關(guān)于HFC寬帶接入的探討

趙宇昕 張鵬

摘要：本文對(duì)HFC網(wǎng)絡(luò)寬帶接入技術(shù)的基本原理、應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的論述，提出HFC接入的解決方案和實(shí)現(xiàn)方法，希望可以為寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和寬帶接入技術(shù)的研究提供重要的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：英特網(wǎng)；寬帶接入；HFC網(wǎng)絡(luò)

HFC(Hybrid Fiber Coaxial)網(wǎng)是指光纖同軸電纜混合網(wǎng)，也叫光電混合傳輸網(wǎng)絡(luò)，是一種新型的寬帶網(wǎng)絡(luò)，它的傳輸介質(zhì)是光纖和同軸電纜，信號(hào)在干線中傳輸是用光纖作為傳輸介質(zhì)的，在用戶端，也就是進(jìn)入用戶的“最后一公里”采用同軸電纜傳輸信號(hào)。

基于HFC的寬帶接入技術(shù)充分利用現(xiàn)有的HFC網(wǎng)絡(luò)資源，避免了網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)建設(shè)，有效地解決了網(wǎng)絡(luò)布線的困難，降低了整體投資成本。HFC是當(dāng)前發(fā)展信息高速公路的最佳綜合業(yè)務(wù)寬帶接入網(wǎng)之一，該網(wǎng)絡(luò)還可以提供智能子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)布線的優(yōu)化與集成。

一、光纖與同軸電纜

光纖，也叫光導(dǎo)纖維或光纜，作為一種新型先進(jìn)的傳輸介質(zhì)，自從問(wèn)世以來(lái)，在通信和電視傳輸方面得到了廣泛的應(yīng)用。采用光纜傳輸系統(tǒng)，可充分利用光纖傳輸具有的寬帶、抗干擾和高保真等特性，有利于實(shí)現(xiàn)通信、計(jì)算機(jī)和有線電視的三位一體，使未來(lái)的有線電視能融合于信息高速公路中。光纖傳輸?shù)挠幸韵绿攸c(diǎn)：

（1）頻帶寬，傳輸容量大。

（2）傳輸損耗小。

（3）抗干擾性能強(qiáng)。

（4）保真度高。

（5）重量輕，鋪設(shè)方便。

（6）來(lái)源豐富。

二、關(guān)于HFC傳輸網(wǎng)絡(luò)

1、HFC網(wǎng)絡(luò)的組成

HFC寬帶網(wǎng)可分為三個(gè)部分：前端系統(tǒng)、光節(jié)點(diǎn)、用戶。前端系統(tǒng)是發(fā)送、接收數(shù)據(jù)信號(hào)的各種設(shè)備的統(tǒng)稱。光節(jié)點(diǎn)是光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的地方。在前端和光節(jié)點(diǎn)之間采用光纖傳輸，而光節(jié)點(diǎn)到用戶則經(jīng)過(guò)一連串的有源放大器件和無(wú)源分支分配網(wǎng)絡(luò)。在通常的概念中，有線電視網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)單向網(wǎng)絡(luò)，電視信號(hào)將總頻率范圍分割成一個(gè)個(gè)頻道，每個(gè)頻道占用一小段頻率；而在經(jīng)過(guò)雙向改造的750MHz同軸電纜網(wǎng)絡(luò)中，低頻段(如5～40MHz)用于回傳信息，中間頻段仍然是電視信號(hào)，而550MHz以上則用于數(shù)據(jù)信號(hào)以及數(shù)字電視信號(hào)。由此可以知道用電纜調(diào)制解調(diào)器(CableModem，簡(jiǎn)稱CM)上網(wǎng)的頻道與電視使用的頻道不同，所以用戶也不必?fù)?dān)心開通CM上網(wǎng)后會(huì)影響電視使用的頻道。

HFC與電信的寬帶接入方式與ADSL相比，先進(jìn)的地方在于完全改變了傳輸介質(zhì)，不再受雙絞的銅質(zhì)電話線固有特性的影響。另外帶寬也是HFC網(wǎng)絡(luò)的另一顯著優(yōu)勢(shì)。多路光纖的主干線能夠不斷擴(kuò)容，電視線纜傳輸?shù)南滦行盘?hào)目前能達(dá)到36MB/s。

2、HFC 接入技術(shù)

（1）HFC的基本原理。HFC網(wǎng)絡(luò)中的下行數(shù)據(jù)經(jīng)由相應(yīng)調(diào)制技術(shù)(如QPSK，QAM等) 轉(zhuǎn)換成模擬射頻信號(hào)，這些模擬射頻信號(hào)和其它音頻和視頻的模擬信號(hào)經(jīng)由頻分復(fù)用方式合成一個(gè)寬帶射頻信號(hào)，加到前端的光發(fā)射機(jī)上，并調(diào)制成光信號(hào)傳輸?shù)焦夤?jié)點(diǎn)并經(jīng)同軸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接脩簟Ｔ谟脩舳?，用戶接收相?yīng)頻帶的信息后，進(jìn)行解調(diào)得到所需數(shù)據(jù)。用戶上行數(shù)據(jù)經(jīng)Cable Modem調(diào)制成為模擬的射頻信號(hào)，送到同軸網(wǎng)絡(luò)上，由同軸電纜放大器接收處理后轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過(guò)光纖傳送到局端的CMTS(電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)) ，經(jīng)解調(diào)等處理后轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)流送往外部網(wǎng)絡(luò)。Cable Modem是一種可以通過(guò)有線電視(CATV) 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)接入的裝置。

