1、第5章有線電視接入網(wǎng)第5章有線電視接入網(wǎng)逐疆5.1有線電視的組成、分類與發(fā)展5.2 HFC的基本概念5. 3 Cable Modem系統(tǒng)工作原理5.4基于MCNS DOCSIS的電纜調(diào)制調(diào)解器5. 5數(shù)字CATV機頂盒5.6流媒體在有線電視中的應(yīng)用本章主要內(nèi)容有：有線電視的組成、分類及發(fā) 展;HFC的特點、結(jié)構(gòu)、CM系統(tǒng)工作原理；MCNS DOCSIS的Modem；機頂盒的原理介、紹；流媒體在有線廣播電視中的應(yīng)用。5.1有線電視的組成、分類與發(fā)展有線電視系統(tǒng)是一個為了完成電視信號的 傳輸，而由各種互相聯(lián)系的部件設(shè)備組成 的整體。主要由信號源、前端、干線傳輸和用戶分配等四部分組成。5.1.1傳統(tǒng)

2、有線電視系統(tǒng)組成原理S5.1.1傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的組成1. 信號源2. 前端3 線傳輸4 用戶分配系統(tǒng)75.1.2有線電視系統(tǒng)分類按用戶數(shù)量分：1. A類系統(tǒng)：城市有線電視網(wǎng)2. B類系統(tǒng)：大型閉路電視網(wǎng)3. C類系統(tǒng)：中型閉路電視網(wǎng)4. D類系統(tǒng)：小型閉路電視網(wǎng)按干線傳輸方法分&P同軸電纜系統(tǒng)、光纜系統(tǒng)、多頻道微波分配 系統(tǒng)、衛(wèi)星電視分配系統(tǒng).光纜與電纜混合 系統(tǒng)以及雙向傳輸系統(tǒng)等。按頻道利用方式劃分非鄰頻傳輸系統(tǒng)不能利用相鄰頻道傳輸電視節(jié)目，VHF. UHF和全頻道系統(tǒng)鄰頻傳輸系統(tǒng)可以能利用相鄰頻道傳輸電視節(jié)目300MHz. 450MHz、550MHz. 750MHz.1000MHz 系統(tǒng)

3、按系統(tǒng)交互特性劃分單向廣播式傳輸分配系統(tǒng)雙向交互式按需分配接入系統(tǒng)10按傳輸?shù)男盘栃问椒?1按傳輸?shù)男盘栃问椒譃槟M和數(shù)字信號混合傳輸分配系統(tǒng)125. 1. 3有線電視的現(xiàn)狀與發(fā)展1. 發(fā)展階段2. 有線電視網(wǎng)絡(luò)的基本特點3. 我國有線電視現(xiàn)狀4. 有線電視的發(fā)展5. 2 HFC的基本概念 HFC是從傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)發(fā)展起來的, 在許多國家，有線電視網(wǎng)覆蓋率已與電 話網(wǎng)不相上下，甚至超過了公用電話網(wǎng)。 有線電視已成為社會重要的基礎(chǔ)設(shè)施之 HFC : Hybrid Fiber Coax 混合的光纖同軸電纜在原有CATV基礎(chǔ)上進行雙向改造干線部分：光傳輸系統(tǒng)代替CATV中的同軸電纜用戶分配網(wǎng)：仍保

4、留同軸電纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但放大器改成雙向的可提供業(yè)務(wù)保留原有CATV單向電視廣播業(yè)務(wù)利用剩余頻帶提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)說明頭端信號的接收與處理中心接收來自各種信號源的電視信號（衛(wèi)星、本地）接入到PSTN、Internet光纖干線網(wǎng)頭端到服務(wù)區(qū)光節(jié)點之間的部分（光纖）拓撲結(jié)構(gòu)為星形配線網(wǎng)和下引線完全同CATV （放大器除外）配線網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)為樹形1917雙向HFC的優(yōu)勢取消主干上的放大器，提高信號質(zhì)量和可 靠性。在主干上釆用光纖，提高了容量，為寬帶 接入奠定了基礎(chǔ)。為雙向交互式通信提供了網(wǎng)絡(luò)條件。通過Cable Modem可實現(xiàn)全業(yè)務(wù)通信（數(shù)、話、圖）5.2.2 HFC的結(jié)構(gòu)它的基本特征是在目前有線電

