有线数字电视双向接入技术和智能小区

文｜西北工业大学 毛亚安中联西北工程设计研究院 王丽娟

1 引言

随着国家三网融合政策的明晰，广电运营商在推进有线电视网络数字化工作的过程中，对有线电视HFC网络积极进行光纤到楼和电缆分配系统双向接入技术的工程改造，以便与电信运营商在三网融合市场和利益的竞合过程中取得先机。无论三网融合市场和利益竞合的结果如何，有线电视网络始终是智能小区的基础网络，而智能小区有线电视网络向有线数字电视双向接入网络的升级改造将推进智能小区数字化的发展。智能小区的管理者和设计者需要了解和研究有线数字电视双向接入网络技术，并在智能小区的通信、安全、管理、服务系统中融合这种技术的应用，加快智能小区向数字小区发展的进程。

2 有线数字电视双向接入系统技术构成

有线数字电视双向接入系统是基于有线电视光纤双向传输系统和有线电视电缆接入双向传输网络系统架构，综合了数字电视图像、数据、语音双向传输、接收等各个环节的全程数字化电视及综合信息接入系统， 它不仅仅能够向电视用户传输丰富的广播式的数字电视节目，还能为电视用户提供包括数据广播、交互式数字电视视频点播、电子商务、宽带数据、IP语音等全方位的服务。

2.1 有线数字电视技术

有线数字电视是指基于数字技术平台，从节目拍摄、编辑、发射、传输到接收、显示的全程数字化的电视系统。有线数字电视信号的传输就是采用QAM方式将多路数字电视信号调制到模拟载波上，通过频分复用实现多频道传输。

有线数字电视是模拟有线电视的升级产品，它不仅能提供高清的图像质量和丰富的频道数量，还能作为一个数字信号传输平台，扩展提供其他如数据广播、视频点播、电子商务等增值业务。

要实现有线数字电视的这些交互式数据业务的传输，必须对有线数字电视传输系统进行双向接入技术的升级改造。这一升级改造过程，就是一个有线电视网络的变革过程，它体现在三个方面：

◆ 使有线电视网络由模拟向数字技术体制过渡；

◆ 使有线电视网络由单向广播向交互传输技术方式转变；

◆ 使有线电视网络由单一的电视业务向数字图像、宽带数据、IP语音等多业务综合功能拓展。

2.2 有线数字电视光纤双向传输网络系统技术

有线数字电视光纤双向传输网络系统由有线电视光纤传输系统和基于太网协议的EPON无源光网络传输系统组成。广播式的数字电视信号由1550nm波长的有线电视光纤传输系统传输，交互式数字电视、电子商务、宽带数据、IP语音业务服务由EPON以太无源光网络传输系统（如图1所示）承载。两种光纤传输技术均采用点到多点的拓扑结构，利用光纤和光无源器件进行物理层传输，相互之间的传输网络结构无缝隙地融合，共同组成了有线数字电视光纤双向传输网络系统技术，同时提供有线数字电视广播、交互式数字电视视频点播，以及宽带数据、IP语音等业务。这两种技术和网络的无缝隙融合应用将成为三网融和FTTB光纤传输和FTTH接入的主流技术。

由于现阶段光网络设备成本过高的原因，广电运营商暂未考虑使用有线数字电视光纤双向传输网络系统技术进行FTTH光纤到户的全光网商业应用，而是采用了有线数字电视光纤双向传输网络系统技术与电缆网络双向接入技术综合应用的技术方 式， 如“FTTB+EPON+CMTS+CM”、“FTTB+EPON+LAN”、“FTTB+EPON+EOC”等接入技术。

2.3 有线数字电视电缆网络双向接入技术

有线电视网络早期常用的双向接入技术是基于轴电缆网络的“CMTS+CM”技术和LAN以太网这两种技术方式。EPON和EOC这两项新兴网络技术的成熟，又为广电运营商提供了更加适宜有线数字电视电缆网络双向接入的EOC电缆网络双向接入技术模式。从有线电视网络应用的角度简述，EOC技术就是把IP数据与有线电视信号有机地结合在一起，用同一根电缆接入用户——既不影响有线电视信号的传输，又有双向独享的宽带综合业务接入；具有良好的适应性和灵活的组网接入方案，无需对原有有线电视网络进行双向施工改造或者实施大规模的5类线敷设到户的工程。根据技术方法的不同，适用于有线电视网络应用的EOC技术可归纳为无源基带传输、有源调制传输两大类技术。

图1 EPON以太无源光网络

（1）无源基带传输EOC技术

无源基带传输EOC技术是一种基于频分复用基带数据流传输的传统技术，其技术原理就是令符合IEEE 802.3系列标准的以太网信号，在无源EOC设备中通过阻抗变换、平衡/非平衡变换后，在10～25MHz带宽内与有线电视的65～860MHz信号混合，通过同一根有线电视同轴电缆入户，在户内再通过无源设备将以太信号与RF电视信号分离，从而完成对用户的双向网络综合业务的接入。

