淺析HFC接入網(wǎng)技術(shù)及其在有線電視中的應(yīng)用

1、淺析HFC接入網(wǎng)技術(shù)及其在有線電視系統(tǒng)中的應(yīng)用淺析HFC接入網(wǎng)技術(shù)及其在有線電視中的應(yīng)用摘要：作為多媒體通信技術(shù)中的一個(gè)重要應(yīng)用，有線電視已經(jīng)成為信息化時(shí)代的重要組成部分。有線電視接入網(wǎng)技術(shù)有多種，最主要的是雙絞線接入網(wǎng)、光纖接入網(wǎng)和HFC接入網(wǎng)，其中HFC是最具潛力和目前應(yīng)用最廣的一種有線電視接入網(wǎng)技術(shù)。HFC 是一種用光纖取代有線電視全同軸電纜網(wǎng)絡(luò)中的電纜干線的混合型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；其目的是利用光纖的大容量低、損耗傳輸特性，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸功能。HFC的基本結(jié)構(gòu)為前端（HE，Head End）到光接點(diǎn)（ONU，Optical Network Unit）之間采

2、用光纜傳輸，在光節(jié)點(diǎn)和用戶之間再用同軸電纜入戶。典型的HFC網(wǎng)絡(luò)可分為三個(gè)主要部分：前端光傳輸鏈路用戶，同軸電纜分配網(wǎng)和用戶端設(shè)備?；贖FC網(wǎng)（光纖和同軸電纜混合網(wǎng)）的Cable Modem技術(shù)是寬帶接入技術(shù)中最先成熟。但是，HFC仍存在，噪聲問(wèn)題、回傳信道過(guò)窄問(wèn)題和生命力問(wèn)題等問(wèn)題有待解決。關(guān)鍵詞：有線電視；接入網(wǎng)技術(shù)；HFC；Cable Modem技術(shù)；雙絞線接入網(wǎng)；光纖接入網(wǎng)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(xué)技術(shù)的日新月異,人們對(duì)生活的質(zhì)量也提出了新要求。而為了豐富人們的日常生活,在現(xiàn)代的城市化建設(shè)進(jìn)程中,將有線電視納入了城市建設(shè)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(guò)不同頻率的頻道在電纜線中進(jìn)行傳遞,這種傳遞方式相對(duì)于其他的傳輸模式而言存在著傳輸速度快、質(zhì)量好、安全可靠程度好的優(yōu)勢(shì)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,有線電視作為信息化時(shí)代的重要組成部分,是融入現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與通信技術(shù)為一體的綜合性信息傳遞流程。就我國(guó)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(lián),而今天有線電視已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)區(qū)域的互聯(lián),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(xué)技術(shù)的日新月異,社會(huì)各領(lǐng)域中的理論和技術(shù)都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,并且還涌現(xiàn)出了大批先進(jìn)的技術(shù)和理論,隨著這些技術(shù)和理論在

9、各領(lǐng)域生產(chǎn)中的應(yīng)用,使得社會(huì)的生產(chǎn)水平大幅度提高,同時(shí)也為電視寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。在當(dāng)前社會(huì)中,為了提高人們的生活質(zhì)量,就必須要充分的利用有線電視接入網(wǎng)技術(shù)。而隨著有線電視接入網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,不僅豐富了人們的生活內(nèi)容,而且還為社會(huì)的發(fā)展起到了不可估量的作用。并且隨著有點(diǎn)電視寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,其本身也得到了相應(yīng)的發(fā)展,從而為人們的生活和學(xué)習(xí)以及工作提供了更多的資源和信息,進(jìn)而為推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展起到了重要作用。21 世紀(jì)以來(lái),我國(guó)有線電視改造正在熱火朝天的進(jìn)行,其改造現(xiàn)象更為明顯,在工作中主要朝著數(shù)UNIUNI公共通信網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)核心網(wǎng)開(kāi)一用戶用戶用戶用戶用戶用戶.SNISN

10、I圖1 接入網(wǎng)在整個(gè)通信網(wǎng)中的位置字化 信息化和網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)行,同時(shí)為了滿足 社會(huì)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(guò)程中更是對(duì)功能進(jìn)行全面總結(jié)和開(kāi)發(fā)。 有線電視網(wǎng)絡(luò)正在向雙向化發(fā)展,一旦實(shí)現(xiàn)雙向傳輸利用有線電視網(wǎng)絡(luò)的高帶寬優(yōu)勢(shì)就可以開(kāi)展視頻點(diǎn)播、電話、視頻會(huì)議、寬帶接入等增值業(yè)務(wù)。而為了進(jìn)一步提高,為了滿足人們的要求和促進(jìn)有線電視寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,就必須加大對(duì)有線電視寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的分析研究力度。現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展中,如何實(shí)現(xiàn)在投資較小的條件下實(shí)現(xiàn)雙向交互寬帶多媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn),這也是目前社會(huì)關(guān)注的重要話題。本文從有線電視的發(fā)展出發(fā),對(duì)有線電視寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的深入研究,然后對(duì)

