混合光纤同轴（HFC）接入技术

njjnbc · 发表于 2006-10-26 02:05:01

为了解决终端用户通过普通电话线入网速率较低的问题，人们一方面通过xDSL技术提高电话线路的传输速率，另一方面尝试利用目前覆盖范围广、最具潜力、具有很大带宽的CATV网络。HFC（Hybrid Fiber Coaxial）网是指光纤同轴电缆混合网，它是一种新型的宽带网络，采用光纤到服务区，而在进入用户的"最后1公里"采用同轴电缆。最常见的也就是有线电视网络，它比较合理有效地利用了当前的先进成熟技术，融数字与模拟传输为一体，集光电功能于一身，同时提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务，还可以逐步开展交互式数字视频应用。 
 
 
HFC接入技术就是以现有的CATV网络为基础，采用模拟频分复用技术，综合应用模拟和数字传输技术、射频技术和计算机技术所产生的一种宽带接入网技术。与光纤到路边（FTTC）不同的是，其同轴电缆不是星型结构，而是采用树型结构，通过分支器连接到终端用户。光分配节点（ODU）到头端（HE）为星型拓扑结构，采用AN－SCM光波技术通过光缆传输信号，所有连接到光节点的用户共享一条光纤线路。HFC技术可以统一提供CATV、话音、数据及其他一些交互业务，它在5～50MHz频段通过QPSK和TDMA等技术提供上行非广播数据通信业务，在50～550MHz频段采用残留边带调制（VSB）技术提供普通广播电视业务，在550～750MHZ频段采用 QAM和 TDMA等技术提供下行数据通信业务，如数字电视和VOD等，750MHz以上频段暂时保留以后使用。终端用户要想通过HFC接入，需要安装一个用户接口盒（UIB），它可以提供三种连接：使用CATV同轴电线连接到机项盒（STB），然后连接到用户电视机；使用双绞线连接到用户电话机；通过Cable Modem连接到用户计算机。 
 
 
由于CATV网络覆盖范围已经很广泛，而且同轴的带宽比铜线的带宽要宽得多，因此HFC是一种相对比较经济、高性能的宽带接入方案，是光纤逐步推向用户的一种经济的演变策略，尤其是在有线电视网络比较发达的地区，HFC是一种很好的宽带接入方案。不过HFC接入技术的应用也有一些需要解决的问题，首先，原有的CATV网络只提供广播业务，大都为单向网络，为实现双向通信，需要有双向分配放大器、双向滤波器和双向干线放大器等。其次，HFC接入系统为树型结构，同轴的带宽是由所有用户公用的，而且还有一部分带宽要用于传送电视节目，用于数据通信的带宽受到限制，目前一般一个同轴网络内至多连接500个用户，另外树型结构使其上行信号存在噪声积累。再者，HFC网络的安全保密性、系统健壮性以及价格等问题也有待进一步解决和完善。最后，IEEE的802.14工作组正在制定 HFC物理层和MAC层标准，但HFC目前还没有统一的国际标准。在我国开展HFC接入，还有一个经营体制的问题，需要打破行业界限。 
 
 
HFC网是目前世界上公认较好的接入方式，是解决信息高速公路最后1公里宽带接入网的最佳方案。HFC综合网可以提供电视广播（模拟及数字电视）、影视点播、数据通信、电信服务（电话、传真等）、电子商贸、远程教学与医疗、以及增值服务（电子邮件、电子图书馆）等极为丰富的服务内容。 
 
 
由于HFC网络大部分采用传统的高速局域网技术，但是最重要的组成部分也就是同轴电缆到用户电脑这一段使用了另外的一种独立技术，这就是 Cable Modem，即电缆调制解调器又名线缆调制解调器，是一种将数据终端设备（计算机）连接到有线电视网（Cable TV），以使用户能进行数据通信，访问Internet等信息资源的设备。它是近几年随着网络应用的扩大而发展起来的，主要用于有线电视网进行数据传输。用户可以通过CM连接有线电视宽带网（即HFC网络）接入有线电视数据网，有线电视数据网再和internet高速相连，用户即可在家中高速连入internet网。尽管它依靠现有的有线电视网络，但是它必须对现有的有线电缆进行双向改造后才能实现对Internet的上传。利用Cable modem接入Internet可以实现10Mb/s～40Mb/s的带宽，下载速度可以轻松超过100kb/s，有时甚至可以高达300kb/s，用它可以非常舒心地享受宽带多媒体业务，而且Cable modem可以绑定独立的IP。 
 
