有线电视网络系统技术研究综述

摘 要：有线电视网（CATV网）是世界上一个比较大网络，具有其传输质量好、容量大、保密性好、应用方便、可以双向传送等优点，在世界上得到的认可和应用。文章主要论述了有线电视网络系统组成、传输方式以及用户分配系统。

关键词：有线电视网络；电缆传输技术；光纤传输技术；MMDS；HFC

有线电视网络（CATV）是一种采用电缆、光缆或者微波等方式进行传输，在用户中分配信号，为用户提供上百套电视节目以及各种信息服务的电视网络体系。1950年，美国首先使用共用天线电视系统；1973年，中国第一个使用共用天线电视系统；80年代，有线电视开始在城市出现发展；2003年我国开始有线电视数字化；到2014年2月：我国有线数字电视用户保有量达到16426.3万户，有线数字化程度约为73.33%。有线电视网络系统的发展是从小型到大型共用天线电视系统，再到城市电缆电视系统，最后是光纤/电缆混合网（HFC）以及双向HFC宽带网络。

1 有线电视网络系统的系统组成

有线电视系统是由接收信号源系统、前端处理系统、干线传输系统、用户分配系统、用户终端四部分组成。信号源包括卫星地面站、微波站、电视广播接收天线、摄像机、录像机、计算机控制。前端处理系统指的是对信号源传来的传输信号进行一些技术处理的设备组合。干线传输系统指远距离传输的超干线或干线，它位于前端处理和用户分配系统之间。干线传输包括同轴电缆网、光缆网、微波网和混合网四种方式。用户分配系统是把干线传输系统传来的的信号进行放大和分配，把信号均匀地分配给每家用户，让每家用户终端都能得到规定的电平。

图1 有线电视网络系统

2 有线电视网络系统干线传输系统

有线电视网络系统干线传输方式技术有：同轴电缆传输、光缆传输、微波传输和混合传输（光纤-同轴混合网、微波-同轴网、光纤-微波-同轴网）。

（1）同轴电缆传输系统主要包含同轴电缆网、干线系统放大器间隔配置、放大器级连等；附属设备包括用于干线分路的过电型分支器、分配器等。同轴电缆由内是用介质使内外导体绝缘并且保持轴心重合的电缆，由内导体、绝缘体、外导体和护套四部分组成。通过结构可以分为封闭竹节型、藕芯型以及物理发泡聚乙烯绝缘型三种类型。

同轴电缆开始为实芯聚乙烯绝缘同轴电缆，后来发展为化学发泡聚乙烯绝缘同轴电缆，纵孔聚乙烯同轴电缆，现在多采用物理发泡聚乙烯型绝缘电缆。

同轴电缆特性阻抗一般为75Ω，电缆衰减特性与信号的频率、电缆粗细、长度有关，低频信号、细芯的电缆衰减量大，因为衰减量与电缆的长度成正比，用干线放大器来补偿电缆对信号电平进行补偿，使干线能够远距离传输。温度升高，衰减量升高，温度系数约为0.2%/℃。

同轴电缆信号传输距离越远，级连越大，系统指标下降越多， 系统维护就比较困难，服务水平就会下降。

（2）光缆传输系统是由光缆、光源发射机、光线放大器、和光线接收器组成。从切面看，光缆包括导电线芯、光纤、加强的构件、还有保护层四部分。光纤按电磁场分布可分为单模光纤和多模光纤，单模光纤的工作带宽较宽，有线电视多采用单模光纤。

图3 光缆断面结构

1970年，在美国首先发明出来20dB/km光纤；1989年在美国开始出现有线电视光纤传输； 1992年我国开始出现电视信号光纤传输。

光缆传输技术具有损耗小（1310nm ：0.4 dB/km，1550nm：0.25 dB/km），可以实现电视信号的长距离传送，保证电视信号质量完好。光纤频带比较宽，在最低损耗区的频带宽度数值为30000GHz，由于单个光源占用的带宽比较小，采用相干光通信技术，可以在30000GHz范围内容纳上百万个频道，使有线电视信号能够均匀地传输到各个节点。光纤传输只传输光，不导电，不受电磁场影响，所以抗干扰能力强。

