📚 第三章 数据链路
📄 一句话概括

有线电视是「频分复用」的教科书案例:整根电缆切成一格格频道,每格装一路业务。 数字化之后,一个频道从装 1 套变成装 6 到 9 套——「整体转换」是被频道数逼出来的。

📝 本节和前面几节的关系

3.6.12 讲了「怎么在电视网上跑 IP」,这一节讲那根电缆本身是怎么切分的。 两者是同一个物理基础的两面:一面装电视,一面装宽带。

一、一个频道能装几套

同样是 8 MHz 的一格,装什么决定了能装几套:

承载方式 频道容量 能装几套
模拟电视 PAL — 1 套
数字电视 64QAM 27 Mbps 6 套
数字电视 256QAM 38 Mbps 9 套

第一行「1 套」是模拟电视的时代:一个 8 MHz 的频道只能放一路节目,一点余量都没有。 所以当年的「三十个台」就意味着「三十个 8 MHz 频道」——频段很快就不够用了。 第二、三行说明数字化之后同一个频道能装六到九套(按每套 4 Mbps 的高清算)。 所以「整体转换」不是技术进步的面子工程,是「频道数不够用」被逼出来的。 这一点很值得记住:很多技术推广的驱动力不是「更好」,是「旧的撑不住了」。

二、整根电缆能切多少格

把 87 到 862 MHz 这一段切开,大概是这样:

频段 MHz 可切几格 用途
87 到 108 2 调频广播
108 到 550 55 模拟与数字电视
550 到 750 25 数字电视 + 宽带下行
750 到 862 14 预留

四段加起来七十多格:这就是「有线电视能有一百多个台」的物理基础。 注意第二行那个 55 格是「主力」——绝大多数电视频道都挤在 108 到 550 MHz 这一段。 第三行那 25 格是「新业务」的地盘:数字电视的高清频道和宽带下行都在这儿。 而宽带只占其中几个格——这也解释了「看电视人多的时候网速会掉」: 不是总带宽不够,是「频道被电视占着,宽带能用的少了」。 频道绑定要绑 32 个格,如果这 32 个格里有几个正在播电视,就绑不起来。 第四行「预留」那 14 格是给未来的:上行、点播回传、监控,都要地方放。 频谱是一种「用掉了就收不回来」的资源——所以「预留」不是浪费,是给后面留活路。

三、为什么它比电话线适合做宽带

同轴电缆的带宽比双绞线宽得多,这是物理上的优势:

介质 可用带宽 典型用途
电话双绞线 约 1 MHz 级 ADSL 到 24 Mbps
电视同轴 几百 MHz 绑 32 频道到 1.6 Gbps

第一行那个「1 MHz 级」是 ADSL 的天花板:它能用的频带到 2.2 MHz 就到头了, 再往上衰减太厉害。 而同轴电缆可以一路用到 862 MHz——差了四百倍的频谱,这就是「有线宽带比 ADSL 快」的根本原因。 但同轴也有它的麻烦: 它是「树形分支」结构,一个放大器带一片用户,所以噪声会沿着树枝往上汇聚—— (3.6.12 提过的汇聚噪声)。 这决定了它的上行永远做不快。 今天的走向是「光纤到户、同轴退居室内」: 很多地方的做法是「光纤到楼,楼里再用同轴或以太网到户」。 同轴在家庭内部还有活路(机顶盒互联、MoCA),但作为「接入网的主干」,它正在被光纤替代。

四、动手 Demo:一个电视频道能装几套节目

先算一个 8 MHz 频道能装几套节目,再把整根电缆切成格子数一遍。 注意模拟时代一个格只能装一套,这就是「整体转换」的动力。

for name, cap in (('模拟电视 PAL', 0), ('数字 64QAM', 27), ('数字 256QAM', 38)):
    n = 1 if cap == 0 else int(cap / 4)
    print('%-14s 频道容量 %3d Mbps -> 能装 %d 套' % (name, cap, n))

total = 0
for lo, hi, use in ((87, 108, '调频广播'), (108, 550, '电视'),
                    (550, 750, '数字电视+宽带'), (750, 862, '预留')):
    n = int((hi - lo) / 8)
    total += n
    print('%3d~%3d MHz 可切 %2d 格  %s' % (lo, hi, n, use))
print('合计 %d 格' % total)

