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有线电视接入网技术分析<1>
广西工学院 卢 春
近几年来,互联网热潮在全球范围内日渐升温。1993年,美国总统克林顿率先提出建立
“美国全国信息基础设施NII(National Information Infrastructure)”计划,即后
来通称的“信息高速公路”(Information Highway)计划。1994年,克林顿又进一步提
出建立“全球信息高速公路(GII)”的设想,在世界上引起巨大反响,各国纷纷投入巨
资开始兴建“信息高速公路”,各种电脑信息通信网络应运而生。目前,美国Internet
互联网络是全球最大的国际电脑网络,是最热门的全球信息资源网。Internet目前已
经在全球各地拥有2.8亿用户,用户数量还在继续高速增长。
“信息高速公路”建立之后,解决信息发布端和接收端的技术问题就成了当务之急,全
球网络通信业界正在想方设法解决如何接入互联网的技术问题。初期的技术选择是宽
带综合业务网(BISDN),即基于电信网的宽带网,紧接着业界又提出了基于有线电视网的
交互式有线电视和采用TCP/IP协议的互联网。目前,信息接入方式主要有6种:固定电话
网、移动电话网、直播卫星网、无线地面广播网、有线广播电视网以及电力输送网。
6种接入方式各有其利弊,将会长期共存,互相取长补短,而不会完全彼此取代。
目前,被全球业界普遍看好的有线电视的HFC网,有其独特的优势,但这种优势不可能长
久保持下去,这是由于其它一些接入方式今后会有着更广阔的发展前景,例如电力输送
网接入方式,其覆盖面积最大,世界上绝大部分家庭都有电源线,因此,这种接入方式有
着最大的市场潜力。目前普遍采用的ADSL、VDSL、xDSL和Cable Modem等,也都有一定
的生命力。因此,如何抓紧时间加速发展有线电视网,开展有线电视网的增值业务,即数
据通信服务,使其能够充分发挥巨大的潜力,成为互联网Internet的一种新的接入方式,
是网络时代摆在我们面前的一种新的的机遇和挑战。
宽带接入网发展前景广阔
Internet的接入方式,一般分为窄带接入和宽带接入两大类。窄带接入的方式主要有拨
号、DDN、ISDN、FR和帧中继等;宽带接入的方式主要有ADSL、CableModem、LMDS、XDSL
和DirecTV等。目前,中国电信、广电、联通、网通、中国电力、铁路以及香港盈动等
部门都在大举进军中国宽频通信市场。广播电视部门向宽频通信领域拓展的积极性很
高,这是由于我国拥有世界上最多的有线电视用户,总共8000多万,已经成为世界上最大
的有线电视用户国,全国有线电视网络里程长达250万公里。
2000年6月23日,国家广播电影电视总局网络中心在14个省市正式通过一张新近完成的连
接全国14个城市的全国广播电视光缆骨干网,其传输速率为2.5Gbps,开通了省市有线台
有线节目的相互实时传送。有线电视网拥有750兆的入户带宽,有条件将数百套数字电视
节目传送到千家万户。由于有线电视网络和计算机网络都属于总线制宽带共缆传输,因
此,有线电视网络和计算机网络容易结合起来,从而为在有线电视网上开展数据服务提供
了极其有利的条件。到2005年,我国有线电视网络的数据传输业务量,将占全国数据传输
业务总量的40%左右,高达650亿元人发币。
我国有线电视网络是除了中国电信之外的最大的信息网络,因而具有极其广阔的发展前
景,有线电视网采用公用网设备联网方案,容易过渡到宽带综合信息数字网。当全国性的
电视网建成之后,还可以完全包容电信网的全部功能,届时,电视网和电信网原先各自独
立、各自为政的发展路线,势必在图像传输领域相互交织在一起,形成一种新的竞争态势。
宽带网的概念是由两个部分组成的:一、国家或城市骨干网的要求是宽带的;二、接入网
也要求一定速率以上的带宽。所谓宽频(Boardband),是指在同一种传输介质上可以利用
不同的频道进行多重传输,并且其速率在原级(1.54Mbps)以上,因此,基于有线电视的Cab
le Modem技术、基于普通电话线路的XDSL技术以及基于卫星通信的DirecPC技术,都属于
典型的宽带技术。基于IP协议的交换技术的发展,使传统的电信业务和网络数据业务能够
综合统一起来。业界一般认为,宽带网传输速率最少应当达到2Gbps。
宽带接入网的应用前景取决于宽带业务的发展水平,取决于市场对宽带业务的需求程度,
并且取决于国内外宽带接入网产品制造厂商所提供的产品的技术水平。美国通用仪器设
备公司GI(General Instrument Corp.)是美国最大的数字化有线电视盒制造和供应商,该
