第4章 HFC與電纜調(diào)制解調(diào)器

1、第4章 HFC與電纜調(diào)制解調(diào)器4.1 引言混合光纖/同軸電纜(HFC-Hybrid Fiber/Coax)接入網(wǎng)是一種綜合應(yīng)用模擬和數(shù)字傳輸技術(shù)同軸電纜和光纖技術(shù)射頻技術(shù)高度分布式智能形的接入網(wǎng)絡(luò),是電信網(wǎng)和有線電視(CATV)網(wǎng)相結(jié)合的產(chǎn)物,是將光纖逐漸向用戶延伸的一種新型經(jīng)濟(jì)的演進(jìn)策略.在某種意義上，HFC是新一代的有線電視網(wǎng)絡(luò)。有線電視網(wǎng)絡(luò)向HFC的演化，是提供雙向通訊為Cable Modem的使用鋪平道路而邁出的第一步。電纜調(diào)制解調(diào)器(Cable Moden)是應(yīng)用于有線電視(CATV)網(wǎng)絡(luò)之上,能在線纜上傳送綜合業(yè)務(wù)的一項(xiàng)技術(shù),在有線電視網(wǎng)絡(luò)內(nèi)添置電纜調(diào)制解調(diào)器之后,就建立了強(qiáng)大的數(shù)

2、據(jù)接入網(wǎng),不僅提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),還能支持電話業(yè)務(wù).本章將敘述CATV的發(fā)展及現(xiàn)狀,重點(diǎn)介紹新一代的CATV-HFC,還將敘述與電纜調(diào)制解調(diào)器相關(guān)的一些技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展問題.而開發(fā)電纜調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)需要CATV運(yùn)營(yíng)商付出高昂代價(jià)以提供雙向通信.因此,本章將對(duì)CATV運(yùn)行環(huán)境簡(jiǎn)要敘述,以及其技術(shù)開發(fā)者所面臨的限制.4.2傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)絡(luò)CATV網(wǎng)絡(luò)是使用屏蔽同軸電纜向家庭發(fā)送清晰且強(qiáng)度相同的電視信號(hào)。用高質(zhì)量的天線塔接收來自空間波或衛(wèi)星的電視頻道，并將它們映射到電纜頻帶。20世紀(jì)60年代左右，CATV的使用大大改觀了無線接收的電視信號(hào)不理想，而且可選的頻道更多。由于同軸電纜內(nèi)的電視信號(hào)是一個(gè)廣播設(shè)

3、備所發(fā)送的無線電信號(hào)的復(fù)制，因此無須對(duì)電視機(jī)進(jìn)行任何改動(dòng)。但是，當(dāng)時(shí)的技術(shù)只能夠提供單向的CATV廣播業(yè)務(wù)。那時(shí)的網(wǎng)絡(luò)也是由簡(jiǎn)單的分支狀或樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組建。該業(yè)務(wù)的廣播特性允許同軸線的高度共享。一個(gè)傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)絡(luò)所包括的主要功能塊有：* 有線電視頭端（headend）； * 長(zhǎng)距離干線（trunk）； * 放大器； * 饋線（feeder）； * 下引線（drop）。1 頭端有線電視頭端主要負(fù)責(zé)接收來自各種信號(hào)源的電視頻道，如廣播電視臺(tái)衛(wèi)星本地社區(qū)節(jié)目和本地信號(hào)插入。如圖4.1所示。這種中心控制的頭端利用簡(jiǎn)單的分配方法可以為成千上萬的用戶提供服務(wù)。為了在地域上覆蓋整個(gè)社區(qū)，從頭端出發(fā)的電纜

4、被分離成多個(gè)電纜。當(dāng)電纜在物理上分離之后，信號(hào)功率被分配到每個(gè)分支，但信號(hào)的內(nèi)容保持不變。2. 干線 高質(zhì)量的同軸電纜被用作干線。其將信號(hào)傳送到分配網(wǎng)絡(luò)并最終到達(dá)預(yù)定的目的地。干線可長(zhǎng)達(dá)30公里。質(zhì)量較差的同軸線通常用在分配網(wǎng)絡(luò)和下引線部分。3. 放大器當(dāng)電視信號(hào)在電纜內(nèi)傳輸幾公里到達(dá)用戶家中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生衰減。因此必須在設(shè)備沿線上使用放大器以恢復(fù)信號(hào)功率。但在網(wǎng)絡(luò)中串接過多的放大器會(huì)產(chǎn)生信號(hào)失真。這些用于傳統(tǒng)有線電視網(wǎng)絡(luò)中的放大器是單向的，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要升級(jí)以提供雙向通信時(shí)，就需要用新型的雙向放大器代替。4.饋線饋線有時(shí)候被稱為分配網(wǎng)絡(luò)。分配網(wǎng)絡(luò)（支線/樹）中的同軸電纜通常較短，范圍在24公里之內(nèi)。