11、有線電視寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)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(jìn)而為我國(guó)有線電視的發(fā)展,起到一定的促進(jìn)作用。1 有線電視接入網(wǎng)技術(shù)概述1.1 接入網(wǎng)的定義 接入網(wǎng)（AN: Access Network）是指用戶和端局（即本地交換局）之間的所有機(jī)線設(shè)備，具有復(fù)用、交叉連接和傳輸?shù)裙δ?，能支持各種交換型和非交換型業(yè)務(wù)。圖1給出了接入網(wǎng)在整個(gè)通信網(wǎng)中的位置分布圖。1.2 有線電視接入網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)目前現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)一般都是單向光纖同軸混合網(wǎng)（HFC），一般采用AM-VSB調(diào)制和星樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在前端系統(tǒng)將CATV信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，然后再利用光接收機(jī)這個(gè)設(shè)備將光信號(hào)轉(zhuǎn)

12、換成電信號(hào)，再將這個(gè)電信號(hào)通過(guò)同軸電纜分配網(wǎng)絡(luò)傳送到最終用戶。這種上網(wǎng)的方式在很多地區(qū)非常流行。既然有線電視寬帶接入網(wǎng)技術(shù)有這么多的受眾，一定有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，總的說(shuō)來(lái)，有以下幾點(diǎn)： （1）無(wú)需重新布線。有線寬帶的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)在于使用有線寬帶上網(wǎng)不需要另外重新布線，只需利用家中現(xiàn)有的有線電視雙向網(wǎng)端口（必須是經(jīng)過(guò)雙向網(wǎng)改造的用戶）便可接入Internet，并且可以同時(shí)傳送原有的電視節(jié)目和Internet數(shù)據(jù)，用戶在看電視的時(shí)候可以同時(shí)上網(wǎng)，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(wǎng)，提供極快的接入速度。其下達(dá)速率最高可達(dá)36Mbps，上行速率最高可達(dá)10Mbps。不過(guò)，現(xiàn)在一般到

13、桌面都是10Mbps的速率，已經(jīng)足夠上網(wǎng)使用，比起ADSL、小區(qū)寬帶和其他幾種方式快得多。同時(shí)，通過(guò)有線寬帶上網(wǎng)，是真正的開(kāi)機(jī)即上網(wǎng)。不用撥號(hào)，不用密碼，不用帳號(hào)，當(dāng)然更不用登錄，只要你打開(kāi)計(jì)算機(jī)，有線寬帶會(huì)自動(dòng)將你的計(jì)算機(jī)連接到網(wǎng)上，而且有線寬帶的接入方式是不按時(shí)間計(jì)費(fèi)的，可以隨時(shí)上網(wǎng)，一點(diǎn)即通。 （3）電視上網(wǎng)兩不誤。有線電視上網(wǎng)拋棄了傳統(tǒng)的電話線作為傳輸介質(zhì)，它可以讓大家永久在線，這樣既可以避免撥號(hào)上網(wǎng)因?yàn)檎加秒娫捑€而帶來(lái)的煩惱，又可以在看電視的同時(shí)享受寬帶接入帶來(lái)的無(wú)窮樂(lè)趣。 （4）價(jià)格便宜。有線電視上網(wǎng)不占用電話線，上網(wǎng)通話費(fèi)將永遠(yuǎn)從你的電話帳單中消失；此外，合理低廉的信息資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)上生活。目前由于寬帶接入商之間的競(jìng)爭(zhēng)，使用有線電視的價(jià)格也會(huì)越來(lái)越便宜。 （5）服務(wù)多樣性。隨著雙向網(wǎng)改造的逐步完成和完善，在寬帶網(wǎng)絡(luò)廣闊開(kāi)放的平臺(tái)上，以往受窄帶所限的網(wǎng)上應(yīng)用今后也將逐步成為現(xiàn)實(shí)。有線寬帶可以為你提供，諸如：會(huì)議電視、數(shù)字電視、網(wǎng)上購(gòu)物、視頻點(diǎn)播、VOD音樂(lè)點(diǎn)播、股票交易、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、在線游戲、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、個(gè)人主頁(yè)服務(wù)、區(qū)域高速數(shù)據(jù)通信互聯(lián)等多種服務(wù)，使你的生活更加豐富多彩，使你能夠進(jìn)一步感受寬帶帶來(lái)的無(wú)限樂(lè)趣。 （6）靈活的擴(kuò)展性。如果今后用戶或子網(wǎng)的數(shù)量增加，我們只需增加有線寬帶的前端設(shè)備和用戶端設(shè)備，如果網(wǎng)絡(luò)中

