HFC有线电视网络技术研究

廖虹剑，裴 熠

（江西省广播电视网络传输有限公司，江西 南昌 330046）

HFC有线电视网络技术研究

廖虹剑，裴 熠

（江西省广播电视网络传输有限公司，江西 南昌 330046）

随着信息技术的发展，各地广电运营商纷纷加入了对有线电视网双向化改造的大军中，HFC有线电视网成为目前最为普及的电视网络，在数字化、双向化的信号传输途中，进行科学合理的维护和管理是保障电视用户正常使用的关键之一。文章以光纤同轴电缆混合网络-HFC宽带接入网的拓扑结构、频率规划及双向传输的实现方式等为重点，综合介绍了有线电视网络目前实施的系统组成。

有线电视网络；光纤同轴网HFC；技术特点

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

HFC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EoC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87～550 MHz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。

[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.

Research on HFC cable TV network technology

Liao Hongjian, Pei Yi
（Jiangxi Radio and Television Network Transmission Co., Ltd., Nanchang 330046, China）

With the development of information technology, local radio and television operators have joined the two-way transformation of cable television network force. HFC cable TV network has become the most popular television network. In the way of digital signal transmission, two-way, scientific and reasonable maintenance and management is one of the key to ensuring normal use. Focusing on the topology structure of hybrid fiber coaxial cable combining with topological structure, frequency planning and implement method of bidirectional transmission networked-HFC broadband access network of hybrid fiber coaxial cable, this paper introduces the system composition of the current implementation of the cable TV network.

cable TV network; optical fiber coaxial network HFC; technical characteristics

廖虹剑（1985— ），男，江西吉安，硕士，助理工程师；研究方向：广播电影电视工程。