公司新开发的有线电视数字发送系统,既保持了原来的模拟信号,又增加了新的数字化功
能,从而保证有线电视公司能够借助其现有的有线电视网络可以发送许多新增加的电视频
道。GI公司开发了一款新的DCT-1000型集成电路接收机解码器,用户安装了这种解码器,
就可以接收有线电视台开通的以多路调制方式播送的200多个频道,节目包括电影、体育、
新闻、音乐、商讯、股市和交通信息等,可以进行电视点播和电子查询,还可以联接因特
网Internet。利用一小部分未使用的带宽,采用有效的数字编码技术,即可增加几十个数
字频道。在同一个6MHz带宽上,可在原有的一个模拟电路信号基础上进行多路调制,新增
加6个数字视频通道,如果要开通40个数字音频通道,则仅需2MHz的带宽。从技术上来说,
一个地方有线电视台通过系统放大器的升级,通常可以使用到200MHz,可以提供200个以上
的频道服务;如果有线电视系统改用光缆传输,其前景更为广阔,现有的模拟频道质量也会
大大提高。
3Com公司也新推出一种双向有线访问系统,该系统使有线电视网容易转换成为一种数字信
息高速路。借助双向有线访问系统,办公室和家庭用户可以通过有线电视连接线高速访问
互联网络Internet和接收多媒体信息以有娱乐节目,其传输速度比一般的模拟调制解调器
快100倍。该系统还支持未来的多种数字服务、Internet电话和视像会议。3Com公司的双
向有线访问系统,由头端的Total Control线缆调制解调器(CMTS)、网络管理软件以及用户
端的Cable Modem CMX线缆调制解调器构成;它们都严格遵守有线数据传输服务接口规范
(DOCSIS)。3Com公司的这种双向有线访问系统目前已经投入使用。
我国深圳市TCL通信技术有限公司新开发的TCL-3N宽带综合业务接入系统日前被列入2000
年度国家技术创新项目计划,这是TCL集团切入高科技通信系统领域之后,首次获准被列入
国家技术创新项目计划的产品。在充分考虑目前我国国情和电信业务发展现状的基础上,
TCL-3N宽带综合业务接入系统采用先进的光纤通信技术、ATM技术、超大规模集成电路技
术、高速处理器技术,因而具有较高的技术水平。
有线电视接入网的升级
一般而言,有线电视接入网的升级选择这样两类业务,一类是极富于竞争力的通信网络业
务;另一类是极具市场发展潜力的高速Internet接入、交互式多媒体业务、数字广播和宽
带业务等。通信网络业务包括城域网和广域网的租用线业务、特定区域的电话业务和传
统的数据业务等。目前,有远见卓识的运营商们尤其看好宽带交互式业务。宽带交互式业
务包括宽带在线业务、高速Internet接入业务、交互式数字广播业务、电子商务和电子
银行业务等。据专家预测,未来的在线业务将主导数字广播市场,即使在将来数字广播开
始正式投入运营之后,在线业务也仍然具有极大的发展潜力,在线业务仍然能够成为宽带
领域的主流。从市场的角度来看,具有极大市场潜力的宽带业务主要有下述几种:多播业
务(Multicasting)多播业务允许基于Internet的广播,替代单向的音频或视频码流世界多
种场合的单个用户,也可以同时送往多个用户,从而能够在因特网上更充分地利用带宽。
使用多播业务的其它应用包括音频广播节目、TV节目、音乐会、天气预报、新闻报道、
交通信息和股市行情等。
电子商务(E-commerce)
所谓电子商务,一言以蔽之,是指整个贸易活动电子化。详细一点说,是利用贯通全球的因
特网Internet将企业、供应商以及其它商业和贸易所需的各个环节都连接到现有的信息
技术系统上,从专用Internet到共享Intranet,再到公共Internet,采用前所未有的信息技
术手段,将商业活动纳入到网上,从根本上改变传统的商业业务作业方式和手段,从而充分
利用有限的资源,最大限度地缩短商业环节和周期,提高营销效率和服务质量,降低经营成
本,以获得最佳的社会效益和商业效益。包括企业之间和企业与客户之间的。由于宽带网
络与宽带接入技术的结合,使得各种Extranet成为最容易且经济高效的实现方式。此外随
着宽带业务的引入,使那些在窄带连接下受到制约的网上贸易得以顺利进行。
电子数据交换EDI(Electronic Data Interchange)
电子数据交换俗称“电子贸易”或“无纸贸易”,它将贸易、运输、保险、银行和海关等
贸易关系人之间的信息,用一种国际公认的标准格式,把商业文件标准化,通过电子数据通
信网络传递,以实现无纸的数据交换和自动处理,完成以贸易为中心的全业务过程。这种
电子贸易加快了贸易的速度、提高了贸易的效益,与传统的贸易方式相比具有无可比拟的
