寬帶接入技術(shù)及應(yīng)用5-QJ

寬帶接入技術(shù)及應(yīng)用編著：郭世滿馬蘊(yùn)穎郭蘇寧

北京郵電大學(xué)出版社

5.1有線電視的組成、分類與發(fā)展5.2HFC的基本概念5.3CableModem系統(tǒng)工作原理5.4基于MCNS、Docsis的電纜調(diào)制調(diào)解器5.5數(shù)字CATV機(jī)頂盒5.6流媒體在有線電視中的應(yīng)用第5章有線電視接入網(wǎng)本章主要內(nèi)容有：有線電視的組成、分類及發(fā)展；HFC的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、CM系統(tǒng)工作原理；MCNSDOCSIS的Modem；機(jī)頂盒的原理介紹；流媒體在有線廣播電視中的應(yīng)用。5.1有線電視的組成、分類與發(fā)展有線電視系統(tǒng)是一個(gè)為了完成電視信號(hào)的傳輸，而由各種互相聯(lián)系的部件設(shè)備組成的整體。主要由信號(hào)源、前端、干線傳輸和用戶分配等四部分組成。5.1.1傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)組成原理同軸電纜：干線放大器、干線電纜光纖：干線光纜、光接收/發(fā)射機(jī)微波：微波中繼、分配系統(tǒng)等支線放大器、分配器、分支器、用戶終端、分支線、用戶線等5.1.1傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的組成信號(hào)源前端干線傳輸用戶分配系統(tǒng)5.1.2有線電視系統(tǒng)分類按用戶數(shù)量分：

A類系統(tǒng)：>10000,城市有線電視網(wǎng)

B類系統(tǒng)：>3000,住宅小區(qū)，大型企業(yè)

C類系統(tǒng):>500,小區(qū)，建筑物

D類系統(tǒng):<500,小型閉路網(wǎng)

按干線傳輸方法分同軸電纜系統(tǒng)、光纜系統(tǒng)、多頻道微波分配系統(tǒng)、衛(wèi)星電視分配系統(tǒng)、光纜與電纜混合系統(tǒng)以及雙向傳輸系統(tǒng)等。

按頻道利用方式劃分非鄰頻傳輸系統(tǒng)：VHF系統(tǒng)（136-174），UHF系統(tǒng)（400-470），全頻道系統(tǒng)鄰頻傳輸系統(tǒng):300,450,550,750,1000

按系統(tǒng)交互特性劃分單向廣播式傳輸分配系統(tǒng)雙向交互式按需分配接入系統(tǒng)

按傳輸?shù)男盘?hào)形式分按傳輸?shù)男盘?hào)形式分為模擬和數(shù)字信號(hào)混合傳輸分配系統(tǒng)5.1.3有線電視的現(xiàn)狀與發(fā)展發(fā)展階段有線電視網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)我國(guó)有線電視現(xiàn)狀有線電視的發(fā)展1、共用天線：全頻道隔頻傳輸，5-6套2、閉路電視：電纜為主、鄰頻傳輸，10套3、《有線電視管理暫行辦法》：規(guī)范化4、電信行業(yè)的加入，IPTV傳輸數(shù)字化、帶寬寬帶化，業(yè)務(wù)多樣化全球最大的有線電視網(wǎng)帶寬寬、不兼容、單向向雙向轉(zhuǎn)換、5.2HFC的基本概念HFC是從傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)發(fā)展起來(lái)的，在許多國(guó)家，有線電視網(wǎng)覆蓋率已與電話網(wǎng)不相上下，甚至超過(guò)了公用電話網(wǎng)。有線電視已成為社會(huì)重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。5.2.1HFC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1、CATV必將向?qū)拵в脩艟W(wǎng)過(guò)渡上，2、雙向化改造的問(wèn)題：