5、5. 下引線下引線通常位于電話柱上，也可埋在地下。通常使用質(zhì)量較差的同軸線從下引點(diǎn)連接到用戶家里。4.2.2 有線電視發(fā)展現(xiàn)狀及前景 世界范圍內(nèi)的有線電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商,在最近30年內(nèi)逐漸由CATV運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)變?yōu)殡娨晱V播公司,然后又成為信息提供商,但都是把有線電視網(wǎng)絡(luò)作為一種單向的廣播媒介.最近,HFC的現(xiàn)代化計(jì)劃已經(jīng)加速,不僅要提供雙向通訊,而且要增加信道容量以適應(yīng)來自直接廣播衛(wèi)星(DBS)的競(jìng)爭(zhēng).這些改進(jìn)包括在干線上安裝光纖設(shè)備,由于減少放大器數(shù)量而改善了信號(hào)質(zhì)量,提高了系統(tǒng)的可靠性,并減少了操作和維護(hù)費(fèi)用.只有具備了以上的先決條件,Cable Modem才具有實(shí)際可行性,因?yàn)閷?shí)現(xiàn)雙向工作而需要

6、替換的放大器的數(shù)量減少了,正好滿足了實(shí)現(xiàn)高速交互型業(yè)務(wù)的需要.在美國(guó),近年來開始重視探索有線電視線路上因特網(wǎng)的新方式。美國(guó)有線電視網(wǎng)開始互相整合成為大型網(wǎng)絡(luò)。而且,目前美國(guó)的有線電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)展很快,隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展涌現(xiàn)出了一批新的電信運(yùn)營(yíng)商。以Quest、Level3、Williams Cos等為代表的新興電信公司,干脆直接重新鋪設(shè)全國(guó)范圍的新光纖,大規(guī)模建設(shè)基于IP技術(shù)的多業(yè)務(wù)通信網(wǎng)。在骨干網(wǎng)層面向傳統(tǒng)電信公司發(fā)起了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),爭(zhēng)奪大型商業(yè)用戶市場(chǎng)。由技術(shù)變遷所帶來的寬帶網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),創(chuàng)造了許多新的商業(yè)機(jī)會(huì)。3Com、Cisco、Lucent Technologies、Philips、Sun等

7、提供網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的公司,都開始大舉進(jìn)軍有線電視系統(tǒng)市場(chǎng)。在我國(guó),有線電視線纜本來專供傳輸電視信號(hào)之用,但是,專家們也想借助它來通信和上因特網(wǎng)Internet;采用有線電視線纜上網(wǎng),有兩大優(yōu)勢(shì):第一是最后一公里的的帶寬非常高,普通電信網(wǎng)絡(luò)的帶寬僅為64K,即使采用非對(duì)稱線路環(huán)路系統(tǒng)(ADSL),也只能達(dá)到6兆、8兆或10兆;而有線電視的同軸線帶寬卻高達(dá)800兆;第二是覆蓋率比電信網(wǎng)更高,目前我國(guó)擁有世界上最大的有線電視網(wǎng),有線電視用戶已超過8000萬戶,電視覆蓋率達(dá)87.68%。由此看來,人們通常認(rèn)為聯(lián)通才是中國(guó)電信的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,這實(shí)在是個(gè)誤解,應(yīng)當(dāng)說,如果我們能夠早日發(fā)掘出有線電視線纜的上網(wǎng)功能

8、,將會(huì)使我國(guó)8000多萬有線電視用戶都能成為因特網(wǎng)用戶,而這8000萬戶與目前中國(guó)電信的1800萬上網(wǎng)用戶相比,后者顯得太少了,因此,實(shí)現(xiàn)有線電視線路上網(wǎng)之后,有線電視將成為中國(guó)電信最強(qiáng)勁的對(duì)手。明天,有線電視的高帶寬被廣泛地用來上網(wǎng)之日,將是中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)之時(shí)。 1995年年底,原廣電部開始進(jìn)行了全國(guó)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的統(tǒng)籌規(guī)劃。在這之前,由于經(jīng)過二十多年的發(fā)展,總投資達(dá)2000億元的20多個(gè)省市自治區(qū)有線電視網(wǎng)已經(jīng)建成,因此,今天廣電總局僅需投入幾億元建立全國(guó)廣電光纖主干網(wǎng),即能將遍布全國(guó)各地的有線電視網(wǎng)聯(lián)接起來,從而成為一個(gè)總長(zhǎng)達(dá)13000公里的世界上最大的有線電視網(wǎng)。這個(gè)全國(guó)性有線電視

9、網(wǎng)的建成,將為我國(guó)實(shí)現(xiàn)有線電視線上因特網(wǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為了早日實(shí)現(xiàn)有線電視線上網(wǎng),我國(guó)有關(guān)部門已經(jīng)正式批準(zhǔn)中國(guó)科學(xué)院、廣電總局、鐵道部和上海信息港等聯(lián)合組建中國(guó)有線電視網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)公司,該公司將利用廣電和鐵道部的光纖網(wǎng)絡(luò),用一年半時(shí)間在全國(guó)建構(gòu)一個(gè)寬帶數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),推出種類繁多的專業(yè)頻道服務(wù)項(xiàng)目,以及數(shù)據(jù)廣播和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)等多種增值業(yè)務(wù),作為第一步,將首先在全國(guó)選擇15個(gè)城市推出高速因特網(wǎng)示范工程的運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)。1998年4月8日,青島市率先開通了有線電視寬帶多媒體數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng),有線電視用戶可以通過有線電視線路上因特網(wǎng),有線電視臺(tái)安裝了有關(guān)的裝置,廣大的有線電視用戶只需在自己的電腦里安裝接受卡和有關(guān)的