15、心交換設(shè)備端口不夠，則只需疊加網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，便可滿足更多用戶的入網(wǎng)需求。1.3 有線電視接入網(wǎng)技術(shù)1.3.1雙絞線接入網(wǎng) 目前，世界上的接入網(wǎng)仍以雙絞線為主，而且這種狀況還將持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。如何利用經(jīng)長(zhǎng)期投資發(fā)展起來(lái)的雙絞線接人網(wǎng)來(lái)滿足用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)、視像業(yè)務(wù)日益增長(zhǎng)的需求，已成為電信運(yùn)營(yíng)公司共同關(guān)注的問(wèn)題。于是，基于ISDN技術(shù)發(fā)展起來(lái)的三種線路增容系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它們是；線對(duì)增容（Pair gain）系統(tǒng)、高速數(shù)字用戶環(huán)路（HDSL）系統(tǒng)和非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）系統(tǒng)。 （1）線對(duì)增容系統(tǒng) 線對(duì)增容系統(tǒng)可用于擴(kuò)大雙絞線接入網(wǎng)的傳輸容量，它可在一對(duì)雙絞線上提供全雙工2BD信道。如果

16、采用ADPCM技術(shù)后，則可傳送4路電話信號(hào)。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(shè)光纜或新增敷設(shè)電纜的時(shí)間。 （2）高速數(shù)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(chǔ)上，在2或3對(duì)普通雙絞線上，利用2BIQ或無(wú)載波調(diào)幅調(diào)相（CAP）等編碼技術(shù)、高速自適應(yīng)數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)均衡全部頻段上的線路損耗，借助于每對(duì)線上的回波消除器和混合線圈設(shè)備，消除雜音及串話，將2或3對(duì)全雙工雙絞線并用而提供2Mbs速率的數(shù)字連接。HDSL系統(tǒng)既可以為用戶提供30BD、2Mbs租用線業(yè)務(wù)；也可以用來(lái)傳30路話音，用于普通電話的擴(kuò)容。在0406mm線路上，無(wú)中繼傳輸距離可達(dá)45公里，符合用

17、戶與交換局間距的大多數(shù)情況。該系統(tǒng)適用于企事業(yè)單位用戶，還可用于連接無(wú)線移動(dòng)通信的基站與交換機(jī)。 （3）非對(duì)稱數(shù)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(duì)稱，其上行速率達(dá)。576kb/s，下行速率可達(dá)1562Mb/s。除了提供普通電話業(yè)務(wù)外，還可向用戶單向提供約6Mb/s速率的業(yè)務(wù)，恰好符合數(shù)據(jù)通信和圖像通信的固有的不對(duì)稱性，可傳送一套符合高清晰度電視要求的信號(hào)或四套錄像機(jī)質(zhì)量的信號(hào)，這就較好地滿足了普通住宅用戶近期內(nèi)的業(yè)務(wù)需求。 ADSL標(biāo)準(zhǔn)已于94年被通過(guò)，目前，已在世界上許多地方進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，其結(jié)果也比較樂(lè)觀。1.3.2光纖接入網(wǎng) 光纖接人網(wǎng)（OA

18、N）就是采用光纖傳輸技術(shù)的接入網(wǎng)，泛指本地交換機(jī)或遠(yuǎn)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(hào)信道，其中，光線路終端（OLT）的作用是為光纖接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與本地交換機(jī)之間的接口，并經(jīng)一個(gè)或多個(gè)光配線網(wǎng)與用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元通信，管理來(lái)自光網(wǎng)絡(luò)單元的信令和監(jiān)控信息，在物理上可以是獨(dú)立設(shè)備，也可以與其他功能集成在一個(gè)設(shè)備里。而光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）的作用是為光纖接人網(wǎng)提供直接的或遠(yuǎn)端的用戶側(cè)接民處于光配線網(wǎng)的用戶側(cè)。由于光網(wǎng)絡(luò)單元的網(wǎng)絡(luò)側(cè)是光接口而用戶側(cè)是電接口，因此光網(wǎng)絡(luò)單元需要有光電和電光轉(zhuǎn)換功能，還要完成對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換、復(fù)用、信令處理

19、和維護(hù)管理功能。根據(jù)光纖向用戶延伸的距離，即ONU所處的位置，光纖接入網(wǎng)又有多種應(yīng)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(jié)構(gòu)中，ONU設(shè)置在路邊，從ONU出來(lái)用雙絞線傳送普通電話業(yè)務(wù)，用同軸電纜傳送寬帶圖像業(yè)務(wù)。其用戶主要為居民住宅用戶和小企事業(yè)單位用戶，每個(gè)ONU的經(jīng)濟(jì)用戶數(shù)為832個(gè)。 （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(shè)置在大樓內(nèi)的配線箱處，再經(jīng)多對(duì)雙絞線將業(yè)務(wù)分送給各個(gè)用戶。 FTTB的光纖化程度比FTTC更進(jìn)步，更適應(yīng)高密度用戶區(qū)，

