接入網(wǎng)技術(shù)論文

1、計(jì)算機(jī)學(xué)院通信工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告實(shí)驗(yàn)課程：接入網(wǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：寬帶接入網(wǎng)技術(shù)（HFCHFC院（系）： 專 業(yè)：20142014年6 6月2020日接入網(wǎng)技術(shù)1隨著In ternet網(wǎng)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程醫(yī)療、可視電話、VOD點(diǎn)播、WW瀏覽等寬帶業(yè)務(wù)的需求正大幅度增加，電子商務(wù)也已成 為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一大熱點(diǎn)，這使得信息高速公路“最后一公里”的寬帶接入技術(shù)迅 速發(fā)展。HFC網(wǎng)絡(luò)正以其獨(dú)特的帶寬優(yōu)勢(shì)和極高的普及率受到寬帶接入網(wǎng)研究者 的矚目和研究重點(diǎn)研究了 HFC接入網(wǎng)回傳通道的噪聲問題，以及為解決噪聲問題而采用的集中分配式HFC網(wǎng)絡(luò)和S-CDMA電纜調(diào)制解調(diào)器等。最后對(duì)寬帶接入網(wǎng)

2、 建設(shè)的一些問題進(jìn)行了探討，對(duì) HFC和LAN接入以及ADSL技術(shù)作了比較，并結(jié)合我國(guó)的接入網(wǎng)狀況，提出了 HFC寬帶接入應(yīng)采用的方案。關(guān)鍵詞：寬帶接入網(wǎng) HFC S-CDMAAbstractAbstractWith the rapid devel opment of Internet n etwork, peop les dema nds on broadba nd services, such as remote in structio n, telecommuti ng, telemedici ne, Visual tele phone, VOD, WWW browse, are in

3、creas ing shar ply. E-bus in ess has also becomes a big hots pot. As a result, the tech no logy of broadba nd access n etwork, the last kilometer of in formatio n sup erhighway, is devel oping promp tly. HFC n etwork is catch ing more and more attentions because of its particular advantage of bandwi

4、dth and high popu larizati onit emp hasizes on the no ise of HFC broad band in backhaul cha nn el, and also studies the app lied HFC broadba nd and S-CDMA cable model in order to wipe out the noise. After the discussion of the problems in the HFC broad band con struct ion, it comp ares the HFC with

5、the tech nique of ADSL and conn ecti on of LAN, and the n falls together with Chin ese band connection status, HFC broad band conn ecti on should be app lied in this way.KeywordsKeywords： Broadband Access Network Hybrid Fiber Coax Synchronous divisionmult iple access1996年美國(guó)通過的電信法案是持續(xù)至今的、改變電信運(yùn)營(yíng)管制體系這一

6、歷史潮流的重要標(biāo)志之一，盡管偏之于一隅，但是該法案本身確實(shí)也是 接入網(wǎng)技術(shù)2對(duì)業(yè)已發(fā)生的電信體制變革運(yùn)動(dòng)的承認(rèn)。在這一潮流的推動(dòng)之下，市場(chǎng)和 技術(shù)快速地合流，在市場(chǎng)、技術(shù)和正在變更的電信管理制度的聯(lián)合沖擊中, 加在服務(wù)運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)營(yíng)造商身上的壓力是巨大的。對(duì)企業(yè)通信用戶來說，他們迫切需要電信運(yùn)營(yíng)商在小城市之類的局部地區(qū)能投入更大的力量。同時(shí)，整個(gè)新興市場(chǎng)-家庭辦公、In ternet和萬維網(wǎng)（World Wide Web ）等等都在無一例外地創(chuàng)造著巨大的家庭需求，這些 新業(yè)務(wù)需求在某些場(chǎng)合下甚至超過了幾年前企業(yè)全部需求的總和。市場(chǎng)的劇烈變動(dòng)在幾乎每一種情況下都成為企業(yè)激烈爭(zhēng)奪的戰(zhàn)場(chǎng)。商 業(yè)、技

