淺析HFC接入網技術及其在有線電視中的應用

1、淺析HFC接入網技術及其在有線電視系統(tǒng)中的應用淺析HFC接入網技術及其在有線電視中的應用摘要：作為多媒體通信技術中的一個重要應用，有線電視已經成為信息化時代的重要組成部分。有線電視接入網技術有多種，最主要的是雙絞線接入網、光纖接入網和HFC接入網，其中HFC是最具潛力和目前應用最廣的一種有線電視接入網技術。HFC 是一種用光纖取代有線電視全同軸電纜網絡中的電纜干線的混合型結構網絡；其目的是利用光纖的大容量低、損耗傳輸特性，擴展網絡的覆蓋范圍、提高網絡的傳輸質量、增強網絡的傳輸功能。HFC的基本結構為前端（HE，Head End）到光接點（ONU，Optical Network Unit）之間采

2、用光纜傳輸，在光節(jié)點和用戶之間再用同軸電纜入戶。典型的HFC網絡可分為三個主要部分：前端光傳輸鏈路用戶，同軸電纜分配網和用戶端設備。基于HFC網（光纖和同軸電纜混合網）的Cable Modem技術是寬帶接入技術中最先成熟。但是，HFC仍存在，噪聲問題、回傳信道過窄問題和生命力問題等問題有待解決。關鍵詞：有線電視；接入網技術；HFC；Cable Modem技術；雙絞線接入網；光纖接入網HFC access network technology and its application in the cable televisionTANG Chao1（1、The Chongqing Univers

3、ity of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065）Abstract：As one important application of multimedia communication technology , CATV has become an important part of the information age. There are a variety of cable access network technology, and the most important is the twisted pair access net

4、work, optical fiber access network and HFC access network, but HFC is the most promising and the most widely used. HFC is a blended structure of the network which replace optical fiber in CATV; whose aim is to use high-capacity fiber and low loss transmission characteristics, to expand network cover

5、age and improve the transmission quality of the network, and enhanced transmission network. the basic structure of HFC is to use fiber optic transmission between the front end (HE, Head End) and the optical contacts (ONU, Optical Network Unit) ,and between optical nodes and users. A typical HFC netw

6、ork can be divided into three main parts: the front-end optical transmission link user, coaxial cable distribution network and CPE. Based on HFC network (hybrid fiber and coaxial cable network), Cable Modem technology is the first broadband access technologies mature. However, HFC have the noise pro

7、blem, return channel narrow issues and vitality issues and other issues to be resolved yet. Key words：Cable TV；access network technology；HFC；Cable Modem technology；twisted pair access network；optical fiber access network0 前言隨著科學技術的日新月異,人們對生活的質量也提出了新要求。而為了豐富人們的日常生活,在現代的城市化建設進程中,將有線電視納入了城市建設中,使得有線電視發(fā)展

8、成為了城市化發(fā)展的重要組成部分。有線電視是通過不同頻率的頻道在電纜線中進行傳遞,這種傳遞方式相對于其他的傳輸模式而言存在著傳輸速度快、質量好、安全可靠程度好的優(yōu)勢。隨著國民經濟的不斷發(fā)展,有線電視作為信息化時代的重要組成部分,是融入現代科學技術與通信技術為一體的綜合性信息傳遞流程。就我國有線電視的發(fā)展情況而言,有線電視的前身為閉路電視,然后逐步發(fā)展成為了小區(qū)有線電視互聯,而今天有線電視已經實現了整個區(qū)域的互聯,從而極大的提高了有線電視的水平,使人們的日常生活更加豐富。并且隨著科學技術的日新月異,社會各領域中的理論和技術都得到了長足的發(fā)展,并且還涌現出了大批先進的技術和理論,隨著這些技術和理論在

9、各領域生產中的應用,使得社會的生產水平大幅度提高,同時也為電視寬帶接入網技術的發(fā)展應用創(chuàng)造了有利條件。在當前社會中,為了提高人們的生活質量,就必須要充分的利用有線電視接入網技術。而隨著有線電視接入網技術的應用,不僅豐富了人們的生活內容,而且還為社會的發(fā)展起到了不可估量的作用。并且隨著有點電視寬帶接入網技術的應用,其本身也得到了相應的發(fā)展,從而為人們的生活和學習以及工作提供了更多的資源和信息,進而為推動社會的發(fā)展起到了重要作用。21 世紀以來,我國有線電視改造正在熱火朝天的進行,其改造現象更為明顯,在工作中主要朝著數UNIUNI公共通信網接入網接入網核心網開一用戶用戶用戶用戶用戶用戶.SNISN

