有線數字電視雙向接入技術和智能小區(qū)

文｜西北工業(yè)大學 毛亞安中聯西北工程設計研究院 王麗娟

1 引言

隨著國家三網融合政策的明晰，廣電運營商在推進有線電視網絡數字化工作的過程中，對有線電視HFC網絡積極進行光纖到樓和電纜分配系統雙向接入技術的工程改造，以便與電信運營商在三網融合市場和利益的競合過程中取得先機。無論三網融合市場和利益競合的結果如何，有線電視網絡始終是智能小區(qū)的基礎網絡，而智能小區(qū)有線電視網絡向有線數字電視雙向接入網絡的升級改造將推進智能小區(qū)數字化的發(fā)展。智能小區(qū)的管理者和設計者需要了解和研究有線數字電視雙向接入網絡技術，并在智能小區(qū)的通信、安全、管理、服務系統中融合這種技術的應用，加快智能小區(qū)向數字小區(qū)發(fā)展的進程。

2 有線數字電視雙向接入系統技術構成

有線數字電視雙向接入系統是基于有線電視光纖雙向傳輸系統和有線電視電纜接入雙向傳輸網絡系統架構，綜合了數字電視圖像、數據、語音雙向傳輸、接收等各個環(huán)節(jié)的全程數字化電視及綜合信息接入系統， 它不僅僅能夠向電視用戶傳輸豐富的廣播式的數字電視節(jié)目，還能為電視用戶提供包括數據廣播、交互式數字電視視頻點播、電子商務、寬帶數據、IP語音等全方位的服務。

2.1 有線數字電視技術

有線數字電視是指基于數字技術平臺，從節(jié)目拍攝、編輯、發(fā)射、傳輸到接收、顯示的全程數字化的電視系統。有線數字電視信號的傳輸就是采用QAM方式將多路數字電視信號調制到模擬載波上，通過頻分復用實現多頻道傳輸。

有線數字電視是模擬有線電視的升級產品，它不僅能提供高清的圖像質量和豐富的頻道數量，還能作為一個數字信號傳輸平臺，擴展提供其他如數據廣播、視頻點播、電子商務等增值業(yè)務。

要實現有線數字電視的這些交互式數據業(yè)務的傳輸，必須對有線數字電視傳輸系統進行雙向接入技術的升級改造。這一升級改造過程，就是一個有線電視網絡的變革過程，它體現在三個方面：

◆ 使有線電視網絡由模擬向數字技術體制過渡；

◆ 使有線電視網絡由單向廣播向交互傳輸技術方式轉變；

◆ 使有線電視網絡由單一的電視業(yè)務向數字圖像、寬帶數據、IP語音等多業(yè)務綜合功能拓展。

2.2 有線數字電視光纖雙向傳輸網絡系統技術

有線數字電視光纖雙向傳輸網絡系統由有線電視光纖傳輸系統和基于太網協議的EPON無源光網絡傳輸系統組成。廣播式的數字電視信號由1550nm波長的有線電視光纖傳輸系統傳輸，交互式數字電視、電子商務、寬帶數據、IP語音業(yè)務服務由EPON以太無源光網絡傳輸系統（如圖1所示）承載。兩種光纖傳輸技術均采用點到多點的拓撲結構，利用光纖和光無源器件進行物理層傳輸，相互之間的傳輸網絡結構無縫隙地融合，共同組成了有線數字電視光纖雙向傳輸網絡系統技術，同時提供有線數字電視廣播、交互式數字電視視頻點播，以及寬帶數據、IP語音等業(yè)務。這兩種技術和網絡的無縫隙融合應用將成為三網融和FTTB光纖傳輸和FTTH接入的主流技術。

由于現階段光網絡設備成本過高的原因，廣電運營商暫未考慮使用有線數字電視光纖雙向傳輸網絡系統技術進行FTTH光纖到戶的全光網商業(yè)應用，而是采用了有線數字電視光纖雙向傳輸網絡系統技術與電纜網絡雙向接入技術綜合應用的技術方 式， 如“FTTB+EPON+CMTS+CM”、“FTTB+EPON+LAN”、“FTTB+EPON+EOC”等接入技術。