20、也更接近于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。 （3）光纖到家（FTTH） 在原來(lái)的FTTC結(jié)構(gòu)中，如果將設(shè)置在路邊的ONU換成無(wú)源分路器，然后將ONU移至用戶家即FTTH結(jié)構(gòu)，直接為家庭提供各種綜合寬帶業(yè)務(wù)。其具有頻帶寬、容量大、信號(hào)質(zhì)量好和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是接入網(wǎng)的發(fā)展方向。由于許多原因，尚不能大規(guī)模實(shí)現(xiàn)FTTH。如果將ONU移至大企事業(yè)單位的用戶端設(shè)備處并提供一定范圍的靈活業(yè)務(wù)，則可類似地構(gòu)成光纖到辦公室（FTTO）結(jié)構(gòu)。1.3.3混合光纖同軸電纜接人網(wǎng) 混合光纖同軸電纜（HFC）接入網(wǎng)是利用光纖將電話信號(hào)和多路有線電視信號(hào)傳輸?shù)阶≌瑓^(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(diǎn)

21、放在靠近用戶的地方，可服務(wù)約500個(gè)住戶，信號(hào)在光節(jié)點(diǎn)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后，經(jīng)同軸電纜送到網(wǎng)絡(luò)接口單充（NIU）。NIU放在用戶家中或附近，每個(gè)NIU服務(wù)一個(gè)家庭，其將信號(hào)分解成兩個(gè)電話信號(hào)（或一個(gè)電話，一個(gè)話帶數(shù)據(jù)信號(hào)）和一個(gè)視像信號(hào)送達(dá)用戶設(shè)備。由于有線電視是模擬調(diào)制，而視頻點(diǎn)播等為數(shù)字信號(hào)，所以新型的HFC設(shè)備可以同時(shí)傳輸模擬和數(shù)字視頻信號(hào)。HFC具有860MHz的頻譜，通常上行542MHz，用于傳輸數(shù)字化的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)；下行信號(hào)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(shù)字視頻信號(hào)。相對(duì)于HFC，新近提出的交換式數(shù)字視頻（SDV）

22、是寬帶的光纖到路邊。數(shù)字視頻信號(hào)由光纖以1Gbs的速率傳輸，到達(dá)遠(yuǎn)端的光網(wǎng)絡(luò)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(hào)到用戶。通常的做法是SDV雙絞線再與模擬有線電視信號(hào)組合在一起經(jīng)同軸電纜傳送到用戶。2 HFC接入技術(shù)2.1 有線電視業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)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(shè)施，并有信號(hào)的發(fā)生、接收和控制設(shè)備以便為眾多訂戶提供有線電視服務(wù)的系統(tǒng)組成。單向有線電視系統(tǒng)具備點(diǎn)對(duì)面廣播服務(wù)的能力，能夠提供標(biāo)模擬電視廣播、數(shù)字電視廣播、多路聲音廣播、數(shù)據(jù)廣播、準(zhǔn)視頻點(diǎn)播NVOD、付費(fèi)電視、高清晰度電視等多種廣播式業(yè)務(wù)。 隨著廣大人民群眾物質(zhì)文

23、化和精神生活的提高以及科技的不斷進(jìn)步和融合，越來(lái)越多用戶提出了點(diǎn)播的需求，即通過(guò)有線電視網(wǎng)絡(luò)完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)按需業(yè)務(wù)。這類業(yè)務(wù)有視頻點(diǎn)播 VOD、時(shí)移電視、視頻通訊（包括電視會(huì)議、電視短訊、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、保安監(jiān)控等）、電纜話音業(yè)務(wù)（Cable VoIP）、寬帶上網(wǎng)（包括網(wǎng)絡(luò)游戲等）。 不同的業(yè)務(wù)對(duì)傳輸帶寬有不同的要求。對(duì)于有線電視業(yè)務(wù)，相對(duì)于雙絞線接入網(wǎng)和光纖接入網(wǎng)，HFC有著比較明顯的優(yōu)勢(shì)。HFC與FTTC在結(jié)構(gòu)上有些類似，但下FTTC上能傳數(shù)字信號(hào)，HFC既可傳數(shù)字信號(hào)又可傳模擬信號(hào)，而且以傳模擬信號(hào)為主。另外， HFC的一個(gè)光節(jié)點(diǎn)可服務(wù)500戶，而FTTC僅為832戶。雙絞線接入網(wǎng)投資低

24、、建設(shè)周期短，主要是頻帶窄、質(zhì)量差、傳輸距離短；光纖接入網(wǎng)與之相反，即頻帶寬、質(zhì)量好、傳輸距離遠(yuǎn)，但成本昂貴、建設(shè)周期長(zhǎng)。 HFC正好處于兩者之間，是綜合考慮投資金額、帶寬需求、建設(shè)時(shí)間和技術(shù)難度等諸多方面而產(chǎn)生的接入網(wǎng)方案。2.2 HFC接入技術(shù)基本原理HFC（Hybrid Fiber Coax）即光纖同軸混合網(wǎng)。HFC的基本結(jié)構(gòu)為前端（HE，Head End）到光接點(diǎn)（ONU，Optical Network Unit）之間采用光纜傳輸，在光節(jié)點(diǎn)和用戶之間再用同軸電纜入戶。典型的HFC網(wǎng)絡(luò)可分為三個(gè)主要部分：前端光傳輸鏈路用戶，同軸電纜分配網(wǎng)和用戶端設(shè)備。圖2所示為HFC網(wǎng)絡(luò)體系組成簡(jiǎn)模擬視

