29766-第3章混合光纤同轴电缆接入技术.pptx

1、点击此处结束点击此处结束放映放映第第 3 章章混合光纤混合光纤/同轴电缆同轴电缆接入技术接入技术点击此处结束点击此处结束放映放映 本章介绍混合光纤本章介绍混合光纤/同轴电缆接入技术同轴电缆接入技术的相关内容，主要包括：的相关内容，主要包括：混合光纤混合光纤/同轴电缆网（同轴电缆网（HFC）概）概述述 电缆调制解调器（电缆调制解调器（Cable Modem）HFC 网络双向传输网络双向传输点击此处结束点击此处结束放映放映混合光纤混合光纤/同轴电缆网（同轴电缆网（HFCHFC）概）概述述3.13.1电缆调制解调器（电缆调制解调器（Cable Cable ModemModem）3.23.2HFCHF

2、C 网络双向传输网络双向传输3.33.3点击此处结束点击此处结束放映放映3.1 3.1 混合光纤混合光纤/同轴电缆网（同轴电缆网（HFCHFC）概述概述 混合光纤混合光纤/同轴电缆网络（同轴电缆网络（Hybrid Fiber-Coax Network,HFC），是在传统的、以），是在传统的、以同轴电缆为传输媒介的有线电视（同轴电缆为传输媒介的有线电视（CATV）网基础上发展而来的。网基础上发展而来的。点击此处结束点击此处结束放映放映3.1.1 HFC 网络网络 同轴电缆网络是一个典型的宽带网络，同轴电缆网络是一个典型的宽带网络，特别适合于视频信号传输，同时还具有成本特别适合于视频信号传输，同时

3、还具有成本低、信号分配方便等优点。低、信号分配方便等优点。光纤传输具有传输频带宽、传输衰耗小光纤传输具有传输频带宽、传输衰耗小的优点，在各类传输网络中得到广泛应用。的优点，在各类传输网络中得到广泛应用。点击此处结束点击此处结束放映放映 将光纤传输系统与同轴电缆用户分配网将光纤传输系统与同轴电缆用户分配网相结合，既能够发挥光纤传输的优势，有相结合，既能够发挥光纤传输的优势，有效地解决电缆传输中的问题，又可以充分效地解决电缆传输中的问题，又可以充分利用同轴电缆网络接入方便和低成本的特利用同轴电缆网络接入方便和低成本的特点，是一种传输速率高、传输质量好、成点，是一种传输速率高、传输质量好、成本低的宽

4、带接入混合网络。本低的宽带接入混合网络。点击此处结束点击此处结束放映放映 HFC 网络兼具光纤传输和同轴电缆网网络兼具光纤传输和同轴电缆网络接入的优点，并克服了传统有线电视网络接入的优点，并克服了传统有线电视网只支持单向、广播型业务的局限性。只支持单向、广播型业务的局限性。点击此处结束点击此处结束放映放映 HFC 网络可以支持网络可以支持 IP 数据业务、模拟数据业务、模拟广播电视业务、调频广播业务、数字广播广播电视业务、调频广播业务、数字广播电视业务和交互视频业务。电视业务和交互视频业务。并保证各种不同业务之间不产生相互影并保证各种不同业务之间不产生相互影响。响。点击此处结束点击此处结束放映

5、放映3.1.2 HFC 网络结构网络结构 1.HFC1.HFC 系统参考配置系统参考配置 根据我国通信行业标准接入网技术要根据我国通信行业标准接入网技术要求混合光纤同轴电缆网（求混合光纤同轴电缆网（HFC）（）（YD/T 1063-2000）规定，）规定，HFC 系统参考配系统参考配置如图置如图 3-1 所示。所示。点击此处结束点击此处结束放映放映点击此处结束点击此处结束放映放映 在图在图 3-1 所示参考配置中，所示参考配置中，HFC 网络网络由光线干线网和同轴电缆分配网组成。由光线干线网和同轴电缆分配网组成。其中同轴电缆分配网实现用户接入功能其中同轴电缆分配网实现用户接入功能，光纤干线网实

