有線電視

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有線電視(Cable Television,CATV)

目錄

什麼是有線電視[1]

  有線電視也叫電纜電視,是由無線電視發展而來,最初出現於1950年的美國賓夕法尼亞州。有線電視仍保留了無線電視的廣播制式和信號調製方式,並未改變電視系統的基本性能。有線電視把錄製好的節目通過線纜(電纜或光纜)送給用戶,再用電視機重放出來,而不向空中輻射電磁波,所以又叫閉路電視。有線電視是一種由觀眾而不是資助者支付費用的付費電視

有線電視的優勢[1]

  有線電視相比無線電視的優勢包括:

  • 由於電視信號通過線纜傳輸,不受高樓山嶺等的阻擋,所以收視質量好。
  • 有線電視可以採用鄰頻傳輸,不像無線電視為防止干擾,在一個地區必須採用隔頻發射,所以頻譜資源能得以充分利用,能提供更多的頻道。
  • 有線電視通過線纜還能實現信號的雙向傳輸,能夠提供互動式的雙向服務,也可以很容易實現收費管理,開展多種有償服務。
  • 有線電視臺不需要昂貴的發射機和巨大的鐵塔,所以建臺費用低,有利於快速發展。
  • 有線電視系統不僅接收和轉播大電視網的節目,還提供自己錄製的具有不同專題內容的節目,為訂戶提供了更多的節目選擇。

有線電視的發展歷程[2]

  有線電視技術的產生和發展離不開現代科學技術的孕育和催生。1949年,美國俄勒岡州的阿斯特利亞鎮為瞭解決電視陰影區居民收看電視的困難,在山頂上架設了增益高的大型天線,通過電纜把天線接收下來的信號傳輸到居民區,分配給用戶,這就是最早的共用天線系統(MATV),這種方式一直沿用至今。隨著城市建設的逐步發展,高層建築物越來越多,對電視信號形成遮擋,加之各類電波的干擾,致使MATV的發展受到限制。另一方面,隨著人們對文化教育信息等方面需求大幅度的提高,大家不再滿足於當地電視臺開路播放的電視節目,而是期望實現高質量、多頻道、多功能的電視傳播,面對電視大眾新的更高的需求,共用天線系統已無法適應新的形勢。換言之,共用天線系統作為有線電視系統的初始階段的歷史使命已經完成。大眾需求促進了技術進步,技術進步使有線電視跨出了共用天線階段,步入了有線電視的閉路電視階段。這一階段通常被人們稱為有線電視的開路電視階段。

  CATV閉路電視階段在技術上的主要特點是以電纜傳播方式為主的公寓、辦公大樓、小型住宅區、大型企業或城域網路,所以閉路電視又稱為電纜電視系統。電纜電視系統有效解決了電視節目的傳輸質量和節目數量的增加,併在20世紀60~70年代得到全面發展。電纜電視採用了鄰頻傳輸技術,提高了頻帶利用率,增加了頻道容量,同時採用了電平控制技術,提高了信號傳輸的質量。它是在有線電視臺、站配備前端設備,並用同軸電纜做幹線傳輸,以閉路的方式組建電視臺網,其規模小到幾十戶,大到上萬戶。中小型有線電視網通常採用電纜傳輸方式,而大型有線電視網在體制和結構上己從電纜向光纜幹線與電纜網路相結合的HFC形式過渡。

  有線電視網路技術發展的第三個階段為有線網路電視階段。有線網路電視的發展是伴隨著微波技術、衛星電視技術和光纖傳輸技術的發展而同步進行的。20世紀80年代,採用多路微波分配系統、光纖傳輸代替同軸電纜進行幹線和超幹線傳輸的方式進入實用階段,使有線電視的網路結構更為合理,規模更加擴大,使大範圍布網成為可能。有線電視由單向傳輸模擬電視節目向雙向傳輸多功能綜合業務方向發展已成為信息社會的必然趨勢。電信網、有線電視網和電腦數據網的“三網合一”是信息社會發展的需要

