基于hfc的宽带接入技术

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
基于HFC(混合光纤同轴电缆)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。同时,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、HFC 接入技术
（一）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他模拟音频、视频信号经由频分复用方式合成一个宽带射频信号,加到前端的光发射模块上,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 ,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。它一般有两个接口,一个用来接室内墙上的有线电视端口,另一个与用户计算机相联。Cable Modem不仅包含调制解调部分,它还包括电视接收调谐、加密解密和协议适配等部分,它还可能是一个桥接器、路由器、网络控制器或集线器。由于有线电视的同轴电缆是按单向传输模式设计的,信号只能从有线电视台传送给用户端收听、收看,不允许信号从用户终端传送到有线电视台播放,所以必须对现有的CATV 网络前端和用户端进行改造,使之具有双向传输功能,才能与Internet 相连接。因此一个Cable Modem要在两个不同的方向上接收和发送数据,它把上行的数字信号转换成模拟射频信号,类似电视信号,能在有线电视网上传送。接收下行信号时,Cable Modem把它转换为数字信号,通过相应接口传送给电脑处理。目前Cable Modem的上行传输速率可达10
Mbps ,下行传输速率可达35Mbps ,距离可以是100km甚至更远。
当前,HFC主要存在3个国际标准。DOCSIS标准支持北美的有线电视制式NTSC。为了更好地支持亚洲和欧洲的有线电视制式,Cable Labs 组织又提供Eu2roDOCSIS 标准。
（二）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,同时又可利用同轴线高带宽的优势,这些都使得HFC 成为一种很有竞争力与潜力的接入方式。
二、HFC接入解决方案及实现方法
（一）解决方案
CATV网络具有天然的宽频带特性,可以满足各种宽带业务对带宽的要求,线缆调制解调器的特点是利用有线电视,速率很高,上行速率最高为10 Mb / s,
下行速率最高可达36Mb / s(DOCSIS标准) ,被认为是一种很有前途的宽带IP接入技术,因为有线电视的光纤或同轴电缆毕竟比双绞线能承受高得多的带宽。同
时, Cable Modem的出现也打破了公共电话网络对本地数据市场的垄断。因此,业界曾经普遍认为CableModem将会成为未来宽带IP网络的主要接入手段之一,但是相对于五类线宽带入户来说, Cable Modem在速率和价格上都没有优势,但他可以作为广电利用同轴电缆的过渡手段,就目前的情况来看,最终将被五类线宽带入户取代。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CableModem入网。CableModem 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。
（二）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(Cable Modem) 将这些信号插入到所安排的频谱中的相应位置上, 或者从混合信号中将电信信号与模拟电信信号分离开。
三、结束语
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、其他图像和信息服务设施(如VOD服务器) 、蜂窝移动交换机、个人通信交换机等。许多信息和娱乐型业务将通过网关来提供,今天的前端将发展成为用户接入开放的宽带信息高速公路的重要网关。用户将能从多种服务器接入各种业务,共享昂贵的服务资源,诸如VOD 中心和ATM交换资源等。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。