10、軟件,就可以通過有線電視線接收到因特網(wǎng)上的各種信息,從而成為我國(guó)首批非電腦上網(wǎng)用戶。引人矚目的是,這種通過有線電視線路上網(wǎng)的方式,不僅速度快,而且收費(fèi)低廉,每個(gè)月上網(wǎng)費(fèi)僅十幾元,與普通的電話線上網(wǎng)方式比較,便宜得多,深受用戶青睞。值得一提的是,我國(guó)清華大學(xué)已經(jīng)能夠自行制造寬帶多媒體數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠充分挖掘我國(guó)有線電視網(wǎng)絡(luò)極其豐富的頻帶資源,使廣大用戶通過電視上網(wǎng)的美夢(mèng)成真。該系統(tǒng)只需在有線電視臺(tái)安裝前端裝置和有關(guān)的服務(wù)器,在用戶的電腦上安裝接收卡和有關(guān)的軟件,就可以上因特網(wǎng)瀏覽各種信息資源。清華永新信息工程有限公司已經(jīng)完成了這項(xiàng)新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化工作。除了青島市之外,目前北京、上海

11、和濟(jì)南等城市也準(zhǔn)備繼青島之后推出有線電視上網(wǎng)服務(wù)項(xiàng)目。近年來全國(guó)各地的有線電視網(wǎng)都在作大規(guī)模改造,長(zhǎng)江、珠江三角洲和山東半島等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)陸續(xù)建立了一些多功能試驗(yàn)網(wǎng)。有線廣播電視網(wǎng)共有三大類業(yè)務(wù),第一類是基本業(yè)務(wù),即傳輸2040套模擬廣播電視節(jié)目,這類業(yè)務(wù)在全國(guó)的有線廣播電視網(wǎng)上已經(jīng)普遍提供了;第二類是擴(kuò)展業(yè)務(wù),指對(duì)特定用戶群的服務(wù),這類業(yè)務(wù)正在開展,而且取得了不錯(cuò)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益;第三類是增值業(yè)務(wù),即數(shù)據(jù)通信服務(wù),這就是目前剛開始推出的數(shù)據(jù)通信服務(wù)。我國(guó)有線廣播電視網(wǎng)市場(chǎng)前景非常廣闊,將會(huì)帶動(dòng)數(shù)千萬臺(tái)電視機(jī)頂盒的市場(chǎng)。我國(guó)的有線電視領(lǐng)域正處于開發(fā)挖掘階段,其資源還未得到充分利用。專家們一

12、致認(rèn)為,我國(guó)有線電視網(wǎng)的市場(chǎng)潛力非常巨大,應(yīng)當(dāng)緊緊抓住這個(gè)千載難逢的歷史機(jī)遇,大力發(fā)展我國(guó)的有線電視網(wǎng)。目前,我國(guó)的有線電視業(yè)正在繼續(xù)進(jìn)行全面的產(chǎn)業(yè)化改造,由國(guó)家廣播電影電視總局規(guī)劃建立的全國(guó)廣電主干網(wǎng)將各個(gè)省市自治區(qū)的有線電視網(wǎng)也將陸續(xù)與全國(guó)接通,這使我國(guó)有線電視網(wǎng)擁有8000多萬用戶而一躍成為世界上最大的有線電視網(wǎng),從而為我國(guó)廣大電視用戶借助有線電視線路上因特網(wǎng)創(chuàng)造了良好的條件,使上網(wǎng)之路更寬廣。 4.2.3 混合光纖同軸（HFC）接入技術(shù)接入網(wǎng)解決最終用戶至信息網(wǎng)的連接問題，其建設(shè)正逐步從銅線向光纖擬向數(shù)字化發(fā)展。由于數(shù)量大且要求各異，所需投資大。早在1996年7月，國(guó)務(wù)院就批準(zhǔn)了原郵電

13、部關(guān)于利用公用電信網(wǎng)傳送CATV的報(bào)告，在政策上指明了電話、計(jì)算機(jī)、有線電視三網(wǎng)合一的發(fā)展方向。在當(dāng)前光纖到用戶還不現(xiàn)實(shí)的情況下，采用主干線為光纖、接入網(wǎng)為同軸電纜的 HFC系統(tǒng)，能夠?qū)⒄Z音、計(jì)算機(jī)、CATV三者融合在一起，經(jīng)濟(jì)有效地傳送，可以盡早實(shí)現(xiàn)CATV、電話、計(jì)算機(jī)三網(wǎng)合并歸一傳輸。4.2.3.1 HFC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 一個(gè)典型的HFC網(wǎng)絡(luò)主要由三部分構(gòu)成:饋線網(wǎng) 、配線網(wǎng)和用戶引入線.圖4.2 典型HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.饋線網(wǎng)所謂饋線網(wǎng)是指前端至光節(jié)點(diǎn)之間的部分,大致對(duì)應(yīng)于CATV網(wǎng)的干線段,其差別僅在于從前端至光節(jié)點(diǎn)采用了專用的無源的直接光連接,即利用一根單模光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的干線電纜和一連串

