基于BroadCableTM技術的北京大學有線電視網絡的升級改造

管佩森

（北京大學 現代教育技術中心，北京 100871）

數字電視是發展趨勢，2009年6月12日美國當地民眾徹底告別了模擬電視信號，迎來了數字化電視時代。2011年底北京市普及數字電視，中國將于2015年全面停止播出模擬電視節目。但是目前北京市的大多數高校的有線電視系統都還處于模擬電視狀態，北京大學也不例外。系統建設主要內容包括本地節目如何處理，改造成本如何最省，有線電視如何服務教學等。

1 北京大學有線電視系統現狀

北京大學有線電視系統起步于1988年，1994年初正式加入北京有線臺微波網，1996年并入北京市有線電視光纜網。目前我校有線電視系統為750 MHz，全校的光纜干線基本入地，傳送節目66套，其中本地節目18套，全校共有33個光節點，覆蓋整個校園和蔚秀園、承澤園、暢春園、燕東園、中關園、科技園、燕北園、萬柳公寓等園區。目前系統設備老化、故障率高，并且存在低端干擾嚴重、高端信號電平低、圖像質量差等問題。廣大教職工要求收看高清數字電視的呼聲也越來越高，因此數字化改造已經到了不能不做的地步了。

2 網絡改造

HFC+Cable Modem技術本質上的局限性造成了HFC要演變為有效的雙向接入網，必須面對投資過大、可靠性不高、帶寬潛力不足的問題[1]。光纖到樓（FTTB）是目前廣電網絡看好和普遍采用的組網形式，也是現階段“光進銅退”所能做到的比較切合實際的方法。光纖到樓使光節點更接近用戶終端，為今后網絡結構向光纖到樓宇單元以及光纖到戶（FTTH）發展打下了基礎。光纖到樓系統性能大大提高，可充分保障未來新業務對網絡的需要，無需再對網絡進行大規模改造及反復修補。

基于HFC+Cable Modem技術的缺陷和光纖到樓的優勢，本次系統改造擬采用東方廣視BroadCableTM技術，利用原有HFC有線電視單向網絡，充分利用現有的光纖網和同軸分配網，采用光纖到樓（FTTB）的光纖收發器+EoC組網方式，配置回傳通道，實現有線電視傳輸網絡的雙向改造。這種在同軸電纜鏈路采用EoC設備結合在光纜上采用光纖收發器設備實現數據信號傳輸的方式具有結構簡單、易維護、信息容量大、保密性好、低成本、快速組網等優點[2]。系統總體結構如圖1所示。

圖1 系統總體結構圖

2.1 系統帶寬的選擇及頻譜劃分

HFC網絡的一大優勢是頻帶寬，易實現多功能應用。在我國PAL制式下，550 MHz的網絡只夠傳輸鄰頻配置的50個模擬頻道，要傳輸附加業務的話，至少要有750 MHz的網絡，一些業務較繁忙的地方已經開始建設862 MHz，有的甚至是1 000 MHz的網絡。

從發展的角度來看，為了以后開發多功能業務的需要，將HFC網絡的帶寬選為1 000 MHz，這樣考慮了日后業務發展的需要。頻率分割方案如表1所示。

表1 頻率分割方案

2.2 前端機房

交互式數字電視平臺包括數字廣播電視系統和互動點播系統。數字電視廣播系統依托海淀有線基本電視節目，在北大機房建設本地電視節目平臺，本校18套本地節目經過編碼、復用、加擾、QAM調制、加擾后與海淀有線機房數字電視群信號混合，通過預留頻點混入有線電視網，并建立CAS條件接收系統，可對本地電視節目進行管理和小區用戶業務管理。

互動平臺系統采用集中部署架構，統一建設管理系統、統一的節目注入和分發CDN系統、視頻推流系統、播放控制鑒權系統等。采用IPQAM技術方式實現交互功能，IPQAM技術可以實現視頻點播、電視網站、交互節目、網絡游戲、海量信息等所有業務。支持MPEG-2，MPEG-4，H.264，AVS等多種編碼格式的音視頻內容傳輸，發揮高壓縮比、帶寬資源占用少的優勢，并且可以靈活組合。雙向HFC網絡系統可以通過雙向機頂盒終端和CM上行通道實現上行用戶指令傳輸，利用HFC下行通道傳輸用戶點播的內容。可以將有線電視網的多個模擬頻點連續使用，也就意味著將同軸電纜網絡改造為1個4 Gbit/s（按照64QAM調制計算）到電視機終端的真正寬帶網絡系統，遠遠大于ADSL幾兆和城域網絡百兆或千兆到桌面的帶寬。IPQAM技術采用數據和視頻分通道傳輸的方式，業務之間沒有任何影響，既保障了視頻節目的穩定傳輸又保障了數據和語音業務的良好傳輸[3-4]。前端機房總體結構見圖2。

圖2 前端機房總體結構圖

2.3 光傳輸網絡

對HFC網絡來說，目前有1 310 nm和1 550 nm這2個波長可供選擇，在1 310 nm波長處，激光器的輸出功率大、線性好，光纖的色散小，但是傳輸損耗略大一些。而1 550 nm波長的特點是光纖的傳輸損耗低，色散較大，價格較貴，一般在有多個距離超過30 km的光節點時才采用。綜合各方面的因素考慮，繼續采用1 310 nm波長的光發射機。