7、術(shù)、教育和娛樂等諸多行業(yè)之間的壁壘都飛速地消失得無影無蹤。Web的橫空出世和隨后進(jìn)入所有人的生活就是這一劇烈變化的明顯實(shí)例。對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商來說，他們唯一能確定的就是用戶的需求還會(huì)持續(xù)地不 斷增長(zhǎng)下去。增長(zhǎng)中的市場(chǎng)必定會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。電信領(lǐng)域在數(shù)十億上百億美元市場(chǎng)的 誘惑之下，其競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)趨于白熱化。雖然沒有任何東西可以確定下來，但 把錢壓在網(wǎng)絡(luò)融合這個(gè)主題上總是錯(cuò)不了的，今天各成一統(tǒng)的服務(wù)：語音、 視頻和數(shù)據(jù)最終都會(huì)融合成單一的綜合服務(wù)。寬帶接入網(wǎng)的主要技術(shù)有銅雙 絞線接入（xDSL），光纖同軸混合接入（HFC）以及光纖接入（FTTH）等。下 面首先簡(jiǎn)要介紹一下寬帶接入網(wǎng)的定義和主要技術(shù)，以及其主

8、要優(yōu)勢(shì)。1 1寬帶接入網(wǎng)介紹1.1寬帶接入網(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埽苤С指鞣N交換型和非交換型 業(yè)務(wù)。圖1-1給出了接入網(wǎng)在整個(gè)通信網(wǎng)中的位置分布圖。其中：用戶是指用戶接入網(wǎng)技術(shù)3用戶接入網(wǎng)SNISNI端局LE終端設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、電話機(jī)等）和用戶駐地設(shè)備（如用戶交換機(jī)等） ；核心網(wǎng) 是指本地局與市話局、市話局與長(zhǎng)途局、長(zhǎng)途局與長(zhǎng)途局之間的所有區(qū)段。可見, 接入網(wǎng)是用戶與核心網(wǎng)之間的中介網(wǎng)， 也可以看成是公共通信網(wǎng)的末端網(wǎng)。 圖中 還給出了接入網(wǎng)與用戶之間的接口 UNI （稱為用戶-網(wǎng)絡(luò)

9、接口）、接入網(wǎng)與核心網(wǎng) 之間的接口 SNI （稱為業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口）。利用這些接口，也可以定義接入網(wǎng)是指UNI和SNI之間的所有機(jī)線設(shè)備。接入網(wǎng)將來自用戶的所有業(yè)務(wù)流組合后通過公共傳輸通道送往業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)（如：本地交換機(jī)等），反過來則將來自業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)流分開后送往各個(gè)用戶，其中需要完成UNI信令和SNI信令的轉(zhuǎn)換，但接入網(wǎng)本身并不解釋和處理信令的內(nèi)容，即對(duì)用戶信令透明。按照線路的轉(zhuǎn)接配置，端局到用戶之間的線路連接結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。其中: 端局本地交換機(jī)（LE）和交接箱之間用大徑多芯（幾百至幾千對(duì)芯）饋線連接, 交接箱和分線盒之間用小徑多芯配線連接，分線盒和用戶終端之間是用細(xì)徑雙芯 引入線連接。交接

10、箱的作用是完成饋線和配線之間的交叉連接，分線盒的作用是完成配線和引入線之間的分路 /合路。通常饋線長(zhǎng)幾公里,配線長(zhǎng)幾百米，引入線長(zhǎng)幾十米。傳統(tǒng)的電纜接入網(wǎng)就是這種結(jié)構(gòu)。公共通信網(wǎng)圖1-2端局到用戶之間的線路連接結(jié)構(gòu)用戶用戶網(wǎng) 入 接UNI用戶用戶圖1-1接入網(wǎng)在整個(gè)通信網(wǎng)中的位置饋線UNI用戶用戶終端用戶終端接入網(wǎng)技術(shù)4接入網(wǎng)的目的是綜合考慮本地交換局、用戶環(huán)路和終端設(shè)備，通過有限的標(biāo)準(zhǔn)化接口將各種用戶的需求接入業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。接入網(wǎng)的引入給通信網(wǎng)帶來了新的變化，使整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本的變化。由于受傳輸損耗、傳輸帶寬及噪聲IP等的限制和影響，現(xiàn)行銅線接入網(wǎng)已越來越難以滿足電信新業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，

