有線電視網絡系統技術研究綜述

郭宗輝 欒秋平

摘 要：有線電視網（CATV網）是世界上一個比較大網絡，具有其傳輸質量好、容量大、保密性好、應用方便、可以雙向傳送等優點，在世界上得到的認可和應用。文章主要論述了有線電視網絡系統組成、傳輸方式以及用戶分配系統。

關鍵詞：有線電視網絡；電纜傳輸技術；光纖傳輸技術；MMDS；HFC

有線電視網絡（CATV）是一種采用電纜、光纜或者微波等方式進行傳輸，在用戶中分配信號，為用戶提供上百套電視節目以及各種信息服務的電視網絡體系。1950年，美國首先使用共用天線電視系統；1973年，中國第一個使用共用天線電視系統；80年代，有線電視開始在城市出現發展；2003年我國開始有線電視數字化；到2014年2月：我國有線數字電視用戶保有量達到16426.3萬戶，有線數字化程度約為73.33%。有線電視網絡系統的發展是從小型到大型共用天線電視系統，再到城市電纜電視系統，最后是光纖/電纜混合網（HFC）以及雙向HFC寬帶網絡。

1 有線電視網絡系統的系統組成

有線電視系統是由接收信號源系統、前端處理系統、干線傳輸系統、用戶分配系統、用戶終端四部分組成。信號源包括衛星地面站、微波站、電視廣播接收天線、攝像機、錄像機、計算機控制。前端處理系統指的是對信號源傳來的傳輸信號進行一些技術處理的設備組合。干線傳輸系統指遠距離傳輸的超干線或干線，它位于前端處理和用戶分配系統之間。干線傳輸包括同軸電纜網、光纜網、微波網和混合網四種方式。用戶分配系統是把干線傳輸系統傳來的的信號進行放大和分配，把信號均勻地分配給每家用戶，讓每家用戶終端都能得到規定的電平。

圖1 有線電視網絡系統

2 有線電視網絡系統干線傳輸系統

有線電視網絡系統干線傳輸方式技術有：同軸電纜傳輸、光纜傳輸、微波傳輸和混合傳輸（光纖-同軸混合網、微波-同軸網、光纖-微波-同軸網）。

（1）同軸電纜傳輸系統主要包含同軸電纜網、干線系統放大器間隔配置、放大器級連等；附屬設備包括用于干線分路的過電型分支器、分配器等。同軸電纜由內是用介質使內外導體絕緣并且保持軸心重合的電纜，由內導體、絕緣體、外導體和護套四部分組成。通過結構可以分為封閉竹節型、藕芯型以及物理發泡聚乙烯絕緣型三種類型。

同軸電纜開始為實芯聚乙烯絕緣同軸電纜，后來發展為化學發泡聚乙烯絕緣同軸電纜，縱孔聚乙烯同軸電纜，現在多采用物理發泡聚乙烯型絕緣電纜。

同軸電纜特性阻抗一般為75Ω，電纜衰減特性與信號的頻率、電纜粗細、長度有關，低頻信號、細芯的電纜衰減量大，因為衰減量與電纜的長度成正比，用干線放大器來補償電纜對信號電平進行補償，使干線能夠遠距離傳輸。溫度升高，衰減量升高，溫度系數約為0.2%/℃。

同軸電纜信號傳輸距離越遠，級連越大，系統指標下降越多， 系統維護就比較困難，服務水平就會下降。

（2）光纜傳輸系統是由光纜、光源發射機、光線放大器、和光線接收器組成。從切面看，光纜包括導電線芯、光纖、加強的構件、還有保護層四部分。光纖按電磁場分布可分為單模光纖和多模光纖，單模光纖的工作帶寬較寬，有線電視多采用單模光纖。

圖3 光纜斷面結構

1970年，在美國首先發明出來20dB/km光纖；1989年在美國開始出現有線電視光纖傳輸； 1992年我國開始出現電視信號光纖傳輸。

光纜傳輸技術具有損耗小（1310nm ：0.4 dB/km，1550nm：0.25 dB/km），可以實現電視信號的長距離傳送，保證電視信號質量完好。光纖頻帶比較寬，在最低損耗區的頻帶寬度數值為30000GHz，由于單個光源占用的帶寬比較小，采用相干光通信技術，可以在30000GHz范圍內容納上百萬個頻道，使有線電視信號能夠均勻地傳輸到各個節點。光纖傳輸只傳輸光，不導電，不受電磁場影響，所以抗干擾能力強。

