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CATV网辉煌的明天——何淑贞 王日远

2/14/2005来源:视频通信人气:13747

CATV网辉煌的明天——何淑贞 王日远 CATV网走过了半个世纪的历程,由共用天线系统到电缆电视系统,由现在的CATV到未来 的信息高速公路,其发展的轨迹让我们看到了21世纪的世界大网。由于它具有得夭独厚的宽 带资源,令信息产业界巨头们刮目相看,纷纷枪占21世纪网络资源。在国际上,掀起收购有 线电视网的热潮;在国内,更是各路兵马各显神通,纷纷在CATV网上描绘未来信息高速公路 的蓝图,一时间有线电视网成为国内乃至因际热点,未来的有线电视网不只是宽带接人网, 而是多媒体传输平台,集接收、交换、传输于一体。 CATV网已成为国际热点 一、CATV网今天已成为国际热点,成为世界各大信息业抢占市场制高点的重要手段。在 过去的26个月里国际资本市场发生了三起有关有线电视网的购并事件,总金额超过了:1000 亿美元。1997年6月,微软公司以10亿美元率先收购全美第四大有线电视公司Comcast11%的股 份,掀起了对有线电视的投资热潮。1998年6月电话巨子AT&T和电视巨头TCI宣布合并,金额 达480亿美元。1999年5月AT&T又以564亿美元收购美国又一大有线电视公司Mediz-one。三起 并购案说明,无论软件巨子还是电信巨头都看好有线电视的网络资源,把它看作未来因特网 的发展方向。因特网是世界第一大网,而中国的CATV网是世界第一大有线电视网,可见中国 有线电视网地位的重要。信息时代的资源是“信息”,从战略上考虑,最有希望的民族不是 最能利用物质和能量的民族,而是最能利用信息的民族;作为传输信息的宽带CATV网是信息 产业界必争之地是毫无疑问的。 二、宽带的诱惑,信息传递的多少和快慢,决定于网络的速度和带宽,网络的带宽尤其 是网络的重要宝贵资源。CATv网的带宽资源远未被利用,与Intenet网带宽资源严重匮乏的今 天形成鲜明对比,CATV网络资源就显得如此诱人。 三、以美国为首的世界各国使用CATV网高速接人因特网 美国是世界上最早研究使用有线电视网高速接入因特网的国家,早在1993年,媒体时代 巨子华纳就在佛华里达州奥兰多市的有线电视网上进行了模拟和数字电视、数据的双向传输 实验并获得成功。美国的电信和有线电视运营商纷纷转向有线电视高速接入因特网的业务, 把此项业务作为振兴行业的法宝。美国现在有100多万用户使用CabeleModem上了因特网,享 受交互式服务。目前,北美每天增加:1000多个用户。紧随美国、日本、欧洲、澳大利亚等 也相继开通了相关业务,日本的NEC公司已研制在有线电视网上运营多媒体业务的技术,英 国澳大利亚也已通过有线电视供接入因特网及电话业务。 我国开发有线电视网宽带资源的最新动态 一、我国CATV网是世界第一大有线电视网 自90年代以来,中国的有线电视已成为世界第一大有线电视网。全国有线电视网络线路 长达200公里,其中光纤干线超过26万公里,1997年底,经原广播电影电视部批准的有线电 视台有1300座,近2000个县建设了有线电视网络,其中400个县已实现了光纤到县镇或到村。 全国有线电视网络用户的国家、超过美国(6500万用户),也超过了我国的电话入户数,有 线电视已成为我国家庭入户率最高的信息工具。由国家广电总局规划建设的全国广电主干网, 将于今年8月全面竣工,各省市有线电视网络也将随之实现全国连通。