光纖同軸電纜混合(HFC)網絡屬于一種寬帶接入網絡,目前的有線廣播電視系統是由HFC網絡所承載,因此它可以為用戶提供電視廣播業務(包括模擬電視與數字電視)、調頻聲音廣播業務、寬帶數據業務(如IP業務)及視頻點播業務等業務的接入,尤其是廣播類業務的多路傳輸。鑒于此,HFC網絡需要對信號的傳輸做出頻譜規劃,以使各種各類、各路各套的傳輸信號互不影響的傳輸。
光纖同軸電纜混合(HFC)網絡的頻率規劃(包括頻段規劃和頻道配置)沿襲于早期的模擬電視廣播系統(即無線廣播電視系統或開路電視系統)的規劃方案,開路電視系統的頻率規劃主要是要適應于無線媒質傳輸(且為單向廣播傳輸),要避免與其它無線通信系統的互相干擾。光纖同軸電纜混合(HFC)網絡主要承載有線廣播電視(此時也稱電纜電視(CATV)或閉路電視)系統。因此,此時的HFC網絡在頻率規劃,需要考慮的是:一是系統通信能力(容量)的需求;二是有線傳輸特性(與其它通信系統的互擾性);三是業務通信的雙向性;等。鑒于此,HFC網絡的頻率規劃,雖然沿襲了開路電視系統,然而所使用的頻譜范圍要遠大于開路電視系統。
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為支持給用戶提供非廣播電視的交互式業務和數據通信的雙向性,HFC網絡安排雙向信道,采用時分多址(TDMA)方式工作,其中上行信道在數字電視系統中也被稱為回傳通道。在我國,HFC網絡的頻譜資源仍然采用低分割(SUB-SPLIT)分配方案,我國的相關標準中給出了具體的規劃方案與要求。
一、總體規劃
在1997年我國發布的通信內部標準YDN 061《接入網技術體制(暫行規定)》中,首次對HFC網絡的頻段規劃進行了規定,其頻段劃分的具體情況詳見下表1-1,包括頻段編號、頻段范圍及使用業務的劃分等。其共劃定了5MHz~750MHz的頻譜范圍,其中包括上行頻段的安排。在2000年我國發布的通信行業標準YD/T 1063《接入網技術要求--混合光纖同軸電纜網(HFC)》中,它也基本遵循了YDN 061-1997的劃分規定,但頻譜范圍擴大為5MHz~1000MHz,且上行信號安排的頻段也進行了擴大,具體詳見下表1-2。表1-2應為HFC網絡的頻段分配的標準方案。
表1-1:YDN 061-1997規定的我國HFC網絡頻段分配方案
表1-2:YD/T 1063-2000規定的我國HFC網絡頻段分配方案
依據上述HFC網絡的頻段安排,與開路電視系統相比,在5MHz~1000MHz頻譜范圍內增加了業務(模擬電視業務和數字電視業務及通信數據業務)的使用頻段,稱為增補頻段,這些頻段主要是原來開路電視系統不能使用的頻段(其它無線通信系統在使用)。下表1-3對各頻段的性質進行了說明。
表1-3:HFC網絡頻段分配方案中各頻段的說明
二、關于下行的頻段安排與頻道配置
1、頻段安排
由于HFC網絡主要是用于我國標準電視信號(PALD/K制式)的傳輸(包括模擬電視和數字電視),即有線廣播電視系統是由HFC網絡所承載。因此,在1999年發布的我國廣電行業標準GY/T 106《有線電視廣播系統技術規范》中,對于有線廣播電視系統的下行頻段進行了規劃,具體詳見下表2-1。它的配置要求是符合YDN 061-1997的相關規定,其頻譜范圍是在5MHz~1000MHz間,但具體頻段配置及使用與YDN 061-1997的規定不盡相同,稍有差別。而是與YD/T 1063-2000的規定是相同的(表1-2)。表2-1中,87MHz~1GHz頻段被安排為下行業務的傳輸頻段,其中A頻段(110MHz~1GHz)用于模擬電視業務、數字電視業務和數據業務的傳輸。
表2-1:我國廣播電視系統的頻段安排(GY/T 106-1999要求)
另外,在1999年發布的國家標準GB/T 17786-1999《有線電視系統頻率配置》,實際上是對GY/T 106-1999標準的頻率配置的內容升級為國家標準,即GB/T 17786-1999頻段安排是與GY/T 106-1999完全相同的。
2、頻道配置