5、視網(wǎng)的基 礎(chǔ)上，以模擬傳輸方式綜合接入多種業(yè) 務(wù)信息，可用于解決CATV、電話、數(shù)據(jù) 等業(yè)務(wù)的綜合接入問題。235.2.3頻譜分配方案合理的安排頻譜十分重要，頻譜分配既要考慮歷史和現(xiàn)在，又要考慮未來的發(fā)展。HFC的頻譜劃分上行信道下行信道f個人通信數(shù)字下紅flf2f3f4f5f6地區(qū)門(MHz)f2 (MHz)D (MHz) f4 (MHz)f5 (MHz)f6 (MHz)北美542885508601000歐洲5651105508621(M)0中國565655507501000日本54888550860KMM)數(shù)字上制5.2.3 一種典型的頻譜分配建議糾粽擬（內(nèi)、的導(dǎo)幷他眾自通任業(yè)務(wù)ZZ50

6、Mil/50 MH/PCS10002IX臨散掛通信 VODrfcCAl V 陸號530 42 50550750在CATV-HFC網(wǎng)中，系統(tǒng)提供的上行信道帶 寬若為35MHz ,其通信能力可根據(jù)香農(nóng)公 式求得其極限信息傳輸速率。C 二 BIog2(l+S/N) bit/s245.2.5 HFC的特點1. 具有雙絞線不可比擬的帶寬優(yōu)勢2. 是向EH過渡的好形式3. 供電問題易于解決4. 釆用射頻混合技術(shù)5. 價格也將具有優(yōu)勢。255.2.6 CATV網(wǎng)絡(luò)寬帶綜合應(yīng)用業(yè)務(wù)所謂分布式HFC主要是總前端和一個小 區(qū)的光節(jié)點之間增設(shè)數(shù)據(jù)和電視分前端, 多個小區(qū)有多個分前端。5.2.4分布式HFC結(jié)構(gòu)幾種主

7、要業(yè)務(wù):多媒體數(shù)據(jù)廣播x外交互交式Internet接入 ” Internet接入（分布式HFC內(nèi)）智能小區(qū)業(yè)務(wù) 基于HFC的數(shù)字會議電視系統(tǒng)5.3 Cable Modem系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)概述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工作原理30Cable Modem系統(tǒng)概述 Cable Modem：電纜調(diào)制解調(diào)器（簡稱CM） 基于雙向HFC的寬帶接入技術(shù)頻分復(fù)用實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)CATV業(yè)務(wù)共存 CATV：典型頻段* 50550MHz CM：典堂頻段：5-42MHZ, 55O-750MHZ CMx下行雙向通宿 542MHz （上行550750MHz （下行）非對稱速率方式下行雖高42Mbps上行 最高 10M bps（QPSK

8、 最髙 1. 5Mbps）兩種標(biāo)準(zhǔn) IEEE802.14,基于ATM傳輸 DOCSIS,基于IP傳輸w 控雨I交換札 玻干鉞 適配器iCMTS CM IS W按口紳支持輒接口用戶設(shè)備 ! cm與用戶設(shè)備按【可祈裝安全 CM RF樓塊接H 按口T念全秋按口屯話回傳 訪阿集線W電職5.3.1 HFC的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)31Cable Modem的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CMI z7, Router . A rB- i CMTS CMTS: Cable Modem Termination System Cable Modem前端設(shè)備 CM: Cable Modem電纜調(diào)解器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明 CM:電纜調(diào)解器連接用戶的PC與H

9、FC網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)和用戶數(shù)據(jù)進行調(diào)制/解調(diào)，并傳輸實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與用戶數(shù)據(jù)的雙向交互 CMTS:前端設(shè)備連接數(shù)據(jù)網(wǎng)與HFC對數(shù)據(jù)的調(diào)制/解調(diào)與傳輸，對所有CM的接入 進行控制（認證許可）5.3.2 HFC的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)給CM分配帶寬并進行管理35Cable Modem工作過程描述加電初始化與前端CMTS同步 CM掃描所有下行頻道，尋找有效控制信息（廣播信息） 一般CMtf選對上次使用過的頻道進行搜索（內(nèi)存保存 獲取上行信道參數(shù)并請求注冊 CM收到前端發(fā)來的上行信道傳輸葬數(shù) CM根據(jù)參數(shù)中指點的上行通路向前端發(fā)送注冊請求消息 注冊認可，開始認證、密鑰交換、測距、初始化預(yù)約帶寬傳送數(shù)據(jù) CM向CMTS申請帶

