第章混合光纖同軸電纜接入技術(shù)

第3章混合光纖/同軸電纜接入技術(shù)·本章介紹混合光纖/同軸電纜接入技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，主要包括：●混合光纖/同軸電纜網(wǎng)（HFC）概述●電纜調(diào)制解調(diào)器（CableModem）●HFC網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸混合光纖/同軸電纜網(wǎng)（HFC）概述3.1電纜調(diào)制解調(diào)器（CableModem）3.2HFC網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸3.33.1混合光纖/同軸電纜網(wǎng)（HFC）概述·混合光纖/同軸電纜網(wǎng)絡(luò)（HybridFiber-CoaxNetwork,HFC），是在傳統(tǒng)的、以同軸電纜為傳輸媒介的有線電視（CATV）網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。3.1.1HFC網(wǎng)絡(luò)·同軸電纜網(wǎng)絡(luò)是一個典型的寬帶網(wǎng)絡(luò)，特別適合于視頻信號傳輸，同時還具有成本低、信號分配方便等優(yōu)點(diǎn)?！す饫w傳輸具有傳輸頻帶寬、傳輸衰耗小的優(yōu)點(diǎn)，在各類傳輸網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用?！⒐饫w傳輸系統(tǒng)與同軸電纜用戶分配網(wǎng)相結(jié)合，既能夠發(fā)揮光纖傳輸?shù)膬?yōu)勢，有效地解決電纜傳輸中的問題，又可以充分利用同軸電纜網(wǎng)絡(luò)接入方便和低成本的特點(diǎn)，是一種傳輸速率高、傳輸質(zhì)量好、成本低的寬帶接入混合網(wǎng)絡(luò)?！FC網(wǎng)絡(luò)兼具光纖傳輸和同軸電纜網(wǎng)絡(luò)接入的優(yōu)點(diǎn)，并克服了傳統(tǒng)有線電視網(wǎng)只支持單向、廣播型業(yè)務(wù)的局限性。·HFC網(wǎng)絡(luò)可以支持IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、模擬廣播電視業(yè)務(wù)、調(diào)頻廣播業(yè)務(wù)、數(shù)字廣播電視業(yè)務(wù)和交互視頻業(yè)務(wù)。·并保證各種不同業(yè)務(wù)之間不產(chǎn)生相互影響。3.1.2HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.HFC系統(tǒng)參考配置·根據(jù)我國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《接入網(wǎng)技術(shù)要求—混合光纖同軸電纜網(wǎng)（HFC）》（YD/T1063-2000）規(guī)定，HFC系統(tǒng)參考配置如圖3-1所示?！ぴ趫D圖3-1所所示示參參考考配配置置中中，，HFC網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)由由光光線線干干線線網(wǎng)網(wǎng)和和同同軸軸電電纜纜分分配配網(wǎng)網(wǎng)組組成成。?！て渲兄型S軸電電纜纜分分配配網(wǎng)網(wǎng)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)用用戶戶接接入入功功能能，，光光纖纖干干線線網(wǎng)網(wǎng)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)光光節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)與與局局端端設(shè)設(shè)備備之之間間的的信信號號傳傳輸輸，，從從而而實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)某某一一個個區(qū)區(qū)域域的的用用戶戶接接入入。?！ぴ贖FC網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中中，，各各種種業(yè)業(yè)務(wù)務(wù)信信號號均均以以副副載載波波調(diào)調(diào)制制復(fù)復(fù)用用方方式式傳傳輸輸。?！ど闲行泻秃拖孪滦行行判盘柼柨煽梢砸栽谠诓徊煌牡墓夤饫w纖中中傳傳輸輸，，也也可可以以采采用用波波分分復(fù)復(fù)用用方方式式在在同同一一根根光光纖纖中中傳傳輸輸。。·當(dāng)上上下下行行信信號號采采用用粗粗波波分分復(fù)復(fù)用用方方式式傳傳輸輸時時，，下下行行信信號號使使用用1550nm波波長長區(qū)區(qū)，，上上行行信信號號使使用用1310nm波波長長區(qū)區(qū)。。3.2電電纜纜調(diào)調(diào)制制解解調(diào)調(diào)器器（（CableModem））·電纜纜調(diào)調(diào)制制解解調(diào)調(diào)器器（（CableModem，，CM））是是在在混混合合光光纖纖/同同軸軸電電纜纜(HFC)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)上上提提供供雙雙向向IP數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸?shù)牡挠糜脩魬舳硕嗽O(shè)設(shè)備備。?！じ鶕?jù)據(jù)我我國國通通信信行行業(yè)業(yè)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)《《接接入入網(wǎng)網(wǎng)技技術(shù)術(shù)要要求求——電電纜纜調(diào)調(diào)制制解解調(diào)調(diào)器器（（CM））》》（（YD/T1076-2000））建建議議，，在在HFC網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)上上進(jìn)進(jìn)行行雙雙向向IP數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸?shù)牡木W(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)配配置置如如圖圖3-2所所示示。?！