有线电视物理网络管理与有线数字电视

　　有线电视物理网络是一个透明的业务传输载体。现在该网络中已传输了多套广播式模拟电视节目，FM广播节目和数字电视节目；部分网络中还传输了模拟收费电视节目，交互式数据和VoIP的语音业务。有线电视向数字化发展，在有线电视网络上开展数字电视业务，是全国广电系统贯彻落实党的十六大精神，加快广播影视发展的重要举措，也是加强社会主义精神文明建设、推动国家信息化进程的根本要求。但是，这种透明物理网络的管理技术手段的应用情况与管理水平的高低，将会对发展新业务带来重大的影响，也会影响有线电视向数字化过渡的推进进度。有线数字电视的发展，能较好的解决收费管理的问题，是否在发展有线数字电视的同时，就不需要对有线电视的物理层进行管理了呢？现结合通信网络与有线电视网络其网络管理相关性进行讨论，以供大家参考。

　　1、通信网络管理的普遍性

　　通信网络的操作维护管理功能是网络中普遍具备的功能。从历史上来看，以前这些功能的实现是靠人工在现场对每台设备分别进行操作和维护，那时还没有专门的一张管理网。现代的通信系统，对网络的维护、监测和调整在很大程度上都可以通过遥控在管理中心实现，这就需要专门的用于遥控管理的网络。现对人们生活中接触较多的电话通信网络（即电信网络）与数字无线移动网络（GSM网络）进行讨论，分析其网络管理的普遍性。

　　1.1 固定通信网络的网络管理

　　电信网络是我们接触较多的固定通信网络之一，其电话通信主要由数字程控交换系统来完成。图1给出了数字程控交换系统的基本组成图，从图中可以看出，设备的维护管理是其众多功能模块中的一个重要模块，它主要完成：设备的状态监测，对故障部件进行报警，实施备份部件的主备转换，提供在线升级等；从某种意义上讲，它完成了电信网络机房设备的管理。用户电路的BORSCHT功能模块有更为严格的管理功能，它完成馈电、过压保护、振铃、监视、编译码、2/4线转换、测试等功能。近年来，电信网络的管理范围在扩展，不仅对室内设备进行管理，还对室外的线路设备与设施进行管理，其网络管理的内容有：①、小区配线箱的门锁，②、小区配线箱内有源设备状态，③、小区配线和内供电电源等。

　　1.2 数字移动通信网络的网络管理

　　数字移动通信网络除了有完善的通信业务控制功能以外，还需要有对通信网络的健全管理功能，以此来完成数字移动通信系统的维护、监测和调整。CCITT提出的TMN概念，对建立GSM系统的综合网络管理提出了指导性意见。其综合性管理网络的一侧连到各种通信业务的控制设备，如网内的交换设备或基站设备，另一侧连到操作人员面前的计算机工作站，在这两端中间的TMN主要包括操作系统功能实体、中介功能实体和数据通信功能实体等三个功能实体。其实体的结构示意图如图2所示。对网络的管理主要按照管理协议的要求来完成，有时网络管理协议也要与业务管理协议组合进行，如：查询移动台的设备号IMEI时会用到无线接口协议，对电路的管理时要用到闭锁与解锁功能，对基站控制器与移动业务交换中心管理时要用到复位功能等。对移动网络的直放机，其网络管理的内容有：①、查询项：厂家标识、设备类型、版本号、直放站远程通信方式、直放站主动告警使能标志、输出功率告警门限、功放开关、衰减值等；②、控制项：直放站编号、网管中心查询/控制电话、网管中心告警电话、直放站远程通信方式、功放开关、衰减值等；③、告警项：电源掉电、信道本振失锁、低噪放故障、功放过功率、功放过温、功放驻波告警、自激告警、门襟告警、电源故障等。

　　通过对固定通信与移动通信网络管理的介绍，可以看出网络管理功能与业务管理功能是通信网络的重要管理功能，其网络管理功能在通信网络中普遍存在。虽然，作为网络的消费者（或用户）最关心的是业务管理功能，但业务的准确提供是在网络能正常工作的前提下实现的，因此，网络营运者较为关注网络的管理功能与先进性。

　　2、有线电视网络通道的特殊性

　　一张双向的有线电视网络，其物理结构：光纤传输部分，上、下行通道一般采用了空间分割方式；在同轴电缆传输部分，其上、下行通道一般采用了频率分割方式，这种网络组合（即HFC）集成了独享网络与共享网络的各自优点，才有了在全世界范围内快速发展的今天，在中国已成为近5000亿元的网络资源。但是，其网络也有自己特殊性的一方面。