11、并逐步成為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的瓶頸所在。 作為交換局與用戶終端之間的連接紐帶，接入網(wǎng)的數(shù)字化、寬帶化理所當(dāng)然地被提到議事日程， 成為當(dāng)前電信網(wǎng)發(fā)展 的焦點(diǎn)之一。近來，隨著技術(shù)成本的持續(xù)下降、電信市場(chǎng)的日益開放以及以 為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)的帶寬與容量再次成為熱門話題和緊缺商品。以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家的骨干網(wǎng)正向超高速和超大容量的方向發(fā)展，高達(dá)160Gbps(16 X0Gbps的波分復(fù)用系統(tǒng)已投入應(yīng)用，同時(shí)，為了適應(yīng)這一新的形勢(shì), 接入網(wǎng)的寬帶接入技術(shù)也呈現(xiàn)了新的發(fā)展態(tài)勢(shì)。1.2寬帶接入網(wǎng)的主要技術(shù)(1)接口技術(shù)主要指V5接口。V接口是數(shù)字交換機(jī)的數(shù)字用戶接口，定義在本地交換機(jī) 的用

12、戶側(cè)。與以前定義的V1到V4接口不夠標(biāo)準(zhǔn)化相比，V5接口綜合考慮了本 地交換機(jī)，用戶環(huán)路與終端設(shè)備，是用戶數(shù)字傳輸系統(tǒng)和交換機(jī)相結(jié)合的新型數(shù) 字接口，目前已標(biāo)準(zhǔn)化的有V5.1( G964)和V5.2( G965)接口，前者支持2Mbps速率的業(yè)務(wù)，后者支持多達(dá)16個(gè)2Mbps,將來還準(zhǔn)備定義針對(duì)SDH速率的V5.3 接口和針對(duì)寬帶業(yè)務(wù)的VB5接口。(2)光纖接入光纖是目前傳輸帶寬最寬的介質(zhì)，目前主干網(wǎng)中已大量采用光纖，如果將光 纖應(yīng)用到用戶環(huán)路中，定能滿足將來各種寬帶業(yè)務(wù)的需要。 可以說，光纖接入是 寬帶接入網(wǎng)的最終形式，但目前要完全拋棄現(xiàn)有的用戶網(wǎng)絡(luò)，全部重新鋪設(shè)光纖, 對(duì)于大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)

13、來說還是不經(jīng)濟(jì)不現(xiàn)實(shí)的。(3)混合接入主要有混合光纖/同軸(HFC)技術(shù)，同軸也是一種帶寬較寬的介質(zhì)，目前CATV網(wǎng)就是一種混合光纖同軸網(wǎng)絡(luò)，主干部分利用光纖，然后用同軸經(jīng)分支器接入網(wǎng)技術(shù)5HFC網(wǎng)絡(luò)和接入各家用戶。HFC接入技術(shù)的一大優(yōu)點(diǎn)是可以利用現(xiàn)有的 CATV網(wǎng)，從而降低網(wǎng)絡(luò)成本。(4)銅線接入銅線接入以現(xiàn)有的電話線為傳輸媒介，利用各種先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，來提高銅線的傳輸速率和距離。但是銅線的傳輸帶寬畢竟有限，銅線 接入方式的傳輸速率和傳輸距離是一對(duì)難以調(diào)和的矛盾。(5)無線接入無線用戶環(huán)路(WLL )指利用無線技術(shù)為固定用戶和移動(dòng)用戶提供電信業(yè)務(wù)，因此無線接入可分為固定無