14、的有源干線放大器.從結(jié)構(gòu)上看,則相當(dāng)于利用星型結(jié)構(gòu)代替樹型結(jié)構(gòu).2.配線網(wǎng)從光節(jié)點(diǎn)至分支點(diǎn)之間的部分稱之為配線網(wǎng),它類似于傳統(tǒng)CATV網(wǎng)中的樹型同軸電纜網(wǎng),但其覆蓋范圍已擴(kuò)大為510KM.3.用戶引入線分支點(diǎn)至各用戶之間的部分叫做用戶引入線,其中分支點(diǎn)中的分支器負(fù)責(zé)將配線網(wǎng)送來的信號(hào)分配給每一個(gè)用戶.由于要為用戶話機(jī)提供振鈴電流,因而分支器允許交流電源通過引入線,這一點(diǎn)也與傳統(tǒng)的CATV網(wǎng)所用的分支器有所不同.4.2.3.2 HFC系統(tǒng)的工作原理及配置1. 工作原理: HFC基于模擬傳輸方式，綜合接入多種業(yè)務(wù)信息，可以實(shí)現(xiàn)的主要業(yè)務(wù)有電話、模擬廣播電視、數(shù)字廣播電視、點(diǎn)播電視、數(shù)字交互業(yè)務(wù)等。

15、HFC系統(tǒng)的頻譜分配為550MHz，用于普通電話業(yè)務(wù)；50550MHz用于CATV，可傳輸60100路模擬廣播的PAL制電視信號(hào)；550750MHZ用于400路壓縮的數(shù)字通道，其中200路用于點(diǎn)播電視，200路用于交互式業(yè)務(wù)；7501000MHz保留作為個(gè)人通信用。HFC可以充分利用已敷設(shè)的同軸電纜和銅線雙絞線，為用戶提供寬帶業(yè)務(wù)，成本較低，傳輸以模擬制式為主體，用戶使用方便，運(yùn)營(yíng)、維護(hù)和管理費(fèi)用也較低，因而受到用戶的歡迎，很快就形成了一定的市場(chǎng)規(guī)模。 HFC在干線傳輸中采用光纜作為媒介，應(yīng)用副載波復(fù)用技術(shù)，將多路CATV信號(hào)調(diào)制到一路光信號(hào)上，通過光纖傳輸送到光節(jié)點(diǎn)設(shè)備。電話信號(hào)和各種數(shù)字信

16、號(hào)也通過光纖送到光節(jié)點(diǎn)設(shè)備。 光節(jié)點(diǎn)設(shè)備是HFC接入系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它包括一個(gè)模擬線性寬帶光接收機(jī)、一個(gè)下行信號(hào)光接收機(jī)和一個(gè)反向上行信號(hào)光發(fā)射機(jī)，另外還有一個(gè)下行信號(hào)的射頻放大器。光節(jié)點(diǎn)設(shè)備接收中心局送來的下行光信號(hào)，包括各種視頻信號(hào)和電話信號(hào)，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并將電話信號(hào)和視頻信號(hào)合并。光節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過本身的射頻放大部分，將這種電信號(hào)放大后，送往同軸電纜傳給各用戶。在上行方面，光節(jié)點(diǎn)設(shè)備接收同軸電纜支路送來的上行信號(hào)，將這些電信號(hào)變換成光信號(hào)，發(fā)往中心局或視頻前端的上行光接收機(jī)。 從光節(jié)點(diǎn)設(shè)備到用戶是一個(gè)傳統(tǒng)的同軸電纜分配網(wǎng)，可以利用一些城市已有的由樹形結(jié)構(gòu)組成的CATV分配網(wǎng)，通過同軸電纜將

17、信號(hào)送入網(wǎng)路用戶接口單元（NIU）。根據(jù)情況，NIU可以安置在路邊、高層建筑的某一層或用戶家中，為同軸電纜提供射頻調(diào)制器接口，為用戶提供各種信號(hào)。NIU接收到同軸電纜送來的混合信號(hào)后，將其分為兩路，一路仍用同軸電纜直接送往用戶電視機(jī)，另一路被轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)，用雙絞線送至用戶的電話機(jī)。每一個(gè)用戶接口單元最多可連接60部電話機(jī)，為60個(gè)用戶提供話音業(yè)務(wù)。一個(gè)光節(jié)點(diǎn)設(shè)備可服務(wù) 500個(gè)家庭。其工作原理示意圖如下:圖4.3 HFC系統(tǒng)原理示意圖2. 系統(tǒng)配置HFC系統(tǒng)的參考配置如圖4.4所示.其中的綜合業(yè)務(wù)單元(ISU)可分成單用戶(H-ISU)和多用戶(M-ISU)兩類,為適合網(wǎng)絡(luò)配置的要求,M-I