6、现光节点与局端设备之间，光纤干线网实现光节点与局端设备之间的信号传输，从而实现某一个区域的用户的信号传输，从而实现某一个区域的用户接入。接入。点击此处结束点击此处结束放映放映 在在 HFC 网络中，各种业务信号均以副网络中，各种业务信号均以副载波调制复用方式传输。载波调制复用方式传输。上行和下行信号可以在不同的光纤中传上行和下行信号可以在不同的光纤中传输，也可以采用波分复用方式在同一根光输，也可以采用波分复用方式在同一根光纤中传输。纤中传输。点击此处结束点击此处结束放映放映 当上下行信号采用粗波分复用方式传输当上下行信号采用粗波分复用方式传输时，下行信号使用时，下行信号使用 1550nm 波长

7、区，上行波长区，上行信号使用信号使用 1310nm 波长区。波长区。点击此处结束点击此处结束放映放映3.2 3.2 电缆调制解调器（电缆调制解调器（Cable ModeCable Modemm）电缆调制解调器（电缆调制解调器（Cable Modem，CM）是在混合光纤）是在混合光纤/同轴电缆同轴电缆(HFC)网络网络上提供双向上提供双向 IP 数据传输的用户端设备。数据传输的用户端设备。根据我国通信行业标准接入网技术要根据我国通信行业标准接入网技术要求电缆调制解调器（求电缆调制解调器（CM）（）（YD/T 1076-2000）建议，在）建议，在 HFC 网络上进行双网络上进行双向向 IP 数据

8、传输的网络配置如图数据传输的网络配置如图 3-2 所示。所示。点击此处结束点击此处结束放映放映点击此处结束点击此处结束放映放映 借助于电缆调制解调器（借助于电缆调制解调器（CM），），HFC网络实现了双向数据传输。网络实现了双向数据传输。在上述网络配置中，在上述网络配置中，CM 应完成应完成 UNI 与与射频接口之间的信号转换，并终结射频接口之间的信号转换，并终结 CMTS与与 CM 之间的管理消息。之间的管理消息。点击此处结束点击此处结束放映放映 3.2.1 Cable Modem 工作原理工作原理 1.Cable Modem1.Cable Modem 内部结构内部结构 电缆调制解调器（电缆

9、调制解调器（CM）的基本功能）的基本功能是实现数据业务的双向传输，其内部结构是实现数据业务的双向传输，其内部结构如图如图 3-3 所示。所示。点击此处结束点击此处结束放映放映点击此处结束点击此处结束放映放映 CM 内部有上下行两条传输通道。内部有上下行两条传输通道。上行传输通道的数据信号来源于用户终上行传输通道的数据信号来源于用户终端设备，经端设备，经 MAC 处理、数据编码、差错处理、数据编码、差错控制编码和调制后传送至控制编码和调制后传送至 HFC 网络；下行网络；下行传输通道的数据信号来源于传输通道的数据信号来源于 HFC 网络，经网络，经解调、差错控制解码和数据成帧后传送至解调、差错控

10、制解码和数据成帧后传送至用户终端设备。用户终端设备。点击此处结束点击此处结束放映放映2.2.电缆调制解调器（电缆调制解调器（CMCM）工作过程）工作过程 电缆调制解调器（电缆调制解调器（CM）的工作过程）的工作过程分为上行链路和下行链路两方面。分为上行链路和下行链路两方面。点击此处结束点击此处结束放映放映 在下行链路中，通过内部的双工滤波器在下行链路中，通过内部的双工滤波器接收来自接收来自 HFC 网络的射频信号，网络的射频信号，HFC 网网络下行信号采用的调制方式主要是络下行信号采用的调制方式主要是 256QAM 或或 64QAM 调制，经解调后送至交织调制，经解调后送至交织/FEC 模块进