光傳輸環節比較簡單，是完全標準的做法，從北大機房到各個小區機房，采用2芯光纖網絡，1芯用于傳輸交互式電視信號，另外1芯用于雙向回傳信號傳輸。小區機房使用光分路器做到光纖直接到樓棟，光分路器輸出信號無須放大器放大，直接送用戶分配網絡。建設光纖收發器系統，實現前端機房與全部光節點之間的雙向數據通信。

2.4 同軸分配網絡

光纖到樓后需要把光信號轉換成電信號通過電纜經用戶分配網絡接入到用戶終端。同軸分配網環節主要解決入戶網絡的回傳問題，有線電視的廣播業務采用同軸電纜將信號按分支分配方式接入到戶。雙向數據上、下行業務的電信號傳送采用東方廣視BroadCable?架構的無放大器EoC方案，在光站輸出處接入EoC網關設備。EoC網關用于與各用戶所使用的EoC調制解調器進行通信，對串口調制解調器上傳的指令進行匯聚、解調、再調制，轉為低頻信號繼續上傳。由于EoC網關已經有效屏蔽了匯聚噪聲的影響，因此在此將信號重新調制為更適于長距離傳輸的低頻信號進行上傳。EoC網關通過內置的光纖收發器建立與前端機房的雙向鏈路，實現在有線電視網絡上開展互動電視、寬帶接入業務和VoIP業務。EoC網關設備高頻方案采用FSK調制技術，支持串口EoC調制解調器用于互動電視業務。低頻方案采用HOMEPNA技術支持網口EoC調制解調器，用于寬帶接入業務及VoIP業務，支持PC上網或網口機頂盒的雙向互動應用[5]。EoC方案充分利用現有網絡的同軸電纜、分支分配器資源，能夠有效節省網改成本。支持多個獨立信道，可同時共纜傳輸，如今后用戶數和帶寬需求增加時只需疊加多個信道即可實現。EoC方案利用高頻傳輸和OFDM調制技術有效抑制回傳噪聲，增加了網絡的穩定性，減少網絡維護成本。同軸分配網絡示意圖如圖3所示。

圖3 同軸分配網絡示意圖

2.5 入戶網絡

視頻互動業務和寬帶接入業務在用戶家里分屬于不同的功能區，前者屬于客廳和臥室，后者屬于書房。采用兩類用戶終端回傳調制解調設備，一類專用于處理機頂盒指令，一類專用于寬帶上網業務。因此在終端用戶區，電纜進入樓棟并入戶后，經過分支分配器，分成了兩股分支，一股可以直接連接電視機，另一股連接CM。由CM再分成兩股，一股連接計算機或交換機，另一股連接電話機，從而實現3類設備通信鏈路的融合。

3 改造后的預期效果

改造完成后，有線電視網絡的節目傳輸能力達到幾百套，并提供豐富的服務[6]。廣大用戶可以欣賞到與DVD，CD相媲美的視頻、音頻效果，獲得高品質的享受。實現時移電視、視頻點播、寬帶上網等許多新的交互功能。屆時用戶坐在電視機前，手持遙控器就可以繳納水費、煤氣費、固定電話費、手機費，或選擇醫院預約掛號服務，真正讓觀眾從被動收看到主動選擇，享受到一對一的服務。此外，改造后網絡干線全部都是光纜，主干線路故障率將大大降低，法輪功等邪教和反動組織搞破壞的難度加大，可以確保學校有線電視網絡的政治安全。

4 小結

作為高等院校，經費都很緊張，要拿出上百萬元甚至數百萬元的資金來對有線電視系統進行改造是不容易的。因此要充分發揮有線電視系統的現有功能，逐步開發使用其潛在功能，實現打電話、看電視、寬帶上網的三網融合，還可以把學校的教學資源上傳到服務器，用戶手持遙控器就可點播這些教學資料，這不但給用戶帶來了極大方便，還可以實現有線電視服務教學科研工作[7]。

應用基于東方廣視BroadCableTM技術的雙向網改造方案，投資少，改造簡單，噪聲匯聚小，具有良好的開放性和標準性，為用戶系統提供自主管理和分布管理支持。具有良好的業務流設計和人機界面設計，提供自主管理平臺和定制化接口，支持我校將圖文、音頻和視頻等資料注入系統。通過雙向高清機頂盒，用戶可在家中、校園內點播共享到教育資訊瀏覽、視頻影片點播、圖文教材及遠程視頻教育等多媒體資源。因此基于東方廣視Broad-CableTM技術的光纖收發器+EoC解決方案，實現光纖到樓的有線電視雙向網改造，對于尚未改造的兄弟高校具有一定的借鑒意義。

[1]林如儉，胡斌，宋英雄，等.光纖到樓（FTTB）是NGB的必由之路[J].世界寬帶網絡，2009（12）:77.

[2]王勝平，李增軍，程俊剛.光纖到樓（FTTB）構建雙向網絡的EPON＋EoC應用[J].有線電視技術，2009（8）：32-36.

[3]陳勇，商彬.IPQAM設備關鍵技術的研究[J].電視技術，2008，32（S1）：122-124.

[4]李曉峰，王曦，崔衛，等.有線電視視頻點播解決方案分析[J].電視技術，2007，31（4）：44-46.

[5]北京東方廣視科技股份有限公司.雙向交互數字電視系統技術方案[EB/OL].[2011-05-05].http://wenku.baidu.com/view/097f66fd04a1 b0717fd5dd92.html.

[6]任伶俐，査瀾.基于EoC的HFC接入網絡雙向改造技術及應用[J].信息通信技術，2010（3）：7-14.

[7]李文，梁江華，趙開權.廣西大學有線電視網絡升級改造技術方案[J].廣西大學學報：哲學社會科學版，2000（12）：202-204.