18、SU一般可分成多個(gè)等級(jí).網(wǎng)絡(luò)配置中可以同時(shí)具有H-ISU和M-ISU,也可以只具有H-ISU或M-ISU.其接口有多種選擇,如二線模擬話音接口、2B+D接口、N*64kbit/s接口、2 084kbit/s接口。而電信業(yè)務(wù)和CATV業(yè)務(wù)既可以在同一根光纖、也可以在不同的光纖中傳輸，若在同一根光纖中傳輸，可采用波分復(fù)用(WDM)方式.如圖4.4所示的結(jié)構(gòu)中，各模塊的功能如下： （1）局端設(shè)備的功能包括：對(duì)各業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)完成接口功能；將各種業(yè)務(wù)射頻信號(hào)混合；提供監(jiān)控接口功能；完成電/光變換。（2）光節(jié)點(diǎn)的功能包括：完成電/光變換；將各種業(yè)務(wù)射頻信號(hào)混合；提供監(jiān)控接口功能；對(duì)ISU供電。（3）綜合業(yè)務(wù)單

19、元的功能包括：對(duì)各業(yè)務(wù)終端完成接口功能；提供監(jiān)控接口功能；對(duì)電信業(yè)務(wù)提供斷電保護(hù)。4.2.3.3 HFC的主要特點(diǎn)及局限性HFC網(wǎng)不僅可以提供原有的有線電視業(yè)務(wù)，而且可以提供話音、數(shù)據(jù)以及其他交互型業(yè)務(wù)。因?yàn)橛芯€網(wǎng)的入戶網(wǎng)點(diǎn)已經(jīng)相當(dāng)普及，局部地區(qū)甚至超過了電話普及率，所以HFC被認(rèn)為是通向信息高速公路的捷徑之一。由于我國(guó)具有廣闊的寬帶同軸電纜網(wǎng)，給發(fā)展寬帶HFC用戶接入網(wǎng)提供了有利的條件。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)性使其對(duì)有線電視公司和新成立的電信公司很具吸引力。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），用戶數(shù)可以從500戶降到25戶，實(shí)現(xiàn)

20、光纖到路邊。最終用戶數(shù)可望降到1戶，實(shí)現(xiàn)光纖到家，提供了一條通向定帶通信的新途徑。但其回傳信道的干擾問題仍需妥善解決。目前已有多種解決方案可用，其中比較徹底的方案是所謂的小型光節(jié)點(diǎn)方案。第二種比較好的方案是采用同步碼分多址（SCDMA）技術(shù)，此時(shí)信號(hào)處理增益可達(dá)21.5dB，干擾大大減小，系統(tǒng)可以工作在負(fù)信噪比條件，可望較好地解決回傳信道的噪聲和干擾問題。HFC的最新發(fā)展趨勢(shì)是與DWDM相結(jié)合，可以充分利用DWDM的降價(jià)趨勢(shì)簡(jiǎn)化第二樞紐站，將路由器和服務(wù)器等移到前端，消除光一射頻一光變換過程，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，進(jìn)一步降低了成本。 與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)相比，HFC網(wǎng)絡(luò)的主要革新在于建立了服務(wù)區(qū)（SA）概

21、念。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以按照光節(jié)點(diǎn)劃分成一個(gè)個(gè)服務(wù)區(qū)。改造后的HFC可以雙向?qū)拵鬏敂?shù)字化多媒體信息，可開通VOD和NVOD （準(zhǔn)視頻點(diǎn)播）、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、Internet/Intranet高速接入及語音電話等多種新的增值業(yè)務(wù)。目前廣電部門正在大力推廣HFC技術(shù)。 終端用戶要想通過HFC接入，需要安裝一個(gè)用戶接盒（UIB），它可以提供三種連接：使用CATV同軸電線連接到機(jī)項(xiàng)盒（STB），然后連接到用戶電視機(jī)；使用雙絞線連接到用戶電話機(jī)；通過Cable Modem連接到用戶計(jì)算機(jī)。由于CATV網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍已經(jīng)很廣泛，而且同軸的帶寬比銅線的帶寬要寬得多，因此HFC是一種相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)、高性能的寬帶接入

22、方案，是光纖逐步推向用戶的一種經(jīng)濟(jì)的演變策略，尤其是在有線電視網(wǎng)絡(luò)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)， HFC是一種很好的寬帶接入方案。但HFC網(wǎng)絡(luò)是建立在模擬頻分復(fù)用基礎(chǔ)上的,從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來看,未來的通信一定是朝著數(shù)字方向發(fā)展,因此HFC網(wǎng)絡(luò)將對(duì)未來的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一定的影響.例如,目前HFC系統(tǒng)要將數(shù)字信號(hào)通過QAM調(diào)制成模擬信號(hào),這顯然與現(xiàn)在廣泛采用的數(shù)字傳輸不相吻合.另外要想在原有單向CATV網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上改變?yōu)殡p向多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò),其難度也是相當(dāng)大的,并存在著以下幾點(diǎn)受限因素:HFC有線電視網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在光纖部分多數(shù)采用星形網(wǎng)，在電纜部分則采用樹枝形分配網(wǎng)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)于有線電視網(wǎng)來說是相當(dāng)優(yōu)越的。但是對(duì)于寬帶高速