11、行去交织和模块进行去交织和 FEC 纠错处理，再送纠错处理，再送至数据成帧模块形成数据帧，最后通过网至数据成帧模块形成数据帧，最后通过网络接口卡（络接口卡（Network Interface Card，NIC）传送至用户终端设备。）传送至用户终端设备。点击此处结束点击此处结束放映放映 在上行链路中，用户的访问请求先由媒在上行链路中，用户的访问请求先由媒质访问控制（质访问控制（Media Access Control，MAC）模块中的访问协议进行处理，上行）模块中的访问协议进行处理，上行数据经由网络接口卡（数据经由网络接口卡（NIC）送至上行通）送至上行通道，先在数据编码器中对数据进行编码，道，

12、先在数据编码器中对数据进行编码，再经交织再经交织/FEC 模块进行信号交织处理和模块进行信号交织处理和FEC 差错控制编码，然后送入调制器进行差错控制编码，然后送入调制器进行调制；上行链路通常采用调制；上行链路通常采用 QPSK 或或 16QAM 调制技术，已调信号通过双工滤波器送调制技术，已调信号通过双工滤波器送至至 HFC 网络。网络。点击此处结束点击此处结束放映放映 3.2.2 Cable Modem 应用应用 Cable Modem 的应用，可以使的应用，可以使 HFC 网网络实现双向、多业务接入传输。络实现双向、多业务接入传输。但在不同传输方式和不同业务接入环境但在不同传输方式和不同

13、业务接入环境中，对中，对 Cable Modem 的要求也不同。的要求也不同。点击此处结束点击此处结束放映放映1.Cable Modem1.Cable Modem 分类分类 根据常见应用需求和使用场合，根据常见应用需求和使用场合，Cable Modem 通常分为以下五种类型。通常分为以下五种类型。点击此处结束点击此处结束放映放映 （1）以传输方式划分，）以传输方式划分，Cable Modem 可分为双向对称式传输和非对称可分为双向对称式传输和非对称式传输。式传输。（2）以数据传输方向划分，可）以数据传输方向划分，可分为单向分为单向 Cable Modem 和双向和双向 Cable Modem。

14、（3）以网络通信模式划分，）以网络通信模式划分，Cable Modem 可分为同步（共享）和异步可分为同步（共享）和异步（交换）两种方式。（交换）两种方式。点击此处结束点击此处结束放映放映 （4）以接入模式划分，可分为个人）以接入模式划分，可分为个人Cable Modem（单用户）和宽带（单用户）和宽带 Cable Modem（多用户），宽带（多用户），宽带 Modem 可以具有网可以具有网桥的功能，可以将一个计算机局域网接入。桥的功能，可以将一个计算机局域网接入。（5）以接口类型划分，）以接口类型划分，Cable Modem 可分为外置式、内置式和交互式机顶盒。可分为外置式、内置式和交互式机

15、顶盒。点击此处结束点击此处结束放映放映 2.2.业务接入业务接入 1）数据信号传输）数据信号传输 在在 Cable Modem 技术中，采用了双向技术中，采用了双向非对称传输技术，在系统传输频带中分别非对称传输技术，在系统传输频带中分别配置了下行和上行数据通道，形成了数据配置了下行和上行数据通道，形成了数据传输回路。传输回路。点击此处结束点击此处结束放映放映2）话音信号传输）话音信号传输 在在 Cable Modem 系统中，通过系统中，通过 IP 技术技术提供话音业务，可通过实现提供话音业务，可通过实现 VoIP。点击此处结束点击此处结束放映放映3.2.4 Cable Modem 与与 AD