10、I圖1 接入網在整個通信網中的位置字化 信息化和網絡化進行,同時為了滿足 社會發(fā)展中人們的各種不同需求和要求方式,有線電視在發(fā)展的過程中更是對功能進行全面總結和開發(fā)。 有線電視網絡正在向雙向化發(fā)展,一旦實現雙向傳輸利用有線電視網絡的高帶寬優(yōu)勢就可以開展視頻點播、電話、視頻會議、寬帶接入等增值業(yè)務。而為了進一步提高,為了滿足人們的要求和促進有線電視寬帶接入網技術的發(fā)展,就必須加大對有線電視寬帶接入網技術的分析研究力度。現階段的社會發(fā)展中,如何實現在投資較小的條件下實現雙向交互寬帶多媒體網絡傳輸標準,這也是目前社會關注的重要話題。本文從有線電視的發(fā)展出發(fā),對有線電視寬帶接入網技術的深入研究,然后對

11、有線電視寬帶接入網技術的應用進行了詳細闡述。希望能夠起到拋磚引玉的效果,使同行相互探討共同提高,進而為我國有線電視的發(fā)展,起到一定的促進作用。1 有線電視接入網技術概述1.1 接入網的定義 接入網（AN: Access Network）是指用戶和端局（即本地交換局）之間的所有機線設備，具有復用、交叉連接和傳輸等功能，能支持各種交換型和非交換型業(yè)務。圖1給出了接入網在整個通信網中的位置分布圖。1.2 有線電視接入網技術的優(yōu)點目前現有的有線電視網一般都是單向光纖同軸混合網（HFC），一般采用AM-VSB調制和星樹型拓撲結構，在前端系統(tǒng)將CATV信號轉換成光信號，然后再利用光接收機這個設備將光信號轉

12、換成電信號，再將這個電信號通過同軸電纜分配網絡傳送到最終用戶。這種上網的方式在很多地區(qū)非常流行。既然有線電視寬帶接入網技術有這么多的受眾，一定有其獨特的優(yōu)勢，總的說來，有以下幾點： （1）無需重新布線。有線寬帶的一個顯著優(yōu)點在于使用有線寬帶上網不需要另外重新布線，只需利用家中現有的有線電視雙向網端口（必須是經過雙向網改造的用戶）便可接入Internet，并且可以同時傳送原有的電視節(jié)目和Internet數據，用戶在看電視的時候可以同時上網，從而節(jié)省了用戶的接入成本。 （2）速度快。利用有線電視上網，提供極快的接入速度。其下達速率最高可達36Mbps，上行速率最高可達10Mbps。不過，現在一般到

13、桌面都是10Mbps的速率，已經足夠上網使用，比起ADSL、小區(qū)寬帶和其他幾種方式快得多。同時，通過有線寬帶上網，是真正的開機即上網。不用撥號，不用密碼，不用帳號，當然更不用登錄，只要你打開計算機，有線寬帶會自動將你的計算機連接到網上，而且有線寬帶的接入方式是不按時間計費的，可以隨時上網，一點即通。 （3）電視上網兩不誤。有線電視上網拋棄了傳統(tǒng)的電話線作為傳輸介質，它可以讓大家永久在線，這樣既可以避免撥號上網因為占用電話線而帶來的煩惱，又可以在看電視的同時享受寬帶接入帶來的無窮樂趣。 （4）價格便宜。有線電視上網不占用電話線，上網通話費將永遠從你的電話帳單中消失；此外，合理低廉的信息資費標準也

