接入網(wǎng)技術(shù)配套課件教學(xué)課件-蔣清泉-第07章-有線寬帶接入技術(shù)-Cable-Modem

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或者直接輸入下面地址：在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)：http://www.shangfuwang第7章有線寬帶接入技術(shù)—CableModem7.1CATV網(wǎng)絡(luò)與HFC

7.2

HFC

7.3

CableModem7.4

CableModem寬帶接入網(wǎng)

第7章有線寬帶接入技術(shù)—CableModem7.17.1CATV網(wǎng)絡(luò)與HFC 有線電視（CATV）產(chǎn)業(yè)大致可包括兩個方面，一是有線電視專業(yè)頻道；二是有線電視網(wǎng)絡(luò)服務(wù)業(yè)。 將有線電視網(wǎng)升級改造為寬帶高速綜合信息網(wǎng)，是業(yè)內(nèi)許多人士的共識，但如何進(jìn)行升級改造，存在著許多不同看法，有線電視網(wǎng)從全電纜網(wǎng)發(fā)展到以光纜作干線，電纜作分配網(wǎng)的HFC型有線電視網(wǎng)，在技術(shù)上是一次飛躍7.1CATV網(wǎng)絡(luò)與HFC 有線電視（CATV）產(chǎn)業(yè)大致 HFC有線電視網(wǎng)發(fā)展成為寬帶高速綜合信息網(wǎng)的有利條件，一是有線電視網(wǎng)采用光纜和電線作傳輸介質(zhì)，具有豐富的頻帶資源，是當(dāng)前各種信息網(wǎng)中的寬帶網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)了發(fā)展的需要；二是有線電視網(wǎng)已經(jīng)覆蓋了全國人口中相當(dāng)大的部分，入網(wǎng)戶數(shù)達(dá)8000萬戶，在城市里已超過了電話普及率，有廣泛的群眾基礎(chǔ)，因此在有線電視網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展綜合信息網(wǎng)基礎(chǔ)好，受益面廣，較其他網(wǎng)都有明顯的優(yōu)勢；三是中國加入WTO后，郵電通信市場將開放，有線電視網(wǎng)在經(jīng)營話音通信方面消除了政策性障礙，而在有線電視網(wǎng)的基礎(chǔ)上參與電信市場競爭則處于有利位置。 HFC有線電視網(wǎng)發(fā)展成為寬帶高速綜合信息網(wǎng)的有利條件，一是HFC在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面存在的問題如下。①HFC有線電視網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在光纜部分多數(shù)采用星型網(wǎng)，在電纜部分則采用樹型分配網(wǎng)。②在電纜分配網(wǎng)的傳輸通道中，有源器件和無源器件過多，電纜接頭過多，嚴(yán)重降低了系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?。③寬帶高速綜合信息網(wǎng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時，對誤碼率要求很高，要求電纜有很高的屏蔽性，需使用無電磁泄漏的電纜連接器，而目前有線電視網(wǎng)使用的設(shè)備達(dá)不到要求。HFC在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面存在的問題如下。④在有線電視系統(tǒng)中，分支器的使用是按照下行傳輸廣播電視信號，使用戶得到滿意的電平而選擇分支器型號的，而且為了使用戶看好電視而不互相干擾，要求分支器有良好的反向隔離度。⑤HFC有線電視網(wǎng)存在的另一個問題是光纜的傳輸頻帶很寬，而且上下行傳輸又是分開使用不同的纖芯，而電纜的傳輸頻帶較窄，而且上下行傳輸又是在一根電纜上進(jìn)行，這樣電纜分配網(wǎng)成了整個傳輸網(wǎng)的瓶頸。④在有線電視系統(tǒng)中，分支器的使用是按照下行傳輸廣播電視信號⑥網(wǎng)管問題。將有線電視網(wǎng)發(fā)展成為寬帶高速綜合信息網(wǎng)改造方案大致可以分為兩種類型，一種方案是有線電視網(wǎng)基本不做大的變動，僅利用有線電視的剩余頻帶資源，增加一些新的功能，這也可以叫多功能網(wǎng)。另一種方案是建設(shè)兩個傳輸平臺，一個是有線電視傳輸平臺，傳輸廣播電視信號；另一個是利用有線電視網(wǎng)在每個光節(jié)點的多余光纖建設(shè)數(shù)據(jù)傳輸平臺。⑥網(wǎng)管問題。7.2HFCHFC網(wǎng)是指光纖同軸電纜混合網(wǎng)，采用光纖到服務(wù)區(qū)，而在進(jìn)入用戶的“最后1公里”采用同軸電纜。