  隨著光纖技術逐步引入網路主幹網,使網路帶寬的瓶頸轉移到網路最後1000米範圍的用戶接入系統。相比之下,採用同軸電纜分配結構的有線電視分配網要比採用銅絞線的電信接入網更具有優勢。HFC結構的有線電視網,其數據傳輸速率是目前採用ADSL或N—ISDN接入方式的電信網的20~200倍,且傳輸距離長,運行成本低。,因此近幾年來,有線電視網的寬頻特性備受關註,使得在國外有多個電信業巨頭不斷出資併購有線電視網。總之,CATV網路以其實用性、經濟性、技術性和先進性,不僅在國外,而且在國內僅僅用了十多年時間,就已發展和形成了一個巨大的產業。為了適應數字電視廣播或未來高清晰度電視廣播的傳輸要求,並滿足不斷增長的數據業務對網路帶寬的需求,有線電視系統的數字化勢在必行。

  有線數字電視階段又稱數字有線網路電視階段,它是有線電視技術發展的高級階段,是先進的有線電視系統。有線數字電視彙集了當代電子技術許多領域的新成就,包括電視、廣播、微波傳輸、數字通信、自動控制、遙控遙測和電子電腦技術等,而且還將與“信息高速公路”緊密地聯繫在一起。衛星傳送與地面有線電視覆蓋的星網相結合的結構模式不僅成為21世紀廣播電視覆蓋的主要技術手段,也將構成“信息高速公路”的基礎框架。它將改變傳統的信息傳遞模式,打破行業界限,做到統一規劃,建立一個寬頻帶、高速率的公用信息網路,利用多媒體技術電腦、電視機、錄像機、錄音機、電話機、電傳機和游戲機等融為一體,進行文字、圖像、音頻、視頻的多功能處理,將各種社會所需的信息服務業務納入網路,從而給人們的工作、學習、衛生保健、商業購物和娛樂方式帶來一次革命。

  目前世界範圍內通用的數字有線電視網結構為光纖同軸電纜混合網,即HFC網。該網既可以傳輸數字電視節目,也可以傳輸模擬電視節目,還可以傳輸數據,以及與Internet網相接。我國最早使用的數字電視系統是中央電視臺的衛星加密頻道。

  考慮到我國電視廣播的主要傳輸方式是有線電視廣播,如何充分利用有線電視的帶寬優勢和HFC雙向傳輸網路使數字電視在有線電視網中得到充分應用,成為眾多廠家都在考慮的問題。人類已步入2l世紀,這是個信息技術飛速發展的時代,其基本特征是數字化、網路化和信息化。縱觀世界,各國都在提出自己的信息基礎建設計劃。美國在1988年就成立了“有線電視實驗室”,由它來制定業界的標準。日本也於2000年6月成立了“日本有線電視實驗室”,開始了制定標準的工作。為了進一步發展有線電視技術,從2000年4月起,日本開始了大容量有線電視傳輸技術、有線電視安全技術和雙向傳輸技術的研究開發。我國的有線電視經歷了30餘年的發展,已經成為世界第一有線電視用戶國。我國的有線電視網路覆蓋率達52%,入戶率達27%,它已成為國家主要的信息基礎網路之一。當前,我國的有線電視正在向數字化、多功能化、產業化和全國聯網的方向普及和發展。我國有線數字電視傳輸標準已經公佈,該標準為大力發展有線數字電視奠定了堅實的技術基礎。我國的數字電視廣播得到各級政府、有線電視運營商、設備製造商、投資商的普遍認同,目前全國各有線電視臺(網)都已開始了數字電視廣播,他們在積極探索如何利用有線電視網開展數字電視業務,有線電視的數字化改造和整體轉換已拉開序幕並取得了巨大成功。據統計資料顯示,2005年全國已有49個大中城市開通了數字有線電視,目前正向中小城鎮縱深發展。

  有線數字電視對於生產機頂盒和其他一些升級數字電視所必需的設備的國內外公司來說,將是一個巨大的機會,這一產業將為他們提供巨大的商機。同樣,對供應節目的媒體公司而言,數字有線電視所提供的巨大的頻道空間也為他們帶來了極好的機遇。

有線電視系統

定義[3]

  有線電視系統是指單獨或混合利用電纜、光纜或者微波的特定頻段傳送電視節目的公共電視傳輸系統。分為:(一)接收、傳送無線廣播電視節目,播放自辦廣播電視節目的有線電視臺;(二)接收、傳送無線電視節目的共用天線系統。