16、SL Modem的比较的比较 1 1 InternetInternet 接入应用比较接入应用比较 1）Cable Modem 的典型的典型 Internet 接接入入 图图 3-6 所示为所示为 Cable Modem/HFC的典型的典型Internet 接入配置。接入配置。点击此处结束点击此处结束放映放映 Cable Modem 通过头端接入到通过头端接入到 Internet，头端包含头端包含 IP 路由器、代理服务器或高速缓存路由器、代理服务器或高速缓存（cache memory）以及控制部分。）以及控制部分。点击此处结束点击此处结束放映放映点击此处结束点击此处结束放映放映2）ADSL M

17、odem 的典型的典型 Internet 接入接入 图图 3-7 所示为使用所示为使用 ADSL Modem 接入接入时时的一种典型结构。的一种典型结构。用户（个人计算机）通过现有的双绞用户（个人计算机）通过现有的双绞电话铜线接入到电话铜线接入到 Internet。点击此处结束点击此处结束放映放映点击此处结束点击此处结束放映放映3.3 HFC3.3 HFC 网络双向传输网络双向传输 在在 HFC 网络中解决双向传输问题，主网络中解决双向传输问题，主要是解决要是解决 HFC 网络中同轴电缆分配网的双网络中同轴电缆分配网的双向传输问题。向传输问题。点击此处结束点击此处结束放映放映 3.3.2 双向

18、双向 HFC 传输网络传输网络 1.HFC1.HFC 频谱分配频谱分配 HFC 采用副载波频分复用方式，将各采用副载波频分复用方式，将各种视频、数据和话音信号通过调制进行频种视频、数据和话音信号通过调制进行频带分配，实现上述多种业务信号同时在同带分配，实现上述多种业务信号同时在同轴电缆上传输。轴电缆上传输。点击此处结束点击此处结束放映放映 在在 YD/T 1063-2000 标准中，规定了对标准中，规定了对于于 1000MHz 带宽的带宽的 HFC 网络，可用传输网络，可用传输频带范围是频带范围是 51000MHz。经频谱分配划分为上下行两个传输通道经频谱分配划分为上下行两个传输通道，上行通道

19、（，上行通道（Upstream Channel）使用）使用 565MHz 频段，下行通道（频段，下行通道（Downstream Channel）使用）使用 87-1000MHz 频段，频段，6587MHz 之间是上下行通道之间的过渡带，如之间是上下行通道之间的过渡带，如图图 3-11 所示。所示。点击此处结束点击此处结束放映放映点击此处结束点击此处结束放映放映 上行通道占用上行通道占用 60MHz 带宽，用来传送带宽，用来传送上行业务，如话音及用户请求上行业务，如话音及用户请求/控制信号控制信号等控制信息等；下行通道占用等控制信息等；下行通道占用 913MHz 带带宽，用于传送下行广播业务、模

20、拟宽，用于传送下行广播业务、模拟/数字数字视频业务和数据业务，其中视频业务和数据业务，其中 87108MHz频段用于广播业务，频段用于广播业务，1101000MHz 频段频段用于传送模拟电视、数字电视和数据业务用于传送模拟电视、数字电视和数据业务，YD/T 1063-2000 建议在建议在 606862MHz 频频率范围内传送下行数据业务。率范围内传送下行数据业务。点击此处结束点击此处结束放映放映 IEEE802.14 规定了规定了 750MHz 频率范围的频率范围的HFC 网络频谱分配方案，其中网络频谱分配方案，其中 5 45MHz为上行通道；为上行通道；50750MHz 为下行通道，为下行

21、通道，50 450MHz 用于传输模拟信号传输，用于传输模拟信号传输，450 750MHz 用于数字信号传输。用于数字信号传输。点击此处结束点击此处结束放映放映 2.2.双向双向 HFCHFC 传输网络传输网络 双向双向 HFC 建立在现有的有线电视传输建立在现有的有线电视传输网络基础上，如图网络基础上，如图 3-12 所示。所示。点击此处结束点击此处结束放映放映点击此处结束点击此处结束放映放映 采用频分复用方式实现采用频分复用方式实现 HFC 双向传输双向传输时，需要完成以下工作。时，需要完成以下工作。（1）首先要把同轴电缆分配网）首先要把同轴电缆分配网的传输频带提升到的传输频带提升到 75