（2）有源调制传输EOC技术

有源调制传输EOC技术是一种基于同轴电缆进行射频调制，实现IP数据和CATV信号共缆传输的技术。该技术在有线电视同轴电缆传输网络的网络应用结构上与有线电视技术基本相同，均是在光接机至用户终端之间的同轴电缆中进行IP数据信号的插入，通过修改传输介质的耦合电路在同轴电缆上进行IP数据射频信号调制传输,并在用户终端通过分离器将IP数据信号与数字电视RF信号分离还原。

2.4 适用的有线数字电视双向接入“FTTB+EPON+EOC”技术

对于智能小区来说，目前最为适用的有线数字电视双向接入是使用EPON技术进行光纤到楼（FTTB）的骨干网架构，使用EOC技术进行双向电缆的用户接入（如图2所示）。这种“FTTB+EPON+EOC”技术的全网覆盖和用户接入，既保护了现有有线电视网络的资源，又能迅速、快捷地进行全网综合业务覆盖、灵活的网络接入，还能平滑地向三网融合FTTH光纤到户全业务运营过渡。采用该技术模式所建成的有线数字电视双向接入网络将是一个简单、易于投资、易于施工、易于扩展、易于维护和管理的双向宽带网络。

3 有线数字电视双向接入系统技术在智能小区中的应用

住宅小区的智能化就是实现小区通信系统、安全系统、管理系统、服务系统的智能化系统集成，为住宅小区的服务、管理及居民生活提供高技术的智能化辅助手段，提高社区物业服务和管理水平，为广大住户提供安全、方便、舒适的居家环境。智能小区进一步的发展就是数字小区，数字小区主要基于数字化网络传输，即利用先进的数字化网络传输系统把整个小区的各子系统都集成在统一平台上，并实现多种功能业务。数字小区是现实社区与利用数字化技术营造的虚拟社区的有机组合，通信网络是数字化社区的核心部分，需要满足各种业务网与用户终端设备之间传送信息的要求，承载综合业务的接入，特别是多媒体业务和IP业务的综合接入。

图2 FTTB+EPON+EOC有线数字电视双向接入网络

传统的住宅小区的智能化建设，由于通信系统中视频图像、IP数据、语音传输各子系统网络、应用的各自分离建设，以及IP数据网络建设成本的原因，未能实现百分之百覆盖小区用户，导致小区通信系统、安全系统、管理系统、服务系统网络建设各成体系，造价不菲，严重阻碍了智能小区向数字小区发展的进程

有线数字电视双向接入系统技术的承载网络（如图3所示）是一个性能良好的，具有双向视频图像、IP数据、语音传输通信能力的网络结构， 具有高入户率、高带宽、低建网成本、高安全可靠性等优势，是面向住户的最佳的宽带接入平台，不仅能够满足住户双向视频图像、IP数据、语音传输通信的需求，还能够为小区的安全系统、管理系统、服务系统的智能化系统提供高度集成的、建设成本最低的信息传输网络。

（1）数字电视双向机顶盒作为智能小区家庭智能终端接收控制设备的优势

有线数字电视双向机顶盒作为有线数字电视双向接入系统的用户终端，不仅能成为智能小区各住户的家庭数字多媒体视音频娱乐终端接收产品，还能成为智能小区各住户的家庭通信和社区多媒体信息控制终端。

图3 有线数字电视双向接入网络在智能小区中的应用

有线数字电视双向机顶盒集中反映了多媒体、计算机、数字压缩编码、解扰算法、加解密算法、通信技术和网络技术的发展水平。运营商和厂家在机顶盒的设计中不断加入面向对象的互动特性， 从而使机顶盒和电视机共同组成了集广播电视、电子政务、信息咨询服务、文化娱乐、交流互动于一体的数字多媒体家庭信息中心， 使终端住户能够享受到诸如标清与高清节目接收、可视化服务（VOD等）、电子节目指南、数据广播、数据通信（ 信息发布和共享、Internet 接入等）、电子邮件、股票信息、互动游戏、远程教育、远程医疗、硬盘存储等应用。未来的有线数字电视双向机顶盒将是集音频、视频、网络、娱乐、消费和小区管理服务于一体的多媒体应用中心——这体现在其强大的CPU 处理，海量的存储， 高品质的视频解码输出， 强大的2D、3D 图形引擎，高速Internet 接入和电子邮件等诸多方面。随着数字技术、多媒体技术和网络技术的发展,机顶盒的方便应用平台必将成为智能小区数字化终端硬件实现的最佳终端平台。

