寬帶接入技術及應用5-QJ

寬帶接入技術及應用編著：郭世滿馬蘊穎郭蘇寧

北京郵電大學出版社

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的電纜調制調解器5.5數(shù)字CATV機頂盒5.6流媒體在有線電視中的應用第5章有線電視接入網(wǎng)本章主要內容有：有線電視的組成、分類及發(fā)展；HFC的特點、結構、CM系統(tǒng)工作原理；MCNSDOCSIS的Modem；機頂盒的原理介紹；流媒體在有線廣播電視中的應用。5.1有線電視的組成、分類與發(fā)展有線電視系統(tǒng)是一個為了完成電視信號的傳輸，而由各種互相聯(lián)系的部件設備組成的整體。主要由信號源、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)男盘栃问椒职磦鬏數(shù)男盘栃问椒譃槟M和數(shù)字信號混合傳輸分配系統(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)絡的基本特點我國有線電視現(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)展起來的，在許多國家，有線電視網(wǎng)覆蓋率已與電話網(wǎng)不相上下，甚至超過了公用電話網(wǎng)。有線電視已成為社會重要的基礎設施之一。5.2.1HFC網(wǎng)絡系統(tǒng)結構圖1、CATV必將向寬帶用戶網(wǎng)過渡上，2、雙向化改造的問題：

1）樹形-分支網(wǎng)絡結構的缺點

2）漏斗現(xiàn)象5.2.2HFC的結構它的基本特征是在目前有線電視網(wǎng)的基礎上，以模擬傳輸方式綜合接入多種業(yè)務信息，可用于解決CATV、電話、數(shù)據(jù)等業(yè)務的綜合接入問題。干線電纜->光纖，樹形-分支->星形，服務區(qū)的提出5.2.2典型HFC網(wǎng)絡結構圖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，又要考慮未來的發(fā)展。5.2.3一種典型的頻譜分配建議5.2.4調制與多點接入方式在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調制，10x50配網(wǎng)結構可提供2.8M用戶帶寬5.2.5HFC的特點具有雙絞線不可比擬的帶寬優(yōu)勢是向FTTH過渡的好形勢供電問題易于解決采用射頻混合技術價格也將具有優(yōu)勢。5.2.6CATV網(wǎng)絡寬帶綜合應用業(yè)務所謂分布式HFC主要是總前端和一個小區(qū)的光節(jié)點之間增設數(shù)據(jù)和電視分前端，多個小區(qū)有多個分前端。5.2.4分布式HFC結構

幾種主要業(yè)務：多媒體數(shù)據(jù)廣播：逆場程圖文廣播、高速數(shù)據(jù)廣播外交互交式Internet接入Internet接入（分布式HFC內）智能小區(qū)業(yè)務基于HFC的數(shù)字會議電視系統(tǒng)5.3CableModem系統(tǒng)工作原理HFC的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過電纜調制調解器系統(tǒng)實現(xiàn)的，可以使Internet的高速接入由窄帶向寬帶過渡。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)傳輸過程：在下行鏈路中，通過內部的雙工濾波器接收來自HFC網(wǎng)絡的射頻信號，將其送至解調模塊進行調解；信號經(jīng)調解后再由去交織/FEC模塊進行去交織和糾錯處理，再送至成禎模塊成禎，最后通過網(wǎng)絡接口卡到達用戶終端。5.3.2系統(tǒng)工作原理上行信道訪問方式:預約+競爭對服務類型的支持：分配服務ID,對應服務類型，支持QosCM與CMTS的交互過程

CM與CMTS的交互過程獲得上行信道參數(shù)：CMTS下發(fā)3個MAC信息。測距：時間參考、發(fā)送頻率、發(fā)送功率建立IP連接：CM申請->CMTS轉發(fā)->DHCP分配建立時間：面向無連接方式的RFC868，當前時間。建立安全機制：安全模塊、TFPT下載。5.4基于MCNSDOCSIS的電纜調制調解器5.4.1數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議MCNSDOCSIS主要采用QAM信號調制方式MCNSDOCSIS的兩種標注體系：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的電纜調制調解器數(shù)字CATV機頂盒是利用有線廣播電視網(wǎng)向用戶提供綜合信息業(yè)務的終端設備。從廣義上說，凡是與電視機連接的網(wǎng)絡終端設備都可以稱為機頂盒。5.5數(shù)字CATV機頂盒5.5.1

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

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

按照技術性能來劃分普及型數(shù)字機頂盒增強型數(shù)字機頂盒交互式數(shù)字機頂盒5.5.3

數(shù)字CATV機頂盒結構原理數(shù)字CATV機頂盒的結構原理是依據(jù)國家現(xiàn)行技術標準研發(fā)設計的。

我國數(shù)字CATV機頂盒的現(xiàn)行標準為了促進我國的數(shù)字CATV技術的發(fā)展，廣播電影電視總局發(fā)布了《關于我國現(xiàn)階段有線電視綜合業(yè)務用戶終端的意見》。

數(shù)字CATV機頂盒的邏輯結構數(shù)字CATV機頂盒網(wǎng)絡結構

數(shù)字機頂盒硬件技術信道調解技術信源解碼技術大規(guī)模集成芯片技術嵌入式系統(tǒng)技術信號處理技術有條件接收技術上行數(shù)據(jù)的調制編碼

數(shù)字機頂盒軟件技術圖5.5.5數(shù)字機頂盒軟硬件環(huán)境硬件驅動層軟件實時操作系統(tǒng)中間件上層應用軟件

數(shù)字機頂盒軟件技術5.5.5

數(shù)字CATV機頂盒應用電子節(jié)目指南數(shù)據(jù)廣播軟件在線升級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用所謂流媒體指的是在Internet/Intranet中使用流式傳輸技術的連續(xù)時基媒體，顯然，流媒體實現(xiàn)的關鍵技術是流式傳輸。流媒體技術的原理流式傳輸傳輸使用緩存系統(tǒng)來彌補數(shù)據(jù)包到達客戶端的延遲和抖動的影響，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，而不會因為網(wǎng)絡暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓。流媒體的傳輸方式實時流式傳輸指保證媒體信號帶寬與網(wǎng)絡連接配匹，使媒體可被實時觀看到。順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時用戶可觀看在線媒體，在給定時刻，用戶只能觀看已下載的那部分，順序流式傳輸不象實時流式傳輸在傳輸期間根據(jù)用戶連接的速度做調整。5.6.4

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