廣電網(wǎng)絡(luò)傳輸載體發(fā)展的三個階段

楊文衛(wèi)

（作者單位：江蘇省東臺市廣播電視臺）

電視作為家居生活中的重要娛樂設(shè)備為人們提供了豐富的精神食糧。隨著有線電視技術(shù)的興起，節(jié)目源的增加、頻道的增多，極大豐富了人們的熒屏，有線電視已成為重要新聞傳媒、人民群眾獲取知識文化和文化娛樂的重要工具。國家對電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和計算機通信網(wǎng)的相互滲透、互相兼容并逐步整合，成為有線電視寬帶接入技術(shù)發(fā)展的新動力，有線電視寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為用戶提供了更為優(yōu)質(zhì)的體驗。

1 銅的應用階段

銅是一種金屬元素，富延展性，導電性和導熱性都很強，用于各種電纜和導線，銅作為導體加工成電纜，成為有線電視傳輸?shù)妮d體，即使用同軸電纜傳輸有線電視。同軸電纜從用途上分可分為基帶和寬帶同軸電纜。寬帶同軸電纜也叫視頻同軸電纜即75 Ω同軸電纜常用于廣電網(wǎng)，故稱為CATV電纜，傳輸帶寬可達1 GHz。如圖1所示。

圖1 同軸電纜示意圖

在20世紀90年代中期以前，我國大部分地區(qū)采用同軸電纜傳輸電視信號，同軸電纜是有線電視網(wǎng)絡(luò)中用于干線傳輸系統(tǒng)和用戶分配系統(tǒng)的重要傳輸媒介。電視傳輸系統(tǒng)由干線電纜、干線放大器和干線橋接放大器以及相關(guān)的無源器件組成。有線電視網(wǎng)絡(luò)是采用同軸電纜結(jié)構(gòu)，是一種樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其中，同軸電纜是干線和分配系統(tǒng)的重要傳輸載體。用在干線傳輸?shù)耐S電纜和用在用戶分配系統(tǒng)中的同軸電纜原理一樣，結(jié)構(gòu)相同，但電氣特性不同。由于干線傳輸距離長時，采用外徑較大、內(nèi)導體銅芯較粗，對信號衰減相對較小的同軸電纜有540電纜或者-9、-12電纜，這類電纜稱為干線電纜。而用戶分配網(wǎng)絡(luò)由于傳輸距離短，為布線方便，一般采用外徑較小、內(nèi)導體銅芯比較細的同軸電纜如-7、-5電纜。這類電纜稱為用戶電纜。以SYWV(Y)-75型電纜為例，電纜衰減常數(shù)如表1所示。

表1 SYWV(Y)-75型電纜衰減常數(shù)

根據(jù)同軸電纜的傳輸特性，電纜干線傳輸距離較長時，由于信號衰減，使傳輸距離受到限制。一般采用有源干線放大器和橋接放大器來提高信號增益，通過多級放大達到遠距離傳輸?shù)哪康?。十幾個干線放大器級聯(lián)，對于干線放大器的可靠性和技術(shù)性能要求尤其嚴格，因為干線指標的好壞往往直接影響數(shù)以萬計的用戶的收看質(zhì)量。隨著階段的發(fā)展，用戶對電視收看質(zhì)量的要求越來越高。隨著光纜、光纖放大器、光接收機以及光纖熔接設(shè)備價格的下降，大量光纖設(shè)備得到應用。在20世紀90年代中后期，光纜開始替代干線電纜進入了光和銅的階段。

2 光和銅的共用階段

光和銅的階段，其實就是混合光纖同軸網(wǎng)絡(luò)（HFC）或光纜+數(shù)據(jù)電纜混合使用的階段。光纖是光導纖維的簡寫，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導工具。傳輸原理是“光的全反射”。前香港中文大學校長高錕和George A. Hockham首先提出光纖可以用于通訊傳輸?shù)脑O(shè)想，高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學獎。

我國從20世紀90年代中后期一直到現(xiàn)在都處于這個階段中。在這20多年中，遵循光進銅退的原則。隨著光纖價格的下降，光傳輸技術(shù)的成熟，光纜逐步取代干線電纜。光纖不斷向用戶靠近，同軸電纜不斷后退。與電纜或微波等電通信方式相比，光纖通信的優(yōu)點很多，如頻帶極寬，光是頻率為數(shù)百太赫茲數(shù)量級的電磁波，目前用于光纖有線電視系統(tǒng)的光波波長為1 310～1 550 nm。在這段光譜區(qū)域中，每1 nm的光譜可以提供一個超過100 GHz帶寬，目前采用的1 GHz帶寬只占了極少的一部分，理論上能傳送150個頻道，進行波分復用，可以容納更多頻道。光導纖維的傳輸損耗很小，傳輸1 310 nm的光，每公里損耗在0.35 dB以下，若傳輸1 550 nm的光，每千米損耗更小，可達0.2 dB以下，只有最好的同軸電纜衰減常數(shù)的1%，這就使相同功率下使用光纖傳輸距離更遠，因為光纖的基本成分是石英，只傳光、不導電，不受電磁場的作用，在其中傳輸?shù)墓庑盘柌皇茈姶艌龅挠绊?，故光纖傳輸對電磁干擾、工業(yè)干擾有很強的抵御能力，使信號能高質(zhì)量傳輸、加上重量輕、可繞性好、壽命長、便于運輸和鋪設(shè)等特點，加上價格越來越低，光纜得到大量應用。替代了主干和支線電纜以及部分用戶電纜，實現(xiàn)了光纖到路邊（FTTC），光纖到樓（FTTB），光纖到戶（FTTH）。

