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浅谈HFC双向网建设

2/14/2005来源:光纤通信人气:10076

浅谈HFC双向网建设(昝峤) 关键词:双向光纤同轴电缆混合网,基本概念,系统组成 [摘要]本文简要介绍双向传输网络HFC网建设的基本概念和系统组成,以及其中的注意事项。 一、引言 随着社会科学技术的不断发展和进步,人类社会步入了信息化时代。专家们预言21世 纪信息化产业将在国民经济中起支柱作用,国家信息化领导机构对中国信息化网络建设进 行了统一规划,统一标准,有卫星、光缆、微波、同轴电缆等物理介质共同组成全国性传 输平台,由电信网,广播电视网,计算机网三个网络互联互通,巨为备份,共同实现电信、 广播电视、数据通信等多种功能。 光纤同轴电缆混合网(HFC),采用了光纤与同轴电缆混合组成了传输网络的物理结 构。光纤传输技术改变了传统的全电缆网络结构,采用HFC网结构的有线电视综合信息网 不仅能带给有线电视更好的传输质量和更高的可靠性,更重要的是形成了一个性能良好的 双向通信的基础结构。HFC网可直接把750MHZ-1GHz或更高的带宽送用户家中,具备了广 阔开展诸如电视广播(模拟电视、数字电视),影视点播(VOD,NVOD,家庭影院),声 音广播(模拟、数字调频广播),音频点播(AOD),数据通讯(计算机联网,Internet 浏览,LAN互联等),电信服务等多种服务功能及多种增值服务项目,其开发应用潜力是 不可估量的。 HFC网络结构一般采取前端到分配区为光纤干线传输,分配区内采用同轴电缆传输的 网络结构,对于有线电视传输,可有1310nm和1550nm的波长的光纤可供选择,而带宽则 可能有更多种选择,根据我国实际情况一般选用750MHz带宽系统。 宽带HFC网的频率 划分一般有低分割(5-30MHz)、中分割(5-108MHz)、高分割(5-186MHz)等多种 方式。当上行频段采用5-30MHz时,上行通道只能传送3-4路数据信号,很难满足交互 式传输,所以一般低分割采用5-40MHz,当需要很强的交互式信息服务功能时,则需要 更宽的上行带宽。 广电总局有线电视所提出的新型有线电视网络的频率配置如下: HFC网的拓扑结构一般有光纤到分配区的星型结构,星树型结构,两级光链路级联的 双星型结构,具有自愈功能的环星型结构,带光放大器的链路结构,超干线光纤结构及 反向光链路结构等几种形式。 对于采用HFC网结构的有线电视综合信息网的系统可有不同的划分方法,可分为前 端子系统、HFC网、用户子系统,也可划分为有线电视CATV系统和数据通信系统,下面 分别对CATV系统和数据通信系统及建设中所需注意的问题进行讨论。 二、CATV系统 对于HFC网,CATV系统由前端,光链路(光发射机——光纤——光接收机)与电缆 网络3部分组成。 从光纤特性及CATV系统的传输原理可以看出,衡量HFC网中CATV系统的主要指标是: (1)载噪比C/N 在CATV系统中,C/N是衡量系统图象质量的重要指标。要保证系统的图像质量达到 4级以上,C/N必须达到43dB以上,影响C/N的主要因素有信号源的接受设备,前端设备, 放大器及传输距离。提高C/N值,主要依靠提高视频信号的信噪比,采用高质量的前端 设备,尽量降低放大器的噪声系数及减少放大器的级联数,用光纤代替同轴电缆作干线, 很大程度改善C/N值,延伸了信号传输距离。 (2)组合三阶差拍CTB CTB比较真实的反映了多频道系统的射频非线性失真。在多频道混合处理的光链路 及同轴电缆分配网中,CTB较在前端分配比例较多,国标要求达到54dB。 (3)组合二阶差拍CSO CSO属于二阶失真,在同轴电缆网中,二次失真大多可被抵消,但在光纤系统中CSO 不能被抵消,CSO就显得较为重要。CSO与CTB一样都是多频道的产物,特点与CTB相似, 国标也要求达到54dB。 三、数据通信系统 在下行通路中,来自INTERNET广域网中的各种数据信息,经过宽带路由器进行路 由选择并调制成中频信号IF,IF经过上变频器,转变成射频信号RF,RF经过HFC网络的 传输和CABLE MODEM的解调,变成数字信号送入用户计算机。在上行通路中,用户端发 出的任何请求,经CABLE MODEM调制成RF,RF经过HFC网络的传输和宽带路由器的解调 及路由分配,将数据信息送入INTERNET,完成各项数据访问功能。 1.宽带路由器 路由器在网络与网络的互联之中,起着决定传输的最佳路由,有效的分散数据量 的作用。在HFC网中,选用宽带路由器不仅具有路由器本身应具备的路由功能,还提供 了电缆调制解调功能。考察路由器的主要性能指标有吞吐量,时延,路由器协议支持, 网络传输协议支持,广域网接口类型和局域网接口类型,网络管理标准支持等。 2.电缆调制解调器(CABLE MODEM) CABCh MODEM是一种可以通过有线电 视网络进行高速数据接人的装置,它一般有2个端口,一个用来接入有线电视信号, 另一个用来与计算机相连。CABLE MODEM不仅包含调制解调器部分,还包括电视接收 调谐,加密解密和协议适配等部分。一个CABLEMODEM要在2个不同的方向上接收和发 送数据,把上、下行数字信号用不同的调制方式调制在双向传输的某一带宽的电视 频道上传输。上行的数字信号调制模拟射频信号,一般采用正交移相键控调频方式, 调制成射频信号,能在HFC网中传送;接收下行信号时,CABLE MODEM将它解调成数 字信号,一般采用正交幅度调制(QAM)方式解调,送入用户计算机中。对于多用户 CABLE MODEM连接方式,可用HUB进行级连。 3.双向放大器 不同于单向网,双向HFC网要求整个通路上所用的放大器对回传信号也能进行放 大,同时要求其线性好,引入噪声低。 四、噪声 HFC网中上下行频率是非对称分配的,再加上上行通道存在各种噪声,和其他低 频干扰射频,并且噪声从分配端经传输网络汇集到前端,还会形成“漏斗效应”, 进一步减少了上行通路的可用频带,使误码率大大增加,从而制约了新业务的开展。 因此减少噪声成了HFC上行频段建设中不得不考虑的问题。噪声由内部噪声和外部噪 声两部分产生,内部噪声主要是热噪声恶化和散弹噪声干扰,无法消除,并且它还 与网络实际结构密切相关。而外部噪声主要来自终端的环境冲激,辐射和感应。在 网络上,要求上行通道各环节的载噪比必须尽量高,采取必要的措施,尽量避免外 界噪声的侵入,保证上行通道载噪比≥22dB,此时基本满足数据传输的误码率≤10- 9,为了保证数据系统可靠稳定地运行,须留余量,一般要求载噪比≥32dB。 五、结语 双向HFC网建设不但改善了原有的CATV系统,使 CATV系统的质量上了新的台阶, 同时还提供了多项增值服务和最具特色的网络服务功能。通过HFC双向网进行INTERN ET访问,速度快,价格低廉,将大大改善我国现有的计算机网络速度慢、费用昂贵 的问题,更实际有力地加快我国信息港的建设,从而进一步推动我国信息产业的发 展。