届时,一个拥有8000 多万用户的世界第一大有线电视网将在我国诞生。这不仅将对我国的广播电视事业的发展产 生巨大的推动作用,同时必将带动计算机网、电信网和有线电视网的融合,届时也推动一大 批相关信息产业的发展。 二、CATV新的里程碑 国家已经正式批准中国科学院、广电总局、铁道部和上海市等四部门共同组建“中国有 线电视网络集团公司”。这家合资公司将利用广电和铁道部的光纤网络,这一年半时间里在 全国构造一个宽带数据传输网。该公司首先将实施一项名为“中国高速互联网络示范工程” 的重大项目。该项目以广电、铁道系统启遍布全国各地,拥有足够带宽的光纤网络为依托, 运用互联网技术,建立起一个在网络规模上仅次于中国电信,但带宽远胜于中国电信的基础 网络。该网络不仅具有有线电视网的功能,还能够提供节目点播、上网、电话、图文信息定 制、多媒体通信等诸多服务。由于技术类型不同于电信部门现行技术以网络为依托,相关电 信,互联网等服务商可以大幅度降低运营成本,向消费者提供价格低廉的服务。 三、CATV网向高速宽带综合网过渡的试验 面对CATV网丰富的带宽资源,国内外厂商寻求解决方案,实现有线电视网的业务综合化。 近年来,深圳、上海、大连、青岛、苏州、南京、广东等有线电视台进行了多功能业务先导 网试验。现已实验开通的业务有高速Internet接入、计算机联网、视频点播、音频点播、网 上购物、可视电话、电话、电视会议等内容。实验验证了有线电视网的关键技术,如回传噪 声的克服、Gable Modem应用等的可行性,为多项功能的全部铺开积累了经验。 1996北京有线电视开始建光缆网,干线长3000余公里,光接收机2500余台,覆盖180万 用户,接入用户超过100万用户,可接收33个电视频道,宽带ip网于今年二月开通运行,将 各部委信息中心连通。市政府各部委间信息快速交换已成为现实。北京有线广播电视网还将 逐步向社会提供视频点播、电视会议、电子商务、调整数据广播和视频广播等多种信息服务。 上海市正在进行“三网合一”工程试点,上海有线电视网在国内最早采用HFC结构,并 已开始在有线电视网中试验电话和上网等电缆数据服务。这项工程将保留有线电视线路,对 用户来说,只要把入户放大器由单向改为双向就可实现交互式双向网,今年将发展五十万双 向有线电视用户。 广东有线电视台以750MHZ双向有线电视网HFC为市内传输平台,以2.5Gb/s光纤干线网 为省内传输平台,采用国际互联网技术和CableModem用户接入设备,于1997年建立了广东视 讯宽带网,’设计了120个光节点,目前开通100个节点,每个光节点覆盖400个用户。以数 据通信为主,每个频道速率10Mb/s,目前主要为用户提供电子邮件、因特网、企业虚拟内 部网的互联业务。音乐台把高保真无衰减的音频信号,全天无偿无广告的传送到用户家中。 深受广大音乐爱好者的好评。 深圳有线广播电视台采用一级星型结构,已建320多公里的光缆,该台承担国家95重点 科研项目“深圳通信与有线电视综合业务网试验小区”,97年通过国家验收,深圳有线电视 综合信息试验网98年投入运行,开发了常规电视、会议电视、视频点播、电缆电话、股票交 易、上网等功能。 青岛有线电视台建600余公里的电缆主支干线,已开通160个光节点,开通了宽带多媒体 数据广播系统,可以通过在线电视网上网,与通过电话线拨号上网相比,速度快且费用低, 受到广大网迷们的热烈欢迎。 南京有线电视台开展了可视电话、数据通信、准视频点播、因特网接入等业务。 