14、線接入和移動(dòng)無線接入，采用的無線技術(shù)可以包 括微波，衛(wèi)星等。無線接入的優(yōu)點(diǎn)有：初期投入小，能迅速提供業(yè)務(wù)，無線接入 不需要鋪設(shè)線路，所以可以省去鋪線的大量費(fèi)用和時(shí)間； 靈活，可隨時(shí)按需進(jìn)行 變更，擴(kuò)容，抗災(zāi)難性強(qiáng)；當(dāng)然無線用戶也有許多缺點(diǎn)，如性能不如有線方式, 質(zhì)量不穩(wěn)定，受環(huán)境影響大，目前還難以提供寬帶接入，雖然現(xiàn)在已經(jīng)開始研究 利用ATM技術(shù)的無線接入系統(tǒng)，但離現(xiàn)實(shí)有很大的距離。對(duì)于各種接入技術(shù)，對(duì)于不同的國(guó)情，不同的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)比較各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，靈活選擇。目前世界各地所采用的接入技術(shù)就是五花八門的，但總的來說目前實(shí)際應(yīng)用的寬帶網(wǎng)絡(luò)中，提供寬帶業(yè)務(wù)的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)主要有三種：光纖接入網(wǎng)，

15、HFC網(wǎng)和銅線接入網(wǎng)。許多專家學(xué)者和工程技術(shù)人員相繼發(fā)表文章陳述 各種技術(shù)的利弊，激烈的爭(zhēng)論和技術(shù)本身的飛速發(fā)展使得廣大技術(shù)人員感到有些無所是從，在一定程度上影響了接入網(wǎng)的建設(shè)，改造。本文主要對(duì) HFC寬帶接入 網(wǎng)的技術(shù)問題進(jìn)行了分析討論，重點(diǎn)研究了 HFC接入技術(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)議，回傳通道的噪聲問題，以及為解決噪聲問題而采用的集中分配式S-CDMA電纜調(diào)制解調(diào)器等，最后對(duì)寬帶接入網(wǎng)建設(shè)的一些問題進(jìn)行了討論， 綜 合我國(guó)的接入網(wǎng)狀況，提出了適合我國(guó)現(xiàn)狀的寬帶接入方案。1.3寬帶接入網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)寬帶接入網(wǎng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段有多種， 包括銅線上的DSL和以太網(wǎng)技術(shù)，同軸 電纜上的HFC技術(shù)，光纖上的各種有

16、源和無源技術(shù)，以及無線上的寬帶接入技術(shù) 等。當(dāng)前各種寬帶接入技術(shù)都在發(fā)展和應(yīng)用， 從世界范圍看，電信公司是以ADSL接入網(wǎng)技術(shù)6上發(fā)展（或升級(jí)）起來的光纖/同軸混合（HFC）網(wǎng)。這一技術(shù)概念提出之后,無論是有線電視經(jīng)營(yíng)公司還是電信經(jīng)營(yíng)公司都給予HFC網(wǎng)絡(luò)極大的關(guān)注，并將它作為寬帶接入網(wǎng)的優(yōu)選方案。經(jīng)過幾年的技術(shù)發(fā)展,HFC技術(shù)日益成熟起來。HFC的基本結(jié)構(gòu)為前端（HE，為主發(fā)展的。根據(jù)ATM論壇的統(tǒng)計(jì)，2004年第一季度全球已有7340多萬ADSL 寬帶用戶，其他寬帶接入技術(shù)的用戶量都不是很大。目前的ADSL技術(shù)是建立在銅線基礎(chǔ)上的寬帶接入技術(shù)，然而銅是世界性戰(zhàn)略資源，所以隨著國(guó)際銅纜價(jià)格的持

