HFC網絡構造技術與分析

山東廣電網絡濟南分公司 王強元

HFC是混合同軸電纜網，通常由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網絡三部分組成，它傳輸容量大，易實現雙向傳輸，一對光纖可同時傳送150萬路電話或2000套電視節目；頻率特性好，在有線電視傳輸帶寬內無需均衡；傳輸損耗小，可延長有線電視的傳輸距離，25公里內無需中繼放大；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。

一、HFC網絡結構

與傳統CATV網相比，HFC網絡結構上無論從物理上還是邏輯拓撲上都有重大變化。現代HFC網基本上是星形/總線結構(如下圖)，由三部分組成，即饋線網、配線網和用戶引入線，其結構很像電話網中的DLC(數字環路載波)，其服務區類似于電話網中的配線區，區別在于HFC網服務區內仍基本保留著傳統CATV網的樹形-分支型同軸電纜網(總線式)，而不是星形的雙絞線銅纜網。

1.饋線網

HFC的饋線網指前端至服務區(SA)的光纖節點之間的部分，大致對應CATV網的干線段。但區別在于從前端至每一服務區的光纖節點都有一專用的直接的無源光連接，即用一根單模光纖代替了傳統的粗大干線電纜和一連串幾十個有源干線放大器。從結構上則相當于用星形結構代替了傳統的樹形-分支結構。由于服務區又稱光纖服務區，因此這種結構又稱光纖到服務區(FSA)。

目前，一個典型的服務區用戶數為500戶，將來可進一步降至125戶或更少！

2.配線網

配線網指服務區光纖節點與分支點之間的部分，大至相當電話網中遠端節點與分線盒之間的部分。在HFC網中，配線網部分采用與傳統CATV網基本相同的同軸電纜網，很多情況常為簡單的總線結構，但其覆蓋范圍則已大大擴展，可達5至10公里左右，因而仍須保留幾個干線/橋接放大器。這一部分的好壞往往決定了整個HFC網的業務量和業務類型。

采用服務區的概念可以靈活構成與電話網類似的拓撲，從而提供低成本的雙向通信業務。將一個大網分解為多個物理上獨立的基本相同的子網，每個子網為相對較少的用戶服務，得以簡化及降低上行通道設備的成本。同時，各子網允許采用相同的頻譜安排而互不影響，最大程度地利用了有限的頻譜資源。服務區越小，各個用戶可用的雙向通信帶寬越大，通信質量也越好，并可明顯地減少故障率及維護工作量。

3.用戶引入線

用戶引入線指分支點至用戶之間的線路，與傳統CATV網完全相同。

二、HFC網頻譜安排

HFC采用負載波頻分復用方式，各種圖像，數據和語音信號通過調制解調器同時在同軸電纜上傳輸，合理的頻譜安排非常重要，既要考慮原有和現在的應用需求，又要考慮未來的發展。有關同軸電纜中各種信號的頻譜安排尚無正式國際標準，但已有多種建議方案。下面介紹一典型建議方案：

低頻端的5-30MHz共25MHz頻帶安排為上行通道，即所謂回傳通道，近來，由于隨著濾波器質量的改進和考慮點播電視的信令和監視信號及數據和電話等其他應用的需要，上行通道的頻段傾向于擴展為5-42MHz，共37MHz頻帶。

50-1000MHz頻段用于下行通道，其中50-550MHz頻段用來傳輸現有的模擬CATV信號，每一通路的帶寬6～8MHz，因而總共可以傳輸各種不同制式的電視信號60～80路。550-750MHz頻段允許用來傳輸附加的模擬CATV信號或數字CATV信號，或用于傳輸雙向交互型通信業務。假設采用64QAM調制方式和MPEG-2圖像信號，則頻譜效率可5bps/Hz，從而允許在一個6-8MHz的模擬通路內傳輸約30Mbps速率的數字信號，若扣除必須的前向糾錯等輔助比特后，亦可大致相當于6-8路4Mbps速率的MPEG-2圖像信號。因此這200M帶寬總共至少可傳輸約200路VOD信號，當然也可利用這部分頻帶傳輸數據或多媒體以及電話信號。若采用QPSK調制方式，每3.5MHz帶寬可傳90路64Kbps速率的語音信號和128kbps的信令和控制信息，適當選取6個3.5MHz子頻帶單位置入6-8MHz通路即可提供540路下行電話通路！通常這200MHz頻段傳輸混合型業務信號。將來隨著數字編解碼技術的近一步成熟和芯片成本的大幅度下降，550-750MHz頻帶可以向下擴展至450MHz乃至最終全部取代550-750MHz的模擬頻段。屆時這500MHz頻段可能傳輸約500路數字廣播電視信號。

高端的750-1000MHz頻段已明確僅用于各種雙向通信業務，其中2x50MHz頻帶用于個人通信業務，其他未分配的頻段可以有各種應用以及應付未來可能出現的其他新業務。

實際HFC系統所用標稱頻帶為750MHz、860MHz和1000MHz，目前用得最多的是750MHz系統。

HFC網的頻譜資源十分寶貴，特別是回傳通道的可用頻帶僅為25-37MHz，因而HFC網必須具有靈活的、易管理的頻段規劃，載頻必須由前端完全控制并由網絡運營者分配。一種解決方案是將整個回傳通道頻帶劃分為一個個較小的子頻帶單位，例如2MHz、3MHz或3.5MHz等，使網絡運營者可以針對任何業務最有效地使用可用頻譜。

三、新業務和全業務網

基于HFC網的基本結構具備了順利引入新業務的能力，通過遠端指配可以增加新通道如新電話線或其它業務而不影響現有業務，也無須派人去現場。現代住宅用戶的業務范圍除了電視節目外，有至少兩條標準電話線，也應能提供數據傳輸業務及可視電話等。當然也會包括更多的新穎的服務如用戶用電管理等。

由于HFC具有經濟地提供雙向通訊業務的能力，因而不僅對住宅用戶有吸引力，而且對企事業用戶也有吸引力，例如HFC可以使得Internet接入速度和成本優于普通電話線，可以提供家庭辦公、遠程教學、電視會議和VOD等各種雙向通信業務，甚至可以提供高達40/10Mbit/s的雙向數據業務和個人通信服務。

從長遠來看，HFC計劃提供的是所謂全業務網(FSN)，即以單個網絡提供各種類型的模擬和數字通信業務，包括有線和無線、語音和數據，圖像信息業務、多媒體和事物處理業務等。這種全業務網絡將連接CATV網前端、傳統電話交換機、其它圖像和信息服務設施(如VOD服務器)、蜂窩移動交換機、個人通信交換機等等，許多信息和娛樂型業務將通過網關來提供，今天的前端將發展成為用戶接入開放的寬帶信息高速公路的重要網關。用戶將能從多種服務器接入各種業務，共享昂貴的服務器資源，諸如VOD中心和ATM交換資源等。簡而言之，這種由HFC所提供的全業務網將是一種新型的寬帶業務網，為我們提供了一條通向寬帶通信的道路。