接入网正在向高速、宽带方向演进。文章阐述了宽带接入网解决方案之一——交换式数字视频系统的原理、关键技术及其应用。
1交换式数字视频系统网络结构
由于经济与文化的不断进步，人类对信息量的需求越来越大。以窄带双工的电话通信网络和单向的CATV网络为代表的传统通信网络已不能满足人类的要求。对现有网络的升级换代势在必行，而不断涌现的新技术也为此提供了足够的物质基础。
出于经济上的考虑，下一代的宽带接入网必须在保证技术先进性的同时，尽可能多的利用现有的网络设施。因此交换式数字视频(switcheddigitalvideo，SDV)宽带接入网应运而生。它结合了光纤到路边(FTTC)和单向混合光纤同轴电缆(HFC)系统的优点，可为用户提供宽带的交互式多媒体服务。
SDV系统如上图所示。它由局端设备、用户设备和传输线路组成。在局端，电话交换机、宽带的ATM交换机与局用数字终端(hostdigitaLTErminal，HDT)相连，后者将前面两部分来的信号复合成ATM信元，信元中包含话音、数据、交互图像视频等信息，然后通过光纤送到光纤网络单元(ONU)。由ONU来的数字调制信号在无源合并器与单向HFC来的模拟有线电视信号频分复用在一根铜线上。ONU由HFC供电。在用户端，分割器将低频端的话音和高频端的数字视频、模拟电视信号分离开。由于下行的数字视频码流速度高达51.84Mbit/s．足够传输6路6Mbit/s的NTSC制数字视频信号，因而一个用户可接6个机顶盒，以满足不同的需要。
在光纤线路的下行方向上，采用TDM分组流，分组长度为64字节，其中图像及其信令信号是标准的53个字节ATM信元，外加1个字节的BIP-8、2个字节的电话和管理信息以及8个字节的选路标记，信息速率为829.44Mbit/s，采用8B/10B编码后线路速率达1.0368Gbit/s，发送功率为-8～-4dBm。上行方向采用TDMA分组流，每个分组90个字节，18个分组组成一帧，约占时间250μs，8个帧再组成一个复帧，时长2ms，速率达51.84Mbit/s，发送功率为-16～-10dBm。一个ONU可为4～50户提供业务。
2交换式数字视频系统频谱分配策略
SDV系统的引入线上的频谱分配策略如上图所示。0～4kHz是普通电话信号。交互式数字视频、数据的下行信号占据5～26MHz的频段，采用16-CAP（无载波幅度、相位调制）线路码，速率达51.84Mbit/s。交互式数字视频、数据的上行信号位于30MHz左右，采用QPSK(4-CAP)线路码，速率达1.62Mbit/s。50～550MHz由HFC的模拟电视信号占据。
3交换式数字视频系统关键技术
3.1无源光网络
SDV系统中的无源光网络是ATM化的宽带无源光网络，其局用数字终端（HDT）和光网络单元(ONU)都为综合宽带设备，而且ATM可直接通达机顶盒。宽带PON由光网络单元(ONU)、光线路终端(OLT)和光配线网(ODN)三部分组成，传输复用和多址接入方式采用以信元为基础的TDM/TD-MA方式。在下行方向，由ATM交换机来的ATM信元先送给OLT（宽带），由它将其变为连续的156Mbit/sTDM形式并以广播方式传送给所有的OLT(宽带)，每一ONU（宽带）可以根据信元的VCI/VPI选出属于自己的信元送给用户终端。上行方向，各个ONU（宽带）收集来自用户的信息并以156Mbit/sTDMA突发模式发送数据，为此系统需要有突发信号同步功能，另外为了解决各个终端所发信元发生冲突的问题，系统仍然需要有传输延时调整对准功能。
3.2铜线／电缆调制解调器
铜线／电缆调制解调器在ONU和用户端两侧，完成16-CAP和QPSK的调制解调功能，由于铜线／电缆传输特性的多样性、时变性和对抗外界干扰（如调幅广播和业余无线电干扰）的需要，它必须具备强大的自适应均衡和噪声抑制能力。
3.3机顶盒
机顶盒将模拟电视信号和数字视频信号分开，完成对数字视频信号的MPEG-2解码，再将它送到电视机接口。
3.4MAC协议
SDV系统中采用什么媒质接入控制协议来对多用户的传输问题进行管理是很重要的，它决定上行和下行传输发送什么以及什么时候发送，频带如何分配、用户接收信息的保密性，还需对优先级和服务质量等参数进行定义和控制。目前SDV系统还没有标准的MAC协议。
3.5网络管理系统
SDV系统的网络管理采用开放的、标准化的接口，由两套基本独立的网管系统组成，对本系统的网络单元，包括FTTC和单向HFC部分进行灵活的统一管理，同时为更高的网络管理层系统提供接口，使系统能在不同的网络环境中工作。网管系统的功能应遵守TMN的通用功能要求，同时又必须有一些针对本系统的特殊功能要求。从类别上可分为5类：配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、计费管理等。网管系统还要完成操作、管理、维护和设置功能（包括网络单元的设备和电路设置），以及网络中的环路测试，并提供各网络单元的告警。
4朗讯的交换式数字视频系统朗讯科技的贝尔实验室已经研制了一套SDV．系统，其中ONU到用户端的部分如下图所示。
这个系统的主要功能由T766X系列芯片组完成。这个芯片组由两个部分组成：一部分是ONU端芯片组，包括T7664、T7665和T7666芯片；另一部分是用户端的机顶盒芯片组，包括T7660、T7661、T7662和T7663等芯片。
如上图所示，在ONU端，T7664主要完成下行的16-CAP调制的功能，它可以分别对四路51.84Mbit/s的ATM流进行调制，占据5～26MHz的频段；T7665负责接收四路来自用户端的采用QPSK调制的1.62Mbit/s的码流。T7664和T7665都与传输汇聚接口芯片T7666相连。ONU可通过180m双绞铜线、60m同轴电缆、30m双绞铜线室内引入线，来与用户端的机顶盒相连。
在机顶盒内部，T7661有两个功能，其一是对用户终端发送的上行1.62Mbit/s的码流提供调制，其二是作为用户终端接收的51.84Mbit/s的下行信号接收机的模拟前端，对接收信号进行均衡和去除噪声。T7660对来自T7661的下行信号完成提取定时、解调和数字均衡，以利于MPEG-2解码器解码。T7660还完成对接收信号的自动增益控制。17662将来自T7660的码流重整为纯ATM信元格式，然后将ATM信元送至MPEG-2解码器。17663主要完成监控和格式转换的功能。它通过一个DMA接口与存贮器、主处理器相连，可以完成对ATM信元流的监控。同时它还完成对主处理器数据格式和ATM信元格式的相互转换功能，这一功能保证了用户终端与Internet的互联。
T766X芯片组是用CMOS工艺制造，84管脚PLCC封装，用3.3V直流电压供电，保证了较少的发热量，可以集成在结构紧凑的机顶盒中。
5交换式数字视频系统的应用
SDV系统以其高速、宽带和网络设施利用率高等优越特性，吸引了大量厂商的注意力，他们纷纷推出自己的产品，如朗讯科技、NextLevel和BBT等。贝尔亚特兰大公司曾经向美国联邦通信委员会(FCC)提交了一份在HFC网络上提供VOD服务的报告，但是，他们已撤销了这一发展计划，转而投向SDV的宽带接入解决方案。
SDV系统可以提供VOD、电缆电视、视频会议、可视电话、普通电话、Internet接入、交互式网络游戏等服务，为整个通信网向真正的全服务网的转变迈出了重要的一步。