　　2.1 下行通道的发散性

　　从前端光发射机到各台光工作站，再从光工作站到各楼栋单元的集线器，其网络结构形式呈现出发散的特性。在这种发散式的网络中，越靠近前端的设备，其覆盖面较大；相应，若设备出现故障时，其影响面也较大。因此，对此全局性的设备，其可靠性、在线可管理性的要求就更加严格。

　　对于下行频率为87~860MHz的下行通道，所传输了两大类业务内容：①、广播式的广播电视节目，包括透明传输模式的或条件接收模式的模拟与数字电视节目；②、交互式通信的下行部分，包括Internet业务、VoIP业务、VOD业务和互动式数字电视业务。

　　从广播式的下行业务来讲，若业务是透明的，则凡接入网络中的用户终端（电视节目的用户终端是电视机）能接收到该业务，无法进行点到点的服务。因此才产生了基带加扰式的模拟加解扰系统和今天大力发展用机顶盒来完成的数字电视条件接收系统。对于交互式通信业务的下行数据部分，其特征是通信的下行部分，在没有上行通道与之相对应时，仅有下行数据是无用处的，无法变为消费者有意义的业务内容。基于这两大类业务内容的特征，对该网络下行广播式通道，不能在共享通道上行进行随意的切断控制，以免影响对诸多合法权益用户的接收。

　　2.2 上行通道的复合性与汇聚性

　　在光节点以下路由，上行通道共用电缆传输。各用户享有相同的5～65MHz上行频率，逐级汇接到电缆上，其电缆部分呈现出共享式特性。到了光节点及以上路由，光缆部分采用空间分割方式，不同光节点下的用户，上行通道单独用一根光芯来传输信号，不再共享5～65MHz的频率，在此段光芯上不再有新用户的逐级加入，呈现有独享特性。因此，双向HFC网络中，从用户端到前端的上行通道路由，既有共享又有独享，呈现出复合性的网络结构。同时，在光节点以下，各用户的上行通道出现逐级汇聚的特点。

　　因此，对上行通道的复合性与汇聚性应进行有针对性的有效管理，才能保证整个上行通道的安全与畅通。

　　3、有线电视网络管理技术及实现方案

　　对有线电视共享式上行通道的管理，在有线电视行业内已有许多讨论。分析其共享式网络结构与高速公路的结构模型，有许多相似之处。现对高速公路的管理进行简述。

　　高速公路管理有两个方面，一是使用权限管理，具体表现为车辆的准入管理和过路费的收费管理。二是故障管理（或是排堵管理），当有车祸时，由专管人员记录现场并迅速清除堵塞源，让道路畅通。

　　对有线电视上行电缆部分，其结构模型与高速公路相似。在用户各上行入口的独享通道到共享通道之间的路由上设置管理站，管理的内容也有两个方面，一是上行通道的使用权限管理，二是通道阻塞时，排除堵塞的管理。由于信息通道当遇到持续时间长或幅度较大的干扰信号时才能发生阻断。这时，只有关断干扰信息源时，阻塞状态才会得到解除。因此，两种管理内容使用了一种管理技术手段——路权管理。

　　3.1 有线电视网络中使用的路权管理技术模型

　　RF为5～860MHz的射频宽带信号。在CB控制信号的控制下，受控电子开关K可以开通或关断。当K开通时，对从RF IN端输入的宽带射频信号的插入损耗小于2dB，无任何机械开关噪声。当K断开时，对从RF IN端输入的宽带射频信号的插入损耗大于46dB，并无任何噪声或附加射频产物出现。它只实施了对有线电视网络中的物理通道管理，不进行业务内容的管理，它工作于物理链路层。

　　3.2 路权管理技术应用在HFC网络中

　　从1996年起，路权管理技术开始应用于有线电视网络设备上，既解决了有线电视网络中物理层的管理与控制，又解决了目前有线电视网络中对基本收视维护费的收费管理。其技术方案可按三种层次来实现对网络的管理，具体如下：

　　（1） 按户仅对上行通道实施管理

　　路权管理的终端控制器（即三态集线器），可以对单个用实现5～860MHz全通、5～860MHz全断和87～860MHz部分开通的控制功能。当控制状态处于87～860MHz部分开通状态时，实现了仅对该用户的上行通道（即5～65MHz频率范围）实施关闭的管理。这是一种个性化的管理，非常周到细腻。