信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向是數(shù)字化、綜合化、智能化、寬帶化和個人化。HFC網(wǎng)就是目前世界上公認(rèn)的較好方式，是解決信息高速公路最后1公里寬帶接入網(wǎng)的最佳方案。7.2HFCHFC網(wǎng)是指光纖同軸電纜混合網(wǎng)，7.2.1HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) HFC接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為“星—樹”型結(jié)構(gòu)或“環(huán)—星—樹”型結(jié)構(gòu)。 HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用先進(jìn)的光纖傳輸技術(shù)和新型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，有效地利用?shù)字傳輸技術(shù)增加了上下行通道的承載能力，具備了承載雙向交互式寬帶業(yè)務(wù)的能力。 HFC網(wǎng)絡(luò)基本傳輸模式均是城市或區(qū)域有線電視網(wǎng)的總前端為中心的多前端傳輸模式。HFC通常由信號源、前端、分前端（分中心）、光纖主干網(wǎng)、同軸分配網(wǎng)和用戶引入線等組成。7.2.1HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖7-1典型的HFC網(wǎng)絡(luò)組成圖7-1典型的HFC網(wǎng)絡(luò)組成1．獨立總前端模式 同一城市或同一區(qū)域的有線電視網(wǎng)共用一個前端，所有信號都匯集在總前端。1．獨立總前端模式圖7-2獨立總前端示意圖圖7-2獨立總前端示意圖 前端是HFC網(wǎng)絡(luò)的核心部分，其功能包括調(diào)制、解調(diào)、頻率交換、電平調(diào)整、信號編解碼、信號處理、低噪聲放大、中頻處理、信號混合、信號檢測與控制、頻道配置和信號加密等，相應(yīng)的前端的設(shè)備包括天線放大器、頻道轉(zhuǎn)換器、衛(wèi)星電視接收機、濾波器、Modem、混合器和導(dǎo)頻信號發(fā)生器等。2．HFC網(wǎng)絡(luò)線路的組成 通常HFC線路網(wǎng)由饋線網(wǎng)、配線網(wǎng)和用戶引入線3大塊組成， 前端是HFC網(wǎng)絡(luò)的核心部分，其功能包括調(diào)制、解調(diào)、頻率交換圖7-3HFC線路結(jié)構(gòu)圖7-3HFC線路結(jié)構(gòu)（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)點之間的部分，大致對應(yīng)CATV網(wǎng)的干線段。 HFC網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，概括起來有4種形式：樹型結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)、星—樹型結(jié)構(gòu)和環(huán)型結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在建造的HFC網(wǎng)基本上是星型/總線結(jié)構(gòu)。（1）饋線網(wǎng)圖7-4典型的城市HFC光骨干網(wǎng)圖7-4典型的城市HFC光骨干網(wǎng)（2）配線網(wǎng) 配線網(wǎng)指服務(wù)區(qū)光纖節(jié)點與分支點之間的部分，大致相當(dāng)于電話網(wǎng)中遠(yuǎn)端節(jié)點與分線盒之間的部分（2）配線網(wǎng)圖7-5電纜分配網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖7-5電纜分配網(wǎng)結(jié)構(gòu)（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(tǒng)CATV網(wǎng)完全相同。（3）用戶引入線7.2.2HFC頻譜與業(yè)務(wù)劃分 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)運營者分配。1．雙向HFC的頻帶劃分 低頻端的5MHz～30MHz共25MHz安排為上行通道，即所謂的回傳通道，主要用來傳輸電話信號。7.2.2HFC頻譜與業(yè)務(wù)劃分 50MHz～1000MHz頻帶均用于下行通道，其中50MHz～550MHz頻段用來傳輸現(xiàn)有的模擬CATV信號，每一通路的帶寬為6MHz～8MHz，因而總共可以傳輸各種不同制式的電視信號60～80路。 550MHz～750MHz頻段允許用來傳輸附加的模擬CATV信號或數(shù)字CATV信號，但目前傾向用于雙向交互型通信業(yè)務(wù)，特別是電視點播業(yè)務(wù)。