光電結(jié)合雙向改造的主流方案有3種：第一種是基于HFC網(wǎng)絡(luò)的雙向改造方案（CM方案）；第二種是，EPON到樓＋EoC技術(shù)方案；第三種方案，即EPON＋LAN入戶方案。

2.1 基于HFC網(wǎng)絡(luò)方案

在HFC網(wǎng)絡(luò)中同軸電纜為主時，CMTS幾乎是基于同軸電纜的唯一可選的雙向改造方案。除前端或分前端的CMTS和用戶端的CM外，沒有其他有源的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，因此，管理、維護比較方便且比較容易部署。并且，可以分期投資，逐步擴充。DOCSIS從出現(xiàn)以來，速度不斷提高，且根據(jù)帶寬不斷增長的需求，發(fā)展到DOCSIS3.1可以支持到下行超過10個G以上的速度，極大提高了雙向有線電視網(wǎng)絡(luò)底層物理頻譜資源的利用效率。但寬成本太高是這個方案的致命弱點，遏制光纖網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，且國內(nèi)目前沒有CMTS廠家或者廠生產(chǎn)廠家極少，所以很少有人采用。

2.2 EPON到樓＋EoC方案

所謂的PON，就是無源光網(wǎng)絡(luò)。它主要由三部分組成：無源分光器、光線路終端盒（OLT）和光網(wǎng)絡(luò)單元。這里無源是指ODN，不含有有源器件。整個鏈路全部都由光纖或者無源光分路器等無源器件構(gòu)成。EPON為IEEE標準，EPON采用點到多點結(jié)構(gòu)，無源光纖傳輸方式，在以太網(wǎng)上提供多種業(yè)務。EPON到樓＋EoC方案適合于老小區(qū)或無法布放五類線入戶小區(qū)的CATV雙向化改造，不要重新鋪設(shè)五類線，充分利用現(xiàn)有的同軸電纜、分支分配器資源實現(xiàn)雙向網(wǎng)改造，且為FTTB或FTTN模式，可以做到多用戶共享CBAT、ONU設(shè)備，大大降低了建網(wǎng)成本。系統(tǒng)的OLT一般放置在分前端機房，目前OLT都是大容量發(fā)展，能有效降低網(wǎng)絡(luò)層次。EPON系統(tǒng)的ONU和EoC系統(tǒng)的CBAT可以放在小區(qū)或樓道CATV光站位置，EoC系統(tǒng)的CNU直接入戶，提供同軸電纜接口、FE接口或WiFi接口。當采用CBAT、ONU、混頻器三合一的EoC局端設(shè)備時，還具有組網(wǎng)方便、布線及供電簡單、減少有源節(jié)點等優(yōu)勢。該方案能夠?qū)崿F(xiàn)EPON設(shè)備和EoC設(shè)備的統(tǒng)一管理，做到可管控到戶、管控到每個業(yè)務，大大降低管理和運維成本，提升服務能力。隨著光纖不斷向用戶靠近，剩下入戶或戶內(nèi)還是同軸電纜，故障發(fā)生率下降。

2.3 EPON＋LAN入戶方案

這個方案適合新建小區(qū)或五類線可入戶小區(qū)改造，EPON網(wǎng)絡(luò)和CATV網(wǎng)絡(luò)相對獨立。EPON系統(tǒng)承載寬帶接入和互動電視的上行信息，CATV網(wǎng)絡(luò)電視廣播業(yè)務；對于雙向用戶，通過家庭網(wǎng)關(guān)接入雙向機頂盒和計算機，可提供CATV廣播、VOD點播、寬帶接入等業(yè)務，如果有VOIP語音業(yè)務，可以通過樓道ONU或家庭網(wǎng)關(guān)提供。五類線直接進家戶，所用設(shè)備少，施工難度小，建設(shè)速度快，終端設(shè)備多用戶共享，成本較低，節(jié)省了投資。這種在HFC網(wǎng)上疊加一個以太網(wǎng)的方案，對于有線電視網(wǎng)來說已不是三重業(yè)務共網(wǎng)傳輸?shù)母拍?，?shù)據(jù)市場需求小時，網(wǎng)絡(luò)效率不高且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)試難度大，難以建立統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)。

歸根到底，銅電纜是帶寬的瓶頸，光進銅退實行光纖到樓、光纖到辦公室、光纖到家是有線電視系統(tǒng)的共同發(fā)展目標。

3 全光網(wǎng)的階段

長期以來，人們一直在想，光這么好的傳輸介質(zhì)，為什么不把它直接送到家呢？光纖到家，是大勢所趨，不斷進步的光存儲技術(shù)、傳輸技術(shù)正在為實施全光網(wǎng)接入做準備。隨著技術(shù)的進步，各種適應家庭應用的室內(nèi)型光纖、迷你型且低價的光收發(fā)器陸續(xù)出現(xiàn)，波分技術(shù)的發(fā)展，都大大加快了光纖入戶步伐。最后的一公里將被光纖全部取代。

4 結(jié)語

隨著下一代廣電網(wǎng)NGB和三網(wǎng)融合的提出。世界都在進行“光進銅退”，室外線路無源化、全網(wǎng)光纖化、網(wǎng)絡(luò)IP化成為有線電視傳輸發(fā)展的總趨勢。