25、頻數(shù)字視頻TV。PC電纜分路器。光纖光纖節(jié)點(diǎn)語(yǔ)音 數(shù)據(jù)局端設(shè)備電話電話PCTVTV分路器圖2 HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（注：灰色方塊是用戶接口盒，菱形是放大器）HFC網(wǎng)的工作原理如下：HFC網(wǎng)中所有語(yǔ)音,數(shù)據(jù),模擬視頻,數(shù)字視頻信息經(jīng)由相應(yīng)調(diào)制轉(zhuǎn)換成射頻（即HF、VHF、和UHF）模擬信號(hào)，經(jīng)由頻分復(fù)用方式合成一個(gè)寬帶射頻電信號(hào)，加到前端的光發(fā)射模塊上調(diào)制成光信號(hào)發(fā)送出去；光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸?shù)焦饫w節(jié)點(diǎn)后轉(zhuǎn)換為射頻電信號(hào)，再經(jīng)射頻放大器放大后由同軸電纜分配網(wǎng)送到相應(yīng)分支點(diǎn)；再由用戶接口盒中的調(diào)制/解調(diào)器接收相應(yīng)頻帶的信息，并進(jìn)行解調(diào)得到所需信息。各組塊的功能如下：（1） 局端（又稱前端）設(shè)備完成電信號(hào)

26、調(diào)制/解調(diào)、電/光和光/電轉(zhuǎn)換（即光發(fā)送和光接收）、合路/分路、應(yīng)答控制等功能。（2） 光纖節(jié)點(diǎn)（FN）寫(xiě)成光/電和電/光轉(zhuǎn)換（即光接收和光發(fā)送）以及電信號(hào)解復(fù)用和復(fù)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(diǎn)，完成電信號(hào)的分路/合路。（4） 放大器完成同軸電纜信號(hào)放大的功能。（5） 用戶接口盒（UIB:User Interface Box）安裝在每個(gè)住戶內(nèi)提供以下接口轉(zhuǎn)換功能：使用50歐同軸電纜將機(jī)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(nèi)置調(diào)制/解調(diào)器和PCM編解碼器連接到用戶電話機(jī)上；使用同軸電纜

27、（50歐）將內(nèi)置電纜調(diào)制/解調(diào)器（Cable Modem ,又稱線纜調(diào)制/解調(diào)器）連接到用戶計(jì)算機(jī)上。（6） 電纜調(diào)制/解調(diào)器(Cable Modem)它的主要功能是將數(shù)字信號(hào)調(diào)制到射頻上進(jìn)行傳輸，接收時(shí)進(jìn)行解調(diào)。此外，Cable Modem還具備與外部主干網(wǎng)的接口、協(xié)議轉(zhuǎn)換、智能化的網(wǎng)絡(luò)控制與管理等功能。因此，要比傳統(tǒng)的電話撥號(hào)調(diào)制/解調(diào)器復(fù)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(diào)制方式，上行速率最高可達(dá)10Mb/s。下行信道采用的典型的調(diào)制方式，有QPSK和QAM64（64元正交幅度調(diào)制）等，下行速率最高可達(dá)36Mb/s。50的同軸電纜STB 內(nèi)置

28、調(diào)制解調(diào)器 內(nèi)置電纜調(diào)制解調(diào)器和PCM編解碼器 用戶TV用戶電話機(jī)用戶計(jì)算機(jī)雙絞線圖3 用戶接口盒提供的接口轉(zhuǎn)換功能50的同軸電纜（7） 機(jī)頂盒(STB)它是一種用來(lái)擴(kuò)展現(xiàn)有模擬電視機(jī)功能的終端設(shè)備，它可以將各種數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電視機(jī)能夠接收的信號(hào)。STB的接收信號(hào)是已壓縮的數(shù)字視頻信號(hào)，因此STB內(nèi)含有解壓器和解碼器。2.3 基于HFC網(wǎng)的Cable Modem技術(shù)基于HFC網(wǎng)（光纖和同軸電纜混合網(wǎng)）的Cable Modem技術(shù)是寬帶接入技術(shù)中最先成熟和進(jìn)入市場(chǎng)的，其巨大的帶寬和相對(duì)經(jīng)濟(jì)性使其對(duì)有線電視網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)信號(hào)在模擬信道上交互傳輸?shù)倪^(guò)程，但也存在差異，普通Modem的傳輸介質(zhì)在用戶與訪問(wèn)服務(wù)器之間是獨(dú)立的，即用戶獨(dú)享傳輸介質(zhì)，而Cable Modem的傳輸介質(zhì)是HFC網(wǎng)，將數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到某個(gè)傳輸帶寬與有線電視信號(hào)共享介質(zhì)；另外，Cable Modem的結(jié)構(gòu)較普通Modem復(fù)雜，它由調(diào)制解調(diào)器、調(diào)諧器、加/解密模塊、橋接器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、以太網(wǎng)集線器等組成，它無(wú)須撥號(hào)上網(wǎng)，不占用電話線，可提供隨時(shí)在線連接的全天候服務(wù)。目前Cable Modem產(chǎn)品有歐、美兩大標(biāo)準(zhǔn)體系，DOCSIS是北美標(biāo)準(zhǔn)，DVB/DAVIC是歐洲標(biāo)準(zhǔn)。歐、美兩大標(biāo)準(zhǔn)體系的頻道劃分、頻道帶寬及信道參數(shù)等方面的規(guī)定，都存在較