50MHz～1000MHz頻帶均用于下行通道，其中50MH 高端的750MHz～1?000MHz段已明確僅用于各種雙向通信業(yè)務(wù)，其中兩個50MHz頻帶可用于個人通信業(yè)務(wù)，其他未分配的頻段可以有各種應(yīng)用以及應(yīng)付未來可能出現(xiàn)的其他新業(yè)務(wù)。 實際HFC系統(tǒng)所用標(biāo)稱頻帶為750MHz，860MHz和1?000MHz，目前用得最多的是750MHz系統(tǒng)。 高端的750MHz～1?000MHz段已明確僅用于各種雙向2．HFC上的視頻點播（VOD）系統(tǒng) VOD是一種受用戶控制的視頻分配業(yè)務(wù)，它使得每一個用戶可以交互地訪問遠(yuǎn)端服務(wù)器所儲存的豐富節(jié)目源，VOD系統(tǒng)是由信源、信道及信宿組成的3．HFC網(wǎng)上的電話 CATV電話網(wǎng)又稱為電纜電話，不僅可以提供普通電話，也可以提供寬帶的電信業(yè)務(wù)。2．HFC上的視頻點播（VOD）系統(tǒng)4．HFC網(wǎng)上的雙向數(shù)據(jù)通信 在CATV網(wǎng)上進(jìn)行雙向高速數(shù)據(jù)的傳送時，在用戶端利用CableModem上網(wǎng)。CableModem采用先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)（如64QAM），分為對稱和非對稱兩種。4．HFC網(wǎng)上的雙向數(shù)據(jù)通信7.3CableModem CableModem(電纜調(diào)制解調(diào)器)是在有線電視網(wǎng)絡(luò)上用來上互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，它是串接在用戶家的有線電視電纜插座和上網(wǎng)設(shè)備之間的，而通過有線電視網(wǎng)絡(luò)與之相連的另一端是在有線電視臺（稱為頭端：Head-End）。 HFC網(wǎng)絡(luò)大部分采用傳統(tǒng)的高速局域網(wǎng)技術(shù)，但是最重要的組成部分也就是同軸電纜到用戶計算機這一段使用了另外的一種獨立技術(shù)，這就是CableModem。7.3CableModem CableModem(電7.3.1CableModem的結(jié)構(gòu) 它一般包括調(diào)制解調(diào)器、調(diào)諧器、封包/解包設(shè)備、路由器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、SNMP代理和以太網(wǎng)集線器。 CableModem的參考體系結(jié)構(gòu)包括物理（PHY）層、MAC層和上層。7.3.1CableModem的結(jié)構(gòu)圖7-6CableModem頭端分層體系結(jié)構(gòu)圖7-6CableModem頭端分層體系結(jié)構(gòu)1．物理層 數(shù)字電纜系統(tǒng)的物理接口是普通的同軸電纜，該物理層包括上行和下行通路。2．MAC層 MAC層規(guī)范的復(fù)雜性來自共享媒質(zhì)，加之需要保證每個用戶應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。 CableModem的MAC甚至更為復(fù)雜， CableModem的MAC必須涉及需要很大帶寬并具有嚴(yán)格要求的交互式多媒體業(yè)務(wù)。1．物理層3．上層 CableModem應(yīng)當(dāng)能操縱管理實體和業(yè)務(wù)接口。（1）IP接口（2）ATM本原接口 CableModem類型可以分為內(nèi)置式和外置式，其中外置式CableModem根據(jù)接口的不同又可分為以太網(wǎng)接口和USB接口。3．上層7.3.2CableModem的工作原理 CableModem與普通Modem在原理上都是將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后在Cable的一個頻率范圍內(nèi)傳輸，接收時進(jìn)行解調(diào)，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(jìn)行調(diào)制解調(diào)的。CableModem屬于共享介質(zhì)系統(tǒng)，其他空閑頻段仍然可用于有線電視信號的傳輸。電纜調(diào)制解調(diào)器提供雙向信道，從計算機終端到網(wǎng)絡(luò)方向稱為上行（Upstream）信道，從網(wǎng)絡(luò)到計算機終端方向稱為下行（Downstream）信道。7.3.2CableModem的工作原理 CableModem工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，下面介紹CableModem在這兩層的工作原理。