（3）微波传输系统是由微波发射系统和微波接收系统组成，微波发射系统有微波发射机、电缆、合成器、还有发射天线等，接收系统有微波接收天线、供电器、变频器等。微波传输场合有国家微波干线的大微波、卫星、单路与多路FM（调频）微波、AM（调幅）微波、多路微波分配系统MMDS。微波传输优点有：频带宽，空间传输2500-2700MHz，接收分配111-750MHz；传输质量高，稳定性强，适应性和灵活性强。微波传输缺点是发射与接收应在视距范围内进行，信号怕遮挡，易受干扰，反射出重影等。

（4）混合传输比如光纤同轴混合网-HFC，它是由光纤作为干线、同轴电缆作为分配网，构成光纤同轴混合网（HFC）。HFC具有光纤和电缆共同的优良特性，它们通过有效的结合，使有信号能够高效高质的传输、分配。在双向有线电视中，由前端向用户终端传送的信号叫下行信号或正向通路信号；信号从用户端向前端传送的通路成为反向通路或上行通路。HFC采用频分复用的技术，将5-1000MHz的频段分为上行通道和下行通道：5-65MHz为上行通道，可作为非广播业务，为了提高抗干扰能力，采用QPSK（或16QAM）调制。87-1000MHz为下行通道87-550MHz，全部用于模拟电视广播；550-750MHz为下行数字通信信道。

3 用户分配系统

用户分配系统主要由双向分配放大器、同轴电缆、分支分配器、用户终端组成。分配方式有串接分支链方式、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。

双向用户分配放大器采用双模块功率倍增型或双模块推挽型，将信号放大到所需要的电平，通常用户电平取70 dB，这是有线电视网络系统中唯一需要高电平工作的地方。[8]双向分配放大器主要功能是对下行信号进行均匀的功率分配，分成几路，对上行信号进行汇集。

同轴电缆采用的是物理发泡的同轴电缆。分支器与分配器的连接采用-5电缆。放大器与分配器连接电缆比较长，采用-7或-9电缆。还有为了降低回传通道的噪声影响，需要选用四屏蔽的电缆。[9]

终端分支器是连接用户终端与分支线的装置，它是串联在分支线中，把信号能量的一部分分给用户。分支器是由一个主路输入端（IN），一个主路输出端（OUT）和若干个分支输出端（BR）组成。分支器还要汇集主路输出端和分支输出端的回传信号。常用的分支器有一分支器、二分支器、四分支器、六分支器等。

用户终端指的是与电视机相连得用户端口。用户终端包括机顶盒、电缆调制解调器、解扰器等。数字电视机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，还可以进行所有广播和交互式多媒体应用，如数字电视广播接收、软件在线升级、电子节目指南（EPG）、电子邮件、Internet接入、IP电话和视频点播等。

用户分配系统工作流程为干线系统传来的下行信号传送到分配放大器，分配放大器将信号放大后，经过同轴电缆、分配器、分支器，再传送给每个用户。来自用户的上行信号，从回传发射机，经过分支器、分配器和同轴电缆，汇集到双向用户分配放大器，再回到传输系统。

有线电视网络系统是一个有前景的行业，发展方向为由小网向大网、由模拟向数字、由单向向双向、由用户看电视向用电视、由标清向高清的转变，实现视频、语音、数据“三网合一”的数据传输。有线电视网络系统使电视机成为多媒体综合信息终端，不仅可以看电视、听广播，还能够开展视频点播、银行支付、付费电视等业务，也可以接收电子政务、交通旅游、生活资讯、医疗保健、文化教育、金融股票等信息服务。

参考文献

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[8]胡蔚星.如何设计HFC网光分路器的分光比[J].有线电视技术，2005.

[9]高春山，苗桂溱.浅谈有线电视网络传输技术[J].电子技术与软件工程，2013.