特點[4]

  1.規模大,相對成本低

  有線電視系統的規模大主要體現在用戶數量多、節目套數多、覆蓋範圍大等方面。它可以將幾十套高質量的電視信號傳送給千家萬戶。系統採用高質量的信號源,保證信號的高水平接收;既可以接收當地的開路電視信號(U段和V段信號),也可以接收衛星電視節目,還可以傳送多套自辦節目;利用有線電視系統的多種傳輸方式(電纜、光纜、微波),可以遠距離地、高質量地傳輸電視信號,覆蓋範圍大,用戶多,採用鄰頻前端技術,可使頻道數目大為增加,其相對成本較低。

  2.功能多,附加增值潛力大

  有線電視系統如採用雙向傳輸技術,可使其功能大大增加。系統除了能傳輸電視信號外,還能提供電話服務、視頻點播及上網等多項增值服務。此外還能完成自動收費、自動加解擾功能,完成對系統工作狀態的監控、故障診斷及報警等功能。

  3.組網靈活,可逐步發展

  有線電視系統的建立可以在現有財力範圍內,分區、分階段逐步進行建設。由於有線電視系統傳輸方式的多樣性,既可以電纜傳輸,也可以光纜傳輸,還可以混合傳輸(HFC),在建網時只需要預留出相應的介面就行,組網非常靈活,可以邊建網邊受益。

  4.節省費用,美化城市

  如果每一個電視用戶都裝一副或幾副室外天線,不但總的費用很高,而且天線眾多,饋線到處亂拉影響市容美觀,不利於現代城市的發展。採用有線電視系統可以打破地域界限,做到統一規劃,合理佈線,只在前端架設一組天線,電纜採用地埋或管道佈線,節省了費用,美化了城市環境。

  5.頻率資源充分利用,設備非常成熟

  頻率資源是有限的,國家對無線傳播的電磁波頻段有著嚴格的規定,為了避免各種無線電信號的相互干擾,有許多頻率點被空置起來,頻率資源不能充分利用。而有線電視系統由於是採用閉路傳輸,同軸電纜上傳輸的信號不會輻射到空間形成干擾,因此,不僅可以採用鄰頻傳輸,而且還可以利用無線傳輸的其他頻段,從而使頻率資源得到充分利用。另外,經過長期的發展和實踐檢驗,有線電視系統中的各種相關設備,其標準性越來越高,設備非常成熟,提供的電視信號質量非常好。

系統的組成[4]

  目前比較典型的有線電視系統主要由以下4個部分組成:信號源部分、前端設備部分、幹線傳輸部分及用戶分配部分,如圖所示。

有线电视网络组成图

  1.信號源部分

  有線電視系統的信號源分為兩大類:一類是從空中收轉的各種電視信號,它包括衛星電視信號,V段、U段電視信號,以及其他有線台通過微波(或光纜)傳送過來的電視信號;另一類是有線電視系統自辦的電視節目。其主要設備包括衛星地面站,微波站,V段、U段接收天線,攝像機,錄像機,電視轉播車,播控設備及系統管理電腦等。

  為了接收無線電視臺地面發射的廣播電視節目,有線電視臺需要安裝較高質量的接收天線。通常,有線電視臺在接收VHF頻段的電視節目時採用單一頻道的天線,同時,天線放大器也是單頻道式的,可有效地避免其他頻道信號的干擾;接收UHF頻道的節目時,則採用頻段天線,即由一副天線接收頻率相差不大的幾個頻道的電視節目;對於空中場強較弱的頻道,可在天線下麵加裝放大器,以實現高增益、高信噪比的接收。

  為了接收衛星轉發的廣播電視信號,有線電視臺需安裝口徑為3—6m的拋物面衛星接收天線及相應的饋源、高頻頭和衛星接收機等。一般來說,接收每一顆衛星的電視節目,需要一副拋物面天線和一個饋源,以及若幹台衛星接收機。由於衛星轉發的電視信號有模擬和數字兩種,所以衛星接收機也分為模擬和數字兩種。