1．物理層 最主要的下行協(xié)議是64QAM(正交振幅調(diào)制)，調(diào)制速率可達(dá)36Mbit/s。上行調(diào)制采用QPSK(四相移鍵控調(diào)制)，抗干擾性能好，速率可達(dá)10Mbit/s。另一個上行協(xié)議是S-CDMA(同步碼分復(fù)用)。 CableModem工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，下面介紹C2．媒體通路控制層 媒體通路控制層（MAC）和邏輯鏈接控制層（LLC），即OSI七層組織中的數(shù)據(jù)鏈路層。這兩個協(xié)議層規(guī)定了不同信號和用戶怎樣共享公共帶寬。 在上行方向，CableModem從計算機接收數(shù)據(jù)包，把它們轉(zhuǎn)換成模擬信號，傳給網(wǎng)絡(luò)前端設(shè)備。該設(shè)備負(fù)責(zé)分離出數(shù)據(jù)信號，把信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包，并傳給因特網(wǎng)服務(wù)器。同時該設(shè)備還可以剝離出語音（電話）信號并傳給交換機。2．媒體通路控制層7.4CableModem寬帶接入網(wǎng)7.4.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1．?dāng)?shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)7.4CableModem寬帶接入網(wǎng)圖7-7CableModem系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7-7CableModem系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2．語音的傳輸 采用IP技術(shù)，提供語音業(yè)務(wù)，可通過VoIP技術(shù)來實現(xiàn)。 要真正通過HFC網(wǎng)提供語音業(yè)務(wù)必須與PSTN互通，實現(xiàn)互通的方法有兩種。2．語音的傳輸圖7-8HFC與PSTN互通圖7-8HFC與PSTN互通 一種方法是從因特網(wǎng)通過IPPhone網(wǎng)關(guān)來與PSTN相連；另一種方法是從HFC的局端設(shè)備CMTS通過IPPhone網(wǎng)關(guān)聯(lián)向PSTN。 一種方法是從因特網(wǎng)通過IPPhone網(wǎng)關(guān)來與PSTN相連7.4.2設(shè)備選用原則1．MCNS標(biāo)準(zhǔn)框架2．IEEE802.14標(biāo)準(zhǔn)框架3．DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)如表7-1所示。表7-1 DOCSIS1.0技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)摘要7.4.2設(shè)備選用原則數(shù)據(jù)下行數(shù)據(jù)調(diào)制64/256QAM(國際電信聯(lián)合會TJ.83AnnexB)載波頻寬6MHz數(shù)據(jù)速率27Mbit/s或36Mbit/s數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)MPEG-II正向差錯校正里氏·所羅門（ReedSolomon）加密/解密56位國際標(biāo)準(zhǔn)局?jǐn)?shù)據(jù)密碼標(biāo)準(zhǔn)（DES）數(shù)據(jù)上行數(shù)據(jù)調(diào)制QPSK/16QAM載波頻寬變量，200kHz～3.2MHz數(shù)據(jù)速率320kbit/s～10Mbit/s正向差錯校正里氏·所羅門（ReedSolomon）加密56位國際標(biāo)準(zhǔn)局?jǐn)?shù)據(jù)密碼標(biāo)準(zhǔn)（DES）訪問控制MCNS分組基準(zhǔn)，爭用和備用頻槽，多媒體服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（QoS）管理程序SNMP提供管理信息庫定義用戶界面10Base-TUSB/IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)制定中網(wǎng)絡(luò)界面10/100Base-T，ATM，F(xiàn)DDI數(shù)據(jù)下行數(shù)據(jù)調(diào)制64/256QAM(國際電信聯(lián)合表7-2 DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)對下行通道的要求參數(shù)