23、綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)，就很不合理。主要原因是有線電視網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)對(duì)可靠性要求不同，綜合信息網(wǎng)要求網(wǎng)絡(luò)具有很高的可靠性。有線電視網(wǎng)出了故障，造成的后果是部分用戶在某段時(shí)間看不好電視節(jié)目。 綜合信息網(wǎng)一旦出了故障而不能及時(shí)修復(fù)，可能會(huì)給用戶造成無可彌補(bǔ)的損失。通信網(wǎng)的可靠性是網(wǎng)絡(luò)的生命。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，一般采用具有自愈功能的環(huán)形網(wǎng)。如采用星形網(wǎng)，需要有熱備份手段。 在電纜分配網(wǎng)的傳輸通道中，有源器件和無源器件過多，電纜接頭過多，嚴(yán)重降低了系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ诔鞘芯用癯砻軈^(qū)，一個(gè)500戶的光節(jié)點(diǎn)，在光節(jié)點(diǎn)之后至少需要一級(jí)放大器，中間約有36個(gè)分支分配器，十幾個(gè)電纜接頭。這些對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性造成很大威脅。

24、 寬帶高速綜合信息網(wǎng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，對(duì)誤碼率要求很高，要求電纜有很高的屏蔽性，需使用無電磁泄漏的電纜連接器。而目前有線電視網(wǎng)使用的器材很多是達(dá)不到這個(gè)要求的。 在有線電視系統(tǒng)中，分支器的使用是按照下行傳輸廣播電視信號(hào)、使用戶得到滿意的電平而選擇分支器型號(hào)的，而且為了使用戶看好電視而不互相干擾，要求分支器有良好的反向隔離度。當(dāng)使用樹枝形分配網(wǎng)上行傳輸信號(hào)時(shí)，不僅會(huì)產(chǎn)生匯聚噪聲，而且上行信號(hào)還會(huì)產(chǎn)生很大的損耗。若使用的分支器分配器型號(hào)不同、上行信號(hào)經(jīng)過分支器數(shù)量不同，則對(duì)上行信號(hào)產(chǎn)生的損耗也不同，即到達(dá)光節(jié)點(diǎn)時(shí)各用戶上行信號(hào)的電平不同，需要進(jìn)行較復(fù)雜的均衡。 HFC有線電視網(wǎng)中，光纜的傳輸頻帶很

25、寬，而且上下行傳輸是分開使用不同的纖芯;而電纜的傳輸頻帶較窄，而且上下行傳輸是在一根電纜上進(jìn)行。這樣電纜分配網(wǎng)成了整個(gè)傳輸網(wǎng)的瓶頸。一方面很難再提高分配網(wǎng)絡(luò)的傳輸頻帶，另一方面光纜的傳輸頻帶不能充分發(fā)揮而造成資源的浪費(fèi)。 網(wǎng)管問題。在有線電視網(wǎng)中，普遍是沒有使用網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化管理功能的。網(wǎng)絡(luò)功能是否正常，一是靠用戶反映情況。二是靠網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理人員定期巡視監(jiān)測(cè)。寬帶綜合信息網(wǎng)是現(xiàn)代化智能型通信網(wǎng)，要求具有極高的可靠性，一定要有自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)管理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能、配置、故障、計(jì)費(fèi)等進(jìn)行全面管理，以提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)行效益。 (7)IEEE的802.14工作組正在制定 HFC物理層和MAC層標(biāo)準(zhǔn)，但HFC目

26、前還沒有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在我國(guó)開展HFC接入，還有一個(gè)經(jīng)營(yíng)體制的問題，需要打破行業(yè)界限.4.3 電纜調(diào)制解調(diào)器Cable Modem（線纜調(diào)制解調(diào)器）是近兩年開始試用的一種超高速M(fèi)odem，它是利用現(xiàn)成的有線電視（CATV）網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，到現(xiàn)在它已是發(fā)展比較成熟的一種技術(shù)，而通過 Cable Modem 和有線電視網(wǎng)的結(jié)合訪問 Internet 已成為越來越受業(yè)界關(guān)注的一種高速接入方式。4.3.1 Cable Modem 概述由于 CATV 的帶寬是 PSTN（公用交換電話網(wǎng)）根本無法比擬的，因而采用 Cable Modem 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的速率自然是普通 Modem 望塵莫及的。那么，通過

27、 Cable Modem 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸究竟能達(dá)到多高的速度，理論上講 Cable Modem 下載數(shù)據(jù)的峰值速度最高可達(dá)到 36Mbps，這比撥號(hào)接入方式 56Kbps Modem 的速度至少要高 640 倍，所以從 Internet 下載同樣大小的一個(gè)軟件，Cable Modem 與其有著天壤之別。談到 Cable Modem 的產(chǎn)生背景，主要有三個(gè)原因：其一，中國(guó)的 CATV 網(wǎng)如今已成為世界第一大有線電視網(wǎng)，其用戶已達(dá)到 8000多萬，并以每年 500 萬戶的速度增長(zhǎng)，全國(guó)共有二億多的有線電視觀眾。全國(guó)的線路長(zhǎng)度已超過 240 萬公里，其中光纖干線已超過 35 萬公里，在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿

