29766-第3章混合光纤同轴电缆接入技术

第3章混合光纤/同轴电缆接入技术·本章介绍混合光纤/同轴电缆接入技术的相关内容，主要包括：●混合光纤/同轴电缆网（HFC）概述●电缆调制解调器（CableModem）●HFC网络双向传输混合光纤/同轴电缆网（HFC）概述3.1电缆调制解调器（CableModem）3.2HFC网络双向传输3.33.1混合光纤/同轴电缆网（HFC）概述·混合光纤/同轴电缆网络（HybridFiber-CoaxNetwork,HFC），是在传统的、以同轴电缆为传输媒介的有线电视（CATV）网基础上发展而来的。3.1.1HFC网络·同轴电缆网络是一个典型的宽带网络，特别适合于视频信号传输，同时还具有成本低、信号分配方便等优点。·光纤传输具有传输频带宽、传输衰耗小的优点，在各类传输网络中得到广泛应用。·将光纤传输系统与同轴电缆用户分配网相结合，既能够发挥光纤传输的优势，有效地解决电缆传输中的问题，又可以充分利用同轴电缆网络接入方便和低成本的特点，是一种传输速率高、传输质量好、成本低的宽带接入混合网络。·HFC网络兼具光纤传输和同轴电缆网络接入的优点，并克服了传统有线电视网只支持单向、广播型业务的局限性。·HFC网络可以支持IP数据业务、模拟广播电视业务、调频广播业务、数字广播电视业务和交互视频业务。·并保证各种不同业务之间不产生相互影响。3.1.2HFC网络结构1.HFC系统参考配置·根据我国通信行业标准《接入网技术要求—混合光纤同轴电缆网（HFC）》（YD/T1063-2000）规定，HFC系统参考配置如图3-1所示。·在图3-1所示参考配置中，HFC网络由光线干线网和同轴电缆分配网组成。·其中同轴电缆分配网实现用户接入功能，光纤干线网实现光节点与局端设备之间的信号传输，从而实现某一个区域的用户接入。·在HFC网络中，各种业务信号均以副载波调制复用方式传输。·上行和下行信号可以在不同的光纤中传输，也可以采用波分复用方式在同一根光纤中传输。·当上下行信号采用粗波分复用方式传输时，下行信号使用1550nm波长区，上行信号使用1310nm波长区。3.2电缆调制解调器（CableModem）·电缆调制解调器（CableModem，CM）是在混合光纤/同轴电缆(HFC)网络上提供双向IP数据传输的用户端设备。·根据我国通信行业标准《接入网技术要求—电缆调制解调器（CM）》（YD/T1076-2000）建议，在HFC网络上进行双向IP数据传输的网络配置如图3-2所示。·借助于电缆调制解调器（CM），HFC网络实现了双向数据传输。·在上述网络配置中，CM应完成UNI与射频接口之间的信号转换，并终结CMTS与CM之间的管理消息。3.2.1CableModem工作原理1.CableModem内部结构·电缆调制解调器（CM）的基本功能是实现数据业务的双向传输，其内部结构如图3-3所示。·CM内部有上下行两条传输通道。·上行传输通道的数据信号来源于用户终端设备，经MAC处理、数据编码、差错控制编码和调制后传送至HFC网络；下行传输通道的数据信号来源于HFC网络，经解调、差错控制解码和数据成帧后传送至用户终端设备。2.电缆调制解调器（CM）工作过程·电缆调制解调器（CM）的工作过程分为上行链路和下行链路两方面。·在下行链路中，通过内部的双工滤波器接收来自HFC网络的射频信号，HFC网络下行信号采用的调制方式主要是256QAM或64QAM调制，经解调后送至交织/FEC模块进行去交织和FEC纠错处理，再送至数据成帧模块形成数据帧，最后通过网络接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC）传送至用户终端设备。·在上行链路中，用户的访问请求先由媒质访问控制（MediaAccessControl，MAC）模块中的访问协议进行处理，上行数据经由网络接口卡（NIC）送至上行通道，先在数据编码器中对数据进行编码，再经交织/FEC模块进行信号交织处理和FEC差错控制编码，然后送入调制器进行调制；上行链路通常采用QPSK或16QAM调制技术，已调信号通过双工滤波器送至HFC网络。3.2.2CableModem应用·CableModem的应用，可以使HFC网络实现双向、多业务接入传输。·但在不同传输方式和不同业务接入环境中，对CableModem的要求也不同。1.CableModem分类·根据常见应用需求和使用场合，CableModem通常分为以下五种类型。（1）以传输方式划分，CableModem可分为双向对称式传输和非对称式传输。