基于有线电视网的高速数据传输设备<1>（余智、门爱东）
【摘要】本文介绍了“基于有线电视网高速数据传输设备”系统的组成、高速数据传输原理、
数据格式、设备的功能及指标、高速数据接收卡（PBI－PCR）技术指标及高速数据点播功能
的实现等内容。
1有线电视网（HFC系统）的组成
有线电视网（HFC系统）包括前端设备、HFC传输网络、光接点机、用户端设备等。（1）
前端设备包括：电视信号源设备、数据业务服务设备、前端信号混合与分离设备。电视信号
源设备包括模拟电视信号源、模拟调制器，数字电视信号源、数字调制器；数据业务服务设
备包括快速以太网交换机、路由器、网络管理服务器、ISP服务器、视频点播服务器等；前端
信号混合与分离设备包括网关、信号混合器、分离器，光发射机、光接收机等。（2）HFC传
输网络由光纤干线组成。（3）光接点机包括光发射机、光接收机，内置干线放大器。（4）
用户端设备包括分配器、电视机、电缆调制解调器、用户PC机等。
HFC宽带接入系统组合成星型结构，所有接在HFC网络上的Cable Modem通过HFC网关进行
互访，或通过该网关与其他网络，比如以大网上的数据通信设备进行互访。HFC网关实现HFC
网络与以大网的桥接，并通过下行信道发送管理命令，控制Cable Modem对网络的使用和设置、
修改网络的参数等。
HFC网关在终端调制、解调系统中，起网桥的作用。在MAC层将以大网与HFC网连接起来。
位于前端或光纤接点上的一个或多个HFC网关，把CATV网络服务区中的用户联接到本地服
务器和访问Internet的路由器上。
位于前端的网络管理服务器，用来控制系统中所有的网关和电缆调制解调器，也可以对
配套的一些设备进行管理，如：路由器、本地服务器、用户PC机等。
用户端的电缆调制解调器将用户计算机接入CATV网，提供PC机和网关之间的双向通信。
电缆调制解调器也有桥接功能，可以连接到本地以大网的HUB上。
HFC系统是一种宽带双向接入网系统，是一种非对称网络，下行信号带宽很宽，上行信号
带宽较窄。它既可传模拟电视信号，又可传数字电视信号。还可传计算机高速数据（包括
Internet业务）。各部分频谱的业务内容如下：
（1）在5MHz－42MHz带宽内传输上行点播数据；
（2）在50MHz－550MHz带宽内下传觎套电视节目（包括传送高速数据频道），及FM调频
立体声信号；
（3）在550MHz－750MHz带宽内下传100－200套数字电视节目；
（4）在750MHz－1000MHz带宽内传高速数据及通信信息。
为传送数字电视（包括传送高速数据）的目的，在8MHz的带宽中，采用64／256QAM调制，
可以提供高于8Mbit／s的传输速率，传1套数字电视（或1套高速数据）节目。在5MHz－42MHz
中选择干扰较低的频带1－2MHz，采用QPSK调制，可提供500bit／s－2.5Mbit／s的传输速率，
传输点播数据、Internet数据及通信信息等。通过上行和下行信道，电缆调制解调器（Cable
Modem）可以实现用户和局端的双向数字通信。
宽带接入系统分两部分，一是位于局端的前端设备，包括HFC网关、快速以大网交换机、
上变频器；二是位于用户家里的电缆数字调制解调器。局端设备将局端服务器上的信息从
Internet来的信息数字调制后发送到HFC网上，用户通过电缆调制解调器提取信息，用户发送
的信息也由CableModem调制发送到HFC网上，由局端设备接收。
如有线电视网还未建成双向网，则上行通信采用电话线。
HFC系统中各主要设备的功能及指标
（1）HFC网关
HFC网关位于局端，它的作用如下：
a）完成上行、下行数据的转发，并对所有电缆调制解调器进行控制和管理。
b）提供Internet和CATV有线电视网之间的连接。通过它双向转发，使有线电视网上的
CableModem可以与以太网上的计算机进行数据通信。
c）网关有三个10BaseT的以大网接口接到以太网网络路由器上，一个双向的CATV电缆接
口接到Cable网络上。从以大网路由器上收到的以太网的数据帧封装成MPEG－2的TS流格式，
经过64QAM调制由下行通道传输到电视网的CableModem。而CableModem要传送的数据经过QPSK
调制从上行通道传送到网关。网关将其解调并转换成以太网的帧格式，发送到以太网路由器。
d）网关还要完成网络管理的功能，包括在下行信道发这时隙定时信号，为CableModem分
配时隙，对 Cable Modem进行配置。注册、调整信道参数等。网关应支持两种管理模式：一
种是本地模式，通过RS232串口进行；另一种是附加一个网络管理服务器模块（SNNP proxy
agent），对远端进行管理。
e）网关的性能指标：
发送电子50－61 dBmW
邻频噪声＜－58dB
回波损耗＞16dB
输出阻抗 75Ω
接收功率范围 -5--＋17dBmV
最大输入功率 35dBmV
（2）电缆调制解调器
电缆调制解调器设在用户端，它是双向电缆调制解调器。它的功能如下：
a）接收CATV网上的下行数据，转换为以大网数据格式，通过以大网接口传送给用户PC机。
下行信道的传输速率8Mbit／s，采用64QAM调制。
b）用户发送的以大网格式的数据经电线调制解调器转换为CATV网络数据格式并调制发送
到CATV网络上。此上行信道的数据设率为500kbit/s-2.56Mbit／s，采用QPSK调制方式，并可
采用TDMA方式对各用户的数据复用到上行信道。
c）电缆调制解调器的性能指标：
输入功率-8－20dBmV
输入阻抗 75Ω
误码率（S／N＝23.5dB）10－8
输入回波损耗＞6dB
QPSK输出功率 23－53dBmV
功率精确度+／-2dB
输入／输出阻抗 75Ω
锁频噪声＜-43dB
（3）下行通道参数
频率范围 50－875MHz
调制方式 64QAM
信号波特率 5.304 M符号／秒
带宽 8 MHz
（4）上行通道参数
频率范围 5－42 MHz
调制方式QPSK
信号波特率1．28M符号／秒
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