ＨＦＣ網絡技術的模式與拓樸

[摘要]目前廣泛使用的電視機、電話機是模擬的,不能直接利用數字方式服務。HFC網是目前世界上公認的較好方式,可以提供電視廣播、影視點播、數據通信、電信服務、電子商貿、遠程教學與醫療以及增值服務等內容,在數字電視傳輸的應用過程中起著關鍵作用。

[關鍵詞]HFC網絡數字電視

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0710073-01

HFC網是目前世界上公認的較好方式,是解決信息高速公路最后1公里寬帶接入網的最佳方案。

HFC有線電視上網的優點是可以充分利用現有的有線電視網絡,不需要再單獨假設網絡,并且速度比較快,但是它的缺點就是HFC網絡結構是樹型的,Cable Modem上行10M下行38M的信道帶寬是整個社區用戶共享的,一旦用戶數增多,每個用戶所分配的帶寬就會急劇下降,而且共享型網絡拓撲致命的缺陷就是它的安全性,數據傳送基于廣

播機制,同一個社區的所有用戶都可以接收到他人的數據包。

一、關于HFC網

HFC網是指光纖同軸電纜混合網,它是一種新型的寬帶網絡,采用光纖到服務區,而在進入用戶的“最后1公里”采用同軸電纜。最常見的也就是有線電視網絡,它比較合理有效地利用了當前的先進成熟技術,融數字與模擬傳輸為一體,集光電功能于一身,同時提供較高質量和較多頻道的傳統模擬廣播電視節目、較好性能價格比的電話服務、高速數據傳輸服務和多種信息增值服務,還可以逐步開展交互式數字視頻應用。HFC網絡大部分采用傳統的高速局域網技術,但是最重要的組成部分也就是同軸電纜到用戶電腦這一段使用了另外的一種獨立技術Cable Modem。CableModem與以往的Modem在原理上都是將數據進行調制后在Cable的一個頻率范圍內傳輸,接收時進行解調,傳輸機理與普通Modem相同,不同之處在于它是通過有線電視CATV的某個傳輸頻帶進行調制解調的。CableModem屬于共享介質系統,其它空閑頻段仍然可用于有線電視信號的傳輸。電纜調制解調器提供雙向信道:從計算機終端到網絡方向稱為上游信道,從網絡到計算機終端方向稱為下游信道。——上游信道帶寬一般在200kbit/s到2Mbit/s之間,最高可達10Mbit/s。上游信道采用的載波頻率范圍在5MHz到40MHz之間,由于這一頻段易受家用電器噪聲的干擾,信道環境較差,一般采用較可行的QPSK調制方式。——下游信道的帶寬一般在3Mbit/s至10Mbit/s之間,最高可達36Mbit/s。下游信道采用的載波頻率范圍在42MHz到750MHz之間,一般將數字信號調制到一個6MHz的電視載波上,典型的調制方式有QPSK和QAM64等,前者可提供10Mbit/s帶寬,后者可提供36Mbit/s帶寬。Cable Modem本身不單純是調制解調器,它集MODEM、調諧器、加/解密設備、橋接器、網絡接口卡、SNMP代理和以太網集線器的功能于一身。但是,目前尚無CableModem的國際標準,各廠家的產品的傳輸速率均不相同。

二、HFC網的基本模式

有線電視HFC網,網絡傳輸的基本形式有兩種。一種是獨立總前端模式。同一城市或同一區域的有線電視網共用一個前端,所有信號都匯集在總前端。匯集于總前端的廣播電視信號通過光發射機以VSB-AM方式轉換為光信號從總前端輸出后,通過星形或星一樹形結構的光纖網絡傳輸到各小區光節點,各光節點的光接收機將接收到的信號還原為射頻電信號,再經同軸電纜分配網絡,將信號傳送到各家各戶的用戶終端。這種系統模式是基于HFC網,是有線電視HFC網中最基本的傳輸模式。另外一種是分前前端模式。以城市或區域有線電視網的總前端為中心的多前端傳輸模式。總前端的信號經星形輻射的數字光纖網絡或模擬光纖網絡饋送到各分前端的光節點。在有線電視寬帶綜合信息網絡中,分前端除可收轉本地電視節目和自辦節目外,還是數字光纖和模擬光纖的光分配與交換中心。這種系統采用星形或星一樹形結構的傳輸網絡,超大規模的有線電視寬帶綜合信息網大都采用這種模式。