1）樹(shù)形-分支網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

2）漏斗現(xiàn)象5.2.2HFC的結(jié)構(gòu)它的基本特征是在目前有線電視網(wǎng)的基礎(chǔ)上，以模擬傳輸方式綜合接入多種業(yè)務(wù)信息，可用于解決CATV、電話、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的綜合接入問(wèn)題。干線電纜->光纖，樹(shù)形-分支->星形，服務(wù)區(qū)的提出5.2.2典型HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖1-3公里幾十米5.2.3頻譜分配方案合理的安排頻譜十分重要，頻譜分配既要考慮歷史和現(xiàn)在，又要考慮未來(lái)的發(fā)展。5.2.3一種典型的頻譜分配建議5.2.4調(diào)制與多點(diǎn)接入方式在CATV-HFC網(wǎng)中，系統(tǒng)提供的上行信道帶寬若為35MHZ

，其通信能力可根據(jù)香農(nóng)公式求得其極限信息傳輸速率。35M帶寬，16QAM調(diào)制，10x50配網(wǎng)結(jié)構(gòu)可提供2.8M用戶帶寬5.2.5HFC的特點(diǎn)具有雙絞線不可比擬的帶寬優(yōu)勢(shì)是向FTTH過(guò)渡的好形勢(shì)供電問(wèn)題易于解決采用射頻混合技術(shù)價(jià)格也將具有優(yōu)勢(shì)。5.2.6CATV網(wǎng)絡(luò)寬帶綜合應(yīng)用業(yè)務(wù)所謂分布式HFC主要是總前端和一個(gè)小區(qū)的光節(jié)點(diǎn)之間增設(shè)數(shù)據(jù)和電視分前端，多個(gè)小區(qū)有多個(gè)分前端。5.2.4分布式HFC結(jié)構(gòu)

幾種主要業(yè)務(wù)：多媒體數(shù)據(jù)廣播：逆場(chǎng)程圖文廣播、高速數(shù)據(jù)廣播外交互交式Internet接入Internet接入（分布式HFC內(nèi)）智能小區(qū)業(yè)務(wù)基于HFC的數(shù)字會(huì)議電視系統(tǒng)5.3CableModem系統(tǒng)工作原理HFC的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過(guò)電纜調(diào)制調(diào)解器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，可以使Internet的高速接入由窄帶向?qū)拵н^(guò)渡。5.3.1HFC的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)5.3.2HFC的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)5.3.2系統(tǒng)工作原理GableModem中的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程：在下行鏈路中，通過(guò)內(nèi)部的雙工濾波器接收來(lái)自HFC網(wǎng)絡(luò)的射頻信號(hào)，將其送至解調(diào)模塊進(jìn)行調(diào)解；信號(hào)經(jīng)調(diào)解后再由去交織/FEC模塊進(jìn)行去交織和糾錯(cuò)處理，再送至成禎模塊成禎，最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口卡到達(dá)用戶終端。5.3.2系統(tǒng)工作原理上行信道訪問(wèn)方式:預(yù)約+競(jìng)爭(zhēng)對(duì)服務(wù)類型的支持：分配服務(wù)ID,對(duì)應(yīng)服務(wù)類型，支持QosCM與CMTS的交互過(guò)程

CM與CMTS的交互過(guò)程獲得上行信道參數(shù)：CMTS下發(fā)3個(gè)MAC信息。測(cè)距：時(shí)間參考、發(fā)送頻率、發(fā)送功率建立IP連接：CM申請(qǐng)->CMTS轉(zhuǎn)發(fā)->DHCP分配建立時(shí)間：面向無(wú)連接方式的RFC868，當(dāng)前時(shí)間。建立安全機(jī)制：安全模塊、TFPT下載。5.4基于MCNSDOCSIS的電纜調(diào)制調(diào)解器5.4.1數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議MCNSDOCSIS主要采用QAM信號(hào)調(diào)制方式MCNSDOCSIS的兩種標(biāo)注體系：IEEE802.14和MCNS-DOCSIS。圖5.4.1DOCSIS數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議物理層傳輸匯聚子層MAC子層數(shù)據(jù)鏈路加密子層DOCSISV1.15.4基于MCNSDOCSIS的電纜調(diào)制調(diào)解器數(shù)字CATV機(jī)頂盒是利用有線廣播電視網(wǎng)向用戶提供綜合信息業(yè)務(wù)的終端設(shè)備。從廣義上說(shuō)，凡是與電視機(jī)連接的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備都可以稱為機(jī)頂盒。5.5數(shù)字CATV機(jī)頂盒5.5.1

