPON网络。
参考文献
[1]郑桂荣.有线电视网络双向化改造中的HFC网络与EPON网络[J].城市建设理论研究,2013(16).
[2]唐明光.有线电视网络双向化改造中的HFC网络与EPON网络[J].中国有线电视,2009(3).
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HFC网络有线电视 篇4
【关键词】无线信号干扰；HFC网络；频段；通频段；屏蔽；MER；BER
【中图分类号】TN943.6
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0091-01
1 引言
随着移动通信技术的迅猛发展，我国空中无线信号呈多频段增长趋势。中国移动的无线发射频段为：上行（移动台到基站）：890-915MHz，下行：935-960MHz；中国联通的无线发射频段为：880-915MHz，下行：925-960MHz；无绳电话机的L频段调整为45／48MHz；对讲机的工作频段为；136-174，350-390，400-430，440-480MHz等，这些空中信号都是有据可查的，还有一些部队或国家特殊部门使用的无线通讯的频段，各种数据表明我国的空中无线环境比较复杂，而这其中有些无线信号发射功率较强对广电HFC网络传输造成一定的干扰，影响了用户的使用效果。
2 无线信号干扰广电HFC网络的途径
一般来说国家对无线频段和有线频段的划分和使用都有较为严格的规定，移动和联通的基站所发射的频率和功率以不影响人的健康和不干扰特定的行业业务为原则，对广电HFC网络造成干扰的无线信号主要是通过以下几种途径：
（1）同频段，强功率干扰，此类无线信号具有同广电某数字频道信号同频段的特征，且发射功率查过某数字频道信号的场强，抢占挤压这个频段的传输信道，严重时淹没整个传输信道，造成该信道的载噪比、BER／MER指标严重劣化，数字信号乱码，丢码等现象。
（2）通频段干扰，基于CMTS系统广电HFC双向网络肩负宽带、互动、数据等业务传输使命，某些空中信号能在小范围内造成网络的回传频段5～65MHz通频段干扰，使用户的CM和互动机顶盒处于掉线状态，无法实现上网、视频点播等功能。
（3）部分广电HFC网络系统屏蔽性能差为无线信号干扰其信号创造条件
3 相关案例
案例1
故障现象描述
峨眉岭地区用户集中反映中央1-7台马赛克或显示黑屏提示无信号，楼层越高受影响越严重。
故障原因分析
导致部分台马赛克或无信号的原因有以下几种情况：
（1）信号强度：中央1-7所属中心频点为387MHZ，若该频点的信号强度太弱或太强，都会导致马赛克或无信号。
（2）信号质量：衡量数字信号质量的指标以MER值和BER值为准，MER值和BER值不达标，也会导致马赛克或无信号。
故障处理过程：
故障地址超出了一台光站所覆盖的范围，且相对集中，机房前端查看各光站率属于不同光发，且这几个不同光发所带其他地区均正常，排除了机房设备问题。对故障用户端387MHz进行指标测量。测量的信号电平值为60dB，MER值在24dB-29dB波动，星座图有严重离散现象（如右图），且楼层越高该频点指标越差。
检测放大器输出信号387MHz的技术指标正常。随即用自制的简易天线，接上860DSP频谱仪，通过观察频谱在中心频点387MHz附近有一个很强的空间信号，电平大约在65dBuV左右。频谱如下图所示，依此可判断该故障为该空间信号干扰导致。
要解决空间干扰，首先要找到干扰源，并降低或消除，其次要增加网络的屏蔽性。基于此思路，首先请市无线委员会技术人员使用信号检测仪找到干扰源，通过协商将信号源强度适当降低。其次将用户室内不合格的有线电视器材进行更换，使屏蔽性能达到标准要求。通过这两种方法使用户终端的MER和BER值达到了要求，故障随之解决。
原理解析：
此干扰为数字信号干扰，以功率占用为主。当该国家部门发射的无线信号功率很强，且与数字信号频率相同或相近时，超过线路传输的数字信号功率，就会对数字信号形成干扰。
此时的数字信号MER值，BER值完全不达标，经过载波调制处理以后已经不是纯粹的数字信号，造成机顶盒解码时出现误码，从而导致了马赛克或黑屏现象的产生。
案例2
故障现象
同一小区多个用户报修数字电视北京卫视，上海卫视等频道出现马赛克现象。此现象间断出现，无时间规律，且现象持续时间仅几秒钟。靠近小区门口的用户此现象尤为频繁。
故障原因分析
造成多栋楼数字电视个别台马赛克的原因：
（1）光站以下线缆故障。
（2）光站或光站以上故障。
（3）外界干扰造成。
故障处理过程
（1）北京卫视，上海卫视等频道的载波中心频点为419MHZ。出现马赛克时检测放大器输出信号419MHZ指标，信号强度和MER值，BER值均正常。
（2）在几个报修用户门头入户信号源处检测信号，所有指标均正常。
（3）同时检测终端，信号强度正常，MER值偏低，在24～29db间波动，BER值低于1*10^-5，且越靠近小区大门信号指标越差，其他频点正常。初步判断为空中无线干扰。
（4）用自制的简易天线，接上860DSP频谱仪，在小区门口对419MHZ进行监测发现，小区门卫使用对讲机进行通话时，频谱仪便可检测到419MHZ附近有较强的无线信号。
（5）通过和小区物业的协商，将对讲机的通话频率改到数字电视中心频点以外的频率后，信号恢复正常，故障现象消失。
原理解析
（1）根据工业和信息化部的文件规定，对讲机的频率范围为：137MHZ～167MHZ，403MHZ～423.5MHZ。
（2）该小区物业使用的对讲机工作频率设在419MHZ附近，通话时形成无线干扰，导致北京卫视形成马赛克。
