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一、HFC的提出及要解决的问题
由于技术、业务、市场的高速发展，人们对通信服务的种类要求越来越多，而且要求速率越来越高。随着信息化社会的不断向前发展，人们不再是满足打电话和看电视，而是出现了众多新的双向交互式业务，如电子邮件、影视点播、会议电视、高速数据传真等。这些业务种类多而且要求高质、高速、可靠、有效及经济的传输。为用户提供语音、数据、视频综合通信业务，是世界各国通信界的奋斗目标，为达到这个目标，必须在国家建设的高速信息网与用户间建立一个宽带接入网，使不同用户之间、用户与各种信息媒体之间实现信息交换，而有线电视网虽是一个巨大的宽频带同轴电缆网络，但只能单向发送电视信号；电信公司的电信网是一个“交互式”双向网络，我国现在虽已建成分组交换网（CHINAPAC）和数据网（CHINADDN）两大骨干网，并建成“八纵八横”光纤干线。另外，北京、上海、广东、吉林、黑龙江、福建、山东、湖北八个省市已建成SDH系列光纤主干网，但电话端局与千家万户电话连接的仍是低带宽的普通双绞线，显然现有电信接入网的双绞线不能满足用户的要求。将造成高速数据传输“最后一公里”瓶颈的双绞线改为光纤是很困难的，首先其总长度很长，至少为干线长度的两倍；其次它面临的建设条件最复杂，常常是城区街道和楼房；第三它必须考虑与用户现有设备兼容。我国幅员辽阔，市场潜力巨大，有几亿用户，建设适合我国国情的用户接入网，实在是一个重大而迫切的新课题。
接入网解决最终用户至信息网的连接问题，其建设正逐步从铜线向光纤、从模拟向数字化方向发展。由于数量大且要求各异，所需投资大。早在1996年7月，国务院就批准了原邮电部关于利用公用电信网传送CATV的报告，在政策上指明了电话、计算机、有线电视三网合一的发展方向。在当前光纤到用户还不现实的情况下，采用主干线为光纤、接入网为同轴电缆的HFC系统，能够将语音、计算机、CATV三者融合在一起，经济有效的传送，可以尽早实现CATV、电话、计算机三网合并归一传输。
HFC网络可以提供的业务有语音（如电话）、数据传输（如计算机通信、电子邮件）、视频传输（如VOD/N
VOD、模拟/数字广播电视）等，基本上综合了当今的新技术。HFC宽带网业务的关键技术要解决四个问题：数字压缩技术、宽带交换技术、有限制接受系统和HFC
LAN互联技术，下面分别对几种技术进行简单的介绍。
数字压缩技术：带宽一直是困扰通信界的大问题，尤其是传输数字化的运动图像。如何充分利用现有带宽传输尽可能宽的信号就自然而然地成为摆在我们眼前的课题。数字压缩编码这一新技术的出现给解决带宽的问题提供了途径。比如运用帧间预测、运动补偿预测、变换编码等技术制定的各种压缩图像标准JPEG（传真等）、PX64（会议电视、视频电话等）、MPEG（多媒体、CD－ROM、广播等）。
宽带交换技术：交互式宽带业务种类繁多，而且要求交换速率高。为此，CCITT设计了一种新的信息交换方式，实时性很强。交换方式从STM发展到ATM，可以说是交换技术的一次重大革命。
有限制接收系统：该系统是根据用户的权限，对用户进行收视管理、帐户管理及授权的网络管理系统。整个系统大致包括前端用户管理系统、加密系统及用户机上变换器的解密、授权系统等。目前被大多数有线电视网采用的是一种加解密智能卡。
HFC LAN互联系统：在ISO/OSI模型基础上，对物理层、媒体存取层（MAC）的协议上作些必要的修改，就可实现HFC网络互联。物理层是解决底层连接的电气特性问题，其中用户设备Cable
Modem的国际标准目前已推出，其产品已上市；但MAC层协议IEEE802.14标准尚未制定出来，以前的MAC层协议（如802.3等）在运用于HFC广域网时都有各自的局限性。
二、HFC技术介绍
HFC基于模拟传输方式，综合接入多种业务信息，可以实现的主要业务有：电话、模拟广播电视、数字广播电视、点播电视、数字交互业务等。将电话网、计算机网和有线电视网合并在一起构成的HFC网，可以提供原来三个网的各种业务，即“三网合一”。
HFC在干线传输中采用光缆作为媒介，应用副载波复用技术，将多路CATV信号调制到一路光信号上，通过光纤传输，送到光节点设备。电话信号和各种数字信号也通过光纤送到光节点设备。