17、續(xù)攀升，以銅纜為基礎(chǔ)的xDSL的線路成本會(huì)越來越高；其次，作為有源設(shè)備，電磁干擾難以避免，維護(hù)成本也會(huì)越來越高； 最后，隨著全網(wǎng)的光纖化進(jìn)程繼續(xù)向用戶側(cè)延伸， 端到端寬帶連接的限制將越來 越集中在接入段，目前ADSL上行1MBit/s和下行8MBit/s的連接速率已無法滿足高端用戶的長(zhǎng)遠(yuǎn)需求。盡管ADSL2和ADSL2 +技術(shù)有望緩解這一壓力，但其速 率和傳輸距離的繼續(xù)大幅度提高是受限的，不能指望有本質(zhì)性突破。顯然，隨著 光纖在長(zhǎng)途網(wǎng)、城域網(wǎng)乃至接入網(wǎng)主干段的大量應(yīng)用，邏輯的發(fā)展趨勢(shì)將是繼續(xù) 向接入網(wǎng)的配線段和引入線部分延伸，關(guān)鍵是推進(jìn)速度有多快。這將取決于多種 因素，包括市場(chǎng)的需求、競(jìng)爭(zhēng)的需

18、要、應(yīng)用的刺激、技術(shù)的進(jìn)步、成本的下降以 及配套運(yùn)維系統(tǒng)的開發(fā)，等等。我國(guó)舉辦2008年奧運(yùn)會(huì)和2010年世界博覽會(huì)這 兩大事件將在一定程度上推進(jìn)寬帶光纖接入網(wǎng)的發(fā)展。下面將重點(diǎn)從技術(shù)角度來 分析幾種主要寬帶光纖接入技術(shù)的特征、問題和發(fā)展趨勢(shì)。2 2 HFCHFC寬帶接入網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)述HFC（ Hybrid Fiber Coax ）是光纖同軸混合網(wǎng)的簡(jiǎn)稱，即在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上同 時(shí)傳輸分配式的廣播電視（即有線電視）業(yè)務(wù)與交互式的電信業(yè)務(wù)。這種網(wǎng)絡(luò)中模擬信息與數(shù)字信息并存，其結(jié)構(gòu)就是在光纖到饋線（FTF）的有線電視網(wǎng)基礎(chǔ)2.1 HFC網(wǎng)的組成與基本原理HFC （Hybrid Fiber Coax）即光纖

19、同軸混合網(wǎng)。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。接入網(wǎng)技術(shù)7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2-1所示為HFC網(wǎng)絡(luò)體系組成簡(jiǎn)圖。圖2-1 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;信號(hào)通過光纖傳輸?shù)焦饫w節(jié)點(diǎn)后轉(zhuǎn)

20、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)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 In terface Box)安裝在每個(gè)住戶內(nèi)提供以下接口轉(zhuǎn)換

21、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接入網(wǎng)技術(shù)8調(diào)制）等，下行速率最咼可達(dá)36Mb/s。用戶電話機(jī)A用戶TV用戶計(jì)算機(jī)50 Q的同軸電纜戶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（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

22、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(7) 機(jī)頂盒(STB)它是一種用來擴(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。2.2 HFC接入網(wǎng)的頻段分配HFC接入網(wǎng)的頻段分配如下：上行通道（Up stream Cha nne）使用5-42MHz頻段（高頻HF和甚高頻VHF ），