三、HFC網的拓樸

(一)樹枝形網絡拓樸結構。樹枝形網絡拓樸結構有兩種形式。一是在有線電視HFC網絡結構形式中,因考慮其性能價格比和商業價值及實用推廣性,國內外普遍推薦干線采用星形網絡拓樸結構的光纖傳輸,最后一級的同軸電線分配網采用樹枝形網絡拓樸結構,既克服了電纜干線由于多級放大器引起指標下降的缺點,又提高了指標、可靠性和降低了成本,可以非常經濟而有效地為用戶服務,普遍為有線電視經營者所接受。二是光纖主干樹枝形結構形式。在光纖主干中采用多路光分路器級聯,優點是光纖量較省,缺點是光纖主干經多次光分路器分配后插入損耗較大,浪費光功率,而且由各光分路器和各熔接點造成的多重反射將使光鏈路的噪聲增加,非線性失真變大,劣化了系統指標。另外,樹枝形結構的光纖主干斷裂,或光分路器損壞,都會影響后續分支光纖的光接收,放網絡的可靠性較低,一般多用在小型光纖系統中。

(二)星形網絡拓樸結構。從城市或區域有線電視總前端輸出的廣播電視信號,經輻射狀的光纖干線債送到各小區光節點,再經星形結構的同軸電纜分配網飯送到用戶終端;各光節點的位置相對于總前端呈星形狀分布,點到點傳輸,與電話網絡相似。其主要優點是:光分配一次到位,所用的覆蓋面廣、傳輸容量大、可靠性高、易于實現雙向多功能業務的傳輸。缺點是光纜需求量大。

此外,在超大規模系統網絡中,利用光纜超干線將總前端信號傳送到與之聯網的縣市或其他獨立網絡的分前端,構成雙星形網絡拓樸結構形式。

(三)星一樹形網絡拓樸結構。星一樹形是星型網絡與樹枝形網絡相結合的結構形式。總前端與各光節點之間為光纖主干,采用星形網絡結構,小區用戶同軸電組分配網絡采用樹枝形網絡結構,整個系統為星一樹形結構形式。這種結構的特點是干線采用光纖傳輸,用戶分配網使用同軸電纜,既能滿足網絡的技術性能要求,又能保證其經濟效益和實用價值。它集星形結構和樹枝形結構兩者的優點于一身,在成本昂貴而難以推廣光纖到戶(Fiber-To-The-Home,FTTH)的情況下,它是目前國際流行的一種新型的網絡拓樸結構形式。

(四)環形網絡楊林結構。由于造價昂貴,環形結構在有線電視系統中使用較小,但隨著信息產業的飛速發展,以有線電視的容量和可靠性要求越來越高,計算機通信光纖局域網的環形網絡結構逐步被引進有線電視HFC網絡中,它促進了有線電視網絡的發展和建設。環形網絡具有一主一備兩條治相反方向傳輸的雙數字光纖環作為整個網絡的光纖主干,故可靠性更高、覆蓋面更大。當雙光纖環中的某一環發生斷裂時,可自動倒換到另一環上,信號不會中斷。這種環形光纖網一般多用于特大型有線電視寬帶綜合信息網中,特別是數字光纖環上采用SDH的高速信息傳輸平臺中。建立一個由總前端中心管理和監控的網絡,實現有線廣播電視視頻、數據、語音的綜合傳輸應用,已成為HFC網的發展方向。

參考文獻:

[1]易培林,有線電視技術[M].機械工業出版社,2002.

[2]王煒,HFC有線電視網絡結構的探討[J].電視技術,2000.4.

作者簡介:

李翠霞(1974-),女,貴州安順人,碩士研究生,講師,研究方向:計算機方面。