ＨＦＣ网络技术的模式与拓朴

[摘要]目前广泛使用的电视机、电话机是模拟的,不能直接利用数字方式服务。HFC网是目前世界上公认的较好方式,可以提供电视广播、影视点播、数据通信、电信服务、电子商贸、远程教学与医疗以及增值服务等内容,在数字电视传输的应用过程中起着关键作用。

[关键词]HFC网络数字电视

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710073-01

HFC网是目前世界上公认的较好方式,是解决信息高速公路最后1公里宽带接入网的最佳方案。

HFC有线电视上网的优点是可以充分利用现有的有线电视网络,不需要再单独假设网络,并且速度比较快,但是它的缺点就是HFC网络结构是树型的,Cable Modem上行10M下行38M的信道带宽是整个社区用户共享的,一旦用户数增多,每个用户所分配的带宽就会急剧下降,而且共享型网络拓扑致命的缺陷就是它的安全性,数据传送基于广

播机制,同一个社区的所有用户都可以接收到他人的数据包。

一、关于HFC网

HFC网是指光纤同轴电缆混合网,它是一种新型的宽带网络,采用光纤到服务区,而在进入用户的“最后1公里”采用同轴电缆。最常见的也就是有线电视网络,它比较合理有效地利用了当前的先进成熟技术,融数字与模拟传输为一体,集光电功能于一身,同时提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务,还可以逐步开展交互式数字视频应用。HFC网络大部分采用传统的高速局域网技术,但是最重要的组成部分也就是同轴电缆到用户电脑这一段使用了另外的一种独立技术Cable Modem。CableModem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable的一个频率范围内传输,接收时进行解调,传输机理与普通Modem相同,不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。CableModem属于共享介质系统,其它空闲频段仍然可用于有线电视信号的传输。电缆调制解调器提供双向信道:从计算机终端到网络方向称为上游信道,从网络到计算机终端方向称为下游信道。——上游信道带宽一般在200kbit/s到2Mbit/s之间,最高可达10Mbit/s。上游信道采用的载波频率范围在5MHz到40MHz之间,由于这一频段易受家用电器噪声的干扰,信道环境较差,一般采用较可行的QPSK调制方式。——下游信道的带宽一般在3Mbit/s至10Mbit/s之间,最高可达36Mbit/s。下游信道采用的载波频率范围在42MHz到750MHz之间,一般将数字信号调制到一个6MHz的电视载波上,典型的调制方式有QPSK和QAM64等,前者可提供10Mbit/s带宽,后者可提供36Mbit/s带宽。Cable Modem本身不单纯是调制解调器,它集MODEM、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口卡、SNMP代理和以太网集线器的功能于一身。但是,目前尚无CableModem的国际标准,各厂家的产品的传输速率均不相同。

二、HFC网的基本模式

有线电视HFC网,网络传输的基本形式有两种。一种是独立总前端模式。同一城市或同一区域的有线电视网共用一个前端,所有信号都汇集在总前端。汇集于总前端的广播电视信号通过光发射机以VSB-AM方式转换为光信号从总前端输出后,通过星形或星一树形结构的光纤网络传输到各小区光节点,各光节点的光接收机将接收到的信号还原为射频电信号,再经同轴电缆分配网络,将信号传送到各家各户的用户终端。这种系统模式是基于HFC网,是有线电视HFC网中最基本的传输模式。另外一种是分前前端模式。以城市或区域有线电视网的总前端为中心的多前端传输模式。总前端的信号经星形辐射的数字光纤网络或模拟光纤网络馈送到各分前端的光节点。在有线电视宽带综合信息网络中,分前端除可收转本地电视节目和自办节目外,还是数字光纤和模拟光纤的光分配与交换中心。这种系统采用星形或星一树形结构的传输网络,超大规模的有线电视宽带综合信息网大都采用这种模式。

三、HFC网的拓朴

(一)树枝形网络拓朴结构。树枝形网络拓朴结构有两种形式。一是在有线电视HFC网络结构形式中,因考虑其性能价格比和商业价值及实用推广性,国内外普遍推荐干线采用星形网络拓朴结构的光纤传输,最后一级的同轴电线分配网采用树枝形网络拓朴结构,既克服了电缆干线由于多级放大器引起指标下降的缺点,又提高了指标、可靠性和降低了成本,可以非常经济而有效地为用户服务,普遍为有线电视经营者所接受。二是光纤主干树枝形结构形式。在光纤主干中采用多路光分路器级联,优点是光纤量较省,缺点是光纤主干经多次光分路器分配后插入损耗较大,浪费光功率,而且由各光分路器和各熔接点造成的多重反射将使光链路的噪声增加,非线性失真变大,劣化了系统指标。另外,树枝形结构的光纤主干断裂,或光分路器损坏,都会影响后续分支光纤的光接收,放网络的可靠性较低,一般多用在小型光纤系统中。

(二)星形网络拓朴结构。从城市或区域有线电视总前端输出的广播电视信号,经辐射状的光纤干线债送到各小区光节点,再经星形结构的同轴电缆分配网饭送到用户终端;各光节点的位置相对于总前端呈星形状分布,点到点传输,与电话网络相似。其主要优点是:光分配一次到位,所用的覆盖面广、传输容量大、可靠性高、易于实现双向多功能业务的传输。缺点是光缆需求量大。

此外,在超大规模系统网络中,利用光缆超干线将总前端信号传送到与之联网的县市或其他独立网络的分前端,构成双星形网络拓朴结构形式。

(三)星一树形网络拓朴结构。星一树形是星型网络与树枝形网络相结合的结构形式。总前端与各光节点之间为光纤主干,采用星形网络结构,小区用户同轴电组分配网络采用树枝形网络结构,整个系统为星一树形结构形式。这种结构的特点是干线采用光纤传输,用户分配网使用同轴电缆,既能满足网络的技术性能要求,又能保证其经济效益和实用价值。它集星形结构和树枝形结构两者的优点于一身,在成本昂贵而难以推广光纤到户(Fiber-To-The-Home,FTTH)的情况下,它是目前国际流行的一种新型的网络拓朴结构形式。

(四)环形网络杨林结构。由于造价昂贵,环形结构在有线电视系统中使用较小,但随着信息产业的飞速发展,以有线电视的容量和可靠性要求越来越高,计算机通信光纤局域网的环形网络结构逐步被引进有线电视HFC网络中,它促进了有线电视网络的发展和建设。环形网络具有一主一备两条治相反方向传输的双数字光纤环作为整个网络的光纤主干,故可靠性更高、覆盖面更大。当双光纤环中的某一环发生断裂时,可自动倒换到另一环上,信号不会中断。这种环形光纤网一般多用于特大型有线电视宽带综合信息网中,特别是数字光纤环上采用SDH的高速信息传输平台中。建立一个由总前端中心管理和监控的网络,实现有线广播电视视频、数据、语音的综合传输应用,已成为HFC网的发展方向。

参考文献:

[1]易培林,有线电视技术[M].机械工业出版社,2002.

[2]王炜,HFC有线电视网络结构的探讨[J].电视技术,2000.4.

作者简介:

李翠霞(1974-),女,贵州安顺人,硕士研究生,讲师,研究方向:计算机方面。