IEC 60728-1132023 电视信号、声音信号和交互服务用电缆网络.第113部分仅加载数字频道的广播信号传输用光学系统标准立项发展报告

电视信号、声音信号和交互服务用电缆网络第113部分：仅加载数字频道的广播信号传输用光学系统标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:CableNetworksforTelevisionSignals,SoundSignalsandInteractiveServices-Part113:OpticalSystemsforBroadcastSignalTransmissionsLoadedwithDigitalChannelsOnly摘要随着数字电视技术的迅猛发展与全面普及，传统模拟广播传输系统已逐步退出历史舞台，光纤传输技术以其大带宽、低损耗、抗干扰性强等显著优势，成为广播电视信号传输的主流技术路线。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2023年5月31日正式发布IEC60728-113:2023《电视信号、声音信号和交互服务用电缆网络第113部分：仅加载数字频道的广播信号传输用光学系统》。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、编制过程及预期应用效益，分析了标准在系统架构、光学链路性能要求、数字信号传输质量指标等方面的核心技术要点。报告指出，该标准的发布填补了仅加载数字频道场景下电缆网络光学系统国际标准的空白，为全球光纤同轴混合网络（HFC）的规划、设计、建设与运维提供了统一的技术依据，对推动全球广播电视网络向全数字化、光纤化方向演进具有重要的战略意义。标准的实施将有效促进设备互操作性、降低网络建设成本、提升传输质量保障水平，并为未来超高清、沉浸式等新兴数字业务的发展奠定坚实的技术基础。关键词：电缆网络；光学系统；数字频道；广播信号传输；国际电工委员会；光纤传输；HFC网络Keywords:CableNetworks;OpticalSystems;DigitalChannels;BroadcastSignalTransmission;IEC;OpticalFiberTransmission;HFCNetwork一、引言1.1标准立项背景广播电视信号传输网络作为国家信息化基础设施的重要组成部分，正经历着从模拟向数字、从同轴向光纤的深刻技术变革。近年来，随着超高清电视（UHDTV）、交互式多媒体业务及互联网协议电视（IPTV）等新兴业务的快速兴起，传统电缆网络面临着前所未有的带宽压力和传输质量挑战。国际电信联盟（ITU）的统计数据显示，截至2022年底，全球数字电视用户已占电视用户总数的90%以上，仅加载数字频道的广播信号传输场景已成为光纤同轴混合网络（HFC）运行的主流模式。然而，在IEC60728-113:2023发布之前，国际标准化组织对于仅加载数字频道的光学传输系统缺乏系统性的标准规范。原有的IEC60728系列标准主要针对模拟与数字混合传输场景，无法全面覆盖纯数字信号传输下的光学系统设计、性能评估和测试方法等关键需求，这在一定程度上制约了行业技术发展和跨国贸易合作。1.2标准制定的必要性（1）解决现有标准的技术覆盖空白：传统标准体系中关于光学系统性能指标的规定主要基于模拟传输场景制定，如载噪比（C/N）、组合三阶差拍比（CTB）等参数体系不完全适用于数字传输系统的性能评价。数字信号传输对误码率（BER）、调制误差比（MER）等指标提出了新的要求，亟需建立针对性的标准框架。（2）满足产业发展的迫切需求：全球主要运营商正加速推进网络光纤化改造进程，业界需要统一的光学系统技术规范来指导网络规划、设备选型和工程验收。