GY/T 106-1999只是劃定了上行信道的頻率范圍為5~65MHz,并未配置具體頻道;但對于劃定的下行的廣播電視信號的頻段110~1000MHz,GY/T 106-1999給出了具體的各頻道的頻率配置,給出的都是模擬電視的頻道(頻道帶寬為8MHz,適合于我國的標準電視制式PALD/K),其數字電視和數據業務可以在模擬電視頻道內安排。它包括了原開路電視系統的DS-6(167~175MHz)到DS-56(854~862 MHz)共51個頻道和Z-1到Z-42的增補頻道。
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另外,對于87MHz~108MHz頻段范圍內的調頻聲音廣播,GY/T 106-1999要求載頻間隔不小于400kHz指配頻率點(可設置52個頻率點)。
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3、頻道的傳輸質量
我們知道,有線電視系統規劃的頻率范圍中,包括了其它無線電業務使用的頻率范圍,即為共用頻率范圍,因此,系統有可能受到來自于其它相關無線電業務的干擾,那么在工程實際中對于有線電視系統的頻道(包括DS頻道和Z頻道)的實際選用應引起高度關注。在我國有線電視系統的工程建設標準GB/T 50200-2018《有線電視網絡工程設計標準》的附錄B中,對系統所有頻道中可能受干擾的頻道進行了提示,所列的可能受干擾頻道情況,一般而言在不同區域頻道數目和受干擾程度不同,其中根據干擾情況,有的頻道被列為禁止使用或盡量避免使用。
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三、關于上行頻段的安排與頻道配置
1、頻段安排
在上述的各標準中,對于HFC網絡的上行頻段都是安排在最低頻段,YDN 061-1997規定的頻段范圍為5~42 MHz范圍;而YD/T 1063-2000和GY/T 106-1999及GB/T 17786-1999均安排為5~65 MHz范圍。
在2001年發布的廣播電視行業標準GY/T 180《HFC網絡上行傳輸物理通道技術規范》中,對上行頻段又進行了細化并提出了要求,具體詳見下表3-1-1。它是將5~65 MHz的上行頻段又細分為三個波段(Ra、Rb和Rc)并給出了對應的傳輸業務的劃分。
表3-1-1:HFC網絡的上行頻段安排(GY/T 180-2001要求)
在國家標準GB/T 17786-1999標準中,也將5~65 MHz的上行頻段根據其傳輸業務的類型(主要以業務的信噪比(CNR)的高低分類)又細分為兩個頻段(5~15 MHz和15~65 MHz),具體詳見下表3-1-2。與表3-1-1相比,是對傳輸業務的類型進行了細化,多是相對于有線電視系統內的相關業務。
表3-1-2:有線電視系統上行頻段安排(GB/T 17786-1999)
2、頻道配置
在上述的各標準中,均未對上行頻道進行配置,只有在GY/T 180-2001標準中對HFC網絡的上行傳輸信道的頻道進行了指配,要求應盡可能的優選下表3-2所列的中心頻率(共19個信道),此時應考慮頻率配置可能造成的對網絡其它設備中頻(如10.7MHz、38MHz等)的影響。
表3-2:HFC網絡的上行傳輸信道的頻率配置表
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3、頻段的傳輸質量
在國家標準GB/T 17786-1999標準中,對5~65 MHz的上行頻段的傳輸質量分段進行了劃定(分為好、較差和差三種傳輸質量),如下圖3-3所示。在上行傳輸網絡設計時,應根據實際測試情況,確定上行傳輸頻段。在圖3-3中,上行頻段產生干擾的原因可參見下表3-3。
圖3-3:上行頻段傳輸質量圖
表3-3:上行頻段產生干擾的原因
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由于HFC網絡支持的通信能力(包括承載的業務種類與業務數量)巨大,且雖然提供雙向通信,但重點是下行通信(特別是廣播式電視業務)。因此嚴格遵循其頻段規劃和頻率配置顯得十分重要。
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