（2）有线数字电视双向接入系统视频图像业务在智能小区中的应用

有线数字电视双向接入系统具有天然的视频图像传输功能，不但可以传输广播式的模拟电视、数字电视、互动电视，还可以进行任何基于IP网络化的视频图像传输、交互，提供多媒体视像服务业务。视频点播（VOD）、视频监控和视频会议均是采用有线数字电视双向接入系统可视化技术向智能小区内的物业管理方和终端住户提供视像的传输、交互和服务的功能。有线数字电视生存的支点就是互动视频电视， 即视频点播。点播的内容可以包括传统图文与流媒体形式的各种视频信息资源，如高清数字电视、电影、公众信息、股票资讯等。住户可实时进行点播和存储。

（3）有线数字电视双向接入系统IP数据交换业务在智能小区中的应用

智能小区的IP数据业务信息化的建设是通过构建以家庭为核心的三层数据信息业务交换平台，包括家庭内部的数字化平台、社区的智能化平台和城市公众信息平台，将信息、网络、自动控制、通信等高新技术应用到人们的生活领域，以家庭信息化为手段，实现家庭和社区的社会化及数字化。有线数字电视双向机顶盒作为智能小区各住户的家庭通信和社区多媒体信息控制终端，不仅可在电视机上显示交互的视频图像、互联数据信息，还可连接电脑成为小区和家庭智能化管理数据处理中心。利用有线数字电视双向接入系统IP数据网络平台资源和有线数字电视双向机顶盒作为家庭通信和小区多媒体信息控制终端的独特技术优势，不难满足智能小区物业和小区住户以家庭为核心的家庭内部的数字化平台、小区的智能化平台和城市公众信息三层数据信息平台的业务交换需求，具体表现在：

◆ 社区通信系统信息交换，即通过小区有线数字电视双向接入系统数据交换功能，实现高速上网、IP语音电话、远程教育、远程医疗、会议视频、视频点播、小区广播、购物、娱乐等；

◆ 社区的安全管理，即通过小区有线数字电视双向接入系统数据交换功能，实现住宅的火灾、有害气体泄露等的自动报警，以及基于紧急呼叫系统的楼宇间通话、紧急呼叫等功能；

◆ 住宅自动化管理，即通过小区有线数字电视双向接入系统，实现水、电、气表的自动抄表、计量，家用电器设备的远程控制等；

◆ 社区内部信息建设，即通过小区有线数字电视双向接入系统数据交换功能，实现小区内部信息网站为用户提供内部视频业务、小区内部公告、家政服务信息等的功能；

◆ 社区物业管理，即通过小区有线数字电视双向接入系统数据交换功能，实现车辆车位管理、用户信息、房源信息等公共设施、信息管理等功能。

4 智能小区中有线数字电视双向接入系统的建设

智能小区中有线数字电视双向接入网络的建设在现阶段可分为两种模式，一种是广电运营商在智能小区投资建设，另一种是智能小区投资管理方自主建设。广电运营商在智能小区中建设有线数字电视双向接入网络，在视频图像、数据、语音业务的应用、运营方面都会处于垄断地位，可满足智能小区住户以家庭为核心的，家庭内部的数字化平台和城市公众信息两层数据信息平台的业务交换需求。在这样的模式下，小区内部的安全管理、自动化管理、物业管理和内部信息数据交换平台需要通过与广电运营商协商共同建立智能小区的虚拟数据交换专网来实现。可采用视频数字压缩技术将智能小区内部的卫星接收电视和自办视频节目转换为有线数字电视双向机顶盒可以接收的数字电视格式，通过光纤波分复用和电缆频分复用技术传送给智能小区住户。

智能小区投资管理方自主建设的有线数字电视双向接入网络，在数字电视、互动电视收视上须选择接入占有垄断地位的广电运营商，而在城市公众信息平台和外部数据信息交换上可选择其他有优势的电信运营商，同时，可方便地在小区内部有线数字电视双向接入网络上建设小区内部的安全管理、自动化管理、物业管理和内部信息数据交换平台。

现阶段智能小区中有线数字电视双向接入网络建设最适宜的技术方案是“FTTB+EPON+EOC”双向接入技术。随着全光纤“FTTH+EPON”有线数字电视双向接入技术网络物理造价的降低和各通信运营商在三网融合过程中竞合权益的明朗化，全光纤“FTTH+EPON”有线数字电视双向接入网络技术方案就会普遍存在。这个阶段，以“FTTB+EPON+EOC”双向接入技术建设的有线数字电视双向接入网络可以平滑地升级到全光纤“FTTH+EPON”智能小区全业务接入网络。建设全光纤“FTTH+EPON”智能小区全业务接入网络可实现内容的融合、网络的融合、设备的融合、服务的融合、管理的融合，将是智能小区向数字小区发展的必由之路。

1 毛亚安，李文，刘进.EPON+EOC打造有线电视网络运营新模式.中国有线电视，2007（15）：1357-1360.

2 毛亚安，洪传熙，李文.有线电视网络双向改造技术模式选择.广播电视信息，2008（01）.