实跑输出:

--------------------------------------------------------------------
一个电视频道能装几套节目
--------------------------------------------------------------------
**有线电视是「频分复用」的教科书案例**:
**整根电缆几百 MHz,切成一个个 8 MHz 的频道,每个频道装一路业务。**
**装电视还是装宽带,区别只在「这个频道里放什么」。**

**先看一个 8 MHz 频道能装多少**:
  承载方式            频道容量 Mbps     能装几套
  ---------------------------------------------------------------
  模拟电视(PAL)     —                 1 套
  数字电视 64QAM      27                6 套(每套 4 Mbps 高清)
  数字电视 256QAM     38                9 套(每套 4 Mbps 高清)

**第一行「1 套」是模拟电视的时代**:**一个 8 MHz 频道只能放一路节目,一点也不浪费是不可能的。**
**第二、三行说明数字化之后,同一个频道能装六到九套**——
**所以「整体转换」不是技术进步的面子工程,是「频道数不够用」被逼出来的。**
**再看整根电缆能切成多少频道**:
  频段 MHz     可切 8 MHz 频道数     用途
  -------------------------------------------------------
  87~108      2                     调频广播
  108~550     55                    模拟/数字电视
  550~750     25                    数字电视 + 宽带下行
  750~862     14                    预留

**四段加起来七十多个频道**:**这就是「有线电视能有一百多个台」的物理基础。**
**而宽带只占其中几个频道——这也解释了为什么「看电视人多的时候网速会掉」**:
**不是带宽不够,是「频道被电视占着,宽带能用的少了」。**

「每套 4 Mbps」这个假设要交代: 国内高清频道常用 4 到 8 Mbps 的码率,4K 频道要 30 Mbps 以上。 所以「一个频道装 9 套」是高清的数字,装 4K 就只能装一套。 这也是「4K 频道少」的原因之一——不是不想播,是「一个 8 MHz 的格装不下」。 那个「合计 72 格」和实际能用的数量会有出入:因为有些频段被保留、有些要留保护间隔。 真实网络里可用的大约六十多格。 这种「算出来和实际有差」的地方,写笔记时要说明,不能当成精确值。 「看电视人多时网速掉」还有一个更直接的原因: 宽带下行和数字电视共用同一段频谱,而 DOCSIS 的频道绑定要求「连续或指定的一组频道都空着」。 所以只要有一个格被电视占着,那一个绑定组就废了。 这和「路被占了一条车道」是一个意思。

30 秒实验

  1. 算一下:如果每套 4K 频道要 30 Mbps,一个 256QAM 的频道能装几套?
  2. 想一下:为什么「预留频段」不是浪费?
  3. 查一下你家的电视信号是「有线」还是「IPTV」,两者的传输方式完全不同。

常见误区

  1. 以为「数字化就是把模拟信号转成数字」。 更重要的是「一个频道能装多套」, 这才是频道数翻几倍的原因。
  2. 以为「同轴电缆已经过时了」。 它的频谱比双绞线宽四百倍,做宽带比 ADSL 有天然优势。
  3. 以为「有线宽带和看电视互不影响」。 它们共用同一段频谱,电视频道占得多了, 宽带能绑的格就少了。
自测三问(点开对答案) 1. 一个 8 MHz 频道用 256QAM 能装几套高清? —— **约 9 套**(按每套 4 Mbps 算),模拟时代只能装 1 套。 2. 有线电视网一共能切多少格? —— **87 到 862 MHz 之间大约七十多格**,实际可用六十多格。 3. 为什么有线网比电话线适合做宽带? —— **同轴的可用频带是几百 MHz,双绞线只有 1 MHz 级**,差了四百倍。

下一节看专线:为什么 100M 专线比 1000M 家宽贵十倍。

相关笔记