14、將免除你的種種后顧之憂，從而使你更淋漓酣暢的享受網上生活。目前由于寬帶接入商之間的競爭，使用有線電視的價格也會越來越便宜。 （5）服務多樣性。隨著雙向網改造的逐步完成和完善，在寬帶網絡廣闊開放的平臺上，以往受窄帶所限的網上應用今后也將逐步成為現實。有線寬帶可以為你提供，諸如：會議電視、數字電視、網上購物、視頻點播、VOD音樂點播、股票交易、遠程教育、遠程醫(yī)療、在線游戲、企業(yè)網絡互聯、個人主頁服務、區(qū)域高速數據通信互聯等多種服務，使你的生活更加豐富多彩，使你能夠進一步感受寬帶帶來的無限樂趣。 （6）靈活的擴展性。如果今后用戶或子網的數量增加，我們只需增加有線寬帶的前端設備和用戶端設備，如果網絡中

15、心交換設備端口不夠，則只需疊加網絡交換設備，便可滿足更多用戶的入網需求。1.3 有線電視接入網技術1.3.1雙絞線接入網 目前，世界上的接入網仍以雙絞線為主，而且這種狀況還將持續(xù)相當長的一段時間。如何利用經長期投資發(fā)展起來的雙絞線接人網來滿足用戶對高速數據、視像業(yè)務日益增長的需求，已成為電信運營公司共同關注的問題。于是，基于ISDN技術發(fā)展起來的三種線路增容系統(tǒng)應運而生，它們是；線對增容（Pair gain）系統(tǒng)、高速數字用戶環(huán)路（HDSL）系統(tǒng)和非對稱數字用戶環(huán)路（ADSL）系統(tǒng)。 （1）線對增容系統(tǒng) 線對增容系統(tǒng)可用于擴大雙絞線接入網的傳輸容量，它可在一對雙絞線上提供全雙工2BD信道。如果

16、采用ADPCM技術后，則可傳送4路電話信號。它適用于住宅或小型企事業(yè)單位緩解線路緊張，延緩敷設光纜或新增敷設電纜的時間。 （2）高速數字用戶環(huán)路（HDSL）系統(tǒng) HDSL系統(tǒng)是在大規(guī)模集成電路的基礎上，在2或3對普通雙絞線上，利用2BIQ或無載波調幅調相（CAP）等編碼技術、高速自適應數字信號處理器來均衡全部頻段上的線路損耗，借助于每對線上的回波消除器和混合線圈設備，消除雜音及串話，將2或3對全雙工雙絞線并用而提供2Mbs速率的數字連接。HDSL系統(tǒng)既可以為用戶提供30BD、2Mbs租用線業(yè)務；也可以用來傳30路話音，用于普通電話的擴容。在0406mm線路上，無中繼傳輸距離可達45公里，符合用

17、戶與交換局間距的大多數情況。該系統(tǒng)適用于企事業(yè)單位用戶，還可用于連接無線移動通信的基站與交換機。 （3）非對稱數字用戶環(huán)路（ADSL）系統(tǒng) ADSL系統(tǒng)的上、下行傳輸速率不等，即上、下行信道不對稱，其上行速率達。576kb/s，下行速率可達1562Mb/s。除了提供普通電話業(yè)務外，還可向用戶單向提供約6Mb/s速率的業(yè)務，恰好符合數據通信和圖像通信的固有的不對稱性，可傳送一套符合高清晰度電視要求的信號或四套錄像機質量的信號，這就較好地滿足了普通住宅用戶近期內的業(yè)務需求。 ADSL標準已于94年被通過，目前，已在世界上許多地方進行現場試驗，其結果也比較樂觀。1.3.2光纖接入網 光纖接人網（OA

18、N）就是采用光纖傳輸技術的接入網，泛指本地交換機或遠端模塊與用戶之間采用光纖通庸或部分采用光纖通信的系統(tǒng)，其可以提供雙向均為155Mbs的信號信道，其中，光線路終端（OLT）的作用是為光纖接入網提供網絡側與本地交換機之間的接口，并經一個或多個光配線網與用戶側的光網絡單元通信，管理來自光網絡單元的信令和監(jiān)控信息，在物理上可以是獨立設備，也可以與其他功能集成在一個設備里。而光網絡單元（ONU）的作用是為光纖接人網提供直接的或遠端的用戶側接民處于光配線網的用戶側。由于光網絡單元的網絡側是光接口而用戶側是電接口，因此光網絡單元需要有光電和電光轉換功能，還要完成對語音信號的數模和模數轉換、復用、信令處理

