HFC網(wǎng)絡,HFC網(wǎng)絡結構組成是什么?

一、區(qū)域網(wǎng)

多業(yè)務系統(tǒng)服務商(MSO)越來越常見，他們將幾個相鄰的系統(tǒng)做到一起而組成一個更大的區(qū)域網(wǎng)。典型的區(qū)域網(wǎng)包含了一個或兩個主前端，在該處收集來自衛(wèi)星、地面微波天線和其它來源的信號。區(qū)域網(wǎng)還包含了一個主干分配網(wǎng)，把信號送到一系列的初級分配Hub。初級Hub或者直接將信號送到節(jié)點，或者先送到次級Hub，再把信號連到光節(jié)點。一個區(qū)域網(wǎng)系統(tǒng)要服務約500，000用戶，初級Hub約服務100，000用戶，次級Hub約服務20，000用戶，而光節(jié)點服務500至2000用戶。因為網(wǎng)絡上如此多的用戶要依賴與主前端相連的初級Hub網(wǎng)，故主干網(wǎng)應是冗余的和多路由的連接。通常采用雙向的多光纖環(huán)(圖12-1)。注意作為一個基本的規(guī)則，所有前端和初級Hub都可直接把信號分配給那些鄰近的節(jié)點。

現(xiàn)在做件有益的事情，來估計一下一個網(wǎng)絡的光纖數(shù)目和設備需求。上面講的這個例子擁有5個初級Hub(其中之一與主前端共處一處)，每個初級Hub送給5個次級Hub，而每個次級Hub有20個光節(jié)點。以每個節(jié)點有四條光纖(正向、回傳、兩條備用)計算，這樣就從次級Hub傳下來80條光纖。為滿足信號傳輸與光纖備份的需要意味著需要400條進入初級Hub的光纖。

這個數(shù)目看來太大且難以管理，所以需要一定程度地壓縮。譬如說對正向和回傳的窄帶廣播頻率搬移技術能夠進行4：1的壓縮。這就把每個初級Hub下傳的光纖數(shù)目減至約100條左右。

圖12-1 區(qū)域環(huán)形網(wǎng)路

在次級Hub設備需求情況：

1個正向廣播接收機；

1個正向放大器(放大功率以驅(qū)動20個激光發(fā)射機)；

5個正向接收機(每4個節(jié)點1個)；

5套正向頻率搬移設備(每4個節(jié)點1個)；

20個正向激光器(每個節(jié)點1個)；

20個回傳接收機(每個節(jié)點1個)；

5套回傳頻率搬移設備(每4個節(jié)點1個)；

5個回傳發(fā)射機(每4個節(jié)點1個)；

大多數(shù)傳輸設備廠商都提供在機箱或者機架上可插拔的設備。

假如每個機箱上有8個模塊，機箱的高度為8（3/4）英寸(即5U)，62個模塊大約需8個機箱，它正好是70英寸機架的高度，所以需要將某些模塊做得更為小巧以節(jié)省空間，因為供電設備、備份設備以及風扇和制冷系統(tǒng)還要加上去。這就需要一間適當大?quot;房子"或者建筑物的一部分。當然如果多功能業(yè)務的電子設備如Cable modem終端系統(tǒng)(CMTS)也要裝在次級Hub站內(nèi)，對機架空間的需求會成倍增長。

(一)模擬傳送主干

如果距離不太遠而且重點是正向的廣播服務，接通到區(qū)域分配網(wǎng)最省錢的方法是使用1550nm的模擬光纖傳輸設備。在1550nm上傳輸比傳統(tǒng)的1310nm傳輸有兩個優(yōu)勢：(1)光纖的衰減大約低30％；(2)采用所謂的摻餌光纖放大器(EDFA)設備可以將光信號直接放大，而不用把它先轉換到RF信號。1550nm光纖的劣勢是光發(fā)射機太貴--大約是1310nm的10倍多--因為這些光發(fā)射機必須無啁啁音。

擁有16～20dB(40～100mW)輸出功率的1550nm發(fā)射機已被大量商用。典型的1550nm光纖損耗為0.25dB／km，信號的無中繼跨度可達60km，在系統(tǒng)加上EDFA其跨度可達100km。超出100km的距離會受到光纖非線性的影響，只能用其它方法解決。將模擬信道分散到多個光纖中，傳送距離就可以超出這個限度。采用具有這樣性能的1550nm系統(tǒng)，相比之下，系統(tǒng)的花費要比基帶數(shù)字系統(tǒng)的花費小得多。

在一個典型的1550nm區(qū)域網(wǎng)中，初級和次級Hub中光信號被檢波為RF電信號。在這一點上，信號加以放大并分配到向節(jié)點傳輸?shù)膸讉€1310nm激光器上。對窄帶廣播應用而言，正向的窄帶廣播信號與廣播信號混合在一起由1310nm激光器傳送。當然這就帶來一個問題：窄帶廣播信號如何傳送到Hub?在這一點上1550nm系統(tǒng)會帶來一些麻煩，因為價格很貴的發(fā)射機不宜于窄帶廣播。一個解決方案是采用前面所講的頻率搬移技術，把幾個窄帶廣播信號加到一個1550nm的光發(fā)射機上。

