浅谈基于CableModem的HFC网络技术

1 HFC简介

1.1 什么是HFC

HFC即Hybrid Fiber-Coaxial的缩写, 是光纤和同轴电缆相结合的混合网络。HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成, 从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输;到用户区域后把光信号转换成电信号, 经分配器分配后通过同轴电缆送到用户的一种新型的宽带网络技术。

1.2 HFC网的组成原理及其设备

在HFC网络中传输的信号是射频信号, 所有节目内容及数据信息经由64QAM数字调制方式转换成模拟射频信号, 这些模拟射频信号通过频分复用方式合成一路宽带射频信号, 加到前端的光发射机上, 调制成光信号传输到光节点, 再经同轴网络传输到用户。因而, HFC网络由下面几个主要部分组成。

(1) 前端:完成信号收集、交换及信号调制与混合, 并将混合信号传输到光纤。目前应用的主要设备有: (1) 调制器C6M-II-C; (2) 上变频器C6U-C; (3) 数据调制器; (4) 信号混合器; (5) 激光发射机。

(2) 光节点:完成光信号转换成电信号的功能, 并将电信号放大传输到同轴电缆网络。

(3) 同轴电缆放大器:完成同轴电缆信号放大并传输至用户家中的功能。

(4) 用户终端设备:接收并解调网络传输信号, 并显示相应信息。

1.3 HFC网的主要特点

(1) 带宽大:在现有的HFC网络中, 经由64QAM调制, 可以在8MHz频带上传输40Mbps的数据流, 以现有HFC网络可以传输860MHz模拟信号计算, 其数据传输能力为4Gbps。如果采用256QAM调制, 数据通信能力还可以扩大。 (2) 传输信号无限制:HFC网络还是一个透明的传输平台, 传输损耗小, 可延长有线电视的传输距离, 25公里内无需中继放大; (3) 易实现双向:由光纤网络将传输信号分别传送至不同光节点, 由光节点将下行信号传送至用户, 拓扑结构是星状网络。

2 HFC网的基本模式

有线电视HFC网, 无论是大型网络, 还是中小型网络, 其网络传输的基本形式有两种。 (1) 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。 (2) 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送到各分前端的光节点。

3 HFC网的基本结构

HFC传输网络的基本结构形式主要有三种:即树枝形、星形和环形。

(1) 树枝形传输网络它是一种典型的连续分支的传输方式, 其主要优点是可以根据客观需求就近分路和连接, 到任何一个分配点都能够找到一条“捷径”, 符合“最短路径”原则。 (2) 星形传输网络, 它采用了一种从前端 (或信号分配中心) 到任一用户分配点之间都是“直通”的传输方式。 (3) 环形传输网络它的每一路传输信号从前端送出后最终又回到前端, 从而形成一种“闭关”结构。

4 HFC双向网系统

4.1 HFC双向网络系统结构图 (图1)

由图1可知, 在HFC网络中, 有线电视台的前端设备通过路由器与数据网相连, 并通过局用数字端机与公用电话网 (PSTN) 相连。有线电视台的电视信号、公用电话网的话音信号和数据网的数据信号送入合路器形成混合信号后, 由这里通过光缆线路送至各个小区节点, 再经过同轴分配网络送至用户本地综合服务单元, 并分别将信号送到电视机和电话。

4.2 Cable Modem技术

(1) 什么是Cable Modem:Cable Modem名为电缆调制解调器, 又名线缆调制解调器。它是近几年随着网络应用的扩大而发展起来的, 主要用于有线电视网进行数据传输。Cable Modem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable (电缆) 的一个频率范围内传输, 接收时进行解调。其传输机理与普通Modem相同, 不同之处在于它是通过有线电视的某个传输频带进行调制解调的。

(2) Cable Modem技术原理:Cable Modem从下行的模拟信号中划出6MHz频带, 将信号转化为符合以太网协议的格式, 与电脑实现通讯。用户需要给电脑配置以太网卡和相应的网卡驱动程序。同轴电缆中的6MHz频带用于提供数据通讯。

5 结语

在我国HFC虽然起步晚, 还有许多技术难题需要解决, 但与现在已开发的宽带接入技术相比, 基于Cable Modem技术的接入方法显现出了较大的优势。利用电缆调制解调器在有线电视HFC网上传送数据, 用其做为互联网的宽带接入网是非常诱人的, 有着良好的发展前景。

摘要：本文在介绍了HFC网络的组成原理设备及其主要特点和结构的基础上介绍了Cable Modem技术, 从而体现了在当今经济技术环境下, 基于Cable Modem技术的接入方法在HFC网络传输中的优势, 是为有线电视用户提供更好传输质量和更高可靠性的传输手段, 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Cable,Modem