关于HFC宽带接入的探讨

赵宇昕 张鹏

摘要：本文对HFC网络宽带接入技术的基本原理、应用进行了详细的论述，提出HFC接入的解决方案和实现方法，希望可以为宽带网络建设和宽带接入技术的研究提供重要的依据。

关键词：英特网；宽带接入；HFC网络

HFC(Hybrid Fiber Coaxial)网是指光纤同轴电缆混合网，也叫光电混合传输网络，是一种新型的宽带网络，它的传输介质是光纤和同轴电缆，信号在干线中传输是用光纤作为传输介质的，在用户端，也就是进入用户的“最后一公里”采用同轴电缆传输信号。

基于HFC的宽带接入技术充分利用现有的HFC网络资源，避免了网络的重复建设，有效地解决了网络布线的困难，降低了整体投资成本。HFC是当前发展信息高速公路的最佳综合业务宽带接入网之一，该网络还可以提供智能子系统的数据通道，实现网络布线的优化与集成。

一、光纤与同轴电缆

光纤，也叫光导纤维或光缆，作为一种新型先进的传输介质，自从问世以来，在通信和电视传输方面得到了广泛的应用。采用光缆传输系统，可充分利用光纤传输具有的宽带、抗干扰和高保真等特性，有利于实现通信、计算机和有线电视的三位一体，使未来的有线电视能融合于信息高速公路中。光纤传输的有以下特点：

（1）频带宽，传输容量大。

（2）传输损耗小。

（3）抗干扰性能强。

（4）保真度高。

（5）重量轻，铺设方便。

（6）来源丰富。

二、关于HFC传输网络

1、HFC网络的组成

HFC宽带网可分为三个部分：前端系统、光节点、用户。前端系统是发送、接收数据信号的各种设备的统称。光节点是光信号转换成电信号的地方。在前端和光节点之间采用光纤传输，而光节点到用户则经过一连串的有源放大器件和无源分支分配网络。在通常的概念中，有线电视网络是一个单向网络，电视信号将总频率范围分割成一个个频道，每个频道占用一小段频率；而在经过双向改造的750MHz同轴电缆网络中，低频段(如5～40MHz)用于回传信息，中间频段仍然是电视信号，而550MHz以上则用于数据信号以及数字电视信号。由此可以知道用电缆调制解调器(CableModem，简称CM)上网的频道与电视使用的频道不同，所以用户也不必担心开通CM上网后会影响电视使用的频道。

HFC与电信的宽带接入方式与ADSL相比，先进的地方在于完全改变了传输介质，不再受双绞的铜质电话线固有特性的影响。另外带宽也是HFC网络的另一显著优势。多路光纤的主干线能够不断扩容，电视线缆传输的下行信号目前能达到36MB/s。

2、HFC 接入技术

（1）HFC的基本原理。HFC网络中的下行数据经由相应调制技术(如QPSK，QAM等) 转换成模拟射频信号，这些模拟射频信号和其它音频和视频的模拟信号经由频分复用方式合成一个宽带射频信号，加到前端的光发射机上，并调制成光信号传输到光节点并经同轴网络传输到用户。在用户端，用户接收相应频带的信息后，进行解调得到所需数据。用户上行数据经Cable Modem调制成为模拟的射频信号，送到同轴网络上，由同轴电缆放大器接收处理后转换为光信号，通过光纤传送到局端的CMTS(电缆调制解调器终端系统) ，经解调等处理后转为数据流送往外部网络。Cable Modem是一种可以通过有线电视(CATV) 网络进行高速数据接入的装置。

（2）HFC主要网络应用。在HFC网络中，局端接入设备以上部分，就是常规的城域或局域网络，有网管系统，也有提供本地业务的服务器，以及相关的用户认证与计费设备。从局端到用户端的Cable Modem 是HFC 的部分，实际上完成的是数据信号在有线电视网络中进行传输的调制解调工作。Cable Modem与用户PC 之间可能通过以太网或USB接口相连。在有线电视网络发达的地区，充分利用已有的网络资源，实现电视信号与数据信号的混合传输，同时又可利用同轴电缆线高带宽的优势，这些都使得HFC 成为一种很有潜力也很有竞争力的接入方式。

3、HFC接入解决方案及实现方法

（1）解决方案。现有有线电视网主要由光缆和同轴电缆组成的混合网络(HFC)作为一个宽带接入平台，HFC网络不但能够提供目前的广播业务，而且通过增加前端(或分配中心)和用户端设备，可以逐渐满足日益增长的新业务需求，在业务功能逐步升级的过程中，HFC接入网络不会出现传输频带的“瓶颈”阻塞现象。HFC是有线电视领域的标准网络拓扑结构，一般主干拓扑为星型，分支网络为树型结构，光纤用于干线传输，而分配网络全部采用同轴电缆。在用户接入网络中设立若干个前端系统，用户使用Cable Modem入网。Cable Modem 接入主要是为个人家庭用户的Internet接入，小型企事业单位用户的局域网络互联。

（2）物理拓扑结构。HFC即光纤同轴混合接入技术，是为充分利用广播电视网现已接入至千家万户的CATV同轴电缆来开发宽带综合接入技术。从通信市场开放、业务竞争的需求出发，三网融合方案主要是HFC。其特征是在原来单向传送多频道模拟广播电视的CATV网络上，利用频分复用技术，在模拟电视所占的频谱之外，充分利用空闲频谱资源，传送话音、数据等双向电信业务。目前的CATV网络从前端到远端节点间采用光纤传送，从远端节点到用户采用同轴电缆实现信号分配入户。光纤本身可以提供足够的带宽，同轴电缆也有较大的带宽潜力，所以有可能实现宽带综合接入，在HFC中传送电信业务需要采用电缆调制解调器(CableModem)将这些信号插入到所安排的频谱中的相应位置上。

（3）HFC共享带宽问题。目前网络的构成主要有接入网、区域网、广域网和主干网等几方面组成，在广义上任何一个终端用户在访问INTERNET上的任何一个网站时它的带宽都是共享的；在接入网的结构上可以做成共享也可以做成独享，一般也是采用共享方式（只是共享的部位不同而已），而对用户来讲不论是共享还是独享，能满足自己的使用要求才是最主要的。在HFC网络中主要有星型和星树混合型二种结构，石化HFC网络采用的是星树混合型结构，这里的星也就是光节点，从电视台到光节点为光纤，光节点到放大器再到用户（也就是树的部分）采用同轴电缆。

（4）HFC的速度问题。HFC网络的带宽是共享的，但由于有丰富的频道资源支持，所以共享不会影响用户的速度。而实际上用户上网时的速度有时不尽如人意，主要还是受到访问网站的路由环节、被访问网站本身等因素的影响。

从长远来看，HFC网络计划提供的是所谓FSN(全业务网)，即以单个网络提供各种类型的服务。模拟和数字通信业务包括有线和无线、语音和数据、图像信息业务、多媒体和事务处理业务等。这种全业务网络将连接CATV网的前端、传统PSTN(公共电话交换网络)、其它图像和信息服务设施(如VOD(视频点播技术)服务器)、蜂窝移动交换机、个人通信交换机等。简言之，这种由HFC网络所提供的全业务网将是一种新型的宽带业务网，为我们提供了一种实现宽带通信的良好方法。