（3）该对讲机的功率较低，影响范围有限，只有离对讲机较近的终端才会受到干扰。门卫处正常会使用对讲机，马赛克出现较为频繁。其余楼栋用户，在路过的保安使用对讲机时便会受到干扰。
4 结束语-预防措施
特殊的国家机构或部队产生的无线信号干扰需公司高层领导通过特定渠道协商解决，部分广电HFC网络中存在的屏蔽性问题则需要我们积极的做好基础工作来加以解决，有以下措施：
（1）同轴电缆屏蔽效能的高低主要取决于其外芯屏蔽层的效能，与屏蔽层的材料及其网编织密度、电缆屏蔽层的接地方式、信号源阻抗、负载的匹配和电缆的弯曲程度有关，其屏蔽效能随网编织密度的增加而上升，随传输信号频率的升高而下降，因此选用国标有线电视材料尤为重要，能有效的屏蔽外界干扰。
（2）严格按施工质量标准架设线路，不使电缆弯曲半径低于标准要求，严格按工艺要求制作给类网络接头，确保网络达到屏蔽要求。
（3）在做好网络屏蔽的同时，在网络敷设时还要尽量避免靠近干扰源，确保数字电视信号稳定传输。
参考文献
[1]由于是国家特殊部门，无法要求对方彻底关闭信号源
HFC网络有线电视 篇5
90年代以来, 光纤传输技术、数字技术、微电子技术、光电子技术的迅速发展, 使有线电视系统发生了革命性的变化。利用光纤传输的低衰耗、高可靠性, 研制出了新型的有线电视系统——HFC (Hybrid Fiber Coaxial) 。HFC网是一种新型的宽带网络, 采用光纤到服务区, 而在进入用户的“最后一公里”采用同轴电缆, 它是一个能实现双向传输的交互式宽带网, 可将高速数据、视频及语音通过一根线传输。HFC网络能够为有线电视用户提供更好传输质量和更高可靠性的传输手段。其中光纤网起到高速连接的作用, 同轴电缆网起到方便和价格低廉的高速连接的作用, 两者的有机结合, 构成了有线电视网的基础。HFC网不仅提高了有线电视系统的传输质量和可靠性, 更重要的是形成了一个性能良好的双向通信的基础结构。数字压缩技术和高效数字调制技术大大扩展了有线电视网的节目容量。同时HFC网络的带宽也从过去的450MHz扩展到了750MHz甚至1GHz, 真正意义上实现了网络宽带传输。典型的HFC网络如图1所示。
HFC网络是高效廉价的宽带综合用户分配网络, 它频带宽、成本低、容量大、多功能、抗干扰能力强, 支持多种业务并连接千家万户.目前光纤到户技术还不够成熟, 加上光纤价格较贵, 所以还是采用同轴电缆到户, 今后以HFC为首选的高速信息网的用户网络及有线电视通信技术将得到全面发展。
2 HFC网络的研究现状
由于早期有线电视接入网为同轴电缆网, 这种系统对信号衰减大, 我们不能无限制地用级联干线放大器来增加传输距离。20世纪90年代, 随着光纤通信技术的成熟和商品化, 应用到有线电视传输网, 从而形成了混合光纤同轴接入网HFC的概念。1998年3月, 国际电联ITU-T第9研究组批准了一批新的J系列建议, 其中J.93 (有线电视系统中数字电视二次分配的条件接入要求) 、J.112 (交互有线电视业务的传输系统) 和J113 (通过PSTN/ISDN的数字视频广播交互通道) 等建议规范了HFC接人方式, 为HFC交互业务的大规模商业应用铺平了道路, 将有力推动HFC网向多功能应用的方向发展。
目前, 世界上许多国家均在进行HFC网多功能业务的开发和改造。美国时代——华纳公司建成了覆盖35万户居民的综合双向CATV网络, 可同时为35万户居民提供视频点播 (video on demand) 服务。比利时有线电视经营商Telenet与欧洲赛牡公司合作在比利时北部建成了世界上最大的三网合一平台系统, 此系统由51个前端和8千多个光节点组成, 覆盖用户250万户, 其中210万户使用了各种增值业务。在日本, 松下公司利用多频道QAM调制信号传输技术仅用一根光纤传输500个频道、2000种节目, 分配传送到15000多家。我国青岛市、重庆合川市也建成了基于HFC的城市信息综合网络, 可以提供Internet接入、电缆电话、VOD等多种服务。
HFC网是目前人们公认的较好的接入方式, 是解决信息高速公路问题最佳方案之一。它充分利用有线电视网络资源优势来实现Internet的宽带接入, 在有线电视通信技术上有着广泛的应用前景。
3 HFC在有线电视通信上的应用
HFC网由光纤部分和同轴部分组成, 光纤从前端延伸到邻近光节点, 然后通过同轴电缆为500-2000个用户提供服务。有线电视HFC网络比较合理有效地利用了当前的先进成熟技术, 将数字与模拟传输融为一体, 光电功能集于一身, 同时提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、较好性价比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务, 还可以逐步开展交互式数字视频应用。
3.1 HFC网络适应有线电视通信要求
在有线电视HFC传输系统中, HFC中光纤的波长选择满足传输距离远, 覆盖面大的要求, 降低了传输成本同时增加了可靠性和灵活性。它增加了原有的频带宽度, 在模拟信号和数字信号中都能得到更充分的利用, 同时加快了传播速度, 减少了失真。
3.2 HFC的数字通信
HFC可采用双向交互化连接方式, 即外交互式和完全交互式。外交互化方式是利用HFC的下行扩展频带 (>450M) 做下行链路, 利用公共电话线做上行链路。这种系统中, 上下行数据传输率是非对称的, 前端应有数字端机与公共电话网 (PSTN) 相连, 终端使用混合电缆调制解调器。完全交互式方式需要将所有的放大器和光节点改造成双向传输, 这种系统可以提供对称服务。