28、海城市以及部分省會(huì)城市，CATV 網(wǎng)已延伸到千家萬戶，有些地區(qū) CATV 網(wǎng)的普及率甚至可以與 PSTN 平分秋色，而中國(guó)真正需要上 Internet 以及進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩羧簞t主要集中在這些城市。其二，由于 CATV 網(wǎng)屬于介質(zhì)共享型，它的布線設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單得多，架設(shè)一條同軸電纜（國(guó)家廣播電視總局已規(guī)劃建設(shè)的全國(guó)廣播電視主干網(wǎng)將使各省市有線電視網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全國(guó)連通）即可連接到各家各戶，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的成本相對(duì)低廉；其三，CATV 網(wǎng)比 PSTN 頻率帶寬高很多，因而很容易達(dá)到極高的速率?；谶@幾個(gè)條件，加速 Cable Modem 實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商品化勢(shì)在必行，全面普及與推廣指日可待。況且，一些大城市中具備一定

29、規(guī)模的 CATV 網(wǎng)很多已改用光纖- 同軸混合（HFC：Hybrid Fiber Coaxial）網(wǎng)，這更為Cable Modem 接入 Internet 提供了良好的發(fā)展?jié)摿Αｈb于此，CableModemCATV 網(wǎng)將蘊(yùn)藏著商機(jī)無限的發(fā)展前景。Cable Modem 和 CATV 的有機(jī)結(jié)合使得訪問 Internet 具有諸多特點(diǎn)：。其一，數(shù)據(jù)傳輸速率至少可達(dá)到 500Kbps；其二，單位時(shí)間內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)量比 PSTN 以及 ISDN 要高得多；其三，可以做到一邊上網(wǎng)，一邊看電視、同時(shí)還可以電話聊天，三者同時(shí)進(jìn)行互不干擾；其四，省去了撥號(hào)連接時(shí)間，開機(jī)即可享受高速服務(wù)。實(shí)際上，Cable Mo

30、dem 的功能還不止如此，它借助光纖-同軸混合線路還可以成倍提高工作速度。近兩年，隨著 Internet 迅猛發(fā)展和 TCP/IP 協(xié)議不斷改進(jìn)，使得基于 HFC（Hybrid Fiber Coaxial）結(jié)構(gòu)的 CATV 建立一個(gè)寬頻 IP 網(wǎng)開展多媒體業(yè)務(wù)將成為未來發(fā)展方向。一級(jí)干線以環(huán)路為主，二級(jí)干線（從工作站到光節(jié)點(diǎn)）則采用星型結(jié)構(gòu)，每個(gè)光節(jié)點(diǎn)可以覆蓋 500- 1500 個(gè)用戶群。Cable Modem 的硬件設(shè)備投入包括一臺(tái) Cable Modem 和初裝費(fèi)、調(diào)試費(fèi)（這兩項(xiàng)為一次性收?。┐蠹s在 1200-1800 元之間（各地方掌握不盡相同，Cable Modem 品牌不同價(jià)格有所

31、差別）。部分城市還可以采用租用方式，一次性預(yù)交一筆保證金，租用期滿后 Cable Modem 歸用戶所有。Cable Modem 與普通的 Modem 相比不僅體積更大，而且設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，它集調(diào)制解調(diào)器、路由器、加密/解密裝置、網(wǎng)絡(luò)接口卡和以太網(wǎng)集線器等于一體。Cable Modem 通過 CATV 進(jìn)行高速訪問時(shí)，常用的連接方式是一端與電腦連接，另一端與 CATV 插座相連。4.3.2 Cable Modem 速率Cable Modem 連接方式可分為兩種：對(duì)稱速率型和非對(duì)稱速率型。前者的 Data Upload（數(shù)據(jù)上傳）速率和 Data Download（數(shù)據(jù)下載）速率相同，都在500

32、kbps-2Mbps 之間；后者的數(shù)據(jù)上傳速率在 500Kbps-10Mbps 之間，數(shù)據(jù)下載速率為 2Mbps-40Mbps。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，上傳速率可在 200Kbps-2Mbps 之間任選，下載速率可在 3Mbps-10Mbps 之間任選。由于目前時(shí)髦的應(yīng)用都是非對(duì)稱模式，因而非對(duì)稱型 Cable Modem 將占主導(dǎo)地位。從實(shí)現(xiàn)角度看，Cable Modem 的傳輸機(jī)理與 PSTN 上普通 Modem 沒有本質(zhì)不同，也是屬于典型的共享介質(zhì)系統(tǒng)，這與其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（如以太網(wǎng)）傳輸方式大同小異。4.3.3 Cable Modem 傳送方式Cable Modem 常見的數(shù)據(jù)傳送方式有兩種：在上傳時(shí)

