基于HFC网络的三网合一

基于HFC网络的三网合一 HFC技术 HFC即Hybrid Fiber－Coaxial的缩写，是混合光纤同轴电缆网。是一种发展前 景广阔的通信技术，电信服务商现在对HFC表现出浓厚的兴趣。对有些电信服务供应商来说，采用HFC技术向居民住宅和小型商务机构提供融合了数据和视频服务的 综合服务具有相当大的诱惑力。与此同时，HFC还为网络营造企业提供了众多的发展机会。但是，这一技术目前还存在一些设计缺陷，网络的建设和部署成本也比较昂 贵。 HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成，从有线电视 台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输；到用户区域后把光信号转换成电信 号，经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。它与早期CATV同轴电缆网络的不同之处主要在于，在干线上用光纤传输光信号，在前端需完成电—光转换，进入用户区后要完成光—电转换。 HFC的主要特点是：传输容量大，易实现双向传输，从理论上讲，一对光纤可 同时传送150万路电话或2000套电视节目；频率特性好，在有线电视传输带宽内无 需均衡；传输损耗小，可延长有线电视的传输距离，25公里内无需中继放大；光纤间不会有串音现象，不怕电磁干扰，能确保信号的传输质量。同传统的CATV网络相 比，其网络拓扑结构也有些不同：第一，光纤干线采用星形或环状结构；第二，支线 和配线网络的同轴电缆部分采用树状或总线式结构；第三，整个网络按照光结点划分 成一个服务区；这种网络结构可满足为用户提供多种业务服务的要求。随着数字通信 技术的发展，特别是高速宽带通信时代的到来，HFC已成为现在和未来一段时期内宽带接入的最佳选择，因而HFC又被赋予新的含义，特指利用混合光纤同轴来进行 双向宽带通信的CATV网络。 HFC网络能够传输的带宽为750MHz～860MHz，少数达到1GHz。根据原邮电部1996年意见，其中5～42/65MHz频段为上行信号占用，50MHz～550MHz频段用来传输传统的模拟电视节目和立体声广播，650MHz～750MHz频段传送数字电视 节目、VOD等，750MHz以后的频段留着以后技术发展用。 HFC的发展方向 HFC既是一种灵活的接入系统同时也是一种优良的传输系统，HFC把铜缆和光缆搭配起来，同时提供两种物理媒质所具有的优秀特性。HFC在向新兴宽带应用提 供带宽需求的同时却比FTTC（光纤到路边）或者SDV（交换式数字视频）等解决方 案便宜多了，HFC可同时支持模拟和数字传输，在大多数情况下，HFC可以同现有的设备和设施合并。 HFC支持现有的、新兴的全部传输技术，其中包括ATM、帧中继、SONET和SMDS（交换式多兆位数据服务）。一旦HFC部署到位，它可以很方便地被运营商 扩展以满足日益增长的服务需求以及支持新型服务。总之，在目前和可预见的未来， HFC都是一种理想的、全方位的、信号分派类型的服务媒质。 HFC具备强大的功能和高度的灵活性，这些特性已经使之成为有线电视（CATV）和电信服务供应商的首选技术。由于HFC结构和现有有线电视网络结构相似，所以 有线电视网络公司对HFC特别青睐，他们非常希望这一利器可以帮助他们在未来多 种服务竞争局面下获得现有的电信服务供应商似的地位。 [ 摘 要 ] 本 文 提 出 了 一种 基 于 cable modem 技 术 ， 在 HFC 网 络 中 实 现 电 信 、 计 算机 和 有 线 电 视 三 网 的 方 案 。 1 前 言 由 于 数 字 技 术 和 计 算 机 技 术 的 迅 猛 发 展 ， 电 信 、计 算 机 和 有 线 电 视 网 络 开 始 互 相 渗 透 ， 人们 希 望 通过 单 一 网 络 向 用 户 提 供 话 音 、 数 据 、 图 像 和 电 视 等综 合 业 务 ， 这 就 是 三 网 合 一 。 如 何进 行 这 项 技 术 ，合 在 什 么 网 络 ， 国 内 外 专 家 和 技 术 人 员 都 提 出 各 自的 见 解 ， 并 投 入 大 量 的 人 力和 物 力 进 行 积 极 的 研 究， 可 谓 仁 者 见 仁 ， 智 者 见 智 。 