宽带接入技术-混合光纤同轴电缆接入技术

2019/8/3北京邮电大学网络教育学院1宽带接入技术第三章混合光纤/同轴电缆接入技术北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn2本章内容3.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述3.2电缆调制解调器(CableModem)3.3HFC网络双向传输3.4HFC网络特点北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn33.1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。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn43.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述CATV网属单向分配型的网络。同轴电缆模拟和数字视像前端枢纽同轴电缆同轴电缆250～500户北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn53.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC网络同轴电缆网络•同轴电缆网络是一个典型的宽带网络，特别适合于传输视频信号，同时还具有成本低、信号分配方便等优点•但电缆网络的传输衰耗比较大，在用于长距离、大容量传输时需要借助于中继放大设备进行补偿，因此会导致传输信噪比指标恶化，影响信号传输质量。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn6HFC网络引入线同轴电缆供电线路延伸器分支器视像数据话音前端光纤节点宽带网关光纤节点光纤节点250～500户250～500户干线网分配网3.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn73.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC网络干线网光纤传输•光纤传输具有传输频带宽、传输衰耗小的优点；•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。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn83.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC网络拓扑结构：干线网星型结构，分配网树型结构。引入线：对应各种业务。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn93.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC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网络可以支持的业务有，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。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn103.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC系统参考配置局端设备光节点ISUISU用户网络接口用户网络接口业务节点接口供电节点同轴电缆光纤分配节点双向放大器ISU：综合业务单元北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn113.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC系统参考配置HFC网络由光线干线网和同轴电缆分配网组成•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。光纤干线网•承担业务信号的远距离传输，把来自局端设备的业务信号传送到几千米甚至几十千米之外的各光节点或用户区；•光纤干线网一般是一个分配型网络，将局端设备中光发射机产生的光信号传输、分配给各分配节点或用户区。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn123.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC系统参考配置同轴电缆分配网•由电缆干线和分配网络构成；•其作用是将光纤干线网送来的多路信号进行本地传输和放大，再经信号分路传送至各个用户，使每个用户都能获得规定质量和强度的业务信号。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn133.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC系统参考配置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。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn143.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC系统功能模块局端设备光节点综合业务单元(ISU)供电节点。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn153.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC系统功能模块局端设备•位于HFC网络与业务节点(SNI)之间；•主要功能–终结SNI功能；–支持SNI的测试与维护；–实现数据业务信号的复用；–完成下行信号的电光转换和上行信号的光电转换；–实现对下行各种业务射频信号的混合；–在上下行信号采用波分复用方式传输时，完成对下行信号的混合与对上行信号的分离；–汇聚HFC各网元的管理信息。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn163.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC系统功能模块光节点•位于光纤与同轴电缆之间；•主要功能–完成下行信号的光电转换和上行信号的电光转换；–在上下行信号采用波分复用方式传输时，完成对上行信号的混合与对下行信号的分离；–提供管理信息通路；–在必要时，对同轴电缆网络的有源设备馈电。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn173.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述HFC系统功能模块综合业务单元(ISU)•位于HFC网络与用户终端之间；•主要功能–向各种业务的用户终端提供相应的用户网络接口(UNI)；–支持UNI的测试与维护，并向网管报告相关信息；–实现数据业务信号的复用；–终结数据业务信号的射频信号。供电节点•供电节点主要负责向光节点和双向放大器供电，必要时也可为同轴电缆上的分配节点和ISU供电。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn183.1混合光纤/同轴电缆网(HFC)概述调制技术HFC网络的局端设备和ISU一般采用相同的调制技术；YD/T1063-2000建议选用以下调制技术中的一种•下行数据业务采用256QAM或64QAM调制技术；•上行数据业务采用QPSK或16QAM调制技术。在实际网络中，根据所传送业务的速率要求与传输带宽实际情况，也可采用更高效率的调制技术。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn193.2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。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn203.2电缆调制解调器(CableModem)系统结构用户设备广域网WANPSTNHFC网本地服务器局端交换机或传输适配器电话回传访问集线器安全性与访问控制器CMTSCableModemCMTS网络接口CMTSRF接口操作支持系统接口OSSCableModem电话回传接口电话线CableModemRF接口与用户接口DS1orDS3图3.3HFC的数据通信系统安全系统接口北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn213.2电缆调制解调器(CableModem)系统结构CMTS是CableModem的终结系统，采用10BASE－T，100BASE－T等接口通过交换型HUB与外界设备相联，通过路由器与Internet连接，或者可以直接联到本地服务器。电缆调制解调器（CableModem）是HFC数据通信系统中的一个重要部件，它可以使人们获得高于电话Modem几百倍的接入速度。CM（CableModem）是用户端设备，放在用户的家中，通过10BASE－T接口，与用户的计算机相联。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn223.2电缆调制解调器(CableModem)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下图所示。数据业务节点电缆调制解调器终结系统（CMTS）射频接口UNISNI混合光纤/同轴电缆网络电缆调制解调器（CM）用户驻地设备（CPE）系统透明传送IP数据北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn233.2电缆调制解调器(CableModem)CableModem工作原理CableModem内部结构北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn243.2电缆调制解调器(CableModem)CableModem工作原理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；•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。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn253.2电缆调制解调器(CableModem)CableModem工作原理电缆调制解调器（CM）工作过程•下行链路–通过内部的双工滤波器接收来自HFC网络的射频信号，此时滤波器允许下行射频信号通过，而滤除下行射频信号频带以外的其它信号；–将下行射频信号其送至解调器进行解调，HFC网络下行信号采用的调制方式主要是256QAM或64QAM调制，下行链路的解调器可以兼容这两种解调方式；–下行信号经解调后送至交织/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。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn263.2电缆调制解调器(CableModem)CableModem工作原理电缆调制解调器（CM）工作过程•上行链路–用户的访问请求先由媒质访问控制(MAC)模块中的访问协议进行处理，系统局端接纳访问申请后，用户终端产生上行数据；–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，调制器输出的已调信号通过双工滤波器送至HFC网络，此时滤波器允许上行射频信号通过，而滤除上行射频信号频带以外的其它信号。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn273.2电缆调制解调器(CableModem)CableModem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。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn283.2电缆调制解调器(CableModem)CableModem应用根据常见应用需求和使用场合，CableModem通常分为以下五种类型•双向对称式传输和非对称式传输；•单向CableModem和双向CableModem。•同步（共享）和异步（交换）两种方式•个人CableModem（单用户）和宽带CableModem（多用户；•分为外置式、内置式和交互式机顶盒。北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn293.2电缆调制解调器(CableModem)CableModem与ADSLModem的比较Internet接入应用比较CableModem/HFC的典型Internet接入北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn303.2电缆调制解调器(CableModem)CableModem