广电HFC双向网技术

2012-08-15文丨陈志勇

中国传媒科技 2012年12期

关键词：频带双向频段

文丨陈志勇

（广东省广播电视网络股份有限公司惠州分公司，广东惠州 516008）

1 HFC网络发展的现状

随着IT信息技术的迅猛发展，HFC双向网络正以其独特的带宽优势取得很好的发展，而且这个市场还在不断扩大，HFC双向网络作为三网融合推进工作的基础和核心，是整个三网融合工作的重中之重。

2 HFC双向网技术

HFC（Hybrid Fiber Coax）是光纤同轴混合网，即在同一个网络上同时HFC网络下行广播电视业务与交互式的HFC宽带上行业务。这种HFC网络中同时有模拟信号和数字信号，是光信号网络和电信号网络基础上发展起来的光纤+同轴混合网。

2.1 HFC双向网其本原理

传统的电视节目的传输为单向传播方式，也就是说原来的有线电视网络HFC只有单身传输功能，而要实现交互的HFC网络要求网络提供双向传输能力，下面分析HFC双向网络的传输基本原理：（1）上行信道带宽的分配：把上行信道理解成为是由连续众多的小时隙构成的流，把这种概念上分解的小时隙作为传输的基本的资源单位，CMTS通过管理cable moden对这些时隙的申请访问进行资源分配。CMTS进行带宽分配的基本原理是分配映射表，分配映射表是CTS发出的MAC管理报文，其功能指明了上行信道的小时隙使用方式。（2）上行信道访问方式：上行信道采用CDMA或者SCDMD的访问方式，如果众多CM同时访问CMTS的小时隙，通过一定的算法来处理这种碰撞的访问。也就是说CMTS同一小时隙可以有多个CM同时传输数据，需要注意的是CM在CMTS为其分配了小时隙后才具备传输的条件。（3）CMTS与CABLE MODEN的交互：CABLE MODED在接通电源启动后，首先进入启动过程，初始化数据，同时不但向CMTS传输的数据和接受CMTS发送的数据。在这个过程中，CABLE MODED获得上行信道的传输的基本参数，获得IP地址，建立IP连接。（4）系统安全性：CMTS广播的数据帧能被所有在线的CABLE MODEN接收到，但是这种数据帧不是对所有的CABLE MODED都有效，只有数据帧中指定CABLE MODEN的标识信息相同的CABLE MODED才能接收到，其他的CABLE MODEN接受该数据帧，发现数据帧中与自己所带的CABLE MODED数据帧标识不同，将丢弃该数据帧。至此建立CMTS与CABLE MODEN之间的通信。

2.2 HFC双向网传输的基本方式

HFC潜在的最大优点在于，带宽容量大，通过现有的技术容易实现互动双向传输，并且频率特性好，传输链路上损耗小，可有效延长传输数据的距离，光纤间不会有串音现象，不怕电磁干扰，能确保信号的传输质量。其传输方式目前主要有两种：（1）空分复用技术：其基本过程是用不同的线路分别传输上行信道信号和下行信道信号，这是技术上实现HFC双向传输最简单的方式，这种一种已经淘汰的技术，成本高。广电运营商基本淘汰这种传输方式。（2）频分复用技术：利用不同的上行频带和下行频带，中间留一个保护频带，以保证上行频带和下行频带不互相影响，这是目前广电HFC网络双向传输所采用的主要方式。根据经验上行信道在低频段上传输，下行信道在高频段传输，上行频道和下行频段的频率的如何划分高低，主要看HFC双向网络实现的网络功能和其承载的业务量。

3 关键技术问题

HFC双向网络关键技术问题主要有，数字压缩技术、宽带交换技术、条件接受系统和双向HFC局域网互联技术。（1）数字压缩技术：带宽问题一直是所有传输网络面对的主要问题，HFC双向网络针对大量的视频信息和图片信息的传输同样存在带宽不足的问题，解决这个问题就得用到数字电视压缩技术，通过一定算法去除要传输数据的冗余数据，减少和存储数据信息，有效利用有有限的带宽资源。一般采用的压缩技术标准有：JPEG、PX64、MPEG。（2）宽带交换技术：双向式宽带业务众多，而且要求互动交换速率高。为解决这个问题，CCITT设计了一种新的数据交换方式，具备及时性特征，这就是 ATM技术，解决了数据交换的延时，实现数据交换的及时性。（3）条件接收：是根据用户被授予的权限，对用户端包括机顶盒或者CM进行控制、这里涉及到CAS（条件接收系统）。目前对机顶盒采用提智能卡加密方式控制；对CM采用的是识别CM的MAC地址的方式进行有效的控制。（4）HFC 局域网互联：在IT技术已经成熟的今天，实现HFC局域网的互联，已经变得非常简单。根据ISO/OSI模型，物理层是解决底层连接的电气特性问题，CM技术已经成熟，HFC局域网互联问题已经得到成功的解决。

4 HFC双向网络传输的带宽分配和噪声

（1）带宽分配：HFC接入网的频段分配如下：上行通道使用5-42MHz频段，用来传送上行用户请求/控制信号；下行通道（Downstream Channel）使用50-1000MHz频段，其中50-550MHz频段用来传送数字电视，750-1000MHz频段预留用来传送双向通信业务，HFC网中的频带资源是由接在同一个光机上（光节点）的所有终端共同占用，为了使每个用户终端有足够的带宽资源，满足不同用户的业务需求，一般采用光纤到楼栋，可以减少一个光节点的用户数，或者提前传输效率。（2）上行噪声：在上行信道中，所有用户终端接入到HFC双向网中，都会带来或多或少的噪声，并且HFC本身网络中的设备，包括所有反向放大器、光机、分配器等有源器件也会产生噪声，最后链路上所有噪声都汇聚在光节点和前端，叫做“漏斗效应”。（3）解决上行噪声问题：设计HF网络时，尽量采用光节点到楼栋，以减少相应光节点的用户数；加接滤波器或网络接口模块滤除用户设备引入的噪声；在上行通道中采用CDMA码分多址复用提高系统的抗干扰性能；根据香农公式，增加信道带宽，可以使系统降低对信噪比的要求，提高了系统的抗干扰性能。