  為了接收從其他有線電視臺通過微波或光纜送來的電視節目,還要加裝微波接收天線、微波接收機及光信號接收機。

  為了播出自辦節目,還應有必要的播控設備,以及攝像機、錄像機、廣告編輯機、切換台、系統管理電腦等。

  2.前端系統部分

  前端系統是指在有線電視系統中用以處理通過天線收到的和自辦的電視信號並使之適合通道傳輸的一系列設備。它位於信號源和幹線傳輸系統之間,其作用是將信號源送來的多套電視信號進行必要的處理,然後將其混合成一路信號送到幹線傳輸系統。其主要設備有接收機、調製器、頻道放大器及變換器、導頻信號發生器、混合器、解調器、制轉器和時基校正器。由於信號源和前端設備通常在一起,目前,在系統中將它們合稱為前端系統。

  對於大型的有線電視系統,其前端可能不止一個,根據其作用可分為本地前端、遠地前端及中心前端。其中直接與本地用戶分配網相連的前端稱為本地前端;經過長距離地面傳輸或衛星線路把信號發送到本地的前端稱為遠地前端;設置於服務中心,其輸入來自開路無線電視信號、衛星電視信號及其他可能信號源的前端稱為中心前端。

  3.幹線傳輸系統部分

  幹線傳輸系統的作用是傳輸系統信號,它主要由各種類型的幹線放大器、幹線電纜、幹線光纜、光發射機、光接收機、多路微波分配系統和調頻微波中繼等設備和器材組成。其任務是把前端輸出的高頻電視信號高質量地傳輸給用戶分配網路。幹線系統的傳輸方式主要有同軸電纜傳輸、光纖傳輸和微波傳輸以及它們的混合傳輸。

  4.用戶分配系統部分

  用戶分配系統是有線電視系統的最後部分,其作用是把來自傳輸幹線的信號分配給千家萬戶,它包括用戶分配放大器、分配器、分支器、用戶終端盒等設備和器件。分配放大器的功能是補償支線書的信號損失,放大信號功率以支持更多的用戶。分配器和分支器是為了把信號分配給各條支路和各個用戶的無源器件,要求其有較好的隔離和適當的輸出電平。用戶分配網一般採用較細的同軸電纜,以降低成本和便於施工。

  另外,在整個有線電視系統組成中,還有兩個方面的問題要註意:一個是系統供電問題,另一個是系統防雷問題。對系統前端的供電一般問題不大,但對幹線部分及分配部分的供電,應根據當地的電源環境進行適當考慮,一般有集中供電方式和分散供電方式兩種。有線電視系統中為了改善接收信號的條件使接收天線向前端提供高質量的電視信號,通常將天線架設在高處,所以天線是系統中最容易受到雷擊的部位。為了防止雷擊,在接收天線的區域內應安裝避雷針,同時在每副天線的輸出端還應安裝保全器。另外,架設的電纜也容易受到雷擊,故當有線電視系統傳輸幹線較長時,可每隔適當距離(200—300m)將電纜外導體接地一次。

系統的分類[4]

  有線電視系統分類只是在某一方面突出地、簡單地反映系統中的某一特點,它們並不能說明各種類型的有線電視系統有什麼本質的區別。因此,分類的方法不同,分得的類型也不同。

  1.按頻道利用方式分類

  (1)隔頻傳輸系統。電視接收機接收開路電視信號時對相鄰頻道的抑制能力較差,為了防止相互干擾,各級電視臺必須按照全國統一規劃實行隔頻傳輸。通常,在V段每隔一個頻道安排一套節目,在u段每隔兩個頻道以上安排一套節目。有線電視系統在早期由於頻道數不是很多,通常也採用隔頻傳輸。由於其頻道容量少,現在已不再使用。

  (2)鄰頻傳輸系統。這種系統將標準廣播電視頻道中相鄰頻段間的頻率資源充分利用起來,在閉路系統中進行傳輸,如5頻道和6頻道之間,增加了增補1—7頻道;在12頻道和13頻道之間,增加了增補8~37頻道;在24頻道和25頻道之間,增加了增補38.42頻道。如圖所示為鄰頻傳輸有線電視系統組成方框圖。這種系統頻道利用率較高,但對前端設備和電視接收機的要求較高,是目前普遍使用的有線電視系統。此系統中最高工作頻率已發展到1000 MHz。