（3）微波傳輸系統是由微波發射系統和微波接收系統組成，微波發射系統有微波發射機、電纜、合成器、還有發射天線等，接收系統有微波接收天線、供電器、變頻器等。微波傳輸場合有國家微波干線的大微波、衛星、單路與多路FM（調頻）微波、AM（調幅）微波、多路微波分配系統MMDS。微波傳輸優點有：頻帶寬，空間傳輸2500-2700MHz，接收分配111-750MHz；傳輸質量高，穩定性強，適應性和靈活性強。微波傳輸缺點是發射與接收應在視距范圍內進行，信號怕遮擋，易受干擾，反射出重影等。

（4）混合傳輸比如光纖同軸混合網-HFC，它是由光纖作為干線、同軸電纜作為分配網，構成光纖同軸混合網（HFC）。HFC具有光纖和電纜共同的優良特性，它們通過有效的結合，使有信號能夠高效高質的傳輸、分配。在雙向有線電視中，由前端向用戶終端傳送的信號叫下行信號或正向通路信號；信號從用戶端向前端傳送的通路成為反向通路或上行通路。HFC采用頻分復用的技術，將5-1000MHz的頻段分為上行通道和下行通道：5-65MHz為上行通道，可作為非廣播業務，為了提高抗干擾能力，采用QPSK（或16QAM）調制。87-1000MHz為下行通道87-550MHz，全部用于模擬電視廣播；550-750MHz為下行數字通信信道。

3 用戶分配系統

用戶分配系統主要由雙向分配放大器、同軸電纜、分支分配器、用戶終端組成。分配方式有串接分支鏈方式、分配-分配方式、分支-分支方式、分配-分支方式、分配-分支-分配方式。

雙向用戶分配放大器采用雙模塊功率倍增型或雙模塊推挽型，將信號放大到所需要的電平，通常用戶電平取70 dB，這是有線電視網絡系統中唯一需要高電平工作的地方。[8]雙向分配放大器主要功能是對下行信號進行均勻的功率分配，分成幾路，對上行信號進行匯集。

同軸電纜采用的是物理發泡的同軸電纜。分支器與分配器的連接采用-5電纜。放大器與分配器連接電纜比較長，采用-7或-9電纜。還有為了降低回傳通道的噪聲影響，需要選用四屏蔽的電纜。[9]

終端分支器是連接用戶終端與分支線的裝置，它是串聯在分支線中，把信號能量的一部分分給用戶。分支器是由一個主路輸入端（IN），一個主路輸出端（OUT）和若干個分支輸出端（BR）組成。分支器還要匯集主路輸出端和分支輸出端的回傳信號。常用的分支器有一分支器、二分支器、四分支器、六分支器等。

用戶終端指的是與電視機相連得用戶端口。用戶終端包括機頂盒、電纜調制解調器、解擾器等。數字電視機頂盒的基本功能是接收數字電視廣播節目，還可以進行所有廣播和交互式多媒體應用，如數字電視廣播接收、軟件在線升級、電子節目指南（EPG）、電子郵件、Internet接入、IP電話和視頻點播等。

用戶分配系統工作流程為干線系統傳來的下行信號傳送到分配放大器，分配放大器將信號放大后，經過同軸電纜、分配器、分支器，再傳送給每個用戶。來自用戶的上行信號，從回傳發射機，經過分支器、分配器和同軸電纜，匯集到雙向用戶分配放大器，再回到傳輸系統。

有線電視網絡系統是一個有前景的行業，發展方向為由小網向大網、由模擬向數字、由單向向雙向、由用戶看電視向用電視、由標清向高清的轉變，實現視頻、語音、數據“三網合一”的數據傳輸。有線電視網絡系統使電視機成為多媒體綜合信息終端，不僅可以看電視、聽廣播，還能夠開展視頻點播、銀行支付、付費電視等業務，也可以接收電子政務、交通旅游、生活資訊、醫療保健、文化教育、金融股票等信息服務。

參考文獻

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[8]胡蔚星.如何設計HFC網光分路器的分光比[J].有線電視技術，2005.

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