30、大差異，因而互不兼容。北美標(biāo)準(zhǔn)是基于IP的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，側(cè)重于對(duì)系統(tǒng)接口的規(guī)范，具有靈活的高速數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)勢(shì)；歐洲標(biāo)準(zhǔn)是基于ATM的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，側(cè)重于DVB交互信道的規(guī)范，具有實(shí)時(shí)視頻傳輸優(yōu)勢(shì)。從目前情況看，兼容歐洲標(biāo)準(zhǔn)的Euro DOCSIS1.1標(biāo)準(zhǔn)前景看好，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部CM技術(shù)要求（征求意見(jiàn)稿）類似于這一標(biāo)準(zhǔn)。Cable Modem的工作過(guò)程是：以DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)為例，Cable Modem的技術(shù)實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)。通常下行數(shù)據(jù)采用64QAM（正交調(diào)幅）調(diào)制方式或256QAM調(diào)制方式。上行數(shù)據(jù)一般通過(guò)5MHz65MHz之

31、間的一段頻譜進(jìn)行傳送，為了有效抑制上行噪音積累，一般選用QPSK調(diào)制（QPSK比64QAM更適合噪音環(huán)境，但速率較低）。CMTS（Cable Modem的前端設(shè)備）與CM（Cable Modem）的通信過(guò)程為：CMTS從外界網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)幀封裝在MPEGTS幀中，通過(guò)下行數(shù)據(jù)調(diào)制（頻帶調(diào)制）后與有線電視模擬信號(hào)混合輸出RF信號(hào)到HFC網(wǎng)絡(luò)，CMTS同時(shí)接收上行接收機(jī)輸出的信號(hào)，并將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊。用戶端的Cable Modem的基本功能就是將用戶計(jì)算機(jī)輸出的上行數(shù)字信號(hào)調(diào)制成565MHZ射頻信號(hào)進(jìn)入HFC網(wǎng)的上行通道，同時(shí)，CM還將下行的RF信號(hào)解調(diào)為數(shù)字信號(hào)送給用戶計(jì)算

32、機(jī)。 Cable Modem的前端設(shè)備CMTS采用10BaseT，100BaseT等接口通過(guò)交換型HUB與外界設(shè)備相聯(lián)，通過(guò)路由器與Internet連接，或者可以直接聯(lián)到本地服務(wù)器，享受本地業(yè)務(wù)。CM（Cable Modem）是用戶端設(shè)備，放在用戶的家中，通過(guò)10BaseT接口，與用戶計(jì)算機(jī)相聯(lián)。2.4 HFC在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 HFC網(wǎng)是寬帶接入技術(shù)中最先成熟和進(jìn)入市場(chǎng)的, 其巨大的帶寬和相對(duì)經(jīng)濟(jì)性使其很具吸引力, 并會(huì)允許其迅速提供寬帶業(yè)務(wù)。HFC在一個(gè)500戶左右的光節(jié)點(diǎn)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(dá)10Mb/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。將來(lái)利用其550 75

33、0MHz頻譜還可以提供至少200路MPEG-2的點(diǎn)播電視業(yè)務(wù)以及其它雙向電信業(yè)務(wù)。目前在北美采用電纜調(diào)制解調(diào)器只需每月花40美元就可以無(wú)限制地上網(wǎng)。 HFC 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍可達(dá) 100 公里，而且傳輸信號(hào)的衰減小噪聲低，是理想的 CATV 網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)有線電視網(wǎng)絡(luò)是通過(guò) Cable Modem 進(jìn)行數(shù)據(jù)接人的Cable Modem 一般有兩個(gè)接口，一個(gè)用來(lái)接室內(nèi)墻上的有線電視端口，另一個(gè)與計(jì)算機(jī)相聯(lián)它不僅包含調(diào)制解調(diào)部分，還包括電視接收調(diào)諧，加密解密和協(xié)議適配等部分Cable Modem 在兩個(gè)不同的方向上接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，把上下行數(shù)字信號(hào)用不同的調(diào)制方式調(diào)制在雙向傳輸?shù)哪骋粋€(gè) 6MHz（或 8

