交互式综合信息服务的CATV系统的基本特征_无线电-电子技术知识

交互式综合信息服务的CATV系统的基本特征

点击数：7971 次录入时间：03-04 11:37:22 整理：http://www.55dianzi.com 无线电-电子技术知识

　　本文对能开展交互式综合信息服务的CATV系统的基本特征进行了分析，并提出了相应的解决方法。

　　目前，我国有线电视( CATV)事业飞速发展，极大地丰富了人们的精神文化生活。传统CATV -直是将电视节目调制成8MHz带宽的模拟射频输出，系统容量的发展经历了300MHz、450MHz、550MHz等几个阶段。长期以来CATV网基本上都是星型，树枝状拓扑结构，其信号传输特点是点到点、点到面的单向广播电视传输方式。这种网络结构方式具有成本低、维护施工容易、图像质量高等特点，能很好地实现节目的下行传输。随着社会发展，用户信息量需求增大、信息种类增多、对信息访问的要求提高，CATV面临着功能扩展需要。在CATV网上开展交互式综合信息服务有可喜的前景，它代表了网络业务综合化、数字化的必然趋势。光纤同轴电缆混合网在CATV网上除了收看电视，还可具有更多功能，如：影视点播、音频点播、图文电视、电子商贸、可视电话、数据库访问、电子图书馆、电子报纸、咨询服务，远程教育、远程医疗、交互式游戏等等。这些服务功能的开发，是CATV系统朝着多样化、综合化方向发展的必然。交互式综合信息服务的开展使单向共享特性和双向交互选择特性共存，使CATV系统在接收电视节目的同时还可以开发多项综合业务；传输模拟信号的同时传送数字信号、数据信息。即从信息源来看，允许存在一个主前端和多个分前端，前端传送的信息除了模拟电视外，还有各种多媒体信息；从用户来看，即可以接收信息，同时可以发出信息，并具有选择信息的自由；用户在线的上行信号呈动态分布，因上行频段资源有限，易发生上行信道争用。归纳起来能开展交互式综合信息服务的CATV系统的基本特征是：(1)系统宽带化，传输模拟、数字信号、数据信息时，必须进行有效频谱管理。(2)具有交互性，采用可寻址路由控制技术的同时，注意解决上行信道频率资源紧缺问题。(3)系统延伸范围广，需进行严密网络规划和设计。

　　1 用HFC为开展交互式综合信息服务提供了宽带网络结构

现有CATV网大多都是面向某个区域用户提供信息，还没有实现全省连网，全国连网。这是由于用同轴电缆连接起来的CATV系统，如果用户数过多、传输距离过长或频率范围过宽，系统线路损耗会增大．高低频率难以均衡，必然导致系统技术指标下降，不能满足CATV系统发展的需要。采用光纤同轴电缆混合网(HFC)结构有利于长距离传输信号的同时，系统可以向750MHz、1GHz甚至更高容量系统发展。和电信网比较，CATV采用HFC结构还具有用户多、传输速度高、使用方便灵活等特点。HFC的组网方法是：主干线、支干线传输部分用光缆连接，其连接方式有光缆到支线( FTTF)及光缆到小区( FTTC)，光缆到最后一个放大器(FTTLA)等三种，从光节点到用户的分配网络仍用同轴电缆。光纤具有频带宽、对信号衰减小、不易受外界干扰的特点，但光缆到用户所需费用高，兼顾用户目前经济承受能力，采用HFC网络结构是比较经济实用的选择。现有CATV用户大多使用模拟电视接收机，CATV功能拓展必须以保证用户电视接收质量为前提，同时具有承接、延续特性，不需要大范围全面更换接收设备。在HFC网络结构上发展综合信息服务，首先要考虑的就是与现有体制的兼容，这可以通过频率配置来实现。