23、用來傳送上行電話及用戶請(qǐng)求/控制信號(hào)；下行 通道（Downstream Channe）使用50-1000MHz頻段（甚高頻VHF和特高頻UHF），其中50-550MHZ頻段用來傳送模擬電視，550-750MHZ頻段用來傳送數(shù)字電視（也可分出一部分頻段用來傳輸下行電話及用戶數(shù)據(jù)信號(hào)），750-1000MHZ頻段 預(yù)留用來傳送雙向通信業(yè)務(wù)，如圖 2-3所示。STB內(nèi)置調(diào)制解調(diào)器內(nèi)置電纜調(diào)制解調(diào)器和PCM編解碼器圖2-2用戶接口盒提供的接口轉(zhuǎn)換功能50 Q的同軸電纜雙絞線接入網(wǎng)技術(shù)9接入網(wǎng)頻段分配I下行通道：（50-1000MHZY550-750MHZ傳送數(shù)字電視CM技術(shù)f上行通道：傳送上行電話及用

24、戶請(qǐng)求/控制信號(hào)（5-42MHZ廠50-550MHZ：傳送模擬電視750-1000MHZ傳送雙向通信業(yè)務(wù)圖2-3接入網(wǎng)頻段分配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 樣，是數(shù)據(jù)信號(hào)在模擬信道上交互傳 輸?shù)倪^程，但也存在差異，普通 Modem的傳輸介質(zhì)在用戶與訪問服務(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

25、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

26、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)部要求（征求意見稿）類似于這一標(biāo)準(zhǔn)。Cable Modem的工作過程是：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。接入網(wǎng)技術(shù)10上行數(shù)據(jù)一般通過5MHz65MHz之間的一段頻譜進(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

27、 CM （Cable Modem）的通信過程為：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)算機(jī)。Cable Modem的前端設(shè)備 CMTS采用10Base-T，100Base-T等接口通過交換型HUB與外界設(shè)備相聯(lián)，通過路由器與In ternet連

28、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10Base-T接口，與用戶計(jì)算機(jī)相聯(lián)。2.4 HFC寬帶接入網(wǎng)技術(shù)要解決的問題HFC寬帶網(wǎng)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)要解決四個(gè)問題：數(shù)字壓縮技術(shù)、寬帶交換技術(shù)、有限制接受系統(tǒng)和HFC LAN互聯(lián)技術(shù)，下面分別對(duì)幾種技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。（1）數(shù)字壓縮技術(shù)帶寬一直是困擾通信界的大問題，尤其是傳輸數(shù)字化的運(yùn)動(dòng)圖像。如何充分利用現(xiàn)有帶寬傳輸盡可能寬的信號(hào)就自然而然地成為擺在我們眼前的課題。數(shù)字 壓縮編碼這一新技術(shù)的出現(xiàn)給解決帶寬的問題提供了途徑。比如運(yùn)用幀間預(yù)測(cè)、 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)、變換編碼等技術(shù)制定的各種

29、壓縮圖像標(biāo)準(zhǔn) JPEG （傳真等）、PX64（會(huì)議電視、視頻電話等）、MPEG （多媒體、CD ROM、廣播等）。（2）寬帶交換技術(shù)交互式寬帶業(yè)務(wù)種類繁多，而且要求交換速率高。為此，CCITT設(shè)計(jì)了一種新的信息交換方式，實(shí)時(shí)性很強(qiáng)。交換方式從 STM發(fā)展到ATM，可以說是交換技術(shù)的一次重大革命。（3）有限制接收系統(tǒng)該系統(tǒng)是根據(jù)用戶的權(quán)限，對(duì)用戶進(jìn)行收視管理、賬戶管理及授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)管 接入網(wǎng)技術(shù)11理系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)大致包括前端用戶管理系統(tǒng)、 加密系統(tǒng)及用戶機(jī)上變換器的解 密、授權(quán)系統(tǒng)等。目前被大多數(shù)有線電視網(wǎng)采用的是一種加解密智能卡。(4)HFC LAN互聯(lián)系統(tǒng)在ISO/OSI模型基礎(chǔ)上，對(duì)物理層