2.3 有線數字電視電纜網絡雙向接入技術

有線電視網絡早期常用的雙向接入技術是基于軸電纜網絡的“CMTS+CM”技術和LAN以太網這兩種技術方式。EPON和EOC這兩項新興網絡技術的成熟，又為廣電運營商提供了更加適宜有線數字電視電纜網絡雙向接入的EOC電纜網絡雙向接入技術模式。從有線電視網絡應用的角度簡述，EOC技術就是把IP數據與有線電視信號有機地結合在一起，用同一根電纜接入用戶——既不影響有線電視信號的傳輸，又有雙向獨享的寬帶綜合業(yè)務接入；具有良好的適應性和靈活的組網接入方案，無需對原有有線電視網絡進行雙向施工改造或者實施大規(guī)模的5類線敷設到戶的工程。根據技術方法的不同，適用于有線電視網絡應用的EOC技術可歸納為無源基帶傳輸、有源調制傳輸兩大類技術。

圖1 EPON以太無源光網絡

（1）無源基帶傳輸EOC技術

無源基帶傳輸EOC技術是一種基于頻分復用基帶數據流傳輸的傳統技術，其技術原理就是令符合IEEE 802.3系列標準的以太網信號，在無源EOC設備中通過阻抗變換、平衡/非平衡變換后，在10～25MHz帶寬內與有線電視的65～860MHz信號混合，通過同一根有線電視同軸電纜入戶，在戶內再通過無源設備將以太信號與RF電視信號分離，從而完成對用戶的雙向網絡綜合業(yè)務的接入。

（2）有源調制傳輸EOC技術

有源調制傳輸EOC技術是一種基于同軸電纜進行射頻調制，實現IP數據和CATV信號共纜傳輸的技術。該技術在有線電視同軸電纜傳輸網絡的網絡應用結構上與有線電視技術基本相同，均是在光接機至用戶終端之間的同軸電纜中進行IP數據信號的插入，通過修改傳輸介質的耦合電路在同軸電纜上進行IP數據射頻信號調制傳輸,并在用戶終端通過分離器將IP數據信號與數字電視RF信號分離還原。

2.4 適用的有線數字電視雙向接入“FTTB+EPON+EOC”技術

對于智能小區(qū)來說，目前最為適用的有線數字電視雙向接入是使用EPON技術進行光纖到樓（FTTB）的骨干網架構，使用EOC技術進行雙向電纜的用戶接入（如圖2所示）。這種“FTTB+EPON+EOC”技術的全網覆蓋和用戶接入，既保護了現有有線電視網絡的資源，又能迅速、快捷地進行全網綜合業(yè)務覆蓋、靈活的網絡接入，還能平滑地向三網融合FTTH光纖到戶全業(yè)務運營過渡。采用該技術模式所建成的有線數字電視雙向接入網絡將是一個簡單、易于投資、易于施工、易于擴展、易于維護和管理的雙向寬帶網絡。

3 有線數字電視雙向接入系統技術在智能小區(qū)中的應用

住宅小區(qū)的智能化就是實現小區(qū)通信系統、安全系統、管理系統、服務系統的智能化系統集成，為住宅小區(qū)的服務、管理及居民生活提供高技術的智能化輔助手段，提高社區(qū)物業(yè)服務和管理水平，為廣大住戶提供安全、方便、舒適的居家環(huán)境。智能小區(qū)進一步的發(fā)展就是數字小區(qū)，數字小區(qū)主要基于數字化網絡傳輸，即利用先進的數字化網絡傳輸系統把整個小區(qū)的各子系統都集成在統一平臺上，并實現多種功能業(yè)務。數字小區(qū)是現實社區(qū)與利用數字化技術營造的虛擬社區(qū)的有機組合，通信網絡是數字化社區(qū)的核心部分，需要滿足各種業(yè)務網與用戶終端設備之間傳送信息的要求，承載綜合業(yè)務的接入，特別是多媒體業(yè)務和IP業(yè)務的綜合接入。

圖2 FTTB+EPON+EOC有線數字電視雙向接入網絡

傳統的住宅小區(qū)的智能化建設，由于通信系統中視頻圖像、IP數據、語音傳輸各子系統網絡、應用的各自分離建設，以及IP數據網絡建設成本的原因，未能實現百分之百覆蓋小區(qū)用戶，導致小區(qū)通信系統、安全系統、管理系統、服務系統網絡建設各成體系，造價不菲，嚴重阻礙了智能小區(qū)向數字小區(qū)發(fā)展的進程