34、MHz）帶寬的電視頻道上把上行的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬射頻信號(hào)，類似電視信號(hào)，所以能在有線電視網(wǎng)上傳送 接收下行信號(hào)時(shí)，Cable Modem 把它轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便電腦處理.利用HFC網(wǎng)作為寬帶IP接入網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是可以利用現(xiàn)有的HFC網(wǎng)，此外還可以方便的設(shè)置IP電話。 從長(zhǎng)遠(yuǎn)看, HFC網(wǎng)計(jì)劃提供的是所謂全業(yè)務(wù)網(wǎng)(FSN), 即以單個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供各種類型的模擬和數(shù)字業(yè)務(wù)。用戶數(shù)可以從500戶降到25戶, 實(shí)現(xiàn)光纖到路邊, 最終用戶數(shù)可望降到1戶, 實(shí)現(xiàn)光纖到戶, 提供了一條通向?qū)拵ㄐ诺男峦緩健?.5 HFC接入網(wǎng)技術(shù)缺陷2.5.1 噪聲問(wèn)題 HFC用于傳送上行信號(hào)的頻段一般為5-40 MHz，由于

35、HFC的同軸電纜部分是樹(shù)形結(jié)構(gòu)。所以上行信道的噪聲是各支路噪聲和各支路放大器的 級(jí)聯(lián)噪聲疊加，即“漏斗效應(yīng)”，使回傳噪聲累積到前端，嚴(yán)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(nèi)先行指配給各種無(wú)線電業(yè)務(wù)的頻率所形成的干擾。這些干擾源的頻率及場(chǎng)強(qiáng)因地而異，所以只能在上行信道安排中避開(kāi)經(jīng)測(cè)定的窄帶干擾頻 率，但會(huì)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(jī)的老化程度對(duì)回傳噪聲的影響，將更難控制。避免干擾的途徑應(yīng)采取加強(qiáng)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(jīng)濟(jì)代價(jià)。 以上幾種方案都有利弊，所以回傳信道干擾問(wèn)題仍需妥善解決。還有一種較徹底的方案，即小光節(jié)點(diǎn)方案，在下節(jié)介紹。 2.5.2回傳信道過(guò)窄問(wèn)題 5-40 MHz作為上行信息的傳送頻帶，一般可 傳送500個(gè)64 kbs信道。當(dāng)HFC上傳的交互業(yè)務(wù)數(shù)量和種類增加時(shí)，上行信道就會(huì)擁擠，為解決這個(gè)問(wèn)題，就需要進(jìn)行升級(jí)改造，但是這樣將對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)范化和可靠性產(chǎn)生不良影響。 目前的改進(jìn)方案之一為小光節(jié)點(diǎn)HFC(MFN-HFC)，就是用獨(dú)立的光纖傳雙向業(yè)務(wù)。具體為原來(lái)的HFC信號(hào)仍通過(guò)已有的HFC設(shè)備傳送到用戶，另外增一對(duì)光纖將電話、數(shù)據(jù)及新業(yè)務(wù)從CO連接到MFN。

37、MFN輸出信號(hào)直接通過(guò)射頻放大器后的無(wú)源支線連接各用戶，為3059個(gè)用戶服務(wù)。MFN不影響原HFC正常工作，不改動(dòng)原有的設(shè)備就獲得交互寬帶視頻等新業(yè)務(wù)能力，解決了上行帶寬不足的問(wèn)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(wèn)題。方案之二為在HFC網(wǎng)絡(luò)上光節(jié)點(diǎn)使用回傳頻率變換器，把不同支路回傳頻率(540 MHz)搬到反向?qū)拵Ъす馄鞑煌l道內(nèi)，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(nèi)等等。頻率搬移雖然增加了網(wǎng)絡(luò)回傳頻率容量，但是要增加光節(jié)點(diǎn)設(shè)備，就增大了投資。方案之三是采用CDMA技術(shù)。把來(lái)自用戶的上行頻道信號(hào)進(jìn)行CDMA方式

38、擴(kuò)頻編碼，使各用戶雖然共用542 MHz頻譜，但彼此用相應(yīng)的不同編碼來(lái)區(qū)分。 方案之四是用一個(gè)由動(dòng)態(tài)分配軟件支持的智能調(diào)制解調(diào)器動(dòng)態(tài)分配各種業(yè)務(wù)需要的頻率這是一 個(gè)有效的方法。 2.5.3生命力問(wèn)題 目前，電信業(yè)務(wù)和CATV都在向數(shù)字化發(fā)展。HFC是基于CATV的模擬傳輸，可能會(huì)與數(shù)字化趨勢(shì)有一些不合拍，壽命有限。但是我國(guó)地區(qū)發(fā)展不平衡，HFC在我國(guó)還要存在很長(zhǎng)一段時(shí)間。FTTC傳 的是交互式數(shù)字信號(hào)，所以將FTTC和HFC相結(jié)合既可以安全可靠地傳輸語(yǔ)音和數(shù)字信號(hào)，又可以與目前的模擬電視信號(hào)兼容。FTTC+HFC一般指共纜分纖傳輸方式，F(xiàn)TTC向用戶傳送交互窄帶數(shù)字信號(hào)，將來(lái)可向窄帶數(shù)字業(yè)務(wù)升