19、和維護管理功能。根據光纖向用戶延伸的距離，即ONU所處的位置，光纖接入網又有多種應用形式，其中，最主要的三種是光纖到路邊（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）和光纖到家（FTTH）。 （1）光纖到路邊（FTTC）在FTTC結構中，ONU設置在路邊，從ONU出來用雙絞線傳送普通電話業(yè)務，用同軸電纜傳送寬帶圖像業(yè)務。其用戶主要為居民住宅用戶和小企事業(yè)單位用戶，每個ONU的經濟用戶數為832個。 （2）光纖到大樓（FTTB） FTTB可以看作是FTTC的一種類型，不同之處在于將ONU設置在大樓內的配線箱處，再經多對雙絞線將業(yè)務分送給各個用戶。 FTTB的光纖化程度比FTTC更進步，更適應高密度用戶區(qū)，

20、也更接近于長遠發(fā)展目標。 （3）光纖到家（FTTH） 在原來的FTTC結構中，如果將設置在路邊的ONU換成無源分路器，然后將ONU移至用戶家即FTTH結構，直接為家庭提供各種綜合寬帶業(yè)務。其具有頻帶寬、容量大、信號質量好和可靠性高等優(yōu)點，被認為是接入網的發(fā)展方向。由于許多原因，尚不能大規(guī)模實現FTTH。如果將ONU移至大企事業(yè)單位的用戶端設備處并提供一定范圍的靈活業(yè)務，則可類似地構成光纖到辦公室（FTTO）結構。1.3.3混合光纖同軸電纜接人網 混合光纖同軸電纜（HFC）接入網是利用光纖將電話信號和多路有線電視信號傳輸到住宅區(qū)附近，再用同軸電纜分別傳送到各用戶，其示意圖如圖5所示，其中，光節(jié)點

21、放在靠近用戶的地方，可服務約500個住戶，信號在光節(jié)點進行光電轉換后，經同軸電纜送到網絡接口單充（NIU）。NIU放在用戶家中或附近，每個NIU服務一個家庭，其將信號分解成兩個電話信號（或一個電話，一個話帶數據信號）和一個視像信號送達用戶設備。由于有線電視是模擬調制，而視頻點播等為數字信號，所以新型的HFC設備可以同時傳輸模擬和數字視頻信號。HFC具有860MHz的頻譜，通常上行542MHz，用于傳輸數字化的語音和數據；下行信號頻帶為48或54860MHz，其中，600MHz以下分配給模擬有線電視，600860MHz用于傳輸約30路數字視頻信號。相對于HFC，新近提出的交換式數字視頻（SDV）

22、是寬帶的光纖到路邊。數字視頻信號由光纖以1Gbs的速率傳輸，到達遠端的光網絡單元后再以小于等于300米的雙絞線傳送51.85Mbs的異步傳輸模式（ATM）信號到用戶。通常的做法是SDV雙絞線再與模擬有線電視信號組合在一起經同軸電纜傳送到用戶。2 HFC接入技術2.1 有線電視業(yè)務對網絡的需求 有線電視系統(tǒng)是由一套封閉的傳輸通道組成的設施，并有信號的發(fā)生、接收和控制設備以便為眾多訂戶提供有線電視服務的系統(tǒng)組成。單向有線電視系統(tǒng)具備點對面廣播服務的能力，能夠提供標模擬電視廣播、數字電視廣播、多路聲音廣播、數據廣播、準視頻點播NVOD、付費電視、高清晰度電視等多種廣播式業(yè)務。 隨著廣大人民群眾物質文

23、化和精神生活的提高以及科技的不斷進步和融合，越來越多用戶提出了點播的需求，即通過有線電視網絡完成點對點按需業(yè)務。這類業(yè)務有視頻點播 VOD、時移電視、視頻通訊（包括電視會議、電視短訊、遠程教學、遠程醫(yī)療、保安監(jiān)控等）、電纜話音業(yè)務（Cable VoIP）、寬帶上網（包括網絡游戲等）。 不同的業(yè)務對傳輸帶寬有不同的要求。對于有線電視業(yè)務，相對于雙絞線接入網和光纖接入網，HFC有著比較明顯的優(yōu)勢。HFC與FTTC在結構上有些類似，但下FTTC上能傳數字信號，HFC既可傳數字信號又可傳模擬信號，而且以傳模擬信號為主。另外， HFC的一個光節(jié)點可服務500戶，而FTTC僅為832戶。雙絞線接入網投資低