そ柚谟陔娎|纜調(diào)制制解調(diào)調(diào)器（（CM），，HFC網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)實(shí)現(xiàn)了了雙向向數(shù)據(jù)據(jù)傳輸輸。·在上述述網(wǎng)絡(luò)絡(luò)配置置中，，CM應(yīng)完完成UNI與射射頻接接口之之間的的信號號轉(zhuǎn)換換，并并終結(jié)結(jié)CMTS與CM之之間的的管理理消息息。3.2.1CableModem工作作原理理1.CableModem內(nèi)內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)·電纜調(diào)調(diào)制解解調(diào)器器（CM））的基基本功功能是是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)數(shù)據(jù)據(jù)業(yè)務(wù)務(wù)的雙雙向傳傳輸，，其內(nèi)內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)如如圖3-3所示示?！M內(nèi)內(nèi)部有有上下下行兩兩條傳傳輸通通道。。·上行傳傳輸通通道的的數(shù)據(jù)據(jù)信號號來源源于用用戶終終端設(shè)設(shè)備，，經(jīng)MAC處理理、數(shù)數(shù)據(jù)編編碼、、差錯錯控制制編碼碼和調(diào)調(diào)制后后傳送送至HFC網(wǎng)絡(luò)絡(luò)；下下行傳傳輸通通道的的數(shù)據(jù)據(jù)信號號來源源于HFC網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，經(jīng)經(jīng)解調(diào)調(diào)、差差錯控控制解解碼和和數(shù)據(jù)據(jù)成幀幀后傳傳送至至用戶戶終端端設(shè)備備。2.電電纜纜調(diào)制制解調(diào)調(diào)器（（CM）工工作過過程·電纜調(diào)調(diào)制解解調(diào)器器（CM））的工工作過過程分分為上上行鏈鏈路和和下行行鏈路路兩方方面。。·在下行鏈路路中，通過過內(nèi)部的雙雙工濾波器器接收來自自HFC網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的射頻頻信號，HFC網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)下行信信號采用的的調(diào)制方式式主要是256QAM或64QAM調(diào)調(diào)制，經(jīng)解解調(diào)后送至至交織/FEC模塊塊進(jìn)行去交交織和FEC糾錯處處理，再送送至數(shù)據(jù)成成幀模塊形形成數(shù)據(jù)幀幀，最后通通過網(wǎng)絡(luò)接接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC）傳送送至用戶終終端設(shè)備。。·在上行鏈路路中，用戶戶的訪問請請求先由媒媒質(zhì)訪問控控制（MediaAccessControl，MAC）模模塊中的訪訪問協(xié)議進(jìn)進(jìn)行處理，，上行數(shù)據(jù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)絡(luò)接口卡（（NIC））送至上行行通道，先先在數(shù)據(jù)編編碼器中對對數(shù)據(jù)進(jìn)行行編碼，再再經(jīng)交織/FEC模模塊進(jìn)行信信號交織處處理和FEC差錯控控制編碼，，然后送入入調(diào)制器進(jìn)進(jìn)行調(diào)制；；上行鏈路路通常采用用QPSK或16QAM調(diào)制制技術(shù)，已已調(diào)信號通通過雙工濾濾波器送至至HFC網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。3.2.2CableModem應(yīng)用·CableModem的應(yīng)應(yīng)用，可以以使HFC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)雙向、多多業(yè)務(wù)接入入傳輸?！さ诓煌瑐鱾鬏敺绞胶秃筒煌瑯I(yè)務(wù)務(wù)接入環(huán)境境中，對CableModem的要要求也不同同。1.CableModem分類·根據(jù)常見應(yīng)應(yīng)用需求和和使用場合合，CableModem通常分為為以下五種種類型。（1）以傳傳輸方式劃劃分，CableModem可分為為雙向?qū)ΨQ稱式傳輸和和非對稱式式傳輸。（2）以數(shù)數(shù)據(jù)傳輸方方向劃分，，可分為單單向CableModem和雙向CableModem。（3）以網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信模模式劃分，，CableModem可可分為同步步（共享））和異步（（交換）兩兩種方式。。（4）以接接入模式劃劃分，可分分為個人CableModem（單單用戶）和和寬帶CableModem（多用用戶），寬寬帶Modem可以以具有網(wǎng)橋橋的功能，，可以將一一個計(jì)算機(jī)機(jī)局域網(wǎng)接接入。（5）以接接口類型劃劃分，CableModem可分為為外置式、、內(nèi)置式和和交互式機(jī)機(jī)頂盒。2.業(yè)務(wù)接接入1）數(shù)據(jù)信號號傳輸·在CableModem技術(shù)中，，采用了雙向向非對稱傳輸技技術(shù)，在系統(tǒng)統(tǒng)傳輸頻帶中中分別配置了下行和和上行數(shù)據(jù)通通道，形成了了數(shù)據(jù)傳輸回路。