HFC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造技術(shù)與分析

山東廣電網(wǎng)絡(luò)濟(jì)南分公司 王強(qiáng)元

HFC是混合同軸電纜網(wǎng)，通常由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡(luò)三部分組成，它傳輸容量大，易實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，一對(duì)光纖可同時(shí)傳送150萬(wàn)路電話或2000套電視節(jié)目；頻率特性好，在有線電視傳輸帶寬內(nèi)無(wú)需均衡；傳輸損耗小，可延長(zhǎng)有線電視的傳輸距離，25公里內(nèi)無(wú)需中繼放大；光纖間不會(huì)有串音現(xiàn)象，不怕電磁干擾，能確保信號(hào)的傳輸質(zhì)量。

一、HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

與傳統(tǒng)CATV網(wǎng)相比，HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上無(wú)論從物理上還是邏輯拓?fù)渖隙加兄卮笞兓，F(xiàn)代HFC網(wǎng)基本上是星形/總線結(jié)構(gòu)(如下圖)，由三部分組成，即饋線網(wǎng)、配線網(wǎng)和用戶引入線，其結(jié)構(gòu)很像電話網(wǎng)中的DLC(數(shù)字環(huán)路載波)，其服務(wù)區(qū)類似于電話網(wǎng)中的配線區(qū)，區(qū)別在于HFC網(wǎng)服務(wù)區(qū)內(nèi)仍基本保留著傳統(tǒng)CATV網(wǎng)的樹形-分支型同軸電纜網(wǎng)(總線式)，而不是星形的雙絞線銅纜網(wǎng)。

1.饋線網(wǎng)

HFC的饋線網(wǎng)指前端至服務(wù)區(qū)(SA)的光纖節(jié)點(diǎn)之間的部分，大致對(duì)應(yīng)CATV網(wǎng)的干線段。但區(qū)別在于從前端至每一服務(wù)區(qū)的光纖節(jié)點(diǎn)都有一專用的直接的無(wú)源光連接，即用一根單模光纖代替了傳統(tǒng)的粗大干線電纜和一連串幾十個(gè)有源干線放大器。從結(jié)構(gòu)上則相當(dāng)于用星形結(jié)構(gòu)代替了傳統(tǒng)的樹形-分支結(jié)構(gòu)。由于服務(wù)區(qū)又稱光纖服務(wù)區(qū)，因此這種結(jié)構(gòu)又稱光纖到服務(wù)區(qū)(FSA)。

目前，一個(gè)典型的服務(wù)區(qū)用戶數(shù)為500戶，將來(lái)可進(jìn)一步降至125戶或更少！

2.配線網(wǎng)

配線網(wǎng)指服務(wù)區(qū)光纖節(jié)點(diǎn)與分支點(diǎn)之間的部分，大至相當(dāng)電話網(wǎng)中遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)與分線盒之間的部分。在HFC網(wǎng)中，配線網(wǎng)部分采用與傳統(tǒng)CATV網(wǎng)基本相同的同軸電纜網(wǎng)，很多情況常為簡(jiǎn)單的總線結(jié)構(gòu)，但其覆蓋范圍則已大大擴(kuò)展，可達(dá)5至10公里左右，因而仍須保留幾個(gè)干線/橋接放大器。這一部分的好壞往往決定了整個(gè)HFC網(wǎng)的業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)類型。

采用服務(wù)區(qū)的概念可以靈活構(gòu)成與電話網(wǎng)類似的拓?fù)洌瑥亩峁┑统杀镜碾p向通信業(yè)務(wù)。將一個(gè)大網(wǎng)分解為多個(gè)物理上獨(dú)立的基本相同的子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)為相對(duì)較少的用戶服務(wù)，得以簡(jiǎn)化及降低上行通道設(shè)備的成本。同時(shí)，各子網(wǎng)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(wù)區(qū)越小，各個(gè)用戶可用的雙向通信帶寬越大，通信質(zhì)量也越好，并可明顯地減少故障率及維護(hù)工作量。