頻率范圍

RF信道間隔DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)

88MHz～860MHz

6MHzCATV圖標(biāo)

85MHz～1GHz

8MHz最大傳輸延時設(shè)計帶寬內(nèi)<0.8ms載噪比>35dB>43dBCSQ(模擬調(diào)制載波的組合二次失真)

CTB(模擬調(diào)制載波的組合三次差拍失真)

載波幅度波動<?50dB

<?50dB

0.5dB/6MHz<?55dB

<?55dB

CMTS所用帶寬內(nèi)的最大群延時波動75ns/6MHz交流哼聲?26dBc(<5%)<3%突發(fā)噪聲以10Hz平均值不長于25ms信號電平傾斜

CM輸入端的最大模擬電平50～750MHz：16dB

17dBmV(77dBmV)±1.5dB

用戶電平67+5dBmVCM輸入端的最小模擬電平?5dBmV(55dBmV)用戶電平67?5dBmV表7-2 DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)對下行通道的要求參數(shù)

頻率范圍

R7.4.3CableModem接入設(shè)備安裝 1．分支器的安裝 2．內(nèi)置式CableModem的安裝 3．USB接口的CableModem7.4.3CableModem接入設(shè)備安裝圖7-9內(nèi)置式CableModem的連接圖7-9內(nèi)置式CableModem的連接圖7-10USB接口CableModem的連接圖7-10USB接口CableModem的連接4．以太網(wǎng)接口的CableModem4．以太網(wǎng)接口的CableModem圖7-11以太網(wǎng)接口CableModem的連接圖7-11以太網(wǎng)接口CableModem的連接圖7-12以太網(wǎng)接口CableModem連接到代理服務(wù)器圖7-12以太網(wǎng)接口CableModem連接到代理服務(wù)圖7-13以太網(wǎng)接口CableModem連接到集線器圖7-13以太網(wǎng)接口CableModem連接到集線器在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)：教材其余課件及動畫素材請查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187

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7.2

HFC

7.3

CableModem7.4

CableModem寬帶接入網(wǎng)