30、、媒體存取層（MAC ）的協(xié)議上作些必 要的修改，就可實(shí)現(xiàn)HFC網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。物理層是解決底層連接的電氣特性問題， 其中用戶設(shè)備Cable Modem的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)目前已推出，其產(chǎn)品已上市；但MAC層協(xié)議IEEE802.14標(biāo)準(zhǔn)尚未制定出來，以前的 MAC層協(xié)議（如802.3等）在運(yùn)用 于HFC廣域網(wǎng)時(shí)都有各自的局限性。3 3 HFCHFC寬帶接入網(wǎng)技術(shù)研究3.1 HFC業(yè)務(wù)的擴(kuò)展在HFC的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)Cable modem中的采用IP協(xié)議，因而很容易擴(kuò)展開通基于IP的業(yè)務(wù)。女口 IP的VOD業(yè)務(wù)，IP的Voice業(yè)務(wù)（IP Phone）等。（1）IP phone： Cable modem的傳輸協(xié)議是

31、IP的，增加一定的軟件和硬件就可以實(shí)現(xiàn)電話業(yè)務(wù)。目前， MCNS準(zhǔn)備在它新的Cable modem標(biāo)準(zhǔn)中，加進(jìn)IP Phone的內(nèi)容。與此同時(shí)，Broadcom公司也宣布在它新的referenee design BCM 中支持IP Phone功能。（2）DTV（Digital TV:數(shù)字電視）：在Cable modem系統(tǒng)中，物理層的數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)符合DVB標(biāo)準(zhǔn)，只需在有線電視前端和用戶端增加視頻編解碼設(shè) 備。這樣可以使得Cable modem具有多功能的特點(diǎn)，可以避免進(jìn)行數(shù)字電視廣播的重復(fù)投資，同樣也減少了用戶端設(shè)備的成本。（3）ITV（Interactive CATV,交互式有線電視）

32、：Cable modem系統(tǒng)設(shè)備使得原來單向分配的HFC網(wǎng)絡(luò)，變成了雙向可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕换ナ较到y(tǒng)，因而可 以結(jié)合原有的電視業(yè)務(wù)開展ITV。提供VOD（VOD是目前信息高速公路建設(shè)的一 個(gè)熱點(diǎn)），MOD等業(yè)務(wù)。接入網(wǎng)技術(shù)123.2 S-CDMA技術(shù)應(yīng)用于HFC網(wǎng)絡(luò)我國(guó)的有線電視用戶已達(dá)線電視戶數(shù)已穩(wěn)居世界第一位。目前我國(guó)有線電視網(wǎng)這兩個(gè)問題本文將基于 CDMA的 S-CDMA綜合上面的業(yè)務(wù)，在Cable modem研制成功的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步開發(fā)多功能的Cable modem.除了具有計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)功能，提供Internet瀏覽外，同時(shí)具有數(shù)字電視接收和VOD機(jī)頂盒的功能?？紤]到我國(guó)目前家電業(yè)的一

33、個(gè)情況 -VCD暴熱，我們開發(fā)的Cable modem可以具有VCD的功能，實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，也并不需要增加很多 成本，只需加一個(gè)VCD/CD機(jī)芯配件。這樣做比較符合中國(guó)的國(guó)情，也會(huì)因?yàn)镃able modem刺激一部分用戶去購買計(jì)算機(jī)上網(wǎng)。8000多萬戶，并在以每年500萬戶速度增長(zhǎng)，有 有線電視成為我國(guó)家庭入戶率最高的信息工具。1995年，原廣播電影電視部在各省有線電視網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上制定了全國(guó)有線電視 聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃，1996年開始實(shí)施。目前已鋪設(shè)干線光纜1.4萬公里，成為我國(guó)通信三大骨干網(wǎng)之一。在技術(shù)進(jìn)步及市場(chǎng)需求的二大強(qiáng)力推拉作用下， 將目前的單向單 一業(yè)務(wù)的有線電視網(wǎng)改造雙向的綜合業(yè)務(wù)寬帶網(wǎng)呼之欲出