 
Cable Modem其主要功能是将数字信号调制到射频（FR）以及将射频信号中的数字信息解调出来。除此之外，Cable Modem还提供标准的以太网接口，部分地完成网桥、路由器、网卡和集线器的功能，因此，要比传统的Modem复杂得多。 
 
 
CableModem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable(电缆)的一个频率范围内传输,接收时进行解调，传输机理与普通Modem相同，不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。而普通Modem的传输介质在用户与交换机之间是独立的，即用户独享通讯介质。CableModem属于共享介质系统，其它空闲频段仍然可用于有线电视信号的传输。Cable Modem提供双向信道：从计算机终端到网络方向称为上游（Upstream）信道，从网络到计算机终端方向称为下游（Downstream）信道。 
 
 
上游信道带宽一般在200kbit／s到2Mbit／s之间，最高可达10Mbit／s。上游信道采用的载波频率范围在5MHz到40MHz之间，由于这一频段易受家用电器噪声的干扰，信道环境较差，一般采用较可行的QPSK调制方式。 
 
 
下游信道的带宽一般在3Mbit／s至10Mbit／s之间，最高可达36Mbit／s。下游信道采用的载波频率范围在42MHz到750MHz之间，一般将数字信号调制到一个6MHz的电视载波上，典型的调制方式有QPSK和QAM64等，前者可提供10Mbit／s带宽，后者可提供36Mbit/s带宽。 
 
 
Cable Modem 本身不单纯是调制解调器，它集MODEM、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口卡、SNMP代理和以太网集线器的功能于一身。它无须拨号上网，不占用电话线，可永久连接。服务商的设备同用户的Modem之间建立了一个VLAN（虚拟专网）连接，大多数的Modem提供一个标准的10BaseT以太网接口同用户的PC设备或局域网集线器相联。　　 
 
 
CableModem彻底解决了由于声音图像的传输而引起的阻塞，其速率已达10Mbps以上，下行速率则更高。而传统的Modem虽然已经开发出了速率56Kbps的产品，但其理论传输极限为64Kbps，再想提高已不大可能。我们可以看出CableModem是未来网络发展的一个主流之一，但是，目前尚无CableModem的国际标准，各厂家的产品的传输速率均不相同。 
 
 
HFC网的优点就是可以充分利用现有的有线电视网络，不需要再单独架设网络，并且速度比较快，但是它的缺点就是HFC网络结构是树型的，Cable Modem上行10M下行38M的信道带宽是整个社区用户共享的，一旦用户数增多，每个用户所分配的带宽就会急剧下降，而且共享型网络拓扑致命的缺陷就是它的安全性（整个社区属于一个网段），数据传送基于广播机制，同一个社区的所有用户都可以接收到他人的数据包。 
 
 
从长远看，HFC网计划提供的是全业务网（FSN），将来用户数从500户降到25户，实现光纤到路边。最终用户数可望降到一户，实现光纤到家，提供一条通向宽带通信的新途径。但回传信道的干扰仍需解决。目前有多种解决方案，其中较彻底的是小型光节点方案，就是用独立的光纤来传双向业务。小型光节点采用低成本激光器，很靠近用户，同轴网部分为无源网。回传信道则安排在高频端，彻底避免回传信道的干扰问题。第二种比较好的是采用同步码分多址（S-CDMA）技术。此时信号处理增益可达21.5dB，干扰大大减少，系统可工作在负信噪比条件，较好解决回传信道的噪声和干扰问题。HFC的最新发展趋势是与DWDM相结合，充分利用DWDM的降价趋势简化第二枢纽站，将路由器和服务器等移到前端，消除光－射频－光变换过程，可以简化系统，进一步降低成本。

liguoyi · 发表于 2006-10-26 10:17:14

总结的东西总是有很大的价值

游神暴风 · 发表于 2006-11-8 00:02:51

多发点让我慢慢看!

nhtjh · 发表于 2006-11-21 15:38:36

好厉害啊，真的要慢慢看。

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混合光纤同轴（HFC）接入技术

re:总结的东西总是有很大的价值

re:多发点让我慢慢看!

re:好厉害啊，真的要慢慢看。