广电网络传输载体发展的三个阶段

2019-01-03杨文卫

西部广播电视 2018年22期

杨文卫

（作者单位：江苏省东台市广播电视台）

电视作为家居生活中的重要娱乐设备为人们提供了丰富的精神食粮。随着有线电视技术的兴起，节目源的增加、频道的增多，极大丰富了人们的荧屏，有线电视已成为重要新闻传媒、人民群众获取知识文化和文化娱乐的重要工具。国家对电信网、广播电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容并逐步整合，成为有线电视宽带接入技术发展的新动力，有线电视宽带接入网技术的出现为用户提供了更为优质的体验。

1 铜的应用阶段

铜是一种金属元素，富延展性，导电性和导热性都很强，用于各种电缆和导线，铜作为导体加工成电缆，成为有线电视传输的载体，即使用同轴电缆传输有线电视。同轴电缆从用途上分可分为基带和宽带同轴电缆。宽带同轴电缆也叫视频同轴电缆即75 Ω同轴电缆常用于广电网，故称为CATV电缆，传输带宽可达1 GHz。如图1所示。

图1 同轴电缆示意图

在20世纪90年代中期以前，我国大部分地区采用同轴电缆传输电视信号，同轴电缆是有线电视网络中用于干线传输系统和用户分配系统的重要传输媒介。电视传输系统由干线电缆、干线放大器和干线桥接放大器以及相关的无源器件组成。有线电视网络是采用同轴电缆结构，是一种树型结构网络，其中，同轴电缆是干线和分配系统的重要传输载体。用在干线传输的同轴电缆和用在用户分配系统中的同轴电缆原理一样，结构相同，但电气特性不同。由于干线传输距离长时，采用外径较大、内导体铜芯较粗，对信号衰减相对较小的同轴电缆有540电缆或者-9、-12电缆，这类电缆称为干线电缆。而用户分配网络由于传输距离短，为布线方便，一般采用外径较小、内导体铜芯比较细的同轴电缆如-7、-5电缆。这类电缆称为用户电缆。以SYWV(Y)-75型电缆为例，电缆衰减常数如表1所示。

表1 SYWV(Y)-75型电缆衰减常数

根据同轴电缆的传输特性，电缆干线传输距离较长时，由于信号衰减，使传输距离受到限制。一般采用有源干线放大器和桥接放大器来提高信号增益，通过多级放大达到远距离传输的目的。十几个干线放大器级联，对于干线放大器的可靠性和技术性能要求尤其严格，因为干线指标的好坏往往直接影响数以万计的用户的收看质量。随着阶段的发展，用户对电视收看质量的要求越来越高。随着光缆、光纤放大器、光接收机以及光纤熔接设备价格的下降，大量光纤设备得到应用。在20世纪90年代中后期，光缆开始替代干线电缆进入了光和铜的阶段。

2 光和铜的共用阶段

光和铜的阶段，其实就是混合光纤同轴网络（HFC）或光缆+数据电缆混合使用的阶段。光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是“光的全反射”。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。

我国从20世纪90年代中后期一直到现在都处于这个阶段中。在这20多年中，遵循光进铜退的原则。随着光纤价格的下降，光传输技术的成熟，光缆逐步取代干线电缆。光纤不断向用户靠近，同轴电缆不断后退。与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点很多，如频带极宽，光是频率为数百太赫兹数量级的电磁波，目前用于光纤有线电视系统的光波波长为1 310～1 550 nm。在这段光谱区域中，每1 nm的光谱可以提供一个超过100 GHz带宽，目前采用的1 GHz带宽只占了极少的一部分，理论上能传送150个频道，进行波分复用，可以容纳更多频道。光导纤维的传输损耗很小，传输1 310 nm的光，每公里损耗在0.35 dB以下，若传输1 550 nm的光，每千米损耗更小，可达0.2 dB以下，只有最好的同轴电缆衰减常数的1%，这就使相同功率下使用光纤传输距离更远，因为光纤的基本成分是石英，只传光、不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力，使信号能高质量传输、加上重量轻、可绕性好、寿命长、便于运输和铺设等特点，加上价格越来越低，光缆得到大量应用。替代了主干和支线电缆以及部分用户电缆，实现了光纤到路边（FTTC），光纤到楼（FTTB），光纤到户（FTTH）。

