【正文】 34 HFC 網(wǎng)絡 數(shù)據(jù)服務與 線纜調制解調器 HFC 寬帶接入的一個重要市場之一是數(shù)據(jù)服務，如因特網(wǎng)的接入業(yè)務。通過上行發(fā)射機和光纖傳回中心局，由上行光接收機接收并變換 成射頻信號，將電話信號送至主數(shù)字終端 HDT 與 PSTN 電話網(wǎng)互連，將用戶上行控制信號送到服務器。每個光節(jié)點可分出若干條雙向同軸電纜線，以星 樹型網(wǎng)絡拓撲湖結構覆蓋約 500 戶用戶。模擬和數(shù)字電視、電話和數(shù)據(jù)業(yè)務合用一臺下行光發(fā)射機，將下行業(yè)務用一根光纖傳輸至相應的光節(jié)點。放大器的輸入和輸出端都接有分波器，把上行和下行信號進行分離或混合，使上行信號進入各自的通道進行調整和放大。我國采用5～ 30MHz 頻段傳送商行信號， 48MHz 以上頻率傳送下行信號， 30～ 48MHz 為保護帶，以見效由于濾波器特性不夠完善而造成的頻帶交叉影響。在雙向有線電視系統(tǒng)中，要求傳輸系統(tǒng)具有雙向傳輸功能，這就要求在傳輸系統(tǒng)中采用的放大器必須能夠雙向放大。 頻率分割法則是將電纜的工作頻率做分割，利用不同的頻帶實現(xiàn)上下行信號的傳世一般低頻用于上行信道，高頻用于下行信道。然而對有線電視系統(tǒng)來說，鋪設雙同軸電纜完成雙向傳 輸，由于成本太高，因而幾乎是不可能的。有線電視系統(tǒng)中實現(xiàn)殺向傳輸有空間分割法和頻率分割法。 雙向傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法 為 提供交互式多媒體業(yè)務， CATV 網(wǎng)必須是雙向的。 HFC寬帶接入網(wǎng) HFC 網(wǎng)絡結構的提出不僅解決了傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)在支持廣播電視方面的問題，而且通過引入雙向可交換式寬帶通信網(wǎng)絡，得以支持大范圍用戶的 ２０ 寬帶應用。正個網(wǎng)絡被分成若干個小區(qū)以后，各個小區(qū)相互獨立，網(wǎng)絡中任何一點的失效都不會造成大面積的影響。結構如 圖 32。更進一步，由于光纖傳輸比同軸電纜的抗外界電磁干擾能力更強，因而有助于保證傳輸?shù)膱D象信號質量，同時滿足無線電頻管理部門對電磁兼容特性惡毒要求。它采用先進的光纖傳輸技術并利用新型的網(wǎng)絡拓撲，顯著 地增加了提供給沒一個用戶可用的寬帶；通過采用數(shù)字傳輸和復雜的調制技術，有效地增加了上下行通道的承載能力 有線電 視領域從 80 年代便開始了利用光纖來代替?zhèn)鹘y(tǒng)干線中繼傳輸所用的同軸電纜和與之相應的放大器。 （ 3）頻道容量小 傳統(tǒng)同軸電纜有線電視網(wǎng)絡存在的問題限制了其規(guī)模的進一步擴大和他在多媒體寬帶中的應用，因而導致了新一代有線電視網(wǎng)絡結構 —— 光纖同軸電纜混合網(wǎng) HFC 的誕生。 （ 2）信號質量低 傳統(tǒng)同軸電纜電視系統(tǒng)存在的另外一個問題是用戶接受信號質量的降低。因此，任何放大器故障都會造成該放大器以下的所有 用戶信號中斷。 （ 5）按傳輸?shù)男盘栃问椒郑? 模擬信號傳輸分配系統(tǒng)； 模擬和數(shù)字信號混合傳輸分配系統(tǒng)。 （ 3）按頻道利用方式分為： 非鄰頻傳輸系統(tǒng)和鄰頻傳輸系統(tǒng)。 