花費貴一些但更"著眼未來"的方案是在主干光纜內(nèi)再分出幾根光纖，并行運行一條到達Hub純數(shù)字網(wǎng)絡，用于窄帶廣播。這一方案也對下面這個問題提供了直接了當?shù)慕鉀Q方法：如何把回傳信號送到主前端?我們將在下一節(jié)數(shù)字傳送網(wǎng)絡中討論。這一節(jié)的余下部分所要討論的是如何以模擬的方式進行回傳。

因為1550nm的光發(fā)射機非常復雜，它并不適合用于光節(jié)點的信號回傳。所以我們只能選用1310nm技術。也就是說，我們不能指望回傳發(fā)射機所"延伸"的范圍能與正向1550nm系統(tǒng)一樣長。

(二)數(shù)字傳送主干

在HFC網(wǎng)絡中，窄帶廣播采用的是調(diào)制數(shù)字載波傳送方式。在相對較短的距離上，把寬帶信息發(fā)送給大量的終端用戶或者收集這些終端用戶的信息，HFC非常有效。相比之下，基帶數(shù)字傳輸網(wǎng)絡。如典型的交換式電話傳輸，要注意它的長距離傳輸和高數(shù)據(jù)速率的兼容性問題。隨著大量的交互式服務需求增長，很容易看到區(qū)域性的有線網(wǎng)絡將向兩種技術混合的方向發(fā)展。其做法是把從各個節(jié)點來的較低的數(shù)據(jù)流在Hub處集中壓縮，然后使用基帶數(shù)字傳輸在這些Hub和主前端之間傳送壓縮的數(shù)據(jù)流。

為了把許多低速數(shù)據(jù)流聚集為一個高速數(shù)據(jù)流，從每個節(jié)點傳過來的調(diào)制載波信號要被檢波為RF信號，并送給應用接收機，然后解調(diào)為基帶數(shù)字信號，隨后推上主干環(huán)路(圖12-2)。因為這樣做對每一種應用都需要大量的設備，所以最好只在初級Hub采用這種做法，而不在數(shù)目較大的次級Hub。當然這從節(jié)點來的模擬信號能夠送得足夠遠到初級Hub中，較為實際的組網(wǎng)方式是在初建時先把應用接收機安排在初級Hub，而當交互式的通信流量增大后，隨著市場的滲透率再遷入次級Hub。

圖12-2 HFC回傳通道和數(shù)字基帶網(wǎng)絡接口

圖12-3是更為詳細的業(yè)務應用框圖。為了說明，選擇了機頂盒(IPPV)回傳，狀態(tài)監(jiān)控自動記錄和Cable modem。回傳各光接收機的RF輸出首先被分支，然后送到合適的應用接收機。對IPPV應用，機頂盒返回的信號都被送往回傳通路解調(diào)器(RPD)，進行濾波并轉變到基帶數(shù)字信號。RPD的輸出通常與以太網(wǎng)(10bae-T)相兼容，它是一種標準的雙向通信數(shù)據(jù)接口用以接入系統(tǒng)控制器。一個區(qū)域性的電纜網(wǎng)絡的接入控制器放置在主前端處而RPD放置在初級Hub。像狀態(tài)監(jiān)控這樣的自動測試記錄應用接收機，其輸出也采用以太網(wǎng)或其它標準數(shù)據(jù)協(xié)議。Cable modem終端系統(tǒng)(CMTS)的輸出擁有高速數(shù)據(jù)接口，像千兆以太網(wǎng)或快速以太網(wǎng)。上述所有信號都接到合適的復用設備的接口卡上傳遞至主前端，在主前端這些信號被解復用并送給接入的控制器、網(wǎng)絡監(jiān)控器、服務器和路由器。

圖12-3在Hub和主前端間服務的交互連接

數(shù)據(jù)傳輸標準

附錄C中討論了基本的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉藴剩篠ONET(美國、加拿大采用，日本采用修改的格式)，SDH(用在其它地方，包括歐洲、亞洲、中美和南美及澳洲)。盡管經(jīng)營者可以自由選擇非標準的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，然而像Cable modem這樣的系統(tǒng)需要聯(lián)到公共交換電話網(wǎng)(PSTN)上面，則必須與標準兼容。

隨著在全世界范圍的廣泛應用，標準設備的價格下降很快。這意味著包括傳遞設備本身、接口設備(上、下傳輸環(huán)的業(yè)務)和管理軟件都要比專用交互設備價格低。但對包括數(shù)字視頻流的下行中繼在內(nèi)的所有的傳輸，即便采用簡單網(wǎng)管系統(tǒng)也無法得到多大的節(jié)省。因為管理軟件和培訓需要幾百萬美元的投資，所以對有線電視經(jīng)營者來說，擁有許多系統(tǒng)經(jīng)濟上不是很劃算的(操作起來也不方便)。

未來的發(fā)展很可能做到連視頻服務也可以在PSTN或Internet發(fā)送，這會造成專用的數(shù)字傳輸設備的投資荒廢。