据市场研究机构Dell'OroGroup统计，2022年全球HFC网络设备市场规模达到约85亿美元，且呈持续增长态势。（3）促进国际贸易和技术交流：统一的国际标准有助于消除各国在技术要求上的差异，降低设备制造商的产品研发成本，促进全球范围内产品的互操作性和兼容性，为国际市场竞争提供公平的技术基准。1.3标准制定的目的与意义IEC60728-113:2023的制定旨在建立一套完整的、适用于仅加载数字频道场景的电缆网络光学系统技术规范体系。其核心目的包括：（1）明确光学系统的架构模式和性能要求；（2）规定数字信号传输的关键质量指标及测试方法；（3）为系统设计、安装和运维提供技术指导；（4）推动全球电缆网络向全数字化、光纤化方向有序演进。该标准的实施对于提升全球广播电视网络的传输效率和服务质量具有重要的战略意义。二、标准制定过程2.1标准编制机构本标准由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）下属的第100技术委员会（TC100）——音频、视频和多媒体系统与设备技术委员会负责制定。TC100的前身是成立于1975年的TC60，其工作范围涵盖音频、视频和多媒体系统的标准化工作。2013年后，原TC100重组为涵盖更广泛领域的音频、视频和多媒体系统与设备技术委员会，秘书处设在日本。具体承担本标准的制定任务的是TC100下属的TA5工作组（终端系统和网络架构）。TA5工作组的主要职责范围包括有线电视网络系统及相关终端设备的技术标准化工作，汇集了来自全球主要设备制造商、网络运营商、科研机构和标准化机构的资深专家和技术代表。2.2标准编制过程与时间节点IEC60728-113:2023的制定经历了系统而严谨的标准制定程序：-新工作项目提案（NP）阶段：国际电工委员会相关部门根据产业发展需求提出新工作项目提案，获得成员国投票通过后正式立项，该阶段明确界定了标准的适用范围和技术框架。-工作草案（WD）阶段：TA5工作组组织专家编写工作草案，开展了多轮系统性的技术研究和讨论，建立了标准的基本技术框架。-委员会草案（CD）阶段：工作草案提交至TC100各成员国征求意见，工作组根据反馈意见进行了多轮技术修改和完善。-国际标准草案（DIS）阶段：经过修订完善的草案由中央办公室发放至各国标委会进行投票表决，各成员国对标准的技术内容达成一致。-最终国际标准草案（FDIS）阶段：根据DIS阶段收到的意见进行最终修改，形成最终国际标准草案并进行最终投票。-正式发布：2023年5月31日，IEC60728-113:2023正式出版发布，标准状态为现行有效。2.3标准参与单位介绍在本标准的制定过程中，来自全球多个国家和地区的标准化机构、企业和研究机构积极参与了相关工作。其中，欧洲电信标准协会（ETSI）作为电缆网络技术领域的重要国际标准化组织，在标准制定过程中发挥了重要的协调作用。ETSI长期致力于通信网络标准的制定与推广，其下属的电缆网络技术委员会在HFC网络架构、传输性能要求等方面积累了丰富的标准化经验。此外，日本放送协会（NHK）作为IECTC100的重要成员单位之一，在数字电视传输技术领域具有深厚的技术积累。NHK的研究人员参与了本标准中关于光学传输系统性能指标和测试方法等关键技术内容的制定工作，为标准的科学性、严谨性和可操作性提供了有力保障。同时，来自北美、欧洲和亚洲主要设备制造商的技术专家也为标准的制定贡献了大量工程实践经验和技术数据支撑。三、标准主要内容3.1标准适用范围IEC60728-113:2023适用于仅加载数字频道的电视信号、声音信号和交互服务用电缆网络中的光学传输系统。标准规定了此类光学系统的架构分类、性能要求、测试方法和技术规范。该标准覆盖从信号输入点到输出点的完整光学传输链路，包括光发射机、光纤传输链路、光接收机、光分路器/合路器及相关无源器件等组成部分。