邻频传输有线电视系统组成图

  2.按信號傳輸媒介分類

  (1)同軸電纜傳輸方式。這是一種最簡單、使用最早的傳輸方式,且設備成本低,安全可靠,安裝方便。但因為電纜對信號電平損失較大,每隔幾百米就要安裝一個幹線放大器來提高信號電平,由此將引入較多的雜訊和非線性失真,使信號質量下降,其傳輸距離受到限制。因此對幹線放大器提出了較高的要求。由於電纜的傳輸在高頻道上的損耗值要高於在低頻道的損耗值,因而要求幹線放大器應具有頻率均衡能力;為了補償溫度變化對幹線放大器技術指標的影響,在幹線傳輸線路上還應分段使用帶自動溫度補償(ATC)和自動電平控制(ALC)的幹線放大器。同時,幹線放大器還要有靈活的輸出方式。同軸電纜傳輸方式一般只在小系統或大系統中靠近用戶分配系統的最後幾千米中使用。

  (2)微波傳輸方式(MMDS)。微波傳輸方式是把電視信號調製到微波頻段,定向或全向向服務區發射無線信號,在接收端再把它解調還原成電視信號,送人用戶分配系統。微波傳輸方式不需要架設電纜、光纜,只需要安裝微波發射機、微波接收機及收發天線即可。此方式施工簡單,成本低,收效快,且不受地形、地域限制,特別適合於山區、丘陵地區傳輸電視信號,但通道帶寬有限,所能容納的頻道數有限,易受建築物的阻擋和反射,產生陰影區和重影區,微波傳輸還易受到雨、雪、霧等氣候條件的影響。

  (3)光纜傳輸方式。光纜傳輸方式是通過光發射機把高頻電視信號轉換成為光信號,使其沿著光導纖維傳輸,接收端再通過光接收機把光信號變換成射頻電視信號。這種傳輸方式具有頻帶寬、容量大、損耗低、抗干擾能力強、失真小、雜訊低、性能穩定可靠等優點,是未來信息傳輸的主要方式。但目前其設備成本較高,因而應用受到了一定的限制。

  (4)光纜/電纜混合傳輸方式(HFC)。這種傳輸方式用光纜作為主幹線或支幹線,用電纜作分配網路。HFC網路是當前大型有線電視系統的主要傳輸方式,其傳輸的信號質量較高、成本相對較低,尤其適合於在大、中型有線電視網路中應用,也是今後相當一段時期內有線電視網路發展的主流。

  3.按系統交互特性分類

  (1)單向傳輸系統。在有線電視系統中,由前端向用戶終端傳送的信號稱為下行信號或正向傳輸信號;從用戶向前端傳送的信號稱為上行信號或反向傳輸信號。單向傳輸系統是指有線電視系統只進行正向傳輸信號的一點對多點的單向傳輸電視信號的系統。傳統的有線電視系統均屬此類。

  (2)雙向互動式傳輸系統。它是能進行正向和反向傳輸信號的系統。互動式要求雙向傳輸,可以滿足用戶提出的雙向服務的要求,主要功能有:各種家政服務,付費電視,電腦及數據通信,視、音頻信號的上傳,家庭水、電、氣的自動監測與抄表,防盜、防火報警及系統工作狀態的監測等。雙向互動式傳輸系統目前尚處於不斷完善、不斷發展的階段,互動式的業務部分完成。

  另外,按幹線放大器的供電方式不同,還可分為分散供電系統和集中供電系統。分散供電系統是指幹線放大器就近接市電的供電方式;而集中供電系統可以從前端或幹線上某一點加入電源插入器和集中供電電源,電源電流通過幹線電纜對幹線放大器進行供電。這種供電方式便於集中管理電源,保證電源質量,便於維護,但由於系統中接頭較多,容易造成短路,電源應有過載保護電路。

參考文獻

  1. 1.0 1.1 董璐編著.傳播學核心理論與概念.北京大學出版社,2008
  2. 劉大會主編.有線數字電視技術.西安電子科技大學出版社,2010
  3. 李霞編著.文化藝術法學概論.中國文聯出版社,1998
  4. 4.0 4.1 4.2 遲長春,黃民德,陳冰主編.有線電視系統工程設計.天津大學出版社,2009
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