有線數字電視雙向接入系統技術的承載網絡（如圖3所示）是一個性能良好的，具有雙向視頻圖像、IP數據、語音傳輸通信能力的網絡結構， 具有高入戶率、高帶寬、低建網成本、高安全可靠性等優(yōu)勢，是面向住戶的最佳的寬帶接入平臺，不僅能夠滿足住戶雙向視頻圖像、IP數據、語音傳輸通信的需求，還能夠為小區(qū)的安全系統、管理系統、服務系統的智能化系統提供高度集成的、建設成本最低的信息傳輸網絡。

（1）數字電視雙向機頂盒作為智能小區(qū)家庭智能終端接收控制設備的優(yōu)勢

有線數字電視雙向機頂盒作為有線數字電視雙向接入系統的用戶終端，不僅能成為智能小區(qū)各住戶的家庭數字多媒體視音頻娛樂終端接收產品，還能成為智能小區(qū)各住戶的家庭通信和社區(qū)多媒體信息控制終端。

圖3 有線數字電視雙向接入網絡在智能小區(qū)中的應用

有線數字電視雙向機頂盒集中反映了多媒體、計算機、數字壓縮編碼、解擾算法、加解密算法、通信技術和網絡技術的發(fā)展水平。運營商和廠家在機頂盒的設計中不斷加入面向對象的互動特性， 從而使機頂盒和電視機共同組成了集廣播電視、電子政務、信息咨詢服務、文化娛樂、交流互動于一體的數字多媒體家庭信息中心， 使終端住戶能夠享受到諸如標清與高清節(jié)目接收、可視化服務（VOD等）、電子節(jié)目指南、數據廣播、數據通信（ 信息發(fā)布和共享、Internet 接入等）、電子郵件、股票信息、互動游戲、遠程教育、遠程醫(yī)療、硬盤存儲等應用。未來的有線數字電視雙向機頂盒將是集音頻、視頻、網絡、娛樂、消費和小區(qū)管理服務于一體的多媒體應用中心——這體現在其強大的CPU 處理，海量的存儲， 高品質的視頻解碼輸出， 強大的2D、3D 圖形引擎，高速Internet 接入和電子郵件等諸多方面。隨著數字技術、多媒體技術和網絡技術的發(fā)展,機頂盒的方便應用平臺必將成為智能小區(qū)數字化終端硬件實現的最佳終端平臺。

（2）有線數字電視雙向接入系統視頻圖像業(yè)務在智能小區(qū)中的應用

有線數字電視雙向接入系統具有天然的視頻圖像傳輸功能，不但可以傳輸廣播式的模擬電視、數字電視、互動電視，還可以進行任何基于IP網絡化的視頻圖像傳輸、交互，提供多媒體視像服務業(yè)務。視頻點播（VOD）、視頻監(jiān)控和視頻會議均是采用有線數字電視雙向接入系統可視化技術向智能小區(qū)內的物業(yè)管理方和終端住戶提供視像的傳輸、交互和服務的功能。有線數字電視生存的支點就是互動視頻電視， 即視頻點播。點播的內容可以包括傳統圖文與流媒體形式的各種視頻信息資源，如高清數字電視、電影、公眾信息、股票資訊等。住戶可實時進行點播和存儲。

（3）有線數字電視雙向接入系統IP數據交換業(yè)務在智能小區(qū)中的應用

智能小區(qū)的IP數據業(yè)務信息化的建設是通過構建以家庭為核心的三層數據信息業(yè)務交換平臺，包括家庭內部的數字化平臺、社區(qū)的智能化平臺和城市公眾信息平臺，將信息、網絡、自動控制、通信等高新技術應用到人們的生活領域，以家庭信息化為手段，實現家庭和社區(qū)的社會化及數字化。有線數字電視雙向機頂盒作為智能小區(qū)各住戶的家庭通信和社區(qū)多媒體信息控制終端，不僅可在電視機上顯示交互的視頻圖像、互聯數據信息，還可連接電腦成為小區(qū)和家庭智能化管理數據處理中心。利用有線數字電視雙向接入系統IP數據網絡平臺資源和有線數字電視雙向機頂盒作為家庭通信和小區(qū)多媒體信息控制終端的獨特技術優(yōu)勢，不難滿足智能小區(qū)物業(yè)和小區(qū)住戶以家庭為核心的家庭內部的數字化平臺、小區(qū)的智能化平臺和城市公眾信息三層數據信息平臺的業(yè)務交換需求，具體表現在：