第7章有線寬帶接入技術(shù)—CableModem7.17.1CATV網(wǎng)絡(luò)與HFC 有線電視（CATV）產(chǎn)業(yè)大致可包括兩個方面，一是有線電視專業(yè)頻道；二是有線電視網(wǎng)絡(luò)服務(wù)業(yè)。 將有線電視網(wǎng)升級改造為寬帶高速綜合信息網(wǎng)，是業(yè)內(nèi)許多人士的共識，但如何進(jìn)行升級改造，存在著許多不同看法，有線電視網(wǎng)從全電纜網(wǎng)發(fā)展到以光纜作干線，電纜作分配網(wǎng)的HFC型有線電視網(wǎng)，在技術(shù)上是一次飛躍7.1CATV網(wǎng)絡(luò)與HFC 有線電視（CATV）產(chǎn)業(yè)大致 HFC有線電視網(wǎng)發(fā)展成為寬帶高速綜合信息網(wǎng)的有利條件，一是有線電視網(wǎng)采用光纜和電線作傳輸介質(zhì)，具有豐富的頻帶資源，是當(dāng)前各種信息網(wǎng)中的寬帶網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)了發(fā)展的需要；二是有線電視網(wǎng)已經(jīng)覆蓋了全國人口中相當(dāng)大的部分，入網(wǎng)戶數(shù)達(dá)8000萬戶，在城市里已超過了電話普及率，有廣泛的群眾基礎(chǔ)，因此在有線電視網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展綜合信息網(wǎng)基礎(chǔ)好，受益面廣，較其他網(wǎng)都有明顯的優(yōu)勢；三是中國加入WTO后，郵電通信市場將開放，有線電視網(wǎng)在經(jīng)營話音通信方面消除了政策性障礙，而在有線電視網(wǎng)的基礎(chǔ)上參與電信市場競爭則處于有利位置。 HFC有線電視網(wǎng)發(fā)展成為寬帶高速綜合信息網(wǎng)的有利條件，一是HFC在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面存在的問題如下。①HFC有線電視網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在光纜部分多數(shù)采用星型網(wǎng)，在電纜部分則采用樹型分配網(wǎng)。②在電纜分配網(wǎng)的傳輸通道中，有源器件和無源器件過多，電纜接頭過多，嚴(yán)重降低了系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?。③寬帶高速綜合信息網(wǎng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時，對誤碼率要求很高，要求電纜有很高的屏蔽性，需使用無電磁泄漏的電纜連接器，而目前有線電視網(wǎng)使用的設(shè)備達(dá)不到要求。HFC在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面存在的問題如下。④在有線電視系統(tǒng)中，分支器的使用是按照下行傳輸廣播電視信號，使用戶得到滿意的電平而選擇分支器型號的，而且為了使用戶看好電視而不互相干擾，要求分支器有良好的反向隔離度。⑤HFC有線電視網(wǎng)存在的另一個問題是光纜的傳輸頻帶很寬，而且上下行傳輸又是分開使用不同的纖芯，而電纜的傳輸頻帶較窄，而且上下行傳輸又是在一根電纜上進(jìn)行，這樣電纜分配網(wǎng)成了整個傳輸網(wǎng)的瓶頸。④在有線電視系統(tǒng)中，分支器的使用是按照下行傳輸廣播電視信號⑥網(wǎng)管問題。將有線電視網(wǎng)發(fā)展成為寬帶高速綜合信息網(wǎng)改造方案大致可以分為兩種類型，一種方案是有線電視網(wǎng)基本不做大的變動，僅利用有線電視的剩余頻帶資源，增加一些新的功能，這也可以叫多功能網(wǎng)。另一種方案是建設(shè)兩個傳輸平臺，一個是有線電視傳輸平臺，傳輸廣播電視信號；另一個是利用有線電視網(wǎng)在每個光節(jié)點的多余光纖建設(shè)數(shù)據(jù)傳輸平臺。⑥網(wǎng)管問題。7.2HFCHFC網(wǎng)是指光纖同軸電纜混合網(wǎng)，采用光纖到服務(wù)區(qū)，而在進(jìn)入用戶的“最后1公里”采用同軸電纜。信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向是數(shù)字化、綜合化、智能化、寬帶化和個人化。HFC網(wǎng)就是目前世界上公認(rèn)的較好方式，是解決信息高速公路最后1公里寬帶接入網(wǎng)的最佳方案。