苏州有线电视台将在原试验小区开展双向业务试验,拟选取200户小区进行双向传输试 验,拟传送22套电视节目、15套加扰境外节目和4套调频立体声广播,因特网接入,还可以 进行水、电、煤气表及安全的监控。 近年来因特网的迅猛发展和TCP/IP协议的改进,使越来越适用于提供多媒体和宽带适 时业务,基于HFC网络建立一个宽带IP网,开展多媒体业务,将是未来发展方向。牡丹江有 线电视台在这方面作了有益的偿试,在光缆网上架构IP网,使光缆主环路传输速率达1Gb/ s,一级干线以环路为主,设6个工作站,从工作站到光节点为二级干线,采用星型结构,每 个光节点近期覆盖500-1500户,远期覆盖50-125户。 开发CATV网宽带资源的技术方案 一、开发CATV网络资源的方案之———HFC 1、对HFC网的再认识 光纤同轴混合网HFC首先由贝尔实验室提出,是解决CATV双向传输的最早方案,HFC有着 几乎与光纤环路相同的带宽,但成本要低得多,它能向用户提供宽带业务,能使模拟和数字 信号兼容,并能平滑向数字化光纤化过渡。但是,经过开发双向多功能业务发现HFC有其固 有的缺点,且需投入巨资才能克服。双向HFC的固有缺点是: (1)可靠性降低,大多数HFC网采用的是星型树型拓扑结构。这种结构的CATV前端一旦 出现故障则全网瘫痪,可靠性有潜在危险。 (2)误码率高,从HFC网络各种方式窜入噪声、放大器。接收机等产生的噪声,都会使 CATV网内的数字信号的误码率加大。 (3)反向通道的噪声难以克服,反向通道噪声问题最难解决。有些电视台的网络器材全 部采用进口,四层屏蔽电缆,就连电缆头和接线工具都是进口的,但反向通道的噪声仍改进 不大,目前对反向通道的噪声只能采取“躲”的办法,避开反向通道噪声大的频带,但这样 本来狭窄的反向频带就更窄了。 误码率高、反向通道噪声造成频带拥挤。要克服这些缺点,高质量开展多功能业务,电 视台就必须进行大规模的网络改造,投资就必然巨大。因此近年来出现了在单向HFC网上的 技术方案(介绍如下)。 2、单向 HFC+以太网=上因特网,在原有的单向HFC网络的基础上叠加高速以太网(10Mb /s或100Mb/s),即可向用户提供上因特网。新叠加的计算机网只是在有线台和各光节点 之间,采用共缆分纤的办法,不必对原CATV网进行大规模改造,其优点是造价低高速接入、 组网灵活、升级方便等,这种方式已在北京丰台、广东佛山等地使用。 3、单向HFC+N-ISDN=多功能服务 为开展语音和数据等综合业务服务,可在电视台和光节点之间加N-ISDN网,在光节点和用户 端之间另布双绞线,一般用户终端接入速率为64Kb/s、144Kb/s、2Mb/s。这种接入方式 的优点为,网络提供端到端的数字连接,QoS高,支持综合业务,组网灵活,升给容易,扩 容方便,近年来发展较快,但其造价较单向HFC+以太网略高。目前,在山东、浙江等地投 入使用。 二,无需改造现有的CATV网就可使有线电视网具有信息高速公路的功能 清华大学的“宽带多媒体数据广播系统”和中国工程物理研究院承担的国家重点研究项 目“YH2000高速信息电视系统”均为这一类,无需改造现有单向宽带CATV网,而充分利用有 线电视网的宽带资源,成功的实现互联网、有线电视网、电信网“三网合一”,因而大大的 降低了投资,非常适合我国国情,具有广阔的发展。 1999年1月22日,清华大学隆重举行“宽带多媒体数据广播系统”开播仪式暨新闻发布 会,标志着清华大学为建设具有中国特色的适合中国国情的信息高速公路,创造了一个成功 的、可行的解决方案。 