光节点设备是HFC接入系统的关键部分，它包括一个模拟线性宽带光接收机、一个下行信号光接收机和一个反向上行信号光发射机，另外还有一个下行信号的射频放大器。光节点设备接收中心局送来的下行光信号，包括各种视频信号和电话信号，进行光电变换，并将电话信号和视频信号合并。光节点设备通过本身的射频放大部分，将这种电信号放大后，送往同轴电缆传给各用户。在上行方面，光节点设备接收同轴电缆支路送来的上行信号，将这些电信号变换成光信号，发往中心局或视频前端的上行光接收机。
从光节点设备到用户是一个传统的同轴电缆分配网，可以利用一些城市已有的由树形结构组成的CATV分配网，通过同轴电缆将信号送入网路用户接口单元（NIU）。根据情况，NIU可以安置在路边、高层建筑的某一层或用户家中，为同轴电缆提供射频调制器接口，为用户提供各种信号。NIU接收到同轴电缆送来的混合信号后，将其分为两路，一路仍用同轴电缆直接送往用户电视机，另一路被转换成音频信号，用双绞线送至用户的电话机。每一个用户接口单元最多可连接60部电话机，为60个用户提供话音业务。一个光节点设备可服务500个家庭。
HFC频谱的具体分配为：5～50MHz用于普通电话业务；50～550MHz用于CATV，可传输60～100路模拟广播的PAL制电视信号；550～750MHz用于400路压缩的数字通道，其中200路用于点播电视，200路用于交互式业务；750～1000MHz保留作为个人通信用。HFC可以充分利用已敷设的同轴电缆和铜线双绞线，为用户提供宽带业务，成本较低，传输以模拟制式为主体，用户使用方便，运营、维护和管理费用也较低，因而受到用户的欢迎，很快就形成了一定的市场规模。
当今大多数最新的HFC系统确立在750MHz带宽上，也有在1GHz带宽上的。HFC的网络结构简单，一般由两级光纤、一级电缆构成。主前端到分前端、分前端到分配节点（ODN）一般采用光纤，分前端到用户一般采用电缆。在宽带传输的HFC上，加上相应的设备（如Set
Top Box、Cable Modem等）就可以实现双向数据通信，从而进一步为用户提供全面服务。HFC很适合现阶段大量使用，且将来很容易向全光纤网（光纤到户）过渡，不失为最佳选择。
三、国际HFC发展情况
目前，国际上的有线电视网络公司如TCI、Nynex，CEY，通讯公司如AT＆T、Deutch
Telekom、Sprint，计算机软硬件公司如Microsoft、Sybasel、Oracle、IBM、HP等都在交互式电视技术上进行了卓有成效的工作，并已有相应的产品问世，如Motorola的Cable
Comm就可在CATV网上开展通信及其增值业务，可与公众电话网相联；GI公司的digicipherII和MPEGII设备可用于CATV网上数字电视的压缩。现在无论从技术上还是设备上来看，三网合一日期已为时不远。特别是近段时间，国外各大电信公司、计算机公司和有线电视公司互相争购兼并，从中可以看出三网合一是方向之一。
1999年3月，AT＆T完成了以550亿美元并购TCI公司，将经营地方电话和线缆Internet接入服务。同时它还与美国第三大有线电视运营商Comcast争购第四大有线电视运营商Mediaone，微软每年出资10亿美元投入到有线电视业参与竞争。而MCI
WorldCom最近又购买了一家无线电视公司Prime one cable的Tele-TV分部，MCI因此可以向洛杉基和橙县地区数百万客户提供宽带接入服务。MCI和Sprint在过去两个月中互不相让，争相购买几家无线电视公司，以图找到不通过本地电话网络而直接进入家庭的方法。这两家公司是在追赶AT＆T，因为AT＆T大肆购买传统的有线电视公司，如TCI和Mediaone。
这三家长途电话公司都想向客户提供本地及长途电话、高速Internet接入和视频节目的一揽子解决方案。这些无线电视公司的主要业务是将视频节目直接传送到订户家中，但该技术也可用于高速Internet接入或本地电话服务。另外，美国有线电视网络服务商@HOME以67亿美元收购了美国第二大网络门户公司EXCIte，这是业界首次发生在高速宽带接入服务商和网络服务商之间的并购，将使基于有线电视的宽带网络接入方案保持原有的DSL的优势。在美国，有线电视运营公司一直是业界关注的焦点，越来越多的接入服务商试图通过收购或注资有线电视运营商来巩固自已在宽带服务市场的地位。