3.用戶引入線

用戶引入線指分支點(diǎn)至用戶之間的線路，與傳統(tǒng)CATV網(wǎng)完全相同。

二、HFC網(wǎng)頻譜安排

HFC采用負(fù)載波頻分復(fù)用方式，各種圖像，數(shù)據(jù)和語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器同時(shí)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(xiàn)在的應(yīng)用需求，又要考慮未來(lái)的發(fā)展。有關(guān)同軸電纜中各種信號(hào)的頻譜安排尚無(wú)正式國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，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(lái)，由于隨著濾波器質(zhì)量的改進(jìn)和考慮點(diǎn)播電視的信令和監(jiān)視信號(hào)及數(shù)據(jù)和電話等其他應(yīng)用的需要，上行通道的頻段傾向于擴(kuò)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(lái)傳輸現(xiàn)有的模擬CATV信號(hào)，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(hào)60～80路。550-750MHz頻段允許用來(lái)傳輸附加的模擬CATV信號(hào)或數(shù)字CATV信號(hào)，或用于傳輸雙向交互型通信業(yè)務(wù)。假設(shè)采用64QAM調(diào)制方式和MPEG-2圖像信號(hào)，則頻譜效率可5bps/Hz，從而允許在一個(gè)6-8MHz的模擬通路內(nèi)傳輸約30Mbps速率的數(shù)字信號(hào)，若扣除必須的前向糾錯(cuò)等輔助比特后，亦可大致相當(dāng)于6-8路4Mbps速率的MPEG-2圖像信號(hào)。因此這200M帶寬總共至少可傳輸約200路VOD信號(hào)，當(dāng)然也可利用這部分頻帶傳輸數(shù)據(jù)或多媒體以及電話信號(hào)。若采用QPSK調(diào)制方式，每3.5MHz帶寬可傳90路64Kbps速率的語(yǔ)音信號(hào)和128kbps的信令和控制信息，適當(dāng)選取6個(gè)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(yè)務(wù)信號(hào)。將來(lái)隨著數(shù)字編解碼技術(shù)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(kuò)展至450MHz乃至最終全部取代550-750MHz的模擬頻段。屆時(shí)這500MHz頻段可能傳輸約500路數(shù)字廣播電視信號(hào)。

高端的750-1000MHz頻段已明確僅用于各種雙向通信業(yè)務(wù)，其中2x50MHz頻帶用于個(gè)人通信業(yè)務(wù)，其他未分配的頻段可以有各種應(yīng)用以及應(yīng)付未來(lái)可能出現(xiàn)的其他新業(yè)務(wù)。

實(shí)際HFC系統(tǒng)所用標(biāo)稱頻帶為750MHz、860MHz和1000MHz，目前用得最多的是750MHz系統(tǒng)。

HFC網(wǎng)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(wǎng)必須具有靈活的、易管理的頻段規(guī)劃，載頻必須由前端完全控制并由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者分配。一種解決方案是將整個(gè)回傳通道頻帶劃分為一個(gè)個(gè)較小的子頻帶單位，例如2MHz、3MHz或3.5MHz等，使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者可以針對(duì)任何業(yè)務(wù)最有效地使用可用頻譜。

三、新業(yè)務(wù)和全業(yè)務(wù)網(wǎng)

基于HFC網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)具備了順利引入新業(yè)務(wù)的能力，通過(guò)遠(yuǎn)端指配可以增加新通道如新電話線或其它業(yè)務(wù)而不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)，也無(wú)須派人去現(xiàn)場(chǎng)。現(xiàn)代住宅用戶的業(yè)務(wù)范圍除了電視節(jié)目外，有至少兩條標(biāo)準(zhǔn)電話線，也應(yīng)能提供數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)及可視電話等。當(dāng)然也會(huì)包括更多的新穎的服務(wù)如用戶用電管理等。

由于HFC具有經(jīng)濟(jì)地提供雙向通訊業(yè)務(wù)的能力，因而不僅對(duì)住宅用戶有吸引力，而且對(duì)企事業(yè)用戶也有吸引力，例如HFC可以使得Internet接入速度和成本優(yōu)于普通電話線，可以提供家庭辦公、遠(yuǎn)程教學(xué)、電視會(huì)議和VOD等各種雙向通信業(yè)務(wù)，甚至可以提供高達(dá)40/10Mbit/s的雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和個(gè)人通信服務(wù)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，HFC計(jì)劃提供的是所謂全業(yè)務(wù)網(wǎng)(FSN)，即以單個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供各種類型的模擬和數(shù)字通信業(yè)務(wù)，包括有線和無(wú)線、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)，圖像信息業(yè)務(wù)、多媒體和事物處理業(yè)務(wù)等。這種全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)將連接CATV網(wǎng)前端、傳統(tǒng)電話交換機(jī)、其它圖像和信息服務(wù)設(shè)施(如VOD服務(wù)器)、蜂窩移動(dòng)交換機(jī)、個(gè)人通信交換機(jī)等等，許多信息和娛樂(lè)型業(yè)務(wù)將通過(guò)網(wǎng)關(guān)來(lái)提供，今天的前端將發(fā)展成為用戶接入開(kāi)放的寬帶信息高速公路的重要網(wǎng)關(guān)。用戶將能從多種服務(wù)器接入各種業(yè)務(wù)，共享昂貴的服務(wù)器資源，諸如VOD中心和ATM交換資源等。簡(jiǎn)而言之，這種由HFC所提供的全業(yè)務(wù)網(wǎng)將是一種新型的寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)，為我們提供了一條通向?qū)拵ㄐ诺牡缆贰?/p>