光电结合双向改造的主流方案有3种：第一种是基于HFC网络的双向改造方案（CM方案）；第二种是，EPON到楼＋EoC技术方案；第三种方案，即EPON＋LAN入户方案。

2.1 基于HFC网络方案

在HFC网络中同轴电缆为主时，CMTS几乎是基于同轴电缆的唯一可选的双向改造方案。除前端或分前端的CMTS和用户端的CM外，没有其他有源的网络设备，因此，管理、维护比较方便且比较容易部署。并且，可以分期投资，逐步扩充。DOCSIS从出现以来，速度不断提高，且根据带宽不断增长的需求，发展到DOCSIS3.1可以支持到下行超过10个G以上的速度，极大提高了双向有线电视网络底层物理频谱资源的利用效率。但宽成本太高是这个方案的致命弱点，遏制光纤网络的发展，且国内目前没有CMTS厂家或者厂生产厂家极少，所以很少有人采用。

2.2 EPON到楼＋EoC方案

所谓的PON，就是无源光网络。它主要由三部分组成：无源分光器、光线路终端盒（OLT）和光网络单元。这里无源是指ODN，不含有有源器件。整个链路全部都由光纤或者无源光分路器等无源器件构成。EPON为IEEE标准，EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。EPON到楼＋EoC方案适合于老小区或无法布放五类线入户小区的CATV双向化改造，不要重新铺设五类线，充分利用现有的同轴电缆、分支分配器资源实现双向网改造，且为FTTB或FTTN模式，可以做到多用户共享CBAT、ONU设备，大大降低了建网成本。系统的OLT一般放置在分前端机房，目前OLT都是大容量发展，能有效降低网络层次。EPON系统的ONU和EoC系统的CBAT可以放在小区或楼道CATV光站位置，EoC系统的CNU直接入户，提供同轴电缆接口、FE接口或WiFi接口。当采用CBAT、ONU、混频器三合一的EoC局端设备时，还具有组网方便、布线及供电简单、减少有源节点等优势。该方案能够实现EPON设备和EoC设备的统一管理，做到可管控到户、管控到每个业务，大大降低管理和运维成本，提升服务能力。随着光纤不断向用户靠近，剩下入户或户内还是同轴电缆，故障发生率下降。

2.3 EPON＋LAN入户方案

这个方案适合新建小区或五类线可入户小区改造，EPON网络和CATV网络相对独立。EPON系统承载宽带接入和互动电视的上行信息，CATV网络电视广播业务；对于双向用户，通过家庭网关接入双向机顶盒和计算机，可提供CATV广播、VOD点播、宽带接入等业务，如果有VOIP语音业务，可以通过楼道ONU或家庭网关提供。五类线直接进家户，所用设备少，施工难度小，建设速度快，终端设备多用户共享，成本较低，节省了投资。这种在HFC网上叠加一个以太网的方案，对于有线电视网来说已不是三重业务共网传输的概念，数据市场需求小时，网络效率不高且网络结构复杂，调试难度大，难以建立统一的网管系统。

归根到底，铜电缆是带宽的瓶颈，光进铜退实行光纤到楼、光纤到办公室、光纤到家是有线电视系统的共同发展目标。

3 全光网的阶段

长期以来，人们一直在想，光这么好的传输介质，为什么不把它直接送到家呢？光纤到家，是大势所趋，不断进步的光存储技术、传输技术正在为实施全光网接入做准备。随着技术的进步，各种适应家庭应用的室内型光纤、迷你型且低价的光收发器陆续出现，波分技术的发展，都大大加快了光纤入户步伐。最后的一公里将被光纤全部取代。