3.2系统架构分类标准将仅加载数字频道的广播信号传输用光学系统分为以下几种主要架构类型：（1）直接调制光发射系统：采用直接调制激光器（DML）作为光发射光源，通过直接改变激光器驱动电流来实现信号的光强度调制。此类系统结构简单、成本较低，适用于链路预算要求适中的传输场景，在中短距离传输方面具有较好的性价比优势。（2）外调制光发射系统：采用外调制器（如马赫-曾德尔调制器）对连续波（CW）激光进行调制，实现更高的调制线性度和更好的传输性能。此类系统具有较强的抗色散能力，适用于长距离、大容量的数字信号传输应用，但系统成本相对较高。（3）波分复用（WDM）系统：支持多个光波长的同时传输，每个波长承载独立的数字信号通道，有效扩展系统传输容量。系统可实现单纤双向传输、多业务承载等功能，适用于大规模、高密度组网场景。（4）光纤射频（RFoG）系统：在点对多点的光纤网络中传输射频信号，通过光分路器将光信号分配至多个用户节点，在用户端转换为电信号。该系统是对现有HFC网络的平滑演进技术路线，能够充分利用运营商已部署的光纤资源。3.3系统性能要求标准对光学传输系统的各项性能指标提出了明确要求，主要包括：（1）光学链路参数：-光波长及波长稳定性：规定了标称波长范围和最大波长漂移量要求，工作波长范围通常为1280～1625nm；-光功率及链路预算：根据应用场景和传输距离的不同，规定了最小发射光功率、最大接收灵敏度及链路损耗预算；-光回波损耗（ORL）：对系统各光接口的反射特性提出了明确的限值要求；-偏振相关损耗（PDL）：规定了系统各部件偏振相关损耗的最大允许值。（2）信号传输质量指标：-调制误差比（MER）：该指标反映数字调制信号的损伤程度，标准规定了不同调制方式下的最低MER要求。例如，对于256-QAM调制信号，典型MER下限要求为33dB以上；-误码率（BER）：规定了在前向纠错（FEC）解码前后的误码率要求，包括纠错前BER和纠错后BER两类指标，纠错后BER通常要求在1×10⁻⁸以下；-载噪比（C/N）：针对数字信号传输场景，规定了数字信号载噪比的最低要求；-群延时和频率响应：对系统的线性失真指标提出了明确的容限要求。（3）可靠性要求：-规定了光学系统在规定的温度、湿度等环境条件下的长期工作可靠性要求；-明确了系统关键部件（如激光器、光接收机等）的平均无故障工作时间（MTBF）不低于规定限值；-提出了系统的环境适应性要求，包括振动、冲击、盐雾等环境试验方法及合格判据。3.4测试方法标准详细规定了各性能指标的标准测试条件和测量方法，包括：（1）测试信号条件：明确了测试所用数字调制信号的类型、符号率、调制格式及频谱模板等参数要求，保证不同测试场景下测量结果的一致性和可比性。（2）光域指标测试：规定了光谱特性（中心波长、谱宽）、光功率、光回波损耗等光域性能参数的测量方法和仪器配置要求。（3）射频域指标测试：规定了MER、BER、C/N、频率响应等射频域性能参数的测量方法和测试链路配置。（4）系统级测试：包括端到端传输质量测试、系统可靠性试验、环境适应性试验等系统级验证方法，以及测试报告的内容和格式要求。3.5与其他标准的关系IEC60728-113:2023是IEC60728系列标准的重要组成部分，与系列中的其他部分既相互独立又密切关联。该标准与IEC60728-1（总则）、IEC60728-3（同轴电缆宽带分配系统）和IEC60728-10（系统回传通道）等标准构成了完整的电缆网络标准体系。标准在制定过程中充分考虑了与ITU-T相关建议（如ITU-TJ.112、J.115等）的协调一致性，并参考了ETSI、SCTE等区域性标准组织的相关技术文件。此外，本标准的性能指标体系设计为向上兼容，能够为后续更高阶调制格式（如4096-QAM）和更高速率业务（如DOCSIS4.0和10GEPON）的引入预留充分的扩展空间，从而确保标准体系具备良好的前瞻性和可持续演进能力。