廣電HFC雙向網技術

文丨陳志勇

（廣東省廣播電視網絡股份有限公司惠州分公司，廣東惠州 516008）

1 HFC網絡發展的現狀

隨著IT信息技術的迅猛發展，HFC雙向網絡正以其獨特的帶寬優勢取得很好的發展，而且這個市場還在不斷擴大，HFC雙向網絡作為三網融合推進工作的基礎和核心，是整個三網融合工作的重中之重。

2 HFC雙向網技術

HFC（Hybrid Fiber Coax）是光纖同軸混合網，即在同一個網絡上同時HFC網絡下行廣播電視業務與交互式的HFC寬帶上行業務。這種HFC網絡中同時有模擬信號和數字信號，是光信號網絡和電信號網絡基礎上發展起來的光纖+同軸混合網。

2.1 HFC雙向網其本原理

傳統的電視節目的傳輸為單向傳播方式，也就是說原來的有線電視網絡HFC只有單身傳輸功能，而要實現交互的HFC網絡要求網絡提供雙向傳輸能力，下面分析HFC雙向網絡的傳輸基本原理：（1）上行信道帶寬的分配：把上行信道理解成為是由連續眾多的小時隙構成的流，把這種概念上分解的小時隙作為傳輸的基本的資源單位，CMTS通過管理cable moden對這些時隙的申請訪問進行資源分配。CMTS進行帶寬分配的基本原理是分配映射表，分配映射表是CTS發出的MAC管理報文，其功能指明了上行信道的小時隙使用方式。（2）上行信道訪問方式：上行信道采用CDMA或者SCDMD的訪問方式，如果眾多CM同時訪問CMTS的小時隙，通過一定的算法來處理這種碰撞的訪問。也就是說CMTS同一小時隙可以有多個CM同時傳輸數據，需要注意的是CM在CMTS為其分配了小時隙后才具備傳輸的條件。（3）CMTS與CABLE MODEN的交互：CABLE MODED在接通電源啟動后，首先進入啟動過程，初始化數據，同時不但向CMTS傳輸的數據和接受CMTS發送的數據。在這個過程中，CABLE MODED獲得上行信道的傳輸的基本參數，獲得IP地址，建立IP連接。（4）系統安全性：CMTS廣播的數據幀能被所有在線的CABLE MODEN接收到，但是這種數據幀不是對所有的CABLE MODED都有效，只有數據幀中指定CABLE MODEN的標識信息相同的CABLE MODED才能接收到，其他的CABLE MODEN接受該數據幀，發現數據幀中與自己所帶的CABLE MODED數據幀標識不同，將丟棄該數據幀。至此建立CMTS與CABLE MODEN之間的通信。

2.2 HFC雙向網傳輸的基本方式

HFC潛在的最大優點在于，帶寬容量大，通過現有的技術容易實現互動雙向傳輸，并且頻率特性好，傳輸鏈路上損耗小，可有效延長傳輸數據的距離，光纖間不會有串音現象，不怕電磁干擾，能確保信號的傳輸質量。其傳輸方式目前主要有兩種：（1）空分復用技術：其基本過程是用不同的線路分別傳輸上行信道信號和下行信道信號，這是技術上實現HFC雙向傳輸最簡單的方式，這種一種已經淘汰的技術，成本高。廣電運營商基本淘汰這種傳輸方式。（2）頻分復用技術：利用不同的上行頻帶和下行頻帶，中間留一個保護頻帶，以保證上行頻帶和下行頻帶不互相影響，這是目前廣電HFC網絡雙向傳輸所采用的主要方式。根據經驗上行信道在低頻段上傳輸，下行信道在高頻段傳輸，上行頻道和下行頻段的頻率的如何劃分高低，主要看HFC雙向網絡實現的網絡功能和其承載的業務量。

3 關鍵技術問題

HFC雙向網絡關鍵技術問題主要有，數字壓縮技術、寬帶交換技術、條件接受系統和雙向HFC局域網互聯技術。（1）數字壓縮技術：帶寬問題一直是所有傳輸網絡面對的主要問題，HFC雙向網絡針對大量的視頻信息和圖片信息的傳輸同樣存在帶寬不足的問題，解決這個問題就得用到數字電視壓縮技術，通過一定算法去除要傳輸數據的冗余數據，減少和存儲數據信息，有效利用有有限的帶寬資源。一般采用的壓縮技術標準有：JPEG、PX64、MPEG。（2）寬帶交換技術：雙向式寬帶業務眾多，而且要求互動交換速率高。為解決這個問題，CCITT設計了一種新的數據交換方式，具備及時性特征，這就是 ATM技術，解決了數據交換的延時，實現數據交換的及時性。（3）條件接收：是根據用戶被授予的權限，對用戶端包括機頂盒或者CM進行控制、這里涉及到CAS（條件接收系統）。目前對機頂盒采用提智能卡加密方式控制；對CM采用的是識別CM的MAC地址的方式進行有效的控制。（4）HFC 局域網互聯：在IT技術已經成熟的今天，實現HFC局域網的互聯，已經變得非常簡單。根據ISO/OSI模型，物理層是解決底層連接的電氣特性問題，CM技術已經成熟，HFC局域網互聯問題已經得到成功的解決。

4 HFC雙向網絡傳輸的帶寬分配和噪聲

（1）帶寬分配：HFC接入網的頻段分配如下：上行通道使用5-42MHz頻段，用來傳送上行用戶請求/控制信號；下行通道（Downstream Channel）使用50-1000MHz頻段，其中50-550MHz頻段用來傳送數字電視，750-1000MHz頻段預留用來傳送雙向通信業務，HFC網中的頻帶資源是由接在同一個光機上（光節點）的所有終端共同占用，為了使每個用戶終端有足夠的帶寬資源，滿足不同用戶的業務需求，一般采用光纖到樓棟，可以減少一個光節點的用戶數，或者提前傳輸效率。（2）上行噪聲：在上行信道中，所有用戶終端接入到HFC雙向網中，都會帶來或多或少的噪聲，并且HFC本身網絡中的設備，包括所有反向放大器、光機、分配器等有源器件也會產生噪聲，最后鏈路上所有噪聲都匯聚在光節點和前端，叫做“漏斗效應”。（3）解決上行噪聲問題：設計HF網絡時，盡量采用光節點到樓棟，以減少相應光節點的用戶數；加接濾波器或網絡接口模塊濾除用戶設備引入的噪聲；在上行通道中采用CDMA碼分多址復用提高系統的抗干擾性能；根據香農公式，增加信道帶寬，可以使系統降低對信噪比的要求，提高了系統的抗干擾性能。

5 結語

在各通信運營商之間的競爭中，主要問題帶寬大小的競爭，高帶寬占有優勢，隨著HFC雙向網光纖到樓棟的問題解決，HFC雙向網將給廣電帶來巨大的市場，給廣電運營商帶來新的市場機遇。