39、級(jí)；HFC傳模擬CATV信號(hào)及寬帶信號(hào)，兩者共用光纜，分別用纜內(nèi)不同的光纖傳輸。CATV前端(HE)與中心局設(shè)置在一起，HFC的光節(jié)點(diǎn)(FN)與FTTC的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)或遠(yuǎn)端模塊(RASM)設(shè)置在一起，可通過(guò)同軸電纜向ONU供電。在引入線部分，模擬寬帶信號(hào)通過(guò)同軸電纜與用戶電視機(jī)相連，交互數(shù)字信號(hào)通過(guò)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(xiàn)有的HFC由單向改造為雙向，運(yùn)用機(jī)頂盒與有線電視插座上的Cable Modem進(jìn)行寬帶的接入或其它網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。Cable Modem配合電腦進(jìn)行使用，機(jī)頂盒的顯示器是電視機(jī)。Cable Modem

40、是非對(duì)稱方式傳輸，下行占用1個(gè)電視頻道能夠形成30-50Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，而上行速率為2.5-14Mbps。國(guó)內(nèi)對(duì)Cable Modem的應(yīng)用試驗(yàn)比較的廣泛，部分進(jìn)入了商用階段。雙向HFC+Cable Modem方式的優(yōu)點(diǎn)比較的多，不需進(jìn)行另外的布線，就能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的大量覆蓋，對(duì)網(wǎng)絡(luò)總造價(jià)的降低非常的有利。其次，由于HFC樹(shù)形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，促成了擴(kuò)展性較強(qiáng)的系統(tǒng)，再加上HFC的帶寬優(yōu)點(diǎn)非常的優(yōu)越，能夠?qū)θ蘸蟮亩嗝襟w網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)帶寬的要求進(jìn)行適應(yīng)，為此，這種方式是能夠?qū)⒏咚贁?shù)據(jù)、語(yǔ)音、電視融為一體的傳輸平臺(tái)。3.2 單向HFC+電話線+單向Cable Modem 這種方式的提出是對(duì)雙向網(wǎng)絡(luò)

41、存在的漏斗噪聲問(wèn)題進(jìn)行解決的。下行利用有線電視網(wǎng)絡(luò)，其速率為幾十Mbps，而上行利用電話線，能夠提供幾十Kbps的數(shù)據(jù)速率。寬帶多媒體數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)是清華大學(xué)研制開(kāi)發(fā)的，這種系統(tǒng)就屬于這種方式。這樣的方式不需對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(dāng)中，對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的交互式應(yīng)用非常的不利。3.3 單向HFC+以太網(wǎng) 在原有HFC網(wǎng)上，進(jìn)行了快速以太網(wǎng)的疊加。而事實(shí)上，數(shù)據(jù)網(wǎng)和HFC網(wǎng)是比較獨(dú)立的系統(tǒng)，而對(duì)于新疊加的數(shù)據(jù)網(wǎng)而言，在各光節(jié)點(diǎn)以及有線臺(tái)之間，通過(guò)共纜分纖的方式，仍需在光節(jié)點(diǎn)之后進(jìn)行大量線網(wǎng)的布設(shè)，其中的優(yōu)點(diǎn)是升級(jí)方便，組網(wǎng)較為靈活，且造價(jià)非常

42、的低。但是對(duì)于系統(tǒng)的可擴(kuò)展性而言，顯得就比較的差，初期進(jìn)行的投資也非常的大，具備一定的投資風(fēng)險(xiǎn)。3.4 HFC+CMTS+CM HFC+CMTS+CM 方案的優(yōu)勢(shì)在于：一是DOCSIS 1.1 和 DOCSIS 2.0 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品成熟，可支持多種業(yè)務(wù)；二是DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)不斷升級(jí)，以適應(yīng)新業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，DOCSIS 3.0 標(biāo)準(zhǔn)剛剛發(fā)布；三是利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)既可開(kāi)展雙向業(yè)務(wù)，但需要一定的網(wǎng)絡(luò)改造；四是前期投入少，開(kāi)展業(yè)務(wù)的資金門(mén)檻比較低，適應(yīng)我國(guó)大多數(shù)有線電視網(wǎng)絡(luò)公司的經(jīng)濟(jì)條件；五是適用于有限帶寬業(yè)務(wù)/有限入戶率的應(yīng)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(duì)HFC光電傳輸鏈路部分進(jìn)行雙向改造；噪聲匯聚效應(yīng)影響系統(tǒng)的帶寬和性能，因此對(duì)同軸纜及接頭質(zhì)量要求較高，對(duì)施工工藝質(zhì)量要求高；由于CMTS的帶寬限制，可承載業(yè)務(wù)有限，無(wú)法滿足大帶寬業(yè)務(wù)的需求。4 總結(jié) HFC 是一種用光纖取代有線電視全同軸電