24、、建設周期短，主要是頻帶窄、質量差、傳輸距離短；光纖接入網與之相反，即頻帶寬、質量好、傳輸距離遠，但成本昂貴、建設周期長。 HFC正好處于兩者之間，是綜合考慮投資金額、帶寬需求、建設時間和技術難度等諸多方面而產生的接入網方案。2.2 HFC接入技術基本原理HFC（Hybrid Fiber Coax）即光纖同軸混合網。HFC的基本結構為前端（HE，Head End）到光接點（ONU，Optical Network Unit）之間采用光纜傳輸，在光節(jié)點和用戶之間再用同軸電纜入戶。典型的HFC網絡可分為三個主要部分：前端光傳輸鏈路用戶，同軸電纜分配網和用戶端設備。圖2所示為HFC網絡體系組成簡模擬視

25、頻數字視頻TV。PC電纜分路器。光纖光纖節(jié)點語音 數據局端設備電話電話PCTVTV分路器圖2 HFC網絡結構簡圖（注：灰色方塊是用戶接口盒，菱形是放大器）HFC網的工作原理如下：HFC網中所有語音,數據,模擬視頻,數字視頻信息經由相應調制轉換成射頻（即HF、VHF、和UHF）模擬信號，經由頻分復用方式合成一個寬帶射頻電信號，加到前端的光發(fā)射模塊上調制成光信號發(fā)送出去；光信號通過光纖傳輸到光纖節(jié)點后轉換為射頻電信號，再經射頻放大器放大后由同軸電纜分配網送到相應分支點；再由用戶接口盒中的調制/解調器接收相應頻帶的信息，并進行解調得到所需信息。各組塊的功能如下：（1） 局端（又稱前端）設備完成電信號

26、調制/解調、電/光和光/電轉換（即光發(fā)送和光接收）、合路/分路、應答控制等功能。（2） 光纖節(jié)點（FN）寫成光/電和電/光轉換（即光接收和光發(fā)送）以及電信號解復用和復用等功能。（3） 分路器（又稱分支器）分路器是多根同軸電纜的交接點，完成電信號的分路/合路。（4） 放大器完成同軸電纜信號放大的功能。（5） 用戶接口盒（UIB:User Interface Box）安裝在每個住戶內提供以下接口轉換功能：使用50歐同軸電纜將機頂盒（STB:Set Top Box）連接到用戶TV上，或者使用75歐同軸電纜直接連接到用戶TV；使用雙絞線將內置調制/解調器和PCM編解碼器連接到用戶電話機上；使用同軸電纜

27、（50歐）將內置電纜調制/解調器（Cable Modem ,又稱線纜調制/解調器）連接到用戶計算機上。（6） 電纜調制/解調器(Cable Modem)它的主要功能是將數字信號調制到射頻上進行傳輸，接收時進行解調。此外，Cable Modem還具備與外部主干網的接口、協(xié)議轉換、智能化的網絡控制與管理等功能。因此，要比傳統(tǒng)的電話撥號調制/解調器復雜得多。Cable Modem的上行信道一般采用較可行的QPSK（正交相移鍵控）調制方式，上行速率最高可達10Mb/s。下行信道采用的典型的調制方式，有QPSK和QAM64（64元正交幅度調制）等，下行速率最高可達36Mb/s。50的同軸電纜STB 內置

28、調制解調器 內置電纜調制解調器和PCM編解碼器 用戶TV用戶電話機用戶計算機雙絞線圖3 用戶接口盒提供的接口轉換功能50的同軸電纜（7） 機頂盒(STB)它是一種用來擴展現有模擬電視機功能的終端設備，它可以將各種數字信號轉換成模擬電視機能夠接收的信號。STB的接收信號是已壓縮的數字視頻信號，因此STB內含有解壓器和解碼器。2.3 基于HFC網的Cable Modem技術基于HFC網（光纖和同軸電纜混合網）的Cable Modem技術是寬帶接入技術中最先成熟和進入市場的，其巨大的帶寬和相對經濟性使其對有線電視網絡公司和新成立的電信公司很具吸引力。 Cable Modem的通信和普通Modem一樣