从技术上讲，广电网络、有线电视网络的特征是广播式传输、有条件接收。网络的优点是为少数用户和多数用户提供服务的成本相差不多，网络规模越大，用户数量越大，越能更好地体现效益。在现阶段，基于现有条件，有线电视网络可以提供丰富的增值业务。随着通信信息技术的发展，CATV、电话、Internet正在向同一网络平台过渡。信息高速公路、全光通信网络，特别是正在崛起的IP技术是现今信息技术的主流。通过CATV
HFC网络向Internet所能提供的传输速率是通过电话网上网的上百倍，因此CATV在访问Internet方面拥有很大的竞争优势。现在已有不少CATV公司开展了Internet接入服务业务。如加拿大最大的CATV公司Rogers在1995年11月起开始提供商业性Internet接入服务，通过CATV网接入Internet服务的出现，将会把千家万户带入真正的信息高速公路。近期IP技术的快速发展对信息产业起到了巨大推动作用，而IP和有线电视网络的技术特点颇为相似，特别是广泛承载IP通信的以太网技术，也具有广播式传输、有条件接收的特点。从技术的角度看，IP的优点是简单、标准化和平民化。而平民化是IP技术得以大发展的重要因素。IP技术和有线电视网络相结合，是低成本、平民化接入信息高速公路的最好手段。所以，在有线电视网络上进行数据和多媒体业务传输，在近期发展将越来越火爆。并且，提供IP服务也将成为有线电视网络未来发展的目标。
由于CATV网普及程度高和频带宽，现在世界各国都把它作为发展信息高速公路的捷径，各公司纷纷开发HFC综合业务传输网。美国的CATV网目前已全部完成了双向化改造，在我国，一些企业也正在做这一工作。例如深圳有线电视HFC网也进行了双向化改造，正在与有关机构或企业合作进行国家级CATV
HFC网宽带综合业务试验，即将提供Internet接入服务。美国ADC（爱德奇）公司开发的Homeworx HFC系统已成功应用于澳大利亚Optus公司的有线电视HFC网。Optus公司的网络既能传输电视节目，又能打电话上Internet，现已投入商业营运。
同时，相关的数据通信产品也十分丰富多彩，世界各国的通信设备厂商无不围绕广播电视庞大的HFC系统和有线电视网的增值业务大做文章，拿出了先进的适应广电用户需要的网络产品。PHILIPS、MOTOROLA、LUCENT、ALCATEL、Scientific、Atlanta、我国中兴、华为等都专门推出了基于HFC的网络一体化解决方案，包括提供功能技术先进的CATV光传输系统和双向路由Cable
Modem实现多种业务的传输，通过CATV线路浏览Internet、VOD、交互式多媒体等业务。New Bridge提出了应用于CATV的ATM宽带数字有线网络，MOTOROLA还推出了基于HFC的IP网关设备，还有ALCATEL的宽带IP网络，中兴的IP电话网关设备等等，令人欢欣鼓舞，感受到信息化时代已经来临，也更加真实反映出未来的广播电视领域的美好前景。
四、发展HFC适合中国国情
我国已由中国科学院牵头，联合广电总局、铁道部和上海市政府，各投资25%组建新公司，在北京、上海等全国15个省市首先铺设示范性宽带因特网，利用有线电视网和铁道部的光纤，使用基于IP协议的高速路由器和密集波分复用技术，进行高速互联网示范工程的建设和运营，开始参与电信和信息的经营，这就是被业内人士所称的“网通”。“网通”的介入，是除中国电信、联通之外电信市场上出现的第三支重大力量，同样要给中国电信的垄断经营带来严重冲击，大大减少其盈利空间，竞争的必然结果将使技术和服务得到改善，价格降低，用户受益更多。
我国有线电视网在大力发展服务型专业频道（如付费的体育频道、教育频道、电影频道等）扩展业务的同时，数据广播、计算机联网等增值业务也将迅速开展。据悉，福建广播电视系统的有线电视光缆改造工程竣工后，在1999年通过有线电视网上网的所有用户将可获得免费服务，而价值2000元左右的机顶盒也将以付押金借用的方式发放，用户不用或搬迁可以全额退还，这个网络1999年年底将扩大到福建的几个重要城市。届时，不仅这些城市的有线电视用户可以采用这个方式上网，他们之间的电话也可以采用这个线路，而电话通话费用将采取每月不高于50元的包月制。以中国电信现在的资费标准和服务质量，大批用户势必“倒戈”倾向于广电网，这给中国电信经营带来难以抗拒的冲击。