數(shù)字機(jī)頂盒的層次結(jié)構(gòu)作為模擬電視向數(shù)字電視過(guò)渡期的解決方案，數(shù)字機(jī)頂盒是一種集電腦、電視和電信技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品，支持現(xiàn)有模擬電視業(yè)務(wù)和未來(lái)數(shù)字視頻業(yè)務(wù)。圖4.4.5EPON上行禎結(jié)構(gòu)

數(shù)字機(jī)頂盒的層次物理層和連接層傳輸層節(jié)目層用戶層輸出接口5.5.2

數(shù)字機(jī)頂盒的類別按照應(yīng)用范圍劃分：數(shù)字電視機(jī)頂盒網(wǎng)絡(luò)視頻機(jī)頂盒多媒體機(jī)頂盒

按照技術(shù)性能來(lái)劃分普及型數(shù)字機(jī)頂盒增強(qiáng)型數(shù)字機(jī)頂盒交互式數(shù)字機(jī)頂盒5.5.3

數(shù)字CATV機(jī)頂盒結(jié)構(gòu)原理數(shù)字CATV機(jī)頂盒的結(jié)構(gòu)原理是依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)設(shè)計(jì)的。

我國(guó)數(shù)字CATV機(jī)頂盒的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為了促進(jìn)我國(guó)的數(shù)字CATV技術(shù)的發(fā)展，廣播電影電視總局發(fā)布了《關(guān)于我國(guó)現(xiàn)階段有線電視綜合業(yè)務(wù)用戶終端的意見(jiàn)》。

數(shù)字CATV機(jī)頂盒的邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)字CATV機(jī)頂盒網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

數(shù)字機(jī)頂盒硬件技術(shù)信道調(diào)解技術(shù)信源解碼技術(shù)大規(guī)模集成芯片技術(shù)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)信號(hào)處理技術(shù)有條件接收技術(shù)上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼

數(shù)字機(jī)頂盒軟件技術(shù)圖5.5.5數(shù)字機(jī)頂盒軟硬件環(huán)境硬件驅(qū)動(dòng)層軟件實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中間件上層應(yīng)用軟件

數(shù)字機(jī)頂盒軟件技術(shù)5.5.5

數(shù)字CATV機(jī)頂盒應(yīng)用電子節(jié)目指南數(shù)據(jù)廣播軟件在線升級(jí)Internet接入和電子郵件有條件接受5.6流媒體在有線電視中的應(yīng)用所謂流媒體指的是在Internet/Intranet中使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時(shí)基媒體，顯然，流媒體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是流式傳輸。流媒體技術(shù)的原理流式傳輸傳輸使用緩存系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)數(shù)據(jù)包到達(dá)客戶端的延遲和抖動(dòng)的影響，并保證數(shù)據(jù)包的順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)暫時(shí)擁塞使播放出現(xiàn)停頓。流媒體的傳輸方式實(shí)時(shí)流式傳輸指保證媒體信號(hào)帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接配匹，使媒體可被實(shí)時(shí)觀看到。順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時(shí)用戶可觀看在線媒體，在給定時(shí)刻，用戶只能觀看已下載的那部分，順序流式傳輸不象實(shí)時(shí)流式傳輸在傳輸期間根據(jù)用戶連接的速度做調(diào)整。5.6.4

流媒體的解決方案為了在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳輸媒體流，流媒體技