将来的电视广播体制要实现全数字化即数字节目源——数字传输——数字接收。许多国家均在进行相关的实验和规划。采用数字压缩技术和数字传输技术可以极大地扩大HFC网的节目容量。目前, 绝大部分组织已经将MPEG一2 (活动图像压缩标准, ITU—T制定的一个标准) 作为HFC网络的图像压缩标准, 而调制方式采用高进制的QAM (64QAM或256QAM) 。这样在原来的一个模拟频道 (8M) 可以同时传送9～l0个标准的数字电视节目, 大大提高了节目容量。数字化传输抗干扰性强。系统性能不受传输距离和系统配置的限制, 信号经再生、中继后其质量不变, 维护成本很低。这些特点将充分体现出HFC网络在有线电视通信应用上的优越性。
4 HFC网络中噪声问题及其解决方法
人们将回传噪声问题视为影响HFC网络运行的重要原因。噪声是来自系统外部及内部的与信号本身无关的各种干扰的总称。噪声对系统威胁很大, 噪声较轻时会影响系统传输质量, 噪声严重时, 甚至会导致系统瘫痪。网络的噪声可以分为系统内噪声和系统外噪声。系统内噪声主要是热噪声, 包括无源网络产生的基础热噪声和有源设备产生的热噪声等, 系统外噪声又称为侵入噪声, 主要有自然界噪声等。
系统内噪声产生的主要原因是导体内电子的无规则运动, 从而产生基础热噪声, 在电缆网络中, 除了基础热噪声外, 有源设备 (主要是放大器) 还会带来热噪声, 要抑制噪声, 就要对其进行合理设计。尽量减少反向放大器数量;延长光纤使用范围, 减少每个光节点覆盖用户数量, 减小噪声的累加;在双向网络中, 系统采用双向放大器, 反向放大器与正向放大器安装在一个机壳内, 因为上行频率较低, 带宽较窄, 反向放大器的放大倍数较小, 工作带宽较窄, 所以就放大器而言系统噪声较小, 并且放大器入口电平可以设置较高, 进一步降低噪声。
另外一种系统内噪声是由光传输系统带来的, 因此设计中可以将上行通道中使用比M-QAM抗干扰能力强的调制方式, 如正交频分调制 (OFDM) 。采用同步码分多址 (S—CDMA) 接入方式或使用捷变额调制解调器, 避开干扰。
对系统外噪声的抑制, 我们采用优化网络的措施, 优先选择管道地埋的方式, 光节点箱和分支器箱应选用金属材质, 箱体应有良好的接地设施, 所以光节点箱的结构应有通风设计, 分支分配器等器材在安装过程中不能出现破损等。另外在用户室外分配箱内对暂时没有开通双向业务的用户引入线安装高通滤波器也是一种有效抑制系统外噪声的方法。开发先进的网管系统在出现问题时及时报警, 以便达到网络的实时维护以便更加有效的抑制外噪声。
5 结论与展望
本文对现有的HFC网络在有线电视通信方面的应用进行分析, 综述了HFC的研究现状, 并分析了HFC网络是如何适应有线电视通信要求的, 对HFC的数字化通信进行介绍, 分析并解决了HFC网络传输中的噪声问题, 从而说明HFC网络在有线电视通信中具有一定的优越性。
未来广播电视数字化是必然的发展趋势。为与之相适应, 有线电视HFC网络作为传输广播电视的主要载体, 必须按照广播电视数字化的要求进行网络改造, 使全国各地的HFC有线电视网络通过光缆干线、微波干线、卫星线路实现互联, 形成了一个覆盖全国的全方位、多功能的巨型广播电视网络。经过改造的HFC网将从一个专业网络向综合网络、向信息高速公路靠拢、接轨。那时候HFC网能向人们提供的已不仅仅是传统意义上的收看电视节目, 而是提供包括图像、数据、语音等全方位的多媒体服务。
摘要：本文研究了HFC网络的现状以及它在有线电视通信技术上的应用, 对HFC网络存在的回传噪声问题进行了分析并提出解决方案, 从而得出HFC应用在有线电视通信技术上具有一定优越性的结论。
关键词：HFC网络,有线电视,回传噪声
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HFC网络有线电视 篇6
关键词：HFC网络,改造,方案
1 旗山矿有线电视HFC网络现状
旗山矿电视台地区共有用户约3 000户, 现有有线电视系统已运转多年, 设备线路都陈旧老化且功能单一, 达不到双向传输的技术要求, 适应不了有线电视的数字化、宽带化、智能化的要求, 此次针对该区内部分主干网及用户分配网进行整改更换, 属于用户层网络工程。
2 旗山矿有线电视HFC网改工程目的
根据徐州矿务集团公司及旗山矿年度为民办实事文件精神, 为满足矿山文化娱乐需求, 完成有线电视系统传输线路的光缆化改造, 做到网络布局合理, 更新入户线及插件设备, 提高入户信号质量, 为实现数字电视搭建好基本平台。整体设计方案为光纤到小区, 楼栋内采用集中分配的方式, 这样就能充分保证各户的入户电平比较均匀, 减少了噪声、干扰。
2.1 旗山矿有线电视HFC网络改造设计要求
采用光缆延伸至楼栋;用户端进行集中分配网络改造。
2.2 HFC网络改造设计方案目的
以承载有线电视基本业务、扩展业务、增值业务为目的, 充分利用有线电视网络存量资源, 进行有线电视HFC网络的双向化升级改造。
2.3 设备器材及施工范围
光缆无源传输工程部份, 将干线光缆的光信号送至楼栋内;电缆分配网是将所有到小区的光信号经光电转换的电信号在楼栋各单元内集中分配直至用户家中。
2.4 HFC网络改造设计方案的依据
徐矿电视台总前端将电视信号通过1 550 nm系统传送到旗山矿电视台前端机房, 旗山矿电视台前端机房将电视信号接收以后经过处理进行传输。
2.5 方案设计
2.5.1 前端机房光发射机配置方案
旗山矿电视台前端机房放置2台1 550 nm光放大器, 同时考虑到前端机房要处理两路环网信号接入, 并考虑其信号安全正常的运行, 因此需要在前端机房配置1台光开关, 前端机房设计如图1所示。