2）話音信號號傳輸·在CableModem系統(tǒng)中，，通過IP技技術(shù)提供話音音業(yè)務(wù)，可通通過實(shí)現(xiàn)VoIP。3.2.4CableModem與ADSLModem的比較較1．Internet接接入應(yīng)用比較較1）CableModem的典型型Internet接入入圖3-6所示示為CableModem/HFC的典型Internet接入配配置?！ableModem通過頭端接接入到Internet，頭端包含含IP路由器器、代理服務(wù)務(wù)器或高速緩緩存（cachememory））以及控制部部分。2）ADSLModem的典型Internet接入·圖3-7所示示為使用ADSLModem接入入時的一種典型結(jié)結(jié)構(gòu)。·用戶（個人計(jì)計(jì)算機(jī)）通過過現(xiàn)有的雙絞絞電話銅線接入入到Internet。。3.3HFC網(wǎng)絡(luò)雙向向傳輸·在HFC網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中解決雙向向傳輸問題，，主要是解決決HFC網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中同軸電纜纜分配網(wǎng)的雙雙向傳輸問題題。3.3.2雙雙向HFC傳輸網(wǎng)絡(luò)1.HFC頻譜分配·HFC采用副副載波頻分復(fù)復(fù)用方式，將將各種視頻、、數(shù)據(jù)和話音音信號通過調(diào)調(diào)制進(jìn)行頻帶帶分配，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)上述多種業(yè)業(yè)務(wù)信號同時時在同軸電纜纜上傳輸?！ぴ赮D/T1063-2000標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定定了對于1000MHz帶寬的HFC網(wǎng)絡(luò)，可可用傳輸頻帶帶范圍是5~1000MHz?！そ?jīng)頻譜分配劃劃分為上下行行兩個傳輸通通道，上行通通道（UpstreamChannel）使使用5~65MHz頻段段，下行通道道（DownstreamChannel））使用87-1000MHz頻段，，65~87MHz之間間是上下行通通道之間的過過渡帶，如圖圖3-11所所示?！ど闲型ǖ勒加糜?0MHz帶寬，用來來傳送上行業(yè)業(yè)務(wù)，如話音音及用戶請求求/控制信號號等控制信息息等；下行通通道占用913MHz帶帶寬，用于傳傳送下行廣播播業(yè)務(wù)、模擬擬/數(shù)字視頻頻業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)據(jù)業(yè)務(wù)，其中中87~108MHz頻頻段用于廣播播業(yè)務(wù)，110~1000MHz頻頻段用于傳送送模擬電視、、數(shù)字電視和和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，，YD/T1063-2000建建議在606~862MHz頻率范范圍內(nèi)傳送下下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)務(wù)。·IEEE802.14規(guī)規(guī)定了750MHz頻率率范圍的HFC網(wǎng)絡(luò)頻譜譜分配方案，，其中5～45MHz為為上行通道；；50~750MHz為為下行通道，，50～450MHz用用于傳輸模擬擬信號傳輸，，450～750MHz用于數(shù)字信信號傳輸。2.雙向HFC傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)·雙向HFC建立立在現(xiàn)有有的有線線電視傳傳輸網(wǎng)絡(luò)絡(luò)基礎(chǔ)上上，如圖圖3-12所示示?！げ捎妙l分分復(fù)用方方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)HFC雙向傳傳輸時，，需要完完成以下下工作。。（1）首首先要把把同軸電電纜分配配網(wǎng)的傳傳輸頻帶帶提升到到750MHz以上。。（2）將將原來網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中使使用的單單向信號號放大器器換成雙雙向放大大器，該該雙向放放大器在在下行方方向上按按照規(guī)定定頻率范范圍（下下行頻段段）從前前端接收收下行信信號，將將信號放放大后再再傳送至至用戶終終端；上上行方向向上按照照規(guī)定頻頻率范圍圍（上行行頻段））接收來來自用戶戶的上行行信號，，放大后后傳送至至前端。。（3）改改造光纖纖節(jié)點(diǎn)，，使之具具有雙向向傳輸功功能。（4）在在前端需需要增加加用于傳傳送話音音信號和和數(shù)據(jù)信信號的設(shè)設(shè)備，如如圖3-？中與與電話網(wǎng)網(wǎng)和數(shù)據(jù)據(jù)網(wǎng)連接接的設(shè)備備。（5）在在用戶端端也要增增加相應(yīng)應(yīng)的業(yè)務(wù)務(wù)接入設(shè)設(shè)備，如如綜合業(yè)業(yè)務(wù)用戶戶單元。?！FC雙雙向傳輸輸網(wǎng)絡(luò)中中的光節(jié)節(jié)點(diǎn)是一一個非常常重要的的單元，，是光纜纜與電纜纜的連接接接口。。·下行傳輸輸信號通通過傳輸輸光纖與與光節(jié)點(diǎn)點(diǎn)中的正正向接收收機(jī)輸入入端連接接，將光光信號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電電信號，，再送到到電纜中中向下傳傳輸；上上行信號號通過傳傳輸電纜纜與光節(jié)節(jié)點(diǎn)中的的反向發(fā)發(fā)射機(jī)的的輸入端端連接，，將電信信號轉(zhuǎn)換換為光信信號，送送入光纜纜傳送至至前端。。3.3.3HFC上上行通道道關(guān)鍵技技術(shù)·實(shí)現(xiàn)HFC網(wǎng)絡(luò)絡(luò)