29、，是數據信號在模擬信道上交互傳輸的過程，但也存在差異，普通Modem的傳輸介質在用戶與訪問服務器之間是獨立的，即用戶獨享傳輸介質，而Cable Modem的傳輸介質是HFC網，將數據信號調制到某個傳輸帶寬與有線電視信號共享介質；另外，Cable Modem的結構較普通Modem復雜，它由調制解調器、調諧器、加/解密模塊、橋接器、網絡接口卡、以太網集線器等組成，它無須撥號上網，不占用電話線，可提供隨時在線連接的全天候服務。目前Cable Modem產品有歐、美兩大標準體系，DOCSIS是北美標準，DVB/DAVIC是歐洲標準。歐、美兩大標準體系的頻道劃分、頻道帶寬及信道參數等方面的規(guī)定，都存在較

30、大差異，因而互不兼容。北美標準是基于IP的數據傳輸系統(tǒng)，側重于對系統(tǒng)接口的規(guī)范，具有靈活的高速數據傳輸優(yōu)勢；歐洲標準是基于ATM的數據傳輸系統(tǒng)，側重于DVB交互信道的規(guī)范，具有實時視頻傳輸優(yōu)勢。從目前情況看，兼容歐洲標準的Euro DOCSIS1.1標準前景看好，我國信息產業(yè)部CM技術要求（征求意見稿）類似于這一標準。Cable Modem的工作過程是：以DOCSIS標準為例，Cable Modem的技術實現一般是從87MHz860MHz電視頻道中分離出一條6MHz的信道用于下行傳送數據。通常下行數據采用64QAM（正交調幅）調制方式或256QAM調制方式。上行數據一般通過5MHz65MHz之

31、間的一段頻譜進行傳送，為了有效抑制上行噪音積累，一般選用QPSK調制（QPSK比64QAM更適合噪音環(huán)境，但速率較低）。CMTS（Cable Modem的前端設備）與CM（Cable Modem）的通信過程為：CMTS從外界網絡接收的數據幀封裝在MPEGTS幀中，通過下行數據調制（頻帶調制）后與有線電視模擬信號混合輸出RF信號到HFC網絡，CMTS同時接收上行接收機輸出的信號，并將數據信號轉換成以太網幀給數據轉換模塊。用戶端的Cable Modem的基本功能就是將用戶計算機輸出的上行數字信號調制成565MHZ射頻信號進入HFC網的上行通道，同時，CM還將下行的RF信號解調為數字信號送給用戶計算

32、機。 Cable Modem的前端設備CMTS采用10BaseT，100BaseT等接口通過交換型HUB與外界設備相聯，通過路由器與Internet連接，或者可以直接聯到本地服務器，享受本地業(yè)務。CM（Cable Modem）是用戶端設備，放在用戶的家中，通過10BaseT接口，與用戶計算機相聯。2.4 HFC在有線電視網絡中的應用 HFC網是寬帶接入技術中最先成熟和進入市場的, 其巨大的帶寬和相對經濟性使其很具吸引力, 并會允許其迅速提供寬帶業(yè)務。HFC在一個500戶左右的光節(jié)點覆蓋區(qū)可以提供60路模擬廣播電視, 每戶至少2路電話, 速率至少高達10Mb/s的數據業(yè)務。將來利用其550 75

33、0MHz頻譜還可以提供至少200路MPEG-2的點播電視業(yè)務以及其它雙向電信業(yè)務。目前在北美采用電纜調制解調器只需每月花40美元就可以無限制地上網。 HFC 網絡的覆蓋范圍可達 100 公里，而且傳輸信號的衰減小噪聲低，是理想的 CATV 網絡傳輸技術有線電視網絡是通過 Cable Modem 進行數據接人的Cable Modem 一般有兩個接口，一個用來接室內墻上的有線電視端口，另一個與計算機相聯它不僅包含調制解調部分，還包括電視接收調諧，加密解密和協(xié)議適配等部分Cable Modem 在兩個不同的方向上接收和發(fā)送數據，把上下行數字信號用不同的調制方式調制在雙向傳輸的某一個 6MHz（或 8