这 里 作 者 从 中 国 覆 盖率 最 高 的 网 络 有 线 电视 的 HFC 网 络 出 发 ， 基 于 Cable Modem 技 术 提 出 了 实 现 三 网 合 一 的 实 现 方 案 。 2 系 统 结 构 有 线 电 视 系 统 中 普 遍 采 用 HFC( 光 纤 / 电 缆 ) 结 构 。采 用 光 缆 将 信 号 传 输 到 小 区 节 点 ， 再 用 同 轴 分 配 网络 将 信 号 送 到 用 户 家 中 。 由 于 用 光 纤 代 替 同 轴 干 线电 缆 后 网 络 性 能 获 得 极 大 的 改 进 ， 以 致 于 在 实 现 高效 率 宽 带 交 互 通 信 时 ， 早 期 的 " 光 纤 到 户 " 目 标 不 再认 为 是 必 须 的 。 。 HFC 本 身 是 一 个 CATV 网 络 ， 视 频 信 号 可 以 直 接 进 入用 户 的 电 视 机 ， 采 用 新 的 数 字 调 制 技 术 和 数 字 压 缩技 术 ， 可 以 向 用 户 提 供 数 字 电 视 和 HDTV 。 同 时 ， 话 音和 高 速 的 数 据 可 以 调 制 到 不 同 的 频 段 上 传 送 ， 来 提供 电 话 和 数 据 业 务 。 这 样 HFC 支 持 全 部 现 存 的 和 发 展的 窄 带 和 宽 带 业 务 ， 成 为 所 谓 的 全 业 务 宽 带 网 络 。而 且 ， HFC 可 以 简 单 地 过 渡 到 FTTH 网 络 ， 为 光 纤 用 户环 路 的 建 设 提 供 了 一 种 循 序 渐 进 的 手 段 。 采 用 HFC 网 络 实 现 三 网 合 一 是 通 过 Cable Modem 技 术 实现 的 ， 系 统 结 构 见 图 1 。 2.1 数 据 传 输 的 实 现 在 cable modem 技 术 中 ， 采 用 了 双 向 非 对 称 技 术 [1 ， 2] ， 在 频 谱 中 分 配 90 到 860MHZ 间 的 一 个 频 段 作 为 下 行的 数 据 信 道 。 对 一 个 6MHZ 的 模 拟 带 宽 ， 通 过 64QAM 和 256QAM 数 字 调 制 ， 传 输 速 率 达 到 27Mbps 和 36Mbps 。 同 时在 频 谱 中 分 配 5 到 50MHZ 中 的 一 个 频 段 作 为 上 行 回 传 。采 用 QPSK 或 者 16QAM 调 制 ， 对 200Khz 到 3.2Mhz 的 模 拟 带 宽调 制 后 ， 可 获 得 0.3Mbps 到 10Mbps 的 速 率 。 通 过 上 行 和下 行 数 据 信 道 形 成 数 据 传 输 的 回 路 。 这 里 采 用 非 对称 技 术 ， 主 要 考 虑 到 目 前 数 据 业 务 的 信 息 量 集 中 在下 行 ， 如 internet 的 浏 览 。 系 统 遵 照 国 际 标 准 MCNS 的 ， 通 信 协 议 采 用 TCP/IP 。 实 现 的 业 务 有 internet 的 高 速 接 入 ， E-mail ， 计 算 机互 连 ， 家 用 办 公 等 。 2.2 话 音 的 传 输 由 于 采 用 IP 技 术 ， 提 供 话 音 业 务 时 ， 通 过 Voice Over IP 实 现 。 3 与 PSTN 的 互 通 上 面 实 现 的 话 音 业 务 局 限 在 HFC 网 络 中 ， 或 者 通 过 Internet 网 络 ， 与 其 中 的 用 户 实 现 internet Phone 功 能 。目 前 ， 电 话 用 户 还 是 电 信 网 ， 要 真 正 提 供 话 音 业 务必 须 与 PSTN 互 通 。 实 现 互 通 的 方 法 有 两 种 。 如 图 2 。一 是 从 internet 通 过 IP Phone 网 关 来 与 公 网 相 连 。 二 是从 HFC 的 局 端 系 统 CMTS 通 过 IP Phone 网 关 走 向 公 网 [3] 。 基 于 cable modem 技 术 ， 在 HFC 网 络 中 实 现 三 网 合 一 ，解 决 了 将 宽 带 业 务 引 入 家 庭 的 瓶 颈 问 ， 提 供 电 视、 电 话 和 互 联 网 的 访 问 功 能 可 以 说 是 只 是 其 中 的 几种 业 务 ， 未 来 的 应 用 还 有 很 多 ， 还 有 待 于 我 们 去 探索 。