2.5.2 主干光缆配置方案
从旗山矿电视台机房到物业总公司敷设1根36芯的主干光缆, 其中还需进行两路光分配, 其中一路传输至职工宿舍楼敷设1根12芯主干光缆到小区光交接箱;另一路传输至工人村敷设1根24芯主干光缆到小区光交接箱;另家属宿舍、平房、以及矿办公室则利用原通信光缆的40芯, 其中家属宿舍、平房利用4芯, 办公室利用2芯。
2.5.3 小区无源光分配方案
当主干光缆传输至小区光交接箱时, 通过两分路光分配依据先四分、后八分的原则即1路可覆盖32个光节点, 然后利用4芯光缆传输至每栋楼, 光交接箱内传输设计如图2所示。
2.5.4 小区光节点配置方案
每个楼栋光节点处放置1台楼栋型光接收机, 提供4口输出, 每台光接收机可覆盖该楼内的所有单元, 接收机采用-2～-4 dB低光功率接收, 总计需要150台。
2.5.5 楼内集中分配方案
楼内各单元间采用75-9线 (部分穿30 mm PVC管沿墙固定的方式) ;单元内各户集中分配, 采用75-5线入户 (楼内采用12分配, 到用户家预估20 m) , 入户线12 m。水平布线为20 mm PVC管, 垂直布线为40 mm PVC管。各楼层用四通盒与20 mm PVC管相连接。
3 HFC网络改造特点
整个网络采用星型结构设计。网络结构非常简单, 便于维护, 传输带宽高, 扩展性强, 而且造价低。建设最先进、最实用、造价最合理的网络。以光缆为主干线, 延长干线用-12同轴电缆, 同轴电缆长度最长不能超过200 m, -9同轴电缆长度最长不能超过100 m, 延长放大器通过本次整改以后只需最多连接2级, 用户群电缆分配网以星型结构为主。
光缆延伸至楼栋可以减少粗同轴电缆的用量, 可使电视信号质量更好, 信号抗干扰能力更强, 网络更加简单, 维护更加方便, 楼宇由于少了管线也变得更加美观;光缆延伸至楼栋可以使每幢楼数据网带宽迅速增加, 而且非常有利于将来的其他数字电视以外的业务扩展, 为将来的三网融合打下良好的布线基础;光缆延伸至楼栋再加上当前五类线到户可以使用户分配到10兆带宽, 可以享受各种视频服务, 更不用说基础的通信;光缆延伸至楼栋还可为将来光缆入户做准备, 那时只需在楼栋单元内进行光缆延续就可以了, 不会造成线路主干网络的很大变化, 可谓设计超前, 方便升级改造。
4 结语
HFC网络有线电视 篇7
1 数字电视的优点与HFC网络的影响
1.1 数字电视的优点
数字电视是指电视节目从录制、采编、传输、接收等环节全部采用数字化技术来实现、包括数字摄像、制作、编码、调制和接收等, 达到高质量传送电视信号的目的。数字电视具有丰富的电视节目、数字广播、阳光政务、资讯服务、互动游戏等功能。一个完整的数字电视系统同模拟电视广播系统一样, 也是由前端节目源、广播传输和接收三大环节组成, 数字电视系统主要由信源编解码、节目流与传送流多路复用/解多路复用、信道传输、信道编解码等设备组成。其中信源编码主要采用MPEG.2压缩编码, 包括视频编码、音频编码、数据编码三部分, 信道编码主要是采用RS编码、数据交织TCM联合编码调制等技术, 调制方案可以采用QPSK、QAM、COFDM、VSB等调制技术。在接收端, 可以采用数字电视接收机, 它应具备调谐接收、解调、解扰、解多路复用等功能, 能将MPEG.2压缩编码后的码流解码还原成为视频、音频信号, 从而重现数字演播室传送来的图像与伴音节目;也可利用模拟电视接收机加STB (数字机顶盒) 的方式实现接收, 其中数字机项盒应具有调谐接收、解调、解扰、解多路复用等功能, 解码后输出模拟视频、音频信号, 由模拟电视接收机的显示器部分显示图像与伴音节目。数字电视从根本上改变了电视信号的处理方式, 它与模拟电视有本质上的区别。
在数字电视系统中, 从电视图像和伴音信号的信源处理、传输到接收和记录都是数字化的, 与模拟电视相比, 有如下优点。 (1) 传输质量高。在模拟信号传输过程中, 不可避免地会产生失真并引入噪声, 导致信噪比下降。所以, 模拟信号的传输质量得不到保证。数字信号是脉冲信号, 能确保传输后信号的信噪比。 (2) 图像清晰度高。在模拟电视中, 由于梳状滤波器分离两个色差信号的彻底性欠佳, 不可避免地出现色调失真;又由于亮度信号与色度信号之间的串扰, 使彩色图像质量下降。在数字电视机中, 利用集成在一块芯片上的自适应数字滤波器, 能使亮度信号和色度信号充分分离, 提高了彩色图像的质量。 (3) 容易实现自动化。由于采用数字技术, 能实现微处理器控制下的自动调整和操作, 也可以与计算机或其它数字式设备组成系统, 实现可视数据、文字图形, 以及图像的综合显示, 具备文字广播接收功能等。 (5) 频道利用率高。在有线电视网络中, 一个PAL制电视频道可播6-8套标准清晰度数字电视节目。 (6) 服务多样化。数字电视的发展将促进广播电视、通信和计算机产品的相互配合, 即电视、电话和计算机的一体化, 产生多种新的信息业务, 如远程教学、图文杂志阅读、视频点播、电子游戏等等。
1.2 影响HFC网络的因素
在HFC有线电视网络传输模拟电视节目情况下, 系统性能的好坏通常是用载噪比 (C/N) 、载波组合二次差拍比 (C/CSO) 、载波组合三次差拍比 (C/CTB) 这三大指标进行衡量。根据国家广电行业标准 (GY/T1999) 规定:有线电视系统的载噪比C/N≥43d B、载波组合二次差拍比C/CSO≥54d B、载波组合三次差拍比C/CTB≥54d B。在设计时, 通常取1d B的设计余量。其中载噪比C/N定义为载波功率与噪声功率之比, 以分贝表示。由于有线电视系统中的连接阻抗都规定为75Q, 所以也可以认为是载波电压和噪声电压之比, 其中载波电压取有效值, 噪声电压取均方根值。在HFC有线电视系统中包含许多有源和无源部件, 它们都会产生程度不同的噪声功率。不论有无信号, 这些噪声总是客观存在的, 是一种不可预测的随机噪声。噪声干扰在图像上表现为杂乱运动的小亮点、暗点, 在图像传输过程中, 图像清晰度也将随噪声电平的增加而下降。所以, 系统中存在噪声是一个很重要的问题, 必须设法控制其影响。