作为国家确定有线电视网、计算机网、电信网三网合一的试点城市，上海市已捷足先登，上海广电集团早在1998年，就建立了多媒体网络及网络产品实验室，历时一年已建立了有线电视双向网，并用该网来代替有线电视网、计算机网、电信网的功能，实现三网合一。这样，可以通过有线电视双向网收看电视、打电话和上Internet网。1999年，上海广电集团在建立实验网的基础上，又研发和生产了与此相关的用户终端产品。其中包括数字电视机顶盒、数字电缆调制解调器、路由器等。目前，上海广电集团正把三网合一的实验推到集团所经营的一个住宅小区，模拟一个小型信息社会，从中找到发展网络产品以及网络服务的定位，现已投资10亿元人民币与上海有线电视部门合作，实现“上网创业，阔步跨入新世纪”的梦想。
目前，广州、深圳等地已建有宽带HFC试验小区网。上海早在1993年的第一届东亚运动会期间就利用广电系统和电信系统共同建设HFC综合网传输各种语音、数据和视频信号，获得很好的收益和效果，成功地为我国发展HFC网提供了样板。
据悉，广东、福建、上海、河北、湖北、河南等地的省级有线电视网公司已经组建或正在组建中，广电总局还在计划组建中国有线电视网集团公司，实现有线电视全国大联网。我国的有线电视网络从70年代开始建设，目前已有1.3万公里的国家干线光缆网络。从90年代开始，有线电视（CATV）的发展极其快速。尤其是近几年，各大、中、小城市，每户基本上均有电缆入室，各县、镇、乡也在积极发展CATV，且发展速度很快。据统计，截止1998年底，我国各地电台、电视台、有线电视台总计2216台，有线电视用户已超过8000万户，电视覆盖率已达到87.68%，现有电视机已超过3.2亿部，且CATV用户每年以500～800万户的速度递增。我国拥有近3亿户家庭，而CATV用户不足三分之一，所以仍有很大的发展空间。利用现有CATV网发展用户的宽带综合业务潜力很大，市场需求也大。现在，各地CATV网之间正在通过卫星信道、微波信道或光纤信道实现互连，形成地理覆盖范围更大的CATV网。显然，如果将CATV网从目前的广播式网络改造为双向的交互式网络，让电视与电信业务集成一体，将使CATV网成为一种新的计算机接入网。目前，CATV网多采用同轴电缆作传输媒介，同轴电缆频带较宽，基本上可满足综合信息业务网的要求；而各局部CATV网之间的互连用光缆比较理想，因此混合光纤同轴网（HFC）技术成为研究开发的热点。利用HFC技术已经实现将PC接入Internet，由此可见，HFC网络很有可能发展成为宽带通信网的主体，并与多媒体计算机结合实现多媒体通信。
作为CATV网发展的策略，我们应首先充分发挥广电系统的绝对优势，积极发展CD、LD等光载体产品，同时抢占信息节目这一制高点，使广电网络成为信息发布的主要平台，其次要发展高新技术在广播电视网络上的应用，如数字加/解扰系统、数字卫星广播、图文电视技术、RDS/SCA技术等等作为广电网络数字化的切入点，进而引进交互电视设备和技术；第三应该重视广电系统内部管理和对外合作，作出中长期发展规划，共同发展；最后要重视行业标准建设，建立并严格实施设备许可制度。这样有利于加快三网合一传输进程，及早为用户提供各种项目服务。
综上所述，由于我国具有上述广阔的宽带同轴电缆网，给发展宽带HFC用户接入网提供了很有利的条件。电信部门与广电部门联合开发HFC网是发展我国宽带用户接入网的有效途径。目前我国的CATV网和电信网这两个大网是互相独立、互相垄断的，为发展我国的宽带高速信息网，急需有关部门通过立法打破这种局面。随着新业务的不断出现和技术水平不断提高（如CATV网上Internet网），而且这些新业务和技术并没有限制哪个部门单独经营，这样就会造成两大网的重复建设，并且还会出现几个部门为争取市场而互相扯皮，加剧垄断的现象。鉴于我国信息界的现状，为了尽快开发宽带用户网，加速我国国家高速通信网的建设，已将“加强行业联合，将电话和CATV传输统一起来，共网建设”列入发展中国国家高速信息基础结构（CNSII）的有关建议。对我国来讲，在现阶段只有电信部门联合广电部门共同开发和发展新业务，建立宽带HFC网，才能体现符合我国国情集中各方力量办大事情的优势。
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