有線電視系統(tǒng)根據(jù)其規(guī)模大小，干線傳輸方法、頻道利用方式和傳輸網(wǎng)絡結構可分為若干類型： （ 1）按用戶數(shù)量分： A 類系統(tǒng)： 100000 個用戶以上的城市有線電視網(wǎng)； B 類系統(tǒng)： 3000～ 10000 個用戶的住宅小區(qū)或大型企業(yè)生活區(qū)內的大型閉路電視網(wǎng)； C 類系統(tǒng)： 500～ 3000 個用戶的住宅小區(qū)或大型建筑內的中型閉路電視網(wǎng)； D 類系統(tǒng)： 500 個用戶以內的小型閉路電視網(wǎng)。 同軸電纜傳輸是最簡單的一種干線傳輸方式，具有成本低、設備可靠、安裝方便等優(yōu)勢。它主要包括各種類型的干線放大器、干線電纜、干線光纜、光發(fā)射機、光接收機、多路微波分配系統(tǒng)和調頻微波中繼等。它包括頻道處理器、頻道變換器、加擾系統(tǒng)、調制器、混 合器以及需要分配的各種信號的發(fā)生器等。 （ 2）前端 前端是指在有線電視系統(tǒng)中用以處理接收到和自辦的、需要分配的節(jié)目信號的一系列設備。換句話說，就是有線 電視網(wǎng)絡可以保證所有用戶沒有任何障礙的接收其廣播信號。 １７ 圖 31 在傳統(tǒng)的單向廣播 式網(wǎng)絡結構中，網(wǎng)絡中的所有用戶分享這一相同的樹枝型網(wǎng)絡及其廣播寬帶，用戶可以通過調諧器調諧接收到取得授權的任何一個頻道。為了支持這種帶通分配結構，前端主要由三種關鍵部分組 成，即調制器、變頻器和信號混合器。 。一般的有線電視系統(tǒng)主要由信號源、前端、干線傳輸和用戶分配等四部分組成。 HFC 網(wǎng)絡一般利用 5～ 40Hz 頻帶作為上行通信信道， 50MHz～ 1000GHz作為下行信號通道，這種具有非對稱雙向傳輸功能的結構，使有線電視網(wǎng)絡具有廉 價、寬帶、多功能的特點，實現(xiàn)了分配型業(yè)務和交換型業(yè)務在有線電視網(wǎng)中的統(tǒng)一。有線電視網(wǎng)絡光纖化已成為一種趨勢，光纖 /同軸電纜混合（ HFC）系統(tǒng)以其頻帶寬、容量大、成本低、雙向性好、抗干擾性強等優(yōu)點，已成為有線電視系統(tǒng)的主要模式。為了進一步擴大有線電視的覆蓋范圍，使之從局部網(wǎng)絡擴展到城域網(wǎng)規(guī)模，采用了多路微波分配系統(tǒng)、光纖傳輸系統(tǒng)、光纖電纜混合 系統(tǒng)等先進技術。閉路電視系統(tǒng)的節(jié)目數(shù)量和用戶覆蓋范圍大大超出了原來公用天線系統(tǒng)，從而覆蓋范圍擴大到成片住宅小區(qū)、企事業(yè)單位，方便了本系統(tǒng)內自辦節(jié)目的播出。 MATV 的特點是只接收和差轉開路廣播電視信號，頻道少，傳輸距離短，覆蓋范圍一般僅局限與住宅樓、辦公樓等。雙向傳輸速率 32kbit/s 到 640kbit/s 以 32kbit/s 倍增 １６ 第 3 章 基于有線電視網(wǎng)的寬帶接入 有線電視網(wǎng) 有線電視網(wǎng)的初期， 為了解決邊遠地區(qū)電視節(jié)目的收看，改善城市內處于高大建筑物陰影區(qū)內居民的收視效果，采用了公用天線系統(tǒng) MATV。雙向 16kbit/s，數(shù)據(jù)傳輸速率，范圍是 32kbit/s 到640kbit/s 以 32kbit/s 倍增 LS1 選擇性支持。在北美單向數(shù)據(jù)速率從 32kbit/s 到 （在歐洲 和其他地區(qū)上限為 ） AS3 選擇性支持。 AS1 選擇性支持。 表 22 信道支持簡介 １５ 信道 支持簡介 AS0 必須支持，單向 從 32kbit/s 到 。前面 4 個信道以單工模式運行，定義為 ASO、 AS AS AS3，可以獨立運行；剩下的 3 個信道 LS0， LS1， LS2 和 LS3 以雙工模式工作。 信道和傳輸類型 ADSL 數(shù)據(jù)的為數(shù)據(jù)流可分為 7 個信道同時傳輸，見表 22。 2. DSLAM 在參考模型中的接入點也稱作 DSLAM?