◆ 社區(qū)通信系統信息交換，即通過小區(qū)有線數字電視雙向接入系統數據交換功能，實現高速上網、IP語音電話、遠程教育、遠程醫(yī)療、會議視頻、視頻點播、小區(qū)廣播、購物、娛樂等；

◆ 社區(qū)的安全管理，即通過小區(qū)有線數字電視雙向接入系統數據交換功能，實現住宅的火災、有害氣體泄露等的自動報警，以及基于緊急呼叫系統的樓宇間通話、緊急呼叫等功能；

◆ 住宅自動化管理，即通過小區(qū)有線數字電視雙向接入系統，實現水、電、氣表的自動抄表、計量，家用電器設備的遠程控制等；

◆ 社區(qū)內部信息建設，即通過小區(qū)有線數字電視雙向接入系統數據交換功能，實現小區(qū)內部信息網站為用戶提供內部視頻業(yè)務、小區(qū)內部公告、家政服務信息等的功能；

◆ 社區(qū)物業(yè)管理，即通過小區(qū)有線數字電視雙向接入系統數據交換功能，實現車輛車位管理、用戶信息、房源信息等公共設施、信息管理等功能。

4 智能小區(qū)中有線數字電視雙向接入系統的建設

智能小區(qū)中有線數字電視雙向接入網絡的建設在現階段可分為兩種模式，一種是廣電運營商在智能小區(qū)投資建設，另一種是智能小區(qū)投資管理方自主建設。廣電運營商在智能小區(qū)中建設有線數字電視雙向接入網絡，在視頻圖像、數據、語音業(yè)務的應用、運營方面都會處于壟斷地位，可滿足智能小區(qū)住戶以家庭為核心的，家庭內部的數字化平臺和城市公眾信息兩層數據信息平臺的業(yè)務交換需求。在這樣的模式下，小區(qū)內部的安全管理、自動化管理、物業(yè)管理和內部信息數據交換平臺需要通過與廣電運營商協商共同建立智能小區(qū)的虛擬數據交換專網來實現。可采用視頻數字壓縮技術將智能小區(qū)內部的衛(wèi)星接收電視和自辦視頻節(jié)目轉換為有線數字電視雙向機頂盒可以接收的數字電視格式，通過光纖波分復用和電纜頻分復用技術傳送給智能小區(qū)住戶。

智能小區(qū)投資管理方自主建設的有線數字電視雙向接入網絡，在數字電視、互動電視收視上須選擇接入占有壟斷地位的廣電運營商，而在城市公眾信息平臺和外部數據信息交換上可選擇其他有優(yōu)勢的電信運營商，同時，可方便地在小區(qū)內部有線數字電視雙向接入網絡上建設小區(qū)內部的安全管理、自動化管理、物業(yè)管理和內部信息數據交換平臺。

現階段智能小區(qū)中有線數字電視雙向接入網絡建設最適宜的技術方案是“FTTB+EPON+EOC”雙向接入技術。隨著全光纖“FTTH+EPON”有線數字電視雙向接入技術網絡物理造價的降低和各通信運營商在三網融合過程中競合權益的明朗化，全光纖“FTTH+EPON”有線數字電視雙向接入網絡技術方案就會普遍存在。這個階段，以“FTTB+EPON+EOC”雙向接入技術建設的有線數字電視雙向接入網絡可以平滑地升級到全光纖“FTTH+EPON”智能小區(qū)全業(yè)務接入網絡。建設全光纖“FTTH+EPON”智能小區(qū)全業(yè)務接入網絡可實現內容的融合、網絡的融合、設備的融合、服務的融合、管理的融合，將是智能小區(qū)向數字小區(qū)發(fā)展的必由之路。

1 毛亞安，李文，劉進.EPON+EOC打造有線電視網絡運營新模式.中國有線電視，2007（15）：1357-1360.

2 毛亞安，洪傳熙，李文.有線電視網絡雙向改造技術模式選擇.廣播電視信息，2008（01）.