优越性,使商家大赚其钱、财源滚滚。
电子邮件E-Mail(Electronic Mail)
电子邮件是一种将计算机与通信技术结合起来实现电子信息传送、存储、接收等处理的
新型通信手段。这种通信手段主要用于个人之间的报文通信,是大众化的计算机信息传递
方式,它模拟普通的邮政系统,通过电信网络传递书信、电报、文章、文件等电子信息,供
收件人自己阅读使用。各种不同的E-Mail系统能提供诸如信件编辑、信息服务、电子公
告板等功能。
会议电视(video─conferencing)
传统技术难以提供满足会议电视应用业务所需要质量的速度。而使用宽带业务网络,会议
电视将会发展得更快。会议电视系统通常还遵循两个国际视频编解码标准:ITU H.261和
H.263标准。实际上H.261标准又称为P×64Kbps(P=1,2……30)。当P=1或2时支持QCIF图
像格式(144×176分辨率)。当P＞6时支持CIF图像格式(352×288分辨率)。H.261采用层
次块的视频数据结构形式,使高压缩视频编码得以实现,但是这个标准仅适用于ISDN/LAN
等高速数字网络,而不适用于低速窄带网络。不过,总的来说,ITU H.261和H.263的区别并
不是太大,但在分辨率格式、帧模式、运动补偿和算法方面有所不同,旨在使H.263也适用
于H.324低速率通信的同时,也能推广到H.320/H.323高速网络。在宽带有线电视网络上,会
议电视的发展将会迈向一个新的高度。
商用因特网接入(business Internetaccess)
随着PC的大普及和因特网用户数量爆炸式的增长,使得提高因特网的接入速度成为众多有
线电视网络追求的新目标。除了提高接入速度以外,宽带技术还将使单位宽带的价格得以
降低。
电话业务
电信运营商已经开始意识到各种基于帧的话音交换和传输技术的冲击,如VoiceoverIP、
VoiceoverATM和VoiceoverFR等。虽然在因特网上开展电话业务现阶段还存在语音质量等
问题,但具有同时传送图像和信息(如图片、文件等)的优点,且宽带技术正在使之逐步成
为现实,必将促进这类业务的引入。此外为用户所容易接受的低价格是这项业务得以快速
发展的关键。很多有线电视网络公司由于提供该项业务而处于在有利地位。针对企业用
户初期大多利用虚拟专网技术提供这种业务。
家庭办公SOHO(Small Office Home Office)
近年来在家办公已在一些大公司渐成风潮,随着Internet的影响越来越大,将进一步增强对
宽带接入的需求。这是Cable Modem潜在的巨大市场。为了使电视网能够适应新的宽带业务
的需求,网络能力需要不断提升。ATM技术已经开始应用到有线电视网络之中,多媒体宽带
网络基本上都采用ATM技术,从而使得信元交换能够各种不同的连接方式、不同的速率综合
业务的交换和传输;信元交换的统计复用特征,使网络带宽能够得到更充分的利用,使电视
网络能够容纳新的多媒体综合业务。目前的通信网络通常可以分为三个层次:传输、交换
和业务网络;从网络业务方面来来看,可以有多种形式,例如DDN、N-ISDN、PSTN、PSPDN、
Internet接入网等。
多媒体宽带综合业务网络的结构,包括核心层、边缘层和接入层。网络的核心层是一种由
交换和传输部分组成的基本网络;商用多媒体网络主要采用大容量ATM交换机和大容量远距
离的SDH/SO NET和微波等传输设备。在网络建设初期,容量可以小一些,边缘层和业务接入
层往往结合为一体,用作集中、复用、应用业务适配和业务流控制等。各种业务一般都在接
入层转换成ATM形式,通过ATM交换机对多个虚通道或者组合在虚通道上的多个虚通路进行交
换。这两层的主要作用是提供基于虚通路的信元中继和其它一些接口,对各种应用业务进行
适配。如果通过帧中继适配设备,借助基础网络实现帧中继组网,就能成为提供帧中继业务
的帧中继网络。目前这种网络的业务,主要面向业务量或者宽带需求量较大的用户。这种网
络需要一系列的宽带接入技术,例如ATM、xDSL、Cable Modem、ISDN和无线传输等。
目前,网络升级大都采用ADSL和Cable Modem。由于电信网络系统和有线电视网络系统的网
络基础结构不相同,因此,在建设宽带接入网时的技术取向和选择有较大的差别。在带宽相
同的情况下,采用Cable Modem比采用ADSL更省钱,因此,有线电视部门将CATV网络改造成为
宽带双向网络时,一般都采用Cable Modem建立HFC结构的宽带接入网。
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