事隔只有半年多,由中国工程物理研究院承担的国家重点科技项目“YH2000高速信息电 视系统”日前通过国家鉴定,该系统利用现有电话线路上传信息,然后利用单向有线电视网 络高速下载数据,使得互联网、有线电视网和电信网“三网合一”、运用这一系统发展数字 电视传输、多媒体信息业务及高速传输等新业务。而所有这些功能的获得只需加一个不超过 2000元的机顶盒即可,对实现家庭网络化工程加快步伐,特别是给网民们带来福音,通过机 顶盒上网速率可提高100至1000倍,省时又省钱。 三、在CATV网的光缆上架构宽带IP网构成我国的宽带基础网 1、IP宽带优化光网络 随着IP业务成为通信的主流,人们开始以IP业务为主对网络进行优化设计,将密集波复 用(DWDM)宽带传输能力与吉位(太位)路由交换机的交换、选路能力结合起来就成为IP优 化光纤网络,该系统在一个波长通道内包统计复用,在光纤内是波分复用,在波长通道内和 通道之间的包交换、选路转发完全依靠电路的由交换机来实现。目前这种产品设备可以实现 数十兆比特率的传输和交换速度,不久将达到1Tbps以上的传输和交换速度。用IP优化光纤 网络构成的因特网与传统的电信网相比,带宽可以成倍的提高,成本会有十、百倍的降低。 因此,IP优化光纤网络是宽带IP网的技术基础。 2、在HFC上如何架构宽带IP网 在城市HFC光缆网上采用带有光端口的吉位路由交换机,可直接在单模光纤上架构1000 /100/10Mb/s以太网,构成宽带城域网。计算机网络在发展过程中,由于采用不同的网络 交换设备、集线器、路由器而分成局域网、成域网、广域网。随着吉位以太网的出现,原来 划分的局域网、城域网和广域网的界限也随之消失。吉位以太网有似用于局域网、城域网甚 至广域网,只是采用不同速率的以太网而且。并且这些以太网具有相同的并与IP数据包一致 的帧格式,中间不需要任何格式转换,实现无缝连接,IP数据包直接在光缆上跑,设备简单, 效率高。 3、在HFC的光缆上架构定带IP网的应用 在有线电视网上架构IP网,可提供数据、话音、视频等多媒体综合业务、供企事单位宽 带接入因特网,并保证QoS。其主要应用如下: (1)为ISP提供传输线路; (2)出租端到端数据通信专线,保证带宽QoS; (3)实时音频视频广播; (4)传输数字电视、可视电话、IP电话、传真、会议电话; (5)为企事业建专用虚拟网VPN; (6)为企事业单位宽带接入因特网; (7)开展电子商务、网上银行; (8)远程教育、远程医疗; 以下举一实例加以介绍。 四、牡丹江市有线电视台率先建成宽带IP网 牡丹江市有线电视台,对现有网络改造模式的选择作了大量的技术和经济上的分析,从 目前和长远的考虑,决定采用的模式是HFC作为下行通道传输音视频信号,用千兆位以太网 传输交互式数据信号,协调解决好模拟网和数字网的关系,高质量的提供多媒体业务服务。 1、技术上的依据 (1)采用千兆以太网架构数据网,是因为千兆以太网已发展了二十五年,技术成熟。服 务可靠、设备简单、高速廉价;千兆以太网使用统一的接口及协议,所有的接口都使用以太 网接口、IP包格式,通信的基础是IP的包交换,它能实现端到端地在网上传输各种业务。并 且,千兆以太网在设计时充分考虑和借鉴ATM和SDH在服务质量QoS种系统冗余设计方面的成 功经验,将来所有的业务都会聚到IP,从近期需要和远期发展考虑,决定采用以太网架构数 据网。 (2)下传目前不采用以太网,是因为目前广播电视还是模拟信号,没必要马上数字化。 况且现在市场上把模拟音视频压缩成IP数据包的设备价格还比较昂贵,待数字设备价格下调, 数字化节目增多,再作调整也不迟。 