33、采用四相移鍵控（QPSK）方式，在下載時(shí)采用正交調(diào)幅（QAM64）方式。QAM64 技術(shù)是將數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制在 6MHz 帶寬的有線電視載波信號(hào)上進(jìn)行傳輸，而不影響鄰近頻段其它有線電視信號(hào)正常傳輸。QAM64 的速率最高可達(dá)到 36Mbps。由于 Cable Modem 的上傳信道不固定（通常在 5MHz-42MHz 范圍之間），而該頻段內(nèi)又容易受到包括交流聲（HAM）以及各種交調(diào)噪聲（互調(diào)噪聲）的干擾，因而為降低噪聲很多廠商在上傳線路中多采用 QPSK 技術(shù)，當(dāng)然這是以降低上傳速率為代價(jià)，因而 QPSK 的速率最高只能達(dá)到 10Mbps。美中不足的是 CATV 網(wǎng)對(duì)使用者來說所得到的帶寬往往不固

34、定。當(dāng)然這與用戶群的分布有直接關(guān)系。4.3.4 Cable Modem 存在的問題與發(fā)展?fàn)顩r任何事物都是一分為二的，盡管 Cable Modem 擁有廉價(jià)充裕的帶寬優(yōu)勢(shì)，使它具有廣闊的應(yīng)用前景，但不可否認(rèn) Cable Modem 的發(fā)展過程中同樣也面臨著一些困難。談到存在的問題主要有三個(gè)方面：其一，由于現(xiàn)有的 CATV 網(wǎng)由于都是單向傳輸數(shù)據(jù)（同軸電纜是按單行道模式設(shè)計(jì)的），因此只允許信號(hào)從有線電視臺(tái)傳送到用戶家中，反之則不允許。為了實(shí)現(xiàn)接入 Internet 雙向通信（Internet 聯(lián)網(wǎng)是一種雙向傳輸方式，用戶不僅要接收信息，還要傳送信息），就必需用雙路信號(hào)放大器替換原有的單路信號(hào)放大器

35、，同時(shí)還需要在網(wǎng)絡(luò)頭端（Headend）安裝 IP 路由器使之達(dá)到雙向通信之目的，另外還要求至少應(yīng)是光纖-同軸混合線路（HFC：Hybrid Fiber Coaxial），這樣改造肯定會(huì)花去有線電視臺(tái)的一大筆資金，至于如何分?jǐn)傔@是個(gè)需要協(xié)調(diào)的問題。其二，由于 Cable Modem 搭載的 HFC 模式采用的是簡(jiǎn)單地將幾個(gè)節(jié)點(diǎn)連在一起形成一個(gè)粗糙的總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這就意味著網(wǎng)絡(luò)用戶同樣要和鄰居分享有限的帶寬，如果你正上網(wǎng)的同時(shí)有人在收看有線電視，那么你的速度也會(huì)被拖下來。為改進(jìn)這種可靠性不高的毛病，如今很多都改用星型結(jié)構(gòu)。即便如此，為了兼顧現(xiàn)有的有線電視服務(wù)，多數(shù)情況下 CableModem

36、的傳輸速率只能達(dá)到一少半。其三，CATV 網(wǎng)雖然廣泛分布在各類住宅小區(qū)，但是目前真正需要上Internet 的用戶則集中在高等學(xué)校、科研院所周邊的密集型住宅小區(qū)，這就導(dǎo)致分布不均勻矛盾突出。這個(gè)矛盾一時(shí)半會(huì)還真難以解決。而這三個(gè)方面問題，正是導(dǎo)致 Cable Modem 尚沒有大面積推廣的重要原因。另外，多種功能相似的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相互滲透，因而不可避免的要面對(duì) ISDN、ADSL 等技術(shù)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。Cable Modem技術(shù)是在混合光纖同軸網(wǎng)（HFC）上發(fā)展起來的。由于有線電視的普及，同軸電纜基本已經(jīng)入戶?；谶@一有利條件，有線電視公司推出了基于光纖和同軸電纜混合網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)HFC。同電信部門爭(zhēng)奪接入市場(chǎng)。HFC出現(xiàn)的初期主要致力于傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)的傳送。但是，隨著許多地方試驗(yàn)的相繼失敗，目前有線電視運(yùn)營(yíng)者已經(jīng)放棄在HFC上傳送傳統(tǒng)話有業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)向Cable Modem，在HFC上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提供Internet接入，爭(zhēng)奪寬帶接入市場(chǎng)。 目前商用化的Cable Modem所采用的標(biāo)準(zhǔn)都是由多媒體電纜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（MCNS）組織制定的關(guān)于在HFC上傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一系列標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)組織的成員多是有線電視運(yùn)營(yíng)商，其制定標(biāo)準(zhǔn)的目的是以最低的成本和最短的時(shí)間把產(chǎn)品投放市場(chǎng)，因此該組織制定的標(biāo)準(zhǔn)力圖降低技術(shù)復(fù)雜度和成本。目前，支持MCNS制定的標(biāo)準(zhǔn)的廠商有：ADC、3com