2 保证数字电视HFC网络正常传输的设计措施
影响数字电视HFC网络正常传输的因素是多方面的, 减少这些因素对数字电视传输的影响, 本文主要研究如何从设计上保证数字电视在HFC网络上正常传输。 (下转第4568页) (上接第4564页)
2.1 进行可行性研究
可行性研究是数字电视HFC网络设计前期进行的工作, 是后续设计工作的指导性文件, 有时也称为“总体规划”, 它的主要内容是提出建设项目的大致设想, 初步分析项目建设的必要性以及技术上、经济上的可行性, 对建设规模、技术方案、投资估算、效益分析作详细研究。
2.2 强化初步设计
初步设计是施工图设计前必须完成的工作, 主要解决工程设计中的关键问题, 指导后续施工图设计。主要内容如下:信号来源及其具体配置情况;网络近期功能需求和用户规模、远期功能需求和用户规模;网络拓扑结构、前端和分前端位置及路由;系统的传输模式;系统技术指标及指标分配;主要设备功能需求及设备选型;工程费用概算。设计措施主要包括:根据对网络功能的要求, 合理设计网络结构。根据网络结构, 合理分配系统指标, 保证指标核算有适当的余量。设备选型要兼顾技术指标、经济性、兼容性等要求。重视光发射机各项主要参数, 合理设计光放大器、光接收机的输入光功率和干线放大器的输入电平, 减少系统噪声, 提高系统载噪比。
2.3 施工图设计
数字电视HFC网络施工图设计主要包括前端系统设计、光缆干线传输系统设计、同轴电缆传输系统设计。前端系统设计主要包括:机房布局设计;设备选型及配置, 包括信号源设备、编解码设备、调制解调设备、混合器、分路器、放大器、发射机等;机架设备布局;前端系统指标核算;供电设计;动力环境设计;监控及应急设计;网管设计等。并设计相应的施工图。光缆干线系统设计主要包括:光发射机、光接收机、光放大器等光设备器件选型及配置;干线光缆路由设计;光缆规格型号设计;光缆部分系统指标再分配及技术指标核算;光设备光参数及电参数设计;光缆部分施工图设计等。同轴电缆系统设计主要包括:干线放大器、分支器、分配器、电缆等器件选型及配置;计算系统传输电长度, 放大器间距、增益、级数;同轴电缆部分系统指标再分配及技术指标核算;设计上、下行通道的性能指标参数;同轴电缆部分施工图设计等。设计措施主要包括:重视光电缆质量, 合理设计光电缆路由, 合理搭配使用不同规格的电缆和分支分配器, 减少传输损耗, 保证用户终端电平合理。系统的非线性失真主要取决于设备的非线性失真和光缆的非线性失真, 设计时一方面要保证设备的技术性能符合设计规范要求, 一方面要保证设备运行环境符合设计规范要求, 以改善系统非线性指标。数字电视对相位噪声和突发性强干扰比较敏感, 设计时要严格控制反射损耗指标, 尽量减少活接头数量, 减少反射的来源。合理规划系统频带分配, 减少数模混合传输的相互影响。
总之, 随着电视技术发展迅速, 尤其是“最后100米技术”的发展更是趋于多样化, 将有很多技术应用到有线电视频段的高端传输高速数据等, 由于现阶段需求不够明确、能力有限, 未能对与数字电视传输相关的多种双向互动进行更多研究, 还需要进一步的研究
摘要：数字电视 (DTV, Digital Television) 指电视节目从录制、采编、传输、接收等环节全部采用数字化技术实现, 传输方式分为卫星传输、有线传输、地面传输三种。由于我国近年大规模建设了以HFC (Hybrid Fiber Coaxial) 技术为代表的有线电视网络, 采用HFC网络以有线模拟方式混合传输数字电视和模拟电视, 成为各大中城市现阶段传输数字电视的主要方式。然而, 由于多方面的原因, 有线广播电视的数字化工作不可能一蹴而就, 模拟电视向数字电视转换不可能一下完成, 因而数字电视和模拟电视不可避免地还将在一个较长时期内在HFC网络上混合传输。为此该文主要对数字电视在HFC网络的传输设计进行了探讨。
关键词：数字电视,HFC网络,传输,设计
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HFC网络有线电视 篇8
1 基于HFC网络的CM方案
HFC (Hybrid Fiber Coaxial) 是由光纤与同轴电缆混合的网络, 也是目前应用最为广泛的网络。网络有三个组成部分, 分别是光纤干线、同轴电缆干线和用户自配线。在“光进铜退”的必然趋势下, 分布式HFC网络凭借其便利性、经济性、可靠性成为众多广电运营商的首选网络。CM (cable Modem) 是电缆调解器, 是有线电视接入广电系统的终端设备。基于HFC网络的CM方案总体来说是指, 以光纤网络连接总前端、分前端、光节点, 而同轴线缆由光节点连接至每个CM, 一般在分前端需要配备CMTS。该方案的优势在于集中程度极高, 设备量较少, 设备管理相对较为方便。而缺点则是分前端的CMTS单位宽带成本太高, 上下行带宽逐渐无法满足用户日益增长的需求。
2 基于EPON技术+最后100接入部分的方案
2.1 EPON技术