（2）以数据传输方向划分，可分为单向CableModem和双向CableModem。（3）以网络通信模式划分，CableModem可分为同步（共享）和异步（交换）两种方式。（4）以接入模式划分，可分为个人CableModem（单用户）和宽带CableModem（多用户），宽带Modem可以具有网桥的功能，可以将一个计算机局域网接入。（5）以接口类型划分，CableModem可分为外置式、内置式和交互式机顶盒。2.业务接入1）数据信号传输·在CableModem技术中，采用了双向非对称传输技术，在系统传输频带中分别配置了下行和上行数据通道，形成了数据传输回路。2）话音信号传输·在CableModem系统中，通过IP技术提供话音业务，可通过实现VoIP。3.2.4CableModem与ADSLModem的比较1．Internet接入应用比较1）CableModem的典型Internet接入图3-6所示为CableModem/HFC的典型Internet接入配置。·CableModem通过头端接入到Internet，头端包含IP路由器、代理服务器或高速缓存（cachememory）以及控制部分。2）ADSLModem的典型Internet接入·图3-7所示为使用ADSLModem接入时的一种典型结构。·用户（个人计算机）通过现有的双绞电话铜线接入到Internet。3.3HFC网络双向传输·在HFC网络中解决双向传输问题，主要是解决HFC网络中同轴电缆分配网的双向传输问题。3.3.2双向HFC传输网络1.HFC频谱分配·HFC采用副载波频分复用方式，将各种视频、数据和话音信号通过调制进行频带分配，实现上述多种业务信号同时在同轴电缆上传输。·在YD/T1063-2000标准中，规定了对于1000MHz带宽的HFC网络，可用传输频带范围是5~1000MHz。·经频谱分配划分为上下行两个传输通道，上行通道（UpstreamChannel）使用5~65MHz频段，下行通道（DownstreamChannel）使用87-1000MHz频段，65~87MHz之间是上下行通道之间的过渡带，如图3-11所示。·上行通道占用60MHz带宽，用来传送上行业务，如话音及用户请求/控制信号等控制信息等；下行通道占用913MHz带宽，用于传送下行广播业务、模拟/数字视频业务和数据业务，其中87~108MHz频段用于广播业务，110~1000MHz频段用于传送模拟电视、数字电视和数据业务，YD/T1063-2000建议在606~862MHz频率范围内传送下行数据业务。·IEEE802.14规定了750MHz频率范围的HFC网络频谱分配方案，其中5～45MHz为上行通道；50~750MHz为下行通道，50～450MHz用于传输模拟信号传输，450～750MHz用于数字信号传输。2.双向HFC传输网络·双向HFC建立在现有的有线电视传输网络基础上，如图3-12所示。·采用频分复用方式实现HFC双向传输时，需要完成以下工作。（1）首先要把同轴电缆分配网的传输频带提升到750MHz以上。（2）将原来网络中使用的单向信号放大器换成双向放大器，该双向放大器在下行方向上按照规定频率范围（下行频段）从前端接收下行信号，将信号放大后再传送至用户终端；上行方向上按照规定频率范围（上行频段）接收来自用户的上行信号，放大后传送至前端。（3）改造光纤节点，使之具有双向传输功能。（4）在前端需要增加用于传送话音信号和数据信号的设备，如图3-？中与电话网和数据网连接的设备。（5）在用户端也要增加相应的业务接入设备，如综合业务用户单元。·HFC双向传输网络中的光节点是一个非常重要的单元，是光缆与电缆的连接接口。·下行传输信号通过传输光纤与光节点中的正向接收机输入端连接，将光信号转换为电信号，再送到电缆中向下传输；上行信号通过传输电缆与光节点中的反向发射机的输入端连接，将电信号转换为光信号，送入光缆传送至前端。3.3.3HFC上行通道关键技术·实现HFC网络的双向传输，关键在于建立上行通道。·HFC上行通道中使用的传输接入方式主要时分多址、频分多址和码分多址。1.时分多址（TDMA）·在HFC网络中，由于上行信道频带有限，需要采用频带利用率高的调制方式，如QPSK和64-QAM。2.频分多址（FDMA）·在频分多址方式中，各路信号在相同时间内使用不同载波频率传输。·为了提高传输质量和传输效率，需要采用采用高调制效率和传输质量的调制方式，其中OFDM是优选调制技术。·OFDM采用分块调制解调方法，一个前端调制器可由多个用户共用。3.码分多址（CDMA）·在码分多址方式中，以指定传送码组来区分用户，码组之间相互正交。