10、寬，由CMTS分配 CM在分配的帶寬里上傳數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的交互只要不斷電，CM就一直處于在線狀態(tài)5. 3.2系統(tǒng)工作原理37.Cable Modem中的數(shù)據(jù)傳輸過程：在下行鏈中，通過內(nèi)部的雙工濾波器接收來自HFC網(wǎng)絡(luò)的射頻信號，將其送至解調(diào)模塊進行調(diào)解；信 號經(jīng)調(diào)解后再由去交織/FEC模塊進行去交織和 糾錯處理，再送至成幀模塊成幀，最后通過網(wǎng) 絡(luò)接口卡到達用戶終端。5.3.2系統(tǒng)工作原理1. 上行信道訪問方式2. 對服務(wù)類型的支持3. CM與CMTS的交互過程37CM與CMTS的交互過程 獲得上行信道參數(shù) 測距 建立IP連接 建立時間 建立安全機制3d5.4基于MCNS DOCSIS的電纜調(diào)

11、制調(diào)解器54：L數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議Cable Modem主要采用QAM信號調(diào)制方式 Cable Modem的兩種標(biāo)準(zhǔn)體系：IEEE802.14IMCNS-DOCSISo39OSltEO應(yīng)用層衣示層會話層傳輸層加幣解轎 MAC MPEG-2 調(diào)制解洌網(wǎng)絡(luò)層物理層數(shù)據(jù)鏈路*DOCSN41圖5.4.1 DOCSIS數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議5.4基于MCNS DOCSIS的電纜調(diào)制調(diào)解器傳輸匯聚子層MAC子層”數(shù)據(jù)鏈路加密子層 DOCSIS V1.15.5數(shù)字CATV機頂盒數(shù)字CATV機頂盒是利用有線廣播電視網(wǎng)向 用戶提供綜合信息業(yè)務(wù)的終端設(shè)備。從廣義 上說，凡是與電視機連接的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備都 可以稱為機頂盒。435.

12、5.1數(shù)字機頂盒的層次結(jié)構(gòu)作為模擬電視向數(shù)字電視過渡期的解決方案，數(shù)字機頂盒是一種集電腦、電視 和電信技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品，支持 現(xiàn)有模擬電視業(yè)務(wù)和未來數(shù)字視頻業(yè)務(wù)。圖5.5.1數(shù)字機頂盒層次結(jié)構(gòu)數(shù)字機頂盒的層次1. 物理層和連接層2. 傳輸層3. 節(jié)目層4用戶層5. 輸出接口5.5.2數(shù)字機頂盒的類別按照應(yīng)用范圍劃分：數(shù)字電視機頂盒網(wǎng)絡(luò)視頻機頂盒多媒體機頂盒47按照技術(shù)性能來劃分我國數(shù)字CATV機頂盒的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為了促進我國的數(shù)字CATV技術(shù)的發(fā)展，廣 播電影電視總局發(fā)布了關(guān)于我國現(xiàn)階段有 線電視綜合業(yè)務(wù)用戶終端的意見。數(shù)字CATV機頂盒網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)51”信道調(diào)解技術(shù)“信源解碼技術(shù)大規(guī)模集成芯片

13、技術(shù)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”信號處理技術(shù)有條件接收技術(shù)上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼數(shù)字機頂盒軟件技術(shù)圖5.5.5數(shù)字機頂盒軟硬件環(huán)境數(shù)字機頂盒軟件技術(shù)硬件驅(qū)動層軟件2. 實時操作系統(tǒng)3. 中間件4. 上層應(yīng)用軟件5. 5. 5數(shù)字CATV機頂盒應(yīng)用r電子節(jié)目指南2. 數(shù)據(jù)廣播3. 軟件在線升級4. Internet接入和電子郵件5. 有條件接收5.6流媒體在有線電視中的應(yīng)用所謂流媒體指的是在Internet/Intranet中使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時基媒體，顯然，流媒體實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是流式傳愉。流媒體技術(shù)的原理流式傳輸使用緩存系統(tǒng)來彌補數(shù)據(jù)包到達客戶端的延遲和抖動的影響，并保證數(shù)據(jù)包的順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會因為網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞使58流媒體的傳輸方式實時流式傳輸指保證媒體信號帶寬與網(wǎng) 絡(luò)連接配匹，使媒體可被實時觀看到。順序流式傳輸是順序下載，在下載文件 的同時用戶可觀看在線媒體，在給定時 刻，用戶只能觀看已下載的那部分，順 序流式傳輸不象實時流式傳輸在傳輸期 間根據(jù)用戶連接的速度做調(diào)整。5.6.4流媒體的解決方案視翩TV、 攝像頭等音刪V、壓編媒體服務(wù)器為了在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳輸媒體流，流媒體 技術(shù)需要解決從音/視頻源的編碼/解碼, 存儲，到網(wǎng)