在HFC网络中, 光纤接入部分已经成为制约网络发展的瓶颈。传统的CM方案存在较多缺点, 跟不上网络的升级换代。一种新型的光纤接入网技术EPON随着HFC网络向数字化、IP化方向发展, 越来越得到行业的认可。EPON, 也称GEPON, 是无源光网络的一种, 采用了点到多的网络结构, 利用光纤和光无源器件进行传输。数据传输可达到1Gbit/S, 而且具有对网路协议透明的特点。综合了以太网和PON技术, EPON技术拥有高带宽、抗干扰能力强、抗衰减效果好、安全性极高等优点, 使之符合下一代网络发展的潮流, 成为最为重要的FTTH技术之一。
EPON网络主要包括, OLT (光线路终端) , POS (无源光分路器) , ODN (光纤分布网) 和ONU (光网络单元, 即用户单元) , 其中, ODN光分布网络又包括光纤和光分配器。图1为EPON网络结构的示意图, 在图中可以看到POS起到连接光线路终端与光网络单元的作用, 其功能是将上行数据集中并对下行数据进行, 在下行方向采用IEEE 802.3技术, 上行集中数据执行分复用相关接入协议, 一般一个无源光分配器可通过分线连接8、16、32、64个ONU。
在图1中, 可以直观地了解到EPON不包含由光网络单元接入用户网关的部分, 最后一部分接入用户段一般可分为几种不同的方式, 按照载体方式不同, 可分为LAN, 无源EOC、有源EOC3种方式。
2.2 LAN技术
EPON+LAN的技术, 组网相对简单, 就是在ONU后加一个LAN局域网。用户通过重新布置五类线方式, 实现网络的改造, 但是需要将数据业务和电视业务分两个网络来建设, 相对原HFC网络, 增加了一条上传通道。
该技术的优势在于:1) LAN技术十分成熟, 设备丰富且经济, LAN网络升级方便;2) 网络接入带宽高, 可承载全业务运营;3) 数据和业务分开组网, 互不影响。缺点在于:1) 数据和业务两张网络对于后期维护有一定的困难;2) 需要重新铺设五类入网线, 投入大、施工周期长, 成本相对较高。
2.3 无源EOC
EOC是指通过同轴线缆传输以太网数据的技术, 通过同一条同轴线缆传输有限电视信号和以太网数据, 传输有线电视射频信号前需要通过频分复用技术对其进行调节, 最后客户端 (机顶盒) 分离出两种数据, 以此实现双向化改造。EOC技术分为无源和有源技术, 无源EOC的代表是基带EOC, 而有源EOC的典型代表是MOCA、WIFI、HomePNA等。
无源EOC一般为无源接入设备, 如基带EOC, 它是基于IEEE 802.3的相关协议, 将以太网数据使用平衡——非平衡转换器转换, 与有线电视信号混合后进入同轴线缆。该种接入方式的缺点主要有:1) 必须使用星型结构, 与网络普遍存在的树形结构无法结合, 改造成本高;2) 采用基带为载体来传输, 反向噪声大、回拨干扰严重。因此无源EOC技术逐渐被市场所淘汰。
2.4 有源EOC
与无源EOC相同, 有源EOC也是通过同轴线进行有线电视数据和以太网数据传输的, 相比基带EOC多了一步调制的过程, 通过有源器件将信号调制成射频后再传输。HomePNA、MOCA、WIFI等是目前主流的有源EOC技术。
EPON+HomePNA, 采用国际标准ITU-A, 使用低频段进行传输, 调制方式是FDQA。传输速率一般为128Mbps, 优点在于传输频段低, 损耗极小。EPON+MOCA技术的传输速率更高可达到270Mbps, 缺点在于使用频段较高, 信号衰减严重, 因此限制了传输距离, 信号调制器离用户终端的距离不能太长。WIFI为载体的接入模式使用无线局域网的方式将ONU与用户网关连接起来, 该技术目前以及十分成熟, 最新的技术标准为802.11n、802.11ad、802.11ac, 随着技术的发展传输速率也越来越高。但是缺点在于使用的频段较高 (目前为2.4GHz~2.48GHz之间, 今后可能使用更高频段, 如5GHz) , 衰减较大。
有源EOC技术成熟, 拥有多种接入技术, 高频段调制产品虽然存在损耗, 但传输速率高, 信号稳定;低频段调制产品有利于扩大信号范围。使用该技术, 可以通过原有的HFC网络, 在同轴线中增加上传通道, 不需要进行重新布线, 改造成本低。对于运营商来说, 根据各自的运营模式、业务需求、频带资源等不同情使用不同的EOC技术。
参考文献
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HFC网络有线电视 篇9
关键词：HFC网络,时移电视,机顶盒,RTSP,RTCP
1引言
目前国内的有线电视正处于从单向网络向双向网络的整体改造阶段,与此同时,为满足用户对信息获取的更高需求,广播电视行业增值业务也正在从纯视频业务向多媒体终端的视频—数据融合业务转变。当前各省市大多采用的是HFC组网方式,双向HFC网络采用光纤到服务区,在进入 “最后一公里”时采用同轴电缆接入。与其它宽带接入方式相比,HFC比较合理有效地利用了当前的基础设施与硬件平台,结合成熟的先进科学技术,融数字与模拟传输为一体,集光与电功能于一身,在提供高质量的多频道模拟广播电视节目的同时,还可以作为各种信息增值服务以及交互式数字视频服务的基础平台[1]。
时移电视(Time-shifted TV,简称TSTV)提供对实时的电视节目流进行快进、快退、前跳、后跳、暂停等VCR操作,使实时、不可控的电视节目如同观看VCD、DVD般方便、可控。目前,基于IP网络的时移电视系统在国内外都有成功的应用范例,但由于基础设施、硬件环境的不同,在有线电视网络上实现时移电视系统还有很多需要解决的问题。