　　下面将传统的300MHz系统频率配置（如图1所示）与新型CATV网1GHz容量的频率配置（如图2所示）进行比较。

　　由图1、图2可见，新的频率配置保证了原有大部分模拟电视频道传输通道，很多用户依然能够利用现有电视设备收看电视节目，其他业务的使用只需添加设施来接收处理。新的频率配置增加了数字、数据信息（用ATM信元传输），这部分信息可进行可寻址路由控制。

　　2 交互式综合信息的传送

　　2.1 以ATM为核心的传输技术

　　开展交互式业务要实现点对点、点对多点、多点对点的交互功能，需在传统CATV系统上增加可寻址路由控制等智能交换技术。异步传输模式(ATM)是一种使用异步时分复用技术的快速分组交换方式，提供的是一种传输、复用和交换的方法。

　　它具有高速率、大容量、低延时、组网方式灵活方便、支持各种速率及格式的信息流等特点，能满足用户按需分配带宽的要求并保证其服务质量。ATM的信息传输以固定长度（53字节）的信元为单位进行，其中48个字节的信息净荷，5个字节的信头。信元依靠信头内VPI（虚通道）和VCI（虚信道）标识来建立一条点对点虚连接，传输完成后即拆除连接，依靠信息到达的速率大小而动态地分配带宽，可支持可变比特率(VBR)编码和传输，它使ATM网能按业务实际需要占有资源。在编码级采用分层编码技术，即将信息按重要性划分为不同层次，并赋予不同优先级信元，以此保证恒定的图像质量。尽管目前ATM在其他行业的应用还不是很广泛，但众多专家和经营者都已认同ATM是今后网络发展的核心技术。ATM技术已被ITU-T确定为传输语音、数据、电视及多媒体信息的新工具，是未来宽带综合业务数字网( B-ISDN)的基础和核心。ATM的各个协议层的功能如下：物理层完成信息传输；ATM层负责交换、选择路由和信元复用；适配层将各种业务的信息配成ATM信元流；用户层的主要功能是支持各种用户服务。可见，从CATV网的技术需求角度出发，在CATV网上研究以ATM为核心的传输技术，有利于网上开展交互式综合信息服务。

　　CATV系统引进ATM技术，主要是通过在前端增加BHDT(broadband host digital terminal)设备提升其性能，以ATM交换为核心，实现各类数字视频广播，对数据信号进行QAM调制和射频调制，在不同频带输出模拟或数字射频信号，同时接收和处理用户端的上行信号。ATM技术的使用可为CATV系统取得灵活的带宽共享，迅速建立链路通道，保证信息有效传输，并支持各种速率业务。结合其他路由器件按地址传送信息。为交互式综合信息服务的开展开辟了道路。

　　2.2用户端用机上变换器

　　用户端用机上变换器( STB)通过网络与前端和分前端的主机相连，提供与主机的全双工服务。网上信息服务呈综合化特性。用户通过STB发送上行数据，因上行信号频率低，极易受短波、家用电器和其他干扰源干扰。又因HFC网络结构特点，用户端噪声会在前端叠加，形成噪声干扰的“漏斗效应”，上行用抗干扰能力强的相移键控( QPSK)方式，速率达10Mbit/s。对下行数据则采用一固定射频频道送出，用电视机直接接收。若用PC接收，则把射频信号转变成计算机以太包信号送入计算机内，下行可用正交调幅64QAM，速率达36Mbit/s。前端BHDT及其相应软件可以对所有用户的STB进行控制管理，如频率和带宽分配，初始化设置，远程故障查询和诊断，上行信道争用管理以及信息加密等，并与主干网络接口，具有一定的交换或路由功能，用户端STB是用户端接口设备，可以连接一个或多个用户，也可以与局域网连接。并能支持对上行通道的竞争和独立使用。图3、图4为具有交互式综合服务功能的CATV系统简图（HFC结构）。图中HUB是将现有前端在增加开展数据、数字业务的相应设备及路由器件后，改造为系统分前端。