22、0MHz 以上。以上。点击此处结束点击此处结束放映放映 （2）将原来网络中使用的单向）将原来网络中使用的单向信号放大器换成双向放大器，该双向放信号放大器换成双向放大器，该双向放大器在下行方向上按照规定频率范围大器在下行方向上按照规定频率范围（下行频段）从前端接收下行信号，将（下行频段）从前端接收下行信号，将信号放大后再传送至用户终端；上行方信号放大后再传送至用户终端；上行方向上按照规定频率范围（上行频段）接向上按照规定频率范围（上行频段）接收来自用户的上行信号，放大后传送至收来自用户的上行信号，放大后传送至前端。前端。点击此处结束点击此处结束放映放映 （3）改造光纤节点，使之具有）改造光纤节点

23、，使之具有双向传输功能。双向传输功能。（4）在前端需要增加用于传送）在前端需要增加用于传送话音信号和数据信号的设备，如图话音信号和数据信号的设备，如图 3-？中与电话网和数据网连接的设备。中与电话网和数据网连接的设备。点击此处结束点击此处结束放映放映 （5）在用户端也要增加相应的）在用户端也要增加相应的业务接入设备，如综合业务用户单元。业务接入设备，如综合业务用户单元。点击此处结束点击此处结束放映放映 HFC 双向传输网络中的光节点是一个非双向传输网络中的光节点是一个非常重要的单元，是光缆与电缆的连接接口。常重要的单元，是光缆与电缆的连接接口。点击此处结束点击此处结束放映放映 下行传输信号通过

24、传输光纤与光节点中下行传输信号通过传输光纤与光节点中的正向接收机输入端连接，将光信号转换的正向接收机输入端连接，将光信号转换为电信号，再送到电缆中向下传输；上行为电信号，再送到电缆中向下传输；上行信号通过传输电缆与光节点中的反向发射信号通过传输电缆与光节点中的反向发射机的输入端连接，将电信号转换为光信号机的输入端连接，将电信号转换为光信号，送入光缆传送至前端。，送入光缆传送至前端。点击此处结束点击此处结束放映放映3.3.3 HFC 上行通道关键技术上行通道关键技术 实现实现 HFC 网络的双向传输，关键在于网络的双向传输，关键在于建立上行通道。建立上行通道。HFC 上行通道中使用的传输接入方式

25、上行通道中使用的传输接入方式主要时分多址、频分多址和码分多址。主要时分多址、频分多址和码分多址。点击此处结束点击此处结束放映放映 1.1.时分多址（时分多址（TDMATDMA）在在 HFC 网络中，由于上行信道频带有网络中，由于上行信道频带有限，需要采用频带利用率高的调制方式，限，需要采用频带利用率高的调制方式，如如 QPSK 和和 64-QAM。点击此处结束点击此处结束放映放映 2.2.频分多址（频分多址（FDMAFDMA）在频分多址方式中，各路信号在相同时在频分多址方式中，各路信号在相同时间内使用不同载波频率传输。间内使用不同载波频率传输。为了提高传输质量和传输效率，需要采为了提高传输质量和传输效率，需要采用采用高调制效率和传输质量的调制方式用采用高调制效率和传输质量的调制方式，其中，其中 OFDM 是优选调制技术。是优选调制技术。OFDM 采用分块调制解调方法，一个采用分块调制解调方法，一个前端调制器可由多个用户共用。前端调制器可由多个用户共用。点击此处结束点击此处结束放映放映 3.3.码分多址（码分多址（CDMACDMA）在码分多址方式中，以指定传送码组来在码分多址方式中，以指定传送码组来区分用户，码组之间相互正交。区分用户，码组之间相互正交。