34、。大部分為HFC網(wǎng)絡(luò)，該接入網(wǎng)已成為用戶進(jìn)入信息高速公路的 瓶頸”為了實(shí)現(xiàn) 雙向數(shù)據(jù)、交互式綜合業(yè)務(wù)的開展，關(guān)鍵問題是解決 HFC網(wǎng)絡(luò)的回傳噪聲的 漏斗”效應(yīng)及傳輸速率。當(dāng)前作為移動(dòng)通信流行技術(shù)的 CDMA技術(shù)，可以有效克服(Sy nchron ous-divisio n-mult ip le-access )同步碼分多址技術(shù)簡(jiǎn)要闡述。3.2.1 S-CDMA技術(shù)的基本原理S-CDMA同步碼分多址技術(shù)是根據(jù)仙農(nóng)(Shannon)信道容量公式C=Wlog2(1+s/n),在速率C不變的條件下，頻帶寬度 W與信噪比s/n的關(guān)系是相反的，即在頻帶寬度W增加的情況下，可以在較低的信噪比下，以不變的傳輸

35、速率傳遞信 息，甚至頻帶寬度足夠大時(shí)，在信號(hào)幾乎被淹沒的情況下，也能可靠的通信。 這是擴(kuò)頻和常規(guī)通信的主要區(qū)別。擴(kuò)頻信號(hào)具有與噪聲類似的特性，故可與常規(guī)設(shè)備同用一個(gè)頻段，而且干擾極小。常規(guī)擴(kuò)頻技術(shù)有兩種：直接序列擴(kuò)頻技術(shù)(DS) 和跳頻擴(kuò)頻技術(shù)(FH)，其中前者較為常用。S-CDMA采用的是直接序列擴(kuò)頻，就 列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原來的信號(hào)， 故而，多個(gè)擴(kuò)頻設(shè)備可共用 各自獨(dú)立的擴(kuò)展碼，這就產(chǎn)生了碼分多址（CDMA）.S-CDMA通過測(cè)距和均衡兩個(gè) 過程使 接入網(wǎng)技術(shù)13是用具有高碼率的擴(kuò)頻序列在發(fā)端擴(kuò)展信號(hào)的頻譜,而在收端用相同的擴(kuò)頻碼序頻譜擴(kuò)展碼正交，減少用戶間的相互干擾，并提

36、高信息容量。擴(kuò)頻技術(shù) 因其在價(jià)格和技術(shù)性能上的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力，受到專業(yè)人士的很大關(guān)注，在局域網(wǎng)（LAN）、個(gè)人通信網(wǎng)（PCN）、用戶交換機(jī)（PBX）等方面得以日益廣泛的應(yīng)用。擴(kuò)頻通信是一種新的通信體制，是通信領(lǐng)域中的一個(gè)重要發(fā)展方向， 是符合我國(guó) 國(guó)情的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信方式，尤其在多個(gè)局域網(wǎng)間聯(lián)網(wǎng)方面與其他聯(lián)網(wǎng) 方式，比如遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器方式、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式、異步遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)方式相比，起 速率（2MBPS）更能滿足通信的實(shí)用性。322 S-CDMA技術(shù)應(yīng)用于HFC網(wǎng)絡(luò)同步碼分多址擴(kuò)展頻譜技術(shù)是個(gè)傳輸系統(tǒng)，是通過Cable modem系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。S-CDMA技術(shù)允許在低于20MHz并存在高噪聲的頻段內(nèi)展開服務(wù)。一個(gè)高效的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)必須要 由電纜調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)路由器，在加支持遠(yuǎn)端分配的集成器和前端系統(tǒng)集中放置的其它網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。如圖3-2所圖3-2 S-CDM技在 HF（中的應(yīng)用323基于S-CDMA技術(shù)的傳輸系統(tǒng)在傳輸速率的優(yōu)越性同步碼分多址技術(shù)（S-CDMA ）解決了 HFC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)雙向上行通道中主要的接入