；夭ㄏ夹g的費用比 FDM高，使其競爭力較低。當信號被接受到，接受方從信號中去除 回波后很好的恢復出有用的信號（回波為它上次發(fā)送信號的反射）。 １４ 圖 23 圖 24 回波消除使用了一種技術，發(fā)送方傳輸并記憶發(fā)送的模擬信號。 回波消除是一種被使用在 和 中的技術，允許上，下行通道頻帶重疊，實際使用頻帶比較寬。 FDM 把剩下的頻帶分為上行頻帶和下行頻帶，如圖 23，上行 通道占用 25～ 200kHz,下行通道頻帶為 250 kHz～ 方法的一個問題是上行，下行信道不能重疊，這就減小了實際可用的帶寬。有時叫 DSL Modem，屬于網(wǎng)絡的物理層，用來實現(xiàn)頻域帶寬分配和速率自適應。電話線兩端接口分開規(guī)定是因為線上的信號不對稱的緣故 UC2 POTS 濾波器和 ATUC 間的接口 UR 用戶端電話線和 POTS 間的接口 UR2 POTS 濾波器和 ATUR 間的接口 VA ATUC 和入節(jié)點間的邏輯借口 VC 接入節(jié)點和網(wǎng)絡間的接口。當網(wǎng)絡是點對點被動連接時，它與 TSM 相同。一個 ATUR 可以有不止一種 TSM 接口（例如，一個 T1/E1 連接器和一個以太網(wǎng)連接器）。 POTS濾波器和 POTS TSM ARUR 和房屋分配網(wǎng)間的接口。執(zhí)行終端匹配功能，如機頂盒、 PC、接口或者 LAN路由器 分離器 在網(wǎng)絡端 和用戶端分離高頻（ ADSL） 和低頻（ POTS）信號的濾波器。可以是點對點或多點，可以是被動或主動網(wǎng)絡。依網(wǎng)絡不同，可有不同的距離、直徑、壽命和傳輸特性 窄帶網(wǎng)絡 速度小于 POTS 簡單老式電話服務 １３ POTSC 網(wǎng)絡端 PSTN 和 POTS 間分離器接口 POTSR 用戶端話機和 POTS 間分離器接口 PDN 房屋分配網(wǎng)。 ATUR 可以被集成在 SM 中 接入接點 寬帶和窄帶數(shù)據(jù)的集中點。 圖 23 表 21 ADSL 論壇系統(tǒng)相關模型定義 元 素 描 述 ATUC 處于網(wǎng)絡末端 的傳輸單元。 ADSL系統(tǒng)參考模型 ADSL 論壇為組成 ADSL 收發(fā)系統(tǒng)的電線網(wǎng)絡提供了在體系結構、接口以及協(xié)議方面的技術知道。 該技術可在普通電話線上將現(xiàn)有電話線路的頻寬經(jīng)由調制解調技術處理后擴大，其中較高容量的部分用來將大量的資料傳輸?shù)接脩舳?，而用戶端?jīng)由網(wǎng)絡回送信號時，則使用較慢的速率來處理，從而實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)和語音同傳，使現(xiàn)存的雙絞電 １２ 話線成為 進入多媒體和高速數(shù)字通信領域的路徑。對家庭用戶而言， ADSL 技術可以提供高達8Mbit/s 的 Inter 下行通道，可以為基于因特網(wǎng)的應用帶來更高的接入帶寬，大大的 提高了 Web 瀏覽、文件下載、 Web 視音頻 等應用性能，是用戶高速寬帶應用中很具吸引力的技術。 由于人們網(wǎng)上沖浪、數(shù)據(jù)檢索、視頻點播時，下行寬帶的需求一般遠大于上行帶寬，所以速率非對稱 DSL 很適合 Inter 高速接入等應用。速率對稱型包括 ISDN，高數(shù)據(jù)率的數(shù)字用戶線 HDSL，單線路數(shù)字用戶線 SDSL。圖 22 表示出了傳統(tǒng) Modem 與 xDSL 技術提供 Inter 接入服務時的網(wǎng)絡連接方式和差異之處。它是在普通電話線的兩端分別接入 DSL 調制解調器，利用數(shù)字信號的寬頻帶寬特性進行數(shù)據(jù)傳輸。