（2）HFC主要網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。在HFC網(wǎng)絡(luò)中，局端接入設(shè)備以上部分，就是常規(guī)的城域或局域網(wǎng)絡(luò)，有網(wǎng)管系統(tǒng)，也有提供本地業(yè)務(wù)的服務(wù)器，以及相關(guān)的用戶認(rèn)證與計(jì)費(fèi)設(shè)備。從局端到用戶端的Cable Modem 是HFC 的部分，實(shí)際上完成的是數(shù)據(jù)信號(hào)在有線電視網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)工作。Cable Modem與用戶PC 之間可能通過(guò)以太網(wǎng)或USB接口相連。在有線電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的地區(qū)，充分利用已有的網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)電視信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)的混合傳輸，同時(shí)又可利用同軸電纜線高帶寬的優(yōu)勢(shì)，這些都使得HFC 成為一種很有潛力也很有競(jìng)爭(zhēng)力的接入方式。

3、HFC接入解決方案及實(shí)現(xiàn)方法

（1）解決方案?，F(xiàn)有有線電視網(wǎng)主要由光纜和同軸電纜組成的混合網(wǎng)絡(luò)(HFC)作為一個(gè)寬帶接入平臺(tái)，HFC網(wǎng)絡(luò)不但能夠提供目前的廣播業(yè)務(wù)，而且通過(guò)增加前端(或分配中心)和用戶端設(shè)備，可以逐漸滿足日益增長(zhǎng)的新業(yè)務(wù)需求，在業(yè)務(wù)功能逐步升級(jí)的過(guò)程中，HFC接入網(wǎng)絡(luò)不會(huì)出現(xiàn)傳輸頻帶的“瓶頸”阻塞現(xiàn)象。HFC是有線電視領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一般主干拓?fù)錇樾切?，分支網(wǎng)絡(luò)為樹型結(jié)構(gòu)，光纖用于干線傳輸，而分配網(wǎng)絡(luò)全部采用同軸電纜。在用戶接入網(wǎng)絡(luò)中設(shè)立若干個(gè)前端系統(tǒng)，用戶使用Cable Modem入網(wǎng)。Cable Modem 接入主要是為個(gè)人家庭用戶的Internet接入，小型企事業(yè)單位用戶的局域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

（2）物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。HFC即光纖同軸混合接入技術(shù)，是為充分利用廣播電視網(wǎng)現(xiàn)已接入至千家萬(wàn)戶的CATV同軸電纜來(lái)開發(fā)寬帶綜合接入技術(shù)。從通信市場(chǎng)開放、業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)的需求出發(fā)，三網(wǎng)融合方案主要是HFC。其特征是在原來(lái)單向傳送多頻道模擬廣播電視的CATV網(wǎng)絡(luò)上，利用頻分復(fù)用技術(shù)，在模擬電視所占的頻譜之外，充分利用空閑頻譜資源，傳送話音、數(shù)據(jù)等雙向電信業(yè)務(wù)。目前的CATV網(wǎng)絡(luò)從前端到遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)間采用光纖傳送，從遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)到用戶采用同軸電纜實(shí)現(xiàn)信號(hào)分配入戶。光纖本身可以提供足夠的帶寬，同軸電纜也有較大的帶寬潛力，所以有可能實(shí)現(xiàn)寬帶綜合接入，在HFC中傳送電信業(yè)務(wù)需要采用電纜調(diào)制解調(diào)器(CableModem)將這些信號(hào)插入到所安排的頻譜中的相應(yīng)位置上。

（3）HFC共享帶寬問(wèn)題。目前網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成主要有接入網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和主干網(wǎng)等幾方面組成，在廣義上任何一個(gè)終端用戶在訪問(wèn)INTERNET上的任何一個(gè)網(wǎng)站時(shí)它的帶寬都是共享的；在接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)上可以做成共享也可以做成獨(dú)享，一般也是采用共享方式（只是共享的部位不同而已），而對(duì)用戶來(lái)講不論是共享還是獨(dú)享，能滿足自己的使用要求才是最主要的。在HFC網(wǎng)絡(luò)中主要有星型和星樹混合型二種結(jié)構(gòu)，石化HFC網(wǎng)絡(luò)采用的是星樹混合型結(jié)構(gòu)，這里的星也就是光節(jié)點(diǎn)，從電視臺(tái)到光節(jié)點(diǎn)為光纖，光節(jié)點(diǎn)到放大器再到用戶（也就是樹的部分）采用同軸電纜。

（4）HFC的速度問(wèn)題。HFC網(wǎng)絡(luò)的帶寬是共享的，但由于有豐富的頻道資源支持，所以共享不會(huì)影響用戶的速度。而實(shí)際上用戶上網(wǎng)時(shí)的速度有時(shí)不盡如人意，主要還是受到訪問(wèn)網(wǎng)站的路由環(huán)節(jié)、被訪問(wèn)網(wǎng)站本身等因素的影響。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，HFC網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃提供的是所謂FSN(全業(yè)務(wù)網(wǎng))，即以單個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供各種類型的服務(wù)。模擬和數(shù)字通信業(yè)務(wù)包括有線和無(wú)線、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)、圖像信息業(yè)務(wù)、多媒體和事務(wù)處理業(yè)務(wù)等。這種全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)將連接CATV網(wǎng)的前端、傳統(tǒng)PSTN(公共電話交換網(wǎng)絡(luò))、其它圖像和信息服務(wù)設(shè)施(如VOD(視頻點(diǎn)播技術(shù))服務(wù)器)、蜂窩移動(dòng)交換機(jī)、個(gè)人通信交換機(jī)等。簡(jiǎn)言之，這種由HFC網(wǎng)絡(luò)所提供的全業(yè)務(wù)網(wǎng)將是一種新型的寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)，為我們提供了一種實(shí)現(xiàn)寬帶通信的良好方法。