7.2HFCHFC網(wǎng)是指光纖同軸電纜混合網(wǎng)，7.2.1HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) HFC接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為“星—樹”型結(jié)構(gòu)或“環(huán)—星—樹”型結(jié)構(gòu)。 HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用先進(jìn)的光纖傳輸技術(shù)和新型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，有效地利用?shù)字傳輸技術(shù)增加了上下行通道的承載能力，具備了承載雙向交互式寬帶業(yè)務(wù)的能力。 HFC網(wǎng)絡(luò)基本傳輸模式均是城市或區(qū)域有線電視網(wǎng)的總前端為中心的多前端傳輸模式。HFC通常由信號源、前端、分前端（分中心）、光纖主干網(wǎng)、同軸分配網(wǎng)和用戶引入線等組成。7.2.1HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖7-1典型的HFC網(wǎng)絡(luò)組成圖7-1典型的HFC網(wǎng)絡(luò)組成1．獨立總前端模式 同一城市或同一區(qū)域的有線電視網(wǎng)共用一個前端，所有信號都匯集在總前端。1．獨立總前端模式圖7-2獨立總前端示意圖圖7-2獨立總前端示意圖 前端是HFC網(wǎng)絡(luò)的核心部分，其功能包括調(diào)制、解調(diào)、頻率交換、電平調(diào)整、信號編解碼、信號處理、低噪聲放大、中頻處理、信號混合、信號檢測與控制、頻道配置和信號加密等，相應(yīng)的前端的設(shè)備包括天線放大器、頻道轉(zhuǎn)換器、衛(wèi)星電視接收機、濾波器、Modem、混合器和導(dǎo)頻信號發(fā)生器等。2．HFC網(wǎng)絡(luò)線路的組成 通常HFC線路網(wǎng)由饋線網(wǎng)、配線網(wǎng)和用戶引入線3大塊組成， 前端是HFC網(wǎng)絡(luò)的核心部分，其功能包括調(diào)制、解調(diào)、頻率交換圖7-3HFC線路結(jié)構(gòu)圖7-3HFC線路結(jié)構(gòu)（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)點之間的部分，大致對應(yīng)CATV網(wǎng)的干線段。 HFC網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，概括起來有4種形式：樹型結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)、星—樹型結(jié)構(gòu)和環(huán)型結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在建造的HFC網(wǎng)基本上是星型/總線結(jié)構(gòu)。（1）饋線網(wǎng)圖7-4典型的城市HFC光骨干網(wǎng)圖7-4典型的城市HFC光骨干網(wǎng)（2）配線網(wǎng) 配線網(wǎng)指服務(wù)區(qū)光纖節(jié)點與分支點之間的部分，大致相當(dāng)于電話網(wǎng)中遠(yuǎn)端節(jié)點與分線盒之間的部分（2）配線網(wǎng)圖7-5電纜分配網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖7-5電纜分配網(wǎng)結(jié)構(gòu)（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(tǒng)CATV網(wǎng)完全相同。（3）用戶引入線7.2.2HFC頻譜與業(yè)務(wù)劃分 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)運營者分配。1．雙向HFC的頻帶劃分 低頻端的5MHz～30MHz共25MHz安排為上行通道，即所謂的回傳通道，主要用來傳輸電話信號。7.2.2HFC頻譜與業(yè)務(wù)劃分 50MHz～1000MHz頻帶均用于下行通道，其中50MHz～550MHz頻段用來傳輸現(xiàn)有的模擬CATV信號，每一通路的帶寬為6MHz～8MHz，因而總共可以傳輸各種不同制式的電視信號60～80路。 550MHz～750MHz頻段允許用來傳輸附加的模擬CATV信號或數(shù)字CATV信號，但目前傾向用于雙向交互型通信業(yè)務(wù)，特別是電視點播業(yè)務(wù)。