四、标准技术要点分析4.1数字信号传输的关键性能指标体系本标准创新性地构建了面向纯数字信号传输场景的性能指标体系。相比传统的模拟传输标准，该体系实现了从“载噪比/组合失真”体系向“调制误差比/误码率”体系的技术跃迁，更准确地反映了数字传输系统的实际质量状态。MER指标能够综合反映系统中幅度失真、相位噪声、非线性失真等多种损伤因素的叠加影响，是评价数字调制信号质量的核心指标。标准中针对不同的调制方式和应用场景给出了差异化的MER最低限值，为系统设计和工程验收提供了明确的技术基准。4.2光学链路设计与功率预算标准对不同架构类型的光学系统提出了系统的链路设计方法，建立了从光发射功率、光纤衰减、连接器损耗到接收灵敏度的完整功率预算计算框架。标准中给出的设计方法和参数取值可为工程师提供实用的设计依据。标准在链路设计方面充分考虑了数字信号传输的特点：相对于模拟传输系统，数字系统对噪声累积的容忍度更高，但对非线性失真和反射效应更为敏感。因此在功率预算中，需要对光反射、色散代价、偏振相关损耗等因素予以重点关注和充分预留。4.3系统兼容性与互操作性标准强调了不同厂商设备之间的互操作性要求，规定了光接口参数的标准化范围，确保光发射机、光接收机和无源光器件能够实现跨厂商互联互通。此外，标准还对系统的可扩展性和演进能力提出了建议，为未来传输容量升级和技术演进提供了弹性空间。五、标准实施与应用展望5.1行业应用前景随着全球广播电视网络数字化改造的持续推进，本标准的应用前景十分广阔。预计到2027年，全球HFC网络设备市场规模将达到约110亿美元。本标准的实施将为相关产品的研发、生产、测试和认证提供统一的技术依据，有助于规范市场秩序、提高产品质量，并将有力地支撑广电网络运营商推进光纤化改造和全数字化传输架构升级。在智慧城市、超高清视频传输、沉浸式音视频服务等新场景中，本标准同样具有重要的支撑价值。5.2标准实施建议（1）标准宣贯推广：建议相关行业组织和机构组织开展标准的宣传、培训和推广活动，使设备制造商、网络运营商、工程设计和检测认证机构充分理解和掌握标准的技术要求，推动标准在行业内的广泛应用。（2）配套能力建设：建议检测认证机构按照标准要求建立完善的光学系统测试能力，开发相应的测试设备和测试方法。设备制造商应及时按照新标准的要求调整产品设计和生产工艺，确保产品的标准符合性。加强国际标准与国内标准的衔接协调工作，推动适时转化为国内标准。5.3后续标准化工作方向随着技术的持续发展，IECTC100将继续推进电缆网络领域的标准化工作。后续可能开展的标准化方向包括：面向更高阶调制格式（如4096-QAM）的传输系统要求；面向全双工DOCSIS4.0的光学系统扩展要求；融合PON技术的下一代光接入网络标准；以及针对多业务融合传输场景的系统级标准等。本标准的发布将为这些后续工作提供重要的技术基础和经验参考。六、结论IEC60728-113:2023《电视信号、声音信号和交互服务用电缆网络第113部分：仅加载数字频道的广播信号传输用光学系统》是国际电工委员会在电缆网络光学传输领域的重要标准成果。该标准的发布和实施具有以下重要意义：第一，填补了仅加载数字频道场景下电缆网络光学系统国际标准的空白，构建了完整的技术规范体系，为全球广播电视网络向全数字化、光纤化方向发展提供了权威的技术指引。第二，标准中确立的以MER/BER为核心的数字传输性能指标体系，科学反映了数字传输系统的质量特征，为系统设计、设备研发和工程验收提供了明确的技术基准，必将有力地促进技术交流和产业健康发展。第三，标准兼顾了技术先进性与工程实用性，既反映了当前的技术发展水平，又为未来技术演进预留了充分的扩展空间，具有长期指导价值和广泛适用性。参考文献[1]IEC60728-113:2023,Cablene