盡管 ISDN傳輸數(shù)據(jù)的物理媒介仍然是傳統(tǒng)的銅質雙絞線，但在其上傳輸?shù)男盘栆咽菙?shù)字信號，即在網(wǎng)絡側和用戶側的接口是數(shù)字接口。如果沒有濾波器，盡管銅纜接入線存在相當大的衰減，但它能傳輸?shù)念l 率仍然可達數(shù)兆赫茲 為了克服模擬話帶 Modem 在承載數(shù)據(jù)業(yè)務時傳輸速率較低的弱點，人們先后提出了 ISDN， Xdsl,Cable Modem 等多種接入技術，其中 ISDN 提出最早 。 基于電話用戶網(wǎng)絡的數(shù)字本地環(huán)路 模擬話帶 Modem 其傳輸速率的上限在雙向對稱傳輸時為 ，在不對稱傳輸時可達到 56Kbit/s，然而話帶調制解調器的傳輸速率限制并不是來自于用戶線本身，而是來自于本地交換網(wǎng)絡。隨著近兩年上網(wǎng)用戶的不斷增加，大大促進了模擬 Modem 在技術、設備、功能及速率等方面的全面發(fā)展，在很短的時間內使設 備的速率從 升到了 56Kbit/s。 模擬話帶調制解調器（ Modem）是一種可以使個人計算機用戶通過 公共交換電話網(wǎng)絡 （ PSTN）進行數(shù)據(jù)通信的數(shù)字通信設備，它利用 原來傳輸模擬話音信號的電話線路，通過將數(shù)據(jù)調制到話音帶寬上實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。 １０ 圖 21 基于模擬本地環(huán)路的數(shù)據(jù)接入 利用 公共交換電話網(wǎng)絡 （ PSTN）進行遠程接入，用戶只要利用一條電話線和普通的模擬話帶調制解調器，在向 互聯(lián)網(wǎng)服務提供商 ISP 神氣功能一個賬號，交納一定費用和向電信 局繳納不多的市話費，即可得到世界各地的信息服務，或者通過電話線直接進行點對點的互連。這種用電感來延長模擬本地環(huán)的過程叫“加載”。既然如此，很容易想到高容抗電路 。 在電路中，電容會改變電流相對于電壓的相位，而相位的變化則意味著最大的電壓值與最大的電流值將不能同時出現(xiàn)，這就限制了在電路中通過的功率。另外增加金屬套或網(wǎng)來屏蔽線對也可以改善語音質量，但這種方法成本太高， 而且也會引入衰減。但長距離并列的線對仍會產(chǎn)生信號的衰減，因為線對可以看做城市一個長而薄的電容，而電容會存儲信號而阻止其自由通過。 （ UTP） 最初，提供 模擬電話服務的本地環(huán)路只有一根導線，采用所謂的“大地回波”形成回路。引入線從一個被叫作網(wǎng)絡借口設備 NID 的接線盒與用戶房間相連。從本地交換局出來的第一個 3km饋線電路可以有數(shù)百甚至數(shù)千對用戶線纏繞在一起。通常在同一條用戶電纜中纏有多個本地環(huán)路，稱為束群。我國電信部門已經(jīng)敷設一億多條銅雙絞線 ，這是發(fā)展以 ADSL 為主的寬帶接入網(wǎng)的重要基礎設施。 ９ 第 2 章 基于電信用戶的寬帶接入 目前，傳統(tǒng)電信部門一般通過敷設大量的用戶雙絞線電纜為用戶提供模擬電話、傳真、數(shù)字電話和 窄帶數(shù)據(jù)業(yè)務 。無線接入更 適合不發(fā)達的廣大地區(qū)，如新疆，西藏，青海等。 目前，提供 PLC 接入的寬帶運營商較少， 并且 電力線是一個極其不穩(wěn)定的高躁聲、強衰減的傳輸通道 ，不利于可靠傳輸。 電力線是一個極其不穩(wěn)定的高躁聲、強衰減的傳輸通道，要實現(xiàn)可靠的電力線高速數(shù)據(jù)通信，必須解決低壓配電網(wǎng)上各種因素如：噪聲、阻抗波動、配電網(wǎng)結構、電磁兼容性以 及線路阻抗和容性負載引起的信號衰減等主要因素對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?如圖 14。通過對現(xiàn)有