50MHz～1000MHz頻帶均用于下行通道，其中50MH 高端的750MHz～1?000MHz段已明確僅用于各種雙向通信業(yè)務(wù)，其中兩個50MHz頻帶可用于個人通信業(yè)務(wù)，其他未分配的頻段可以有各種應(yīng)用以及應(yīng)付未來可能出現(xiàn)的其他新業(yè)務(wù)。 實際HFC系統(tǒng)所用標(biāo)稱頻帶為750MHz，860MHz和1?000MHz，目前用得最多的是750MHz系統(tǒng)。 高端的750MHz～1?000MHz段已明確僅用于各種雙向2．HFC上的視頻點播（VOD）系統(tǒng) VOD是一種受用戶控制的視頻分配業(yè)務(wù)，它使得每一個用戶可以交互地訪問遠(yuǎn)端服務(wù)器所儲存的豐富節(jié)目源，VOD系統(tǒng)是由信源、信道及信宿組成的3．HFC網(wǎng)上的電話 CATV電話網(wǎng)又稱為電纜電話，不僅可以提供普通電話，也可以提供寬帶的電信業(yè)務(wù)。2．HFC上的視頻點播（VOD）系統(tǒng)4．HFC網(wǎng)上的雙向數(shù)據(jù)通信 在CATV網(wǎng)上進(jìn)行雙向高速數(shù)據(jù)的傳送時，在用戶端利用CableModem上網(wǎng)。CableModem采用先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)（如64QAM），分為對稱和非對稱兩種。4．HFC網(wǎng)上的雙向數(shù)據(jù)通信7.3CableModem CableModem(電纜調(diào)制解調(diào)器)是在有線電視網(wǎng)絡(luò)上用來上互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，它是串接在用戶家的有線電視電纜插座和上網(wǎng)設(shè)備之間的，而通過有線電視網(wǎng)絡(luò)與之相連的另一端是在有線電視臺（稱為頭端：Head-End）。 HFC網(wǎng)絡(luò)大部分采用傳統(tǒng)的高速局域網(wǎng)技術(shù)，但是最重要的組成部分也就是同軸電纜到用戶計算機這一段使用了另外的一種獨立技術(shù)，這就是CableModem。7.3CableModem CableModem(電7.3.1CableModem的結(jié)構(gòu) 它一般包括調(diào)制解調(diào)器、調(diào)諧器、封包/解包設(shè)備、路由器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、SNMP代理和以太網(wǎng)集線器。 CableModem的參考體系結(jié)構(gòu)包括物理（PHY）層、MAC層和上層。7.3.1CableModem的結(jié)構(gòu)圖7-6CableModem頭端分層體系結(jié)構(gòu)圖7-6CableModem頭端分層體系結(jié)構(gòu)1．物理層 數(shù)字電纜系統(tǒng)的物理接口是普通的同軸電纜，該物理層包括上行和下行通路。2．MAC層 MAC層規(guī)范的復(fù)雜性來自共享媒質(zhì)，加之需要保證每個用戶應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。 CableModem的MAC甚至更為復(fù)雜， CableModem的MAC必須涉及需要很大帶寬并具有嚴(yán)格要求的交互式多媒體業(yè)務(wù)。1．物理層3．上層 CableModem應(yīng)當(dāng)能操縱管理實體和業(yè)務(wù)接口。（1）IP接口（2）ATM本原接口 CableModem類型可以分為內(nèi)置式和外置式，其中外置式CableModem根據(jù)接口的不同又可分為以太網(wǎng)接口和USB接口。3．上層7.3.2CableModem的工作原理 CableModem與普通Modem在原理上都是將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后在Cable的一個頻率范圍內(nèi)傳輸，接收時進(jìn)行解調(diào)，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(jìn)行調(diào)制解調(diào)的。CableModem屬于共享介質(zhì)系統(tǒng)，其他空閑頻段仍然可用于有線電視信號的傳輸。電纜調(diào)制解調(diào)器提供雙向信道，從計算機終端到網(wǎng)絡(luò)方向稱為上行（Upstream）信道，從網(wǎng)絡(luò)到計算機終端方向稱為下行（Downstream）信道。7.3.2CableModem的工作原理 CableModem工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，下面介紹CableModem在這兩層的工作原理。1．物理層 最主要的下行協(xié)議是64QAM(正交振幅調(diào)制)，調(diào)制速率可達(dá)36Mbit/s。上行調(diào)制采用QPSK(四相移鍵控調(diào)制)，抗干擾性能好，速率可達(dá)10Mbit/s。另一個上行協(xié)議是S-CDMA(同步碼分復(fù)用)。 CableModem工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，下面介紹C2．媒體通路控制層 媒體通路控制層（MAC）和邏輯鏈接控制層（LLC），即OSI七層組織中的數(shù)據(jù)鏈路層。這兩個協(xié)議層規(guī)定了不同信號和用戶怎樣共享公共帶寬。 在上行方向，CableModem從計算機接收數(shù)據(jù)包，把它們轉(zhuǎn)換成模擬信號，傳給網(wǎng)絡(luò)前端設(shè)備。該設(shè)備負(fù)責(zé)分離出數(shù)據(jù)信號，把信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包，并傳給因特網(wǎng)服務(wù)器。同時該設(shè)備還可以剝離出語音（電話）信號并傳給交換機。2．媒體通路控制層7.4CableModem寬帶接入網(wǎng)7.4.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1．?dāng)?shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)7.4CableModem寬帶接入網(wǎng)圖7-7CableModem系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7-7CableModem系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2．語音的傳輸 采用IP技術(shù)，提供語音業(yè)務(wù)，可通過VoIP技術(shù)來實現(xiàn)。 要真正通過HFC網(wǎng)提供語音業(yè)務(wù)必須與PSTN互通，實現(xiàn)互通的方法有兩種。2．語音的傳輸圖7-8HFC與PSTN互通圖7-8HFC與PSTN互通 一種方法是從因特網(wǎng)通過IPPhone網(wǎng)關(guān)來與PSTN相連；另一種方法是從HFC的局端設(shè)備CMTS通過IPPhone網(wǎng)關(guān)聯(lián)向PSTN。 一種方法是從因特網(wǎng)通過IPPhone網(wǎng)關(guān)來與PSTN相連7.4.2設(shè)備選用原則1．MCNS標(biāo)準(zhǔn)框架2．IEEE802.14標(biāo)準(zhǔn)框架3．DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)如表7-1所示。表7-1 DOCSIS1.0技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)摘要7.4.2設(shè)備選用原則數(shù)據(jù)下行數(shù)據(jù)調(diào)制64/256QAM(國際電信聯(lián)合會TJ.83AnnexB)載波