2、改建后的网络功能:因特网接入,为企事业单位建立虚拟网(VPN、IP-VPN)、桌 面电视会议、远程教学、远程医疗和各种公共业务的收费(如水费、电费、有线电视费、各 种物业管理费等)。 3、经济效益分析: (1)集团用户带来的经济效益 集团用户指银行、证券、交通、公安、税务、保险、边贸、教育、医疗、旅游、体育、 文化、娱乐、市委、市政府及市各职能局等。 集团用户是整个改建后的综合信息网的主要用户,且覆盖所有功能,如内部电话、会议 电视、虚拟局域网、信息查询、信息共享。电子商务、视频监控等等。 在建成的网中,所提供的数据速率为10Mb/s,如果仅按2Mb/s的速率收取月租费,则 一个集团用户一年就是960万元。 (2)个人用户所带来的经济效益 一个个人用户的数据通信业务按1000元/年计,五年累计为7500户,则每年收取750万 元是保守的统计。 4、引导市场消费 牡丹江有线电视台,利用在市区的工作站,探索开发利用高科技含量的信息资源,开展 信息中介服务,提供信息业务场所,增强市场信息意识,引导市民消费,迈出了可喜的一步。 他们还通过市农行联网的例子,在提高工作效率方面的作用,扩大宣传演示,吸引更多的集 团用户使用,逐渐得到社会的认可,推动社会信息化的进程,同时也增加经济收入。 牡丹江市有线电视台对CATV网改造模式的选择,代表了我国在CATV网改造方面的新潮流, 技术先进,设备简化,不走过去的老路。 改建后的综合信息网,传输干线的传输速率可达1Gb/s,集团用户局域网内传输速率可 达100Mb/s,并能开展交互式多媒体业务,具有接入国家信息基础设施的能力,从此,进一 步证明:交互式 CATV+多媒体=信息高速公路(NII)的公式是正确的;是符合我国国情的, 是可行的。 五、CATV网解决因特网信道拥塞问题的设想 1、TCP/IP结构体现了个性化 TCP/IP结构本质上是一种适合个人通信的结构,是一种“点到点”的个性化信道连接, 即从一台服务器发出的数据包只能传送给一个客户机,其他用户不能方便获得该数据包的拷 贝。因此,因特网所消耗的信道资源始终与用户数量成正比,随着上网人数的激增,网络带 宽难以满足要求。寻求一种与TCP/IP网络结构兼容、互补,同时又节省信道资源新办法的 要求就显得极为重要。 2,CATV“嫁接”在因特网上。CATV是广播结构,用户可以无冲突地共享信道,即使用 户规模性的扩张,仍形不成信道拥塞,但与互联网相比,广播型的CATV网不能满足人们的个 性需求,设想将CATV网的宽带特性作为因特网信道的有效补充,起分流下行信息的作用。利 用现有的CATV网作单向下行信道,分流信息,使之具有开放性,并将其统一在TCP/IP标准 协议之下。 3、改“捞”为“推” 因特网上WWW服务器采用标准的“捞”信息的模式:通过全球联网,信息查找者在浩瀚 的信息海洋中“大海捞针”式的寻找信息,利用CATV网作为信息下行信道改“捞”为“推”: 把信息推送到用户计算机硬盘上,用户从服务器获取预订的信息,若服务器不能满足用户的 要求,还可按电信网原来的方式捞取信息。 综上所述,开发有线电视网络资源的方案,可谓不断出现,归纳起来,就是对CATV进行 改造和不改造的问题,不改造现有的有线电视网是比较好的方案,其中IP网架构在HFC的光 缆上最为可取,像牡丹江有线电视台所实施的那样,若再采用波分复用及密集波复用技术, 每根光纤的带宽将从20Gb/s提高到400Gb/s,那时什么样的信息都将畅通无阻,多媒体通 信时代即将来临,甩掉ATM和SDH的时代已经到来,IP宽带网架构在有线电视网上将成为21世 纪通信网的主流,IP网将统领世界通信潮流。