本文设计的机顶盒仿真程序,可以模拟时移电视服务器后端设备,即IPQAM与STB(Set-Top Box,机顶盒)的主要功能,向服务器发送单个或大规模并发的点播请求,接收和处理服务器下发的数据流,并显示记录系统运行状态。工程实践证明,在系统的开发与测试阶段,仿真机顶盒都发挥了极其重要的作用。
2双向HFC网络时移电视系统
2.1 TSTV系统结构
时移电视与传统电视行业的PVR有本质的区别。首先就存储的内容而言,时移电视可以对所有频道所有内容提供时移电视服务,而PVR仅能对某个频道某段内容进行录制。其次就系统造价而言,时移电视采用集中存储大大降低整个系统造价,PVR在每个STB都安装一个硬盘,成本高昂。此外,时移电视用户可以对直播节目进行倒退、暂停等操作,PVR只能在录制好节目后才可以进行VCR操作。
时移电视在提供电视直播服务的同时,将实时电视节目保存在服务端,从而实现在任意时刻、按照用户指定方式、播放指定时间的电视节目。运行在双向HFC网络上的时移电视系统,包含TVOD服务器、SRM、IPQAM、STB等主要设备,如图1所示。
其中,IPQAM用于把TV流数据从IP网络调制到HFC网络;SRM(Session Resource Manager)主要负责IPQAM链路资源的管理与分配;TSTV服务器是核心设备,可以按功能划分为三个模块:采集前端、服务模块(TSTV)、管理模块(TSTV-M)。采集前端用于接收实时MPEG-2 TS流输入。服务模块录制TV节目的同时向用户提供VCR操作服务,并能够自动根据时移深度增删实时TV数据。管理模块集成了所有与外部设备通讯的功能。
2.2双向机顶盒点播流程
HFC网络TSTV应用中,机顶盒的点播流程可分为下列五个步骤,如图2所示。
(1) 每次点播开始前STB通过资源管理器SRM从IPQAM获取传输链路资源,并得到TSTV-M的通讯地址;
(2) STB发起到TSTV-M的连接,获取TSTV服务器的点播RTSP地址;
(3) STB向TSTV服务器发起点播会话;
(4) TSTV服务器响应STB的点播请求,将节目流发往IPQAM的指定端口;IPQAM经调制后再发到STB;
(5) STB对收到的流解调解码播放,在收到服务端RTCP SR报告后返回RTCP RR报告。
3仿真机顶盒设计
3.1仿真机顶盒设计思路
在HFC网络上开发TSTV系统,服务器前后端都需要与有线网络专用设备如IPQAM和机顶盒(Set-Top Box,STB)等进行交互[2]。然而,在系统开发阶段,一方面现有的有线电视运营环境不允许直接在其上进行调试,另一方面这些专用设备往往价格十分昂贵,不可能单独用硬件搭建类似的开发和测试环境,所以必须考虑替代的方案。
我们的设计思路是,时移电视系统的开发与测试都在IP网络上进行,因此需要用软件模拟有线环境中设备的功能。在STB的点播流程中,获得TSTV-M的地址是进行后续步骤的前提,由于开发环境中不存在SRM,因此考虑通过设置和读取配置文件给出TSTV-M的地址。在节目流下发时,不通过IPQAM进行调制,而是让TSTV服务器把RTP流直接发往指定的IP地址。仿真机顶盒通过向TSTV服务器传递伪造的IPQAM IP地址(该地址设为接收节目流的计算机IP地址),达到绕开IPQAM的目的。在接收端,由于TSTV服务器直接发出来的就是RTP流,因此可以在运行仿真机顶盒的计算机上调用VLC进行解码观看。
3.2仿真机顶盒功能描述
STB在时移电视中主要功能可以概括为通讯控制与解码。通讯部分采用RTSP[3]实时流协议与服务器进行点播会话,通过RTCP[4]实时流控制协议接收与反馈流状况。因此在仿真机顶盒中我们要实现RTSP、RTCP协议。机顶盒一般是硬件解码,仿真程序则可以直接调用VLC media player[5]等媒体播放软件来检验效果。仿真程序界面如图3所示。
仿真机顶盒实现的功能包括:
正常播放:仿真机顶盒程序能够同STB一样发起点播与正常结束会话。
快进快退:仿真机顶盒程序实现实时快进快退功能;按照与TSTV接口规范,可以实现两倍、四倍、八倍、十六倍、三十二倍快进快退。
前跳后跳:通过实现RTSP协议,支持前跳后跳功能,可以在TSTV服务端录制节目时间段内实现任意前跳后跳操作。
画面收看:通过在连接建立成功后实时调用VLC,在VLC中收看播放画面。VLC不仅能够播放正常状态下的画面,还能播放快进快退状态画面。
并发控制:通过修改配置文件中并发点播参数取值,可以方便的控制并发数量。
如上所示,仿真能模拟真实机顶盒实现正常点播、不同倍速快进快退、前跳后跳等VCR操作;并且可以启用多线程,模拟并发点播,对时移电视进行并发压强测试。根据双向HFC网络环境下机顶盒的实际工作流程与涉及到的相关协议与技术,我们设计实现了机顶盒的仿真程序,并结合测试的需要,增加大规模并发点播等功能模块。
3.3仿真机顶盒流程
仿真机顶盒程序主要模块工作流程概括为:与TSTV-M通讯获得RTSP点播地址,通过RTSP信令交互控制点播流程,通过RTCP监控流质量,利用VLC观看效果。程序流程如图4所示。
4仿真机顶盒的实现
4.1 RTSP协议原理与实现
RTSP实时流协议,定义了客户端与服务端点播会话的规范。通过在客户端和服务端实现各自相关的RTSP协议部分,我们可以良好地开始、控制、结束一次点播会话。RTSP会话过程可以简单抽象为一个客户端请求(Request)与服务端响应请求的过程。模拟STB程序作为客户端程序,主要涉及RTSP请求的实现以及分析服务端的响应内容。
仿真机顶盒程序中涉及OPTIONS、DESCRIBE、SETUP、PLAY、PAUSE、TEARDOWN命令。在我们的系统实现中,一个点播会话的完整流程为:OPTIONS->DESCRIBE->SETUP->PLAY->...—>TEARDOWN。各个命令中的rtsp_url皆由STB通过与TSTV-M通讯获得,这与系统具体实现方式有关,不同的实现方式获取方式不同。我们逐一分析各个阶段请求。