34、MHz）帶寬的電視頻道上把上行的數字信號轉換成模擬射頻信號，類似電視信號，所以能在有線電視網上傳送 接收下行信號時，Cable Modem 把它轉換為數字信號，以便電腦處理.利用HFC網作為寬帶IP接入網的優(yōu)點是可以利用現有的HFC網，此外還可以方便的設置IP電話。 從長遠看, HFC網計劃提供的是所謂全業(yè)務網(FSN), 即以單個網絡提供各種類型的模擬和數字業(yè)務。用戶數可以從500戶降到25戶, 實現光纖到路邊, 最終用戶數可望降到1戶, 實現光纖到戶, 提供了一條通向寬帶通信的新途徑。2.5 HFC接入網技術缺陷2.5.1 噪聲問題 HFC用于傳送上行信號的頻段一般為5-40 MHz，由于

35、HFC的同軸電纜部分是樹形結構。所以上行信道的噪聲是各支路噪聲和各支路放大器的 級聯噪聲疊加，即“漏斗效應”，使回傳噪聲累積到前端，嚴重惡化上行信道的信噪比。 這些噪聲通常分為窄帶干擾和脈沖干擾。前者指上行頻帶內先行指配給各種無線電業(yè)務的頻率所形成的干擾。這些干擾源的頻率及場強因地而異，所以只能在上行信道安排中避開經測定的窄帶干擾頻 率，但會影響上行信道利用率。脈沖干擾指用戶端周圍的工業(yè)電器和家用電器所形成的寬帶干擾。這些干擾也因地而異，尤其是接入到系統(tǒng)的電視機的老化程度對回傳噪聲的影響，將更難控制。避免干擾的途徑應采取加強系統(tǒng)屏蔽隔離的方法。例如，所采用的同軸電纜、接頭等要求有較高的屏蔽性，

36、終端接入盒要插入濾波器的隔離，但是這要付出經濟代價。 以上幾種方案都有利弊，所以回傳信道干擾問題仍需妥善解決。還有一種較徹底的方案，即小光節(jié)點方案，在下節(jié)介紹。 2.5.2回傳信道過窄問題 5-40 MHz作為上行信息的傳送頻帶，一般可 傳送500個64 kbs信道。當HFC上傳的交互業(yè)務數量和種類增加時，上行信道就會擁擠，為解決這個問題，就需要進行升級改造，但是這樣將對網絡規(guī)范化和可靠性產生不良影響。 目前的改進方案之一為小光節(jié)點HFC(MFN-HFC)，就是用獨立的光纖傳雙向業(yè)務。具體為原來的HFC信號仍通過已有的HFC設備傳送到用戶，另外增一對光纖將電話、數據及新業(yè)務從CO連接到MFN。

37、MFN輸出信號直接通過射頻放大器后的無源支線連接各用戶，為3059個用戶服務。MFN不影響原HFC正常工作，不改動原有的設備就獲得交互寬帶視頻等新業(yè)務能力，解決了上行帶寬不足的問題。另外，由于采用MFNHFC方案，回傳信道安排在高頻端，也解決了一些噪聲問題。方案之二為在HFC網絡上光節(jié)點使用回傳頻率變換器，把不同支路回傳頻率(540 MHz)搬到反向寬帶激光器不同頻道內，例如A路的回傳頻率安排在540 MHz頻段， B路的安排在5288 MHz頻段內等等。頻率搬移雖然增加了網絡回傳頻率容量，但是要增加光節(jié)點設備，就增大了投資。方案之三是采用CDMA技術。把來自用戶的上行頻道信號進行CDMA方式

38、擴頻編碼，使各用戶雖然共用542 MHz頻譜，但彼此用相應的不同編碼來區(qū)分。 方案之四是用一個由動態(tài)分配軟件支持的智能調制解調器動態(tài)分配各種業(yè)務需要的頻率這是一 個有效的方法。 2.5.3生命力問題 目前，電信業(yè)務和CATV都在向數字化發(fā)展。HFC是基于CATV的模擬傳輸，可能會與數字化趨勢有一些不合拍，壽命有限。但是我國地區(qū)發(fā)展不平衡，HFC在我國還要存在很長一段時間。FTTC傳 的是交互式數字信號，所以將FTTC和HFC相結合既可以安全可靠地傳輸語音和數字信號，又可以與目前的模擬電視信號兼容。FTTC+HFC一般指共纜分纖傳輸方式，FTTC向用戶傳送交互窄帶數字信號，將來可向窄帶數字業(yè)務升