　　（2） 按单元对上行通道实施管理

　　网管型路权管理终端控制器（即集线器），在单元内各用户汇聚后的公共通道上，设置了路权管理控制开关。可以通过前端的计算机管理软件，实现远程在线对整个单元的上行通道实施同时开通或关断功能，即按单元对上行通道实施路权管理。这种按单元实施管理，有利于提高管理效率。

　　（3） 按区域对共享通道实施管理

　　对共享通道所实施的管理分为两大重要位置来完成。第一是楼道单元，路权管理终端控制器（即集线器）放置在用户单元内，替代原来网络中的楼栋放大器的部分和串接分支分配器功能。在该集线器内应用了路权控制技术与远程通信技术，通过计算机对有线电视网络的单元内的共享上行通道实现了远程通道控制与管理功能。第二是光工作站，在网络管理功能的光工作站内，可以单独调整各端口送来的上行信号的幅度，并可以实施开关控制。这样，既解决了汇聚均衡问题，又解决了上行通道的可管理性。

　　4、有线数字电视的发展

　　数字电视的发展是现阶段有线电视发展的主流。它的发展，将推动近千亿元的产业大发展。对于数字有线电视，总体上讲是在有线电视透明的物理网络上传输的多种业务内容之一。

　　数字有线电视系统的节目源为三大类：一类是卫星电视接收机直接输出的数字视频流，送入复用器、QAM调制器，以射频方式在有线电视网络中传输。第二类是原有的模片源（如VCD、DVD）经过数字化处理（如采样、编码、压缩等过程）为数字视频流，再送入复用器、QAM调器器，以射频方式在有线电视网络中传输。第三类为使用数字式的摄、录、编设备处理的节目源，或已存储在视频服务器上的数字视频流，再送入到复用器、QAM调制器，以射频方式在有线电视网络中传输。其传输网络仍然为透明的有线电视物理网。

　　为了解决条件接收和照顾现有模拟电视机不能直接收看到数字电视节目，因此，在用户家中需要用数字电视机顶盒来完成两个任务。第一是完成有条件接收的认证，对已付费的用户可以解密出数字电视节目。第二是实现由数字信号再次还原为模拟信号，以AV方式（或RF方式）接入到用户模拟电视机，以完成模拟电视机对数字电视节目的收看。

　　从节目源、传输网络和条件接收的分析中可以看出，现阶段要大力发数字电视，必须有两个步骤。第一步是改造承载网络，把单向的、低质的有线电视网络改造为可管理、可营运的优质双向HFC网络；第二步是提供具有条件接收管理节目平台和发展数字电视机顶盒用户，即实现业务管理。这也是行业中俗称的“网络化带动数字化”的真正出处。

　　同时指出，收费电视不等同于数字电视，但数字电视可以较好的解决收费管理问题。相应，数字电视发展的良好阶段应该是交互式的有线数字电视。那时承载网络应该是具有可管理和控制功能的双向HFC网络。如何来控制，运用哪些技术手段，前面已经做了介绍。用户使用的数字电视机顶盒也应该是具有带回传功能（即双向功能）的机顶盒。在2003年7月份，广电总局已印发了《有线广播电视网改造指导意见》，其前言中已经明确指出：为配合国家有线数字电视发展计划，加快发展多种数字电视业务，有线电视网有必要进一步规范和升级改造，并积极推进双向改造…。这指导意见的出台，就是为迎接交互式的有线数字电视的到来创造物理条件。

　　5、结束语

　　有线电视网络的网络管理是物理层的管理，是建立一张安全可靠、可管理的通信网络的重要内容。模拟电视的收费管理，数字电视的有条件接收管理，上网业务的认证与计费管理，VoIP电话的放号与计费管理，VOD的认证与计费管理等均属于业务管理的内容。因此，建设一张具备网络管理功能的有线电视双向HFC网络，营造安全可靠、可管理的网络物理环境，是发展有线数字电视的基础。现在，国内各地有线电视网络的基础条件差异性较大，大规模的网络改造已经摆在广大电视工作者的面前，选择较优的网络技术方案与适合中国有线电视发展的双向网络设备，是当前工作的重要内容。只有改造好我们的有线电视物理网络，才能迎接并大力发展数字电视，才能把广播电视事业在这新的历史环境下推向更高的发展阶段。