OPTIONS:STB向服务端发送了OPTIONS命令后,服务端返回一个标准请求命令列表。
DESCRIBE:客户端给出自己接受信息描述方式,如SDP;而后,服务器会返回该节目的详细描述,提取出音视频track ID用于后续分别SETUP音视频。
SETUP:客户端向服务端发送初始化信息(如音频初始化、视频初始化)。服务端返回的参数中,仿真STB需要提取:Session、server_port、ssrc。Session用于唯一标识该次点播会话,在后续步骤中需带上该参数。server_port的高端口是服务端接收STB返回RTCP RR报告的端口,ssrc参数用于填充RTCP RR报告头部SSRC字段。
PLAY:开始播放,带上SETUP中获得的Session参数和一个播放时间范围Range就可以开始播放了。
PAUSE、TEARDOWN:暂停与退出,填充rtsp_url、session后,发送PAUSE、TEARDOWN即可。
快进快退:特殊的PLAY,无需Range参数;在参数中加入Speed项(需要服务端支持,与实现快进快退的具体方式有关)。如4倍速快进:Speed: 4。
前跳后跳:理解为指定具体的播放时间的一种PLAY,特殊的PLAY,改变请求的Range范围即可;如跳到npt= 1170357017地方开始播放,设置:Range:npt=1170357017-。
可见,通过模拟上述丰富的RTSP信令,我们可以灵活、方便地控制一个会话点播过程,实现快进快退、前跳后跳等VCR操作。
4.2RTCP协议原理与实现
RTCP用于监控与统计点播过程中流的状态。我们可以在模拟STB程序中,在PLAY请求完成后单独启用一个线程用于接收与发送RTCP信令。采用被动式发送,即在接收到一个来自服务端的RTCP SR信令后回应一个RR信令。由于仿真机顶盒程序并没有真正接收节目流,而是直接调用VLC,用VLC接管了流的接收与播放,因此我们不方便统计流的接收情况;但这并不影响我们发送RR包,我们可以只构造具有8个头部字节的RR包,而不需要填充后续收包统计情况的字段。
RTCP实现时,我们无需分析接收到的RTCP SS报告的具体内容,只需设置一个接收超时MAXTIME,当接收服务端的RTCP SS报告超时后(服务端无数据可发),模拟程序发送RTSP TEARDOWN请求主动退出,防止异常。对于RTCP RR包,在2.1节中我们已经获得了SSRC和RTCP发送的目的端口,在收到一个SS包后,我们只要按照RR包结构填充好包,发送往服务器的目的端口接口即可。
RTCP的超时,可以用来判断快进快退的状况。当快进快退状态播放到节目的开头或最新结尾时,服务方没有数据可发,也不会有RTCP SS报告。此时如果模拟程序接收RTCP SS超时,我们可以认为快进快退播放到头了,从而模拟程序通过发送一个TEARDOWN请求结束本次会话,在用当前时间重新开始一次点播会话,这样通过几个简单的RTSP请求可以实现快进快退到头转正常播放的效果。
4.3解码与显示
在服务器响应RTSP PLAY请求后,调用VLC接收服务端发过来的节目流。模拟程序使用的VLC版本0.8.5,windows界面,模拟程序用VC++ 6.0编写,通过WinExec(cmd,SW_SHOWNORMAL)调用VLC,cmd按VLC能接受的格式传递给VLC播放参数,即接收流的地址和端口。VLC接收到节目流后正常解码并显示。
4.4并发请求的实现
测量服务器的负载能力需要STB并发的点播,在投入实际运营前,不可能集合大量的STB同时点播。虽然IP网络上有很多专用的测试工具,但由于设备和流程不同,无法在双向HFC网络上使用。而采用仿真机顶盒可以实现大规模并发点播测试。
并发点播测试可以采用两种工作方式实现:
(1)最简单的方式:把单线程的STB仿真程序放到多台计算机上同时进行点播,但这种方式并非真正的并发点播,如需对服务器进行压力测试,必须大量的计算机同时运行,不仅浪费资源而且要求条件太高;
(2)改进的工作方式:在STB仿真程序中同时或定时逐个启用多个线程,每个线程完成一次如前所述完整的点播会话,即可实现并发点播。通过一台计算机和一个运行进程完成对TSTV的压力测试。
5结束语
双向HFC网络环境下的时移电视业务在国内还处于试验阶段,时移电视系统的开发与测试缺乏成熟的环境。本文实现的仿真机顶盒程序能在缺少IPQAM、双向STB等有线专用设备的情况下,与TSTV服务器进行交互,实现点播、快进快退、前跳后跳等功能,结合VLC媒体播放器还可以实时观看播放效果。实际上,机顶盒仿真程序不仅可以用于时移电视系统的开发与测试,稍作改进还可以用在采用RTSP、RTCP进行会话与管理的其它场合,是一款功能强大的服务器端调试与监测工具。
参考文献
[1]余兆明,余智.数字电视传输与组网.北京:人民邮电出版社,2003.
[2]钟琳,刘小卫.H.264与MPEG-2双向机顶盒的比较.中国有线电视,2006,24(4):2399-2402
[3]H.Schulzrime,A.Rao,R.Lanpier.Real-Time Streaming Protocol(RTSP).RFC2326,1998.
[4]H.Schulzrime,S.Casner.Real-Time Transport Protocol(RTP),Real-Time Transport Control Protocol(RTCP).RFC1889,1996.