39、級；HFC傳模擬CATV信號及寬帶信號，兩者共用光纜，分別用纜內不同的光纖傳輸。CATV前端(HE)與中心局設置在一起，HFC的光節(jié)點(FN)與FTTC的光網絡單元(ONU)或遠端模塊(RASM)設置在一起，可通過同軸電纜向ONU供電。在引入線部分，模擬寬帶信號通過同軸電纜與用戶電視機相連，交互數字信號通過雙絞線送到各用戶。3 有線電視接入方式中的HFC方案3.1 雙向HFC+Cable Modem 現有的HFC由單向改造為雙向，運用機頂盒與有線電視插座上的Cable Modem進行寬帶的接入或其它網絡服務。Cable Modem配合電腦進行使用，機頂盒的顯示器是電視機。Cable Modem

40、是非對稱方式傳輸，下行占用1個電視頻道能夠形成30-50Mbps的數據傳輸速率，而上行速率為2.5-14Mbps。國內對Cable Modem的應用試驗比較的廣泛，部分進入了商用階段。雙向HFC+Cable Modem方式的優(yōu)點比較的多，不需進行另外的布線，就能夠實現用戶的大量覆蓋，對網絡總造價的降低非常的有利。其次，由于HFC樹形結構的特點，促成了擴展性較強的系統(tǒng)，再加上HFC的帶寬優(yōu)點非常的優(yōu)越，能夠對日后的多媒體網絡業(yè)務對數據帶寬的要求進行適應，為此，這種方式是能夠將高速數據、語音、電視融為一體的傳輸平臺。3.2 單向HFC+電話線+單向Cable Modem 這種方式的提出是對雙向網絡

41、存在的漏斗噪聲問題進行解決的。下行利用有線電視網絡，其速率為幾十Mbps，而上行利用電話線，能夠提供幾十Kbps的數據速率。寬帶多媒體數據廣播系統(tǒng)是清華大學研制開發(fā)的，這種系統(tǒng)就屬于這種方式。這樣的方式不需對網絡進行雙向改造，但由于上行的電話線的影響，使上行速率得到限制，且保留在窄帶的范圍當中，對多媒體業(yè)務的交互式應用非常的不利。3.3 單向HFC+以太網 在原有HFC網上，進行了快速以太網的疊加。而事實上，數據網和HFC網是比較獨立的系統(tǒng)，而對于新疊加的數據網而言，在各光節(jié)點以及有線臺之間，通過共纜分纖的方式，仍需在光節(jié)點之后進行大量線網的布設，其中的優(yōu)點是升級方便，組網較為靈活，且造價非常

42、的低。但是對于系統(tǒng)的可擴展性而言，顯得就比較的差，初期進行的投資也非常的大，具備一定的投資風險。3.4 HFC+CMTS+CM HFC+CMTS+CM 方案的優(yōu)勢在于：一是DOCSIS 1.1 和 DOCSIS 2.0 技術標準和產品成熟，可支持多種業(yè)務；二是DOCSIS標準不斷升級，以適應新業(yè)務的發(fā)展需求，DOCSIS 3.0 標準剛剛發(fā)布；三是利用現有網絡既可開展雙向業(yè)務，但需要一定的網絡改造；四是前期投入少，開展業(yè)務的資金門檻比較低，適應我國大多數有線電視網絡公司的經濟條件；五是適用于有限帶寬業(yè)務/有限入戶率的應用情況；六是利用原有的同軸電纜，入戶容易，用戶電纜改造工程量小。但HFC+CMTS+CM方案需要對HFC光電傳輸鏈路部分進行雙向改造；噪聲匯聚效應影響系統(tǒng)的帶寬和性能，因此對同軸纜及接頭質量要求較高，對施工工藝質量要求高；由于CMTS的帶寬限制，可承載業(yè)務有限，無法滿足大帶寬業(yè)務的需求。4 總結 HFC 是一種用光纖取代有線電視全同軸電