混合光纤/同轴电缆接入

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   目前,有线电视(CATV)网大多采用由光缆和同轴电缆共同组成的树型分支结构向广大用户提供广播式模拟电视业务,具有频带宽、覆盖面广等特点,但信号的传送是单向的。如何利用这一现有网络解决电视、电话和数据业务的综合接入问题呢?人们由此提出了混合光纤/同轴电缆(HFC)接入技术,它是宽带接入技术中最先成熟和进入市场的,巨大的带宽和相对经济性使其对有线电视公司和新成立的电信公司很具吸引力,尤其是在同轴电缆网络完善的国家和地区内有着广阔的应用前景。
混合光纤/同轴电缆
1、系统结构
       HFC接入网是一种综合应用模拟和数字技术、同轴电缆和光缆技术以及射频技术的高分布式接入网络,是电信网和CATV网相结合的产物。它实际上是将现有光纤/同轴电缆混合组成的单向模拟CATV网改造为双向网络,除了提供原有的模拟广播电视业务外,利用频分复用技术和专用电缆调制解调器(CableModem)实现话音、数据和交互式视频等宽带双向业务的接入和应用。
       HFC系统的典型结构如图22所示,它由馈线网、配线网和用户引入线3部分组成。
典型HFC网络结构
图22    典型HFC网络结构
      (1) 馈线网是指从前端(局端)至光节点之间的部分,大致对应CATV网的干线段。它由光缆线路组成,多釆用星型结构。
      (2) 配线网是指从光节点至分支点之间的部分,类似于CATV网中的树型同轴电缆网,但其覆盖范围已扩大到5~10km。
      (3) 用户引入线是指从分支点至用户之间的部分,其中分支点的分支器负责将配线网送来的信号分配给每一个用户;引入线则负责将射频信号从分支器送给用户,通常传输距离仅几十米左右。与传统CATV网不同的是,HFC系统的分支器允许交流电源通过,以便为用户话机提供振铃电流。
       图23给出了HFC技术的一个典型应用示例,它采用调制技术和模拟传输技术实现话音、数据和视频业务的综合接入。以下行信号为例.其工作原理是:各种业务经不同的编码处理调制到相应的副载波上(其中数字话音或数据釆用QPSK调制方式;数字视频信号首先经MPEG编码,然后采用QPSK或64QAM调制方式;模拟广播电视信号采用AM-VSB调制方式),复用后经电/光转换形成调幅(AM)光信号,经馈线光纤送至光节点;信号在光节点经光/电转换形成射频电信号,由同轴配线电缆送至分支点,再经用户引入线到达用户端;用户端的射频信号经解调器和解码器后还原出业务信号。通常下行的话音或数据占据710-750MHz的频段,数字视频信号占据582〜710MHz的频段,模拟广播电视信号占据45〜582MHz的频段。
HFC系统原理示意图
2、频谱安排
        HFC网络釆用副载波频分复用方式,将各种图像、话音和数据信号通过调制后同时在线路上传输,因此合理的频谱安排非常重要。实际HFC系统所用标称频带为750MHz,860MHz和1000MHz,目前用得最多的是750MHz系统。图24给出了一种典型的HFC网频率安排。
HFC频谱安排
图24     HFC系统的频谱安排
       低频端的5〜42MHz安排为上行信道(回传信道),主要用来传送电话、非广播业务(如VOD控制信息)等;5O~75OMHz均用于下行信道,其中50-550MHz频段主要用于传输广播式模拟电视信号,由于每一通路带宽为6~8MHz,因此可传60-80路电视信号;550-750MHz频段主要用来传输VOD、电话及数据业务,如果采用64QAM调制方式,大约可以传输200路MPEG-2格式的VOD信号;高频端的750-1000MHz频段已明确仅用于各种双向通信业务,如个人通信业务。 
3、支互式敎字视频
       目前有些地方还无法实现FTTH的一步到位,这种情况下交互式数字视频(SDV)是一种较好的综合解决方案。它实际上是一种FTTC+HFC的组网方式,由一个数字FTTC系统和一个单向模拟HFC系统重叠组成。如图11.25所示,主干系统采用共缆分纤的方式分别由FTTC传送双向数字信号(包括交互式数字视频和语音等),由HFC传送单向模拟视频信号。两种信号在设置于路边的ONU中分别恢复成各自的基带信号,其中话音信号经双绞线送至用户,数字和模拟视频信号经同轴电缆送至用户,其中ONU由HFC的同轴电缆负责供电。
SDV结构原理图
图25     SDV结构原理图
       这种解决方案的优点是;可以充分利用现有HFC有线电视网络,共享光缆、管孔等基础设施,兼容数字和模拟视频业务,并较好地解决FTTC的供电问题;其缺点是:成本较高,只有SDV业务的用户超过一定比例时,才能充分体现出其经济性。
       这里需要说明的是,用SDV作为一种接入技术或系统的名称并不是很贴切。首先,它不是一种独立的系统结构,而只是FTTC+HFC组合网络的一种业务和应用方式,其基本技术和系统结构是PON;其次,它不是一种全数字化系统,而是数字和模拟兼容系统,支持多种数字和模拟业务,而不仅仅是交互式数字视频业务。
       HFC是从传统的有线电视(CATV)网发展而来的,与当前的用户设备兼容性好,而且频带宽、成本低,是一种支持各类数字和模拟业务的全色网。其存在的主要问题是:上行信道频带窄,树型结构导致上行信道的漏斗噪音严重,而且难以保证数据业务的安全性;另外,现有CATV网络中的同轴电缆的带宽一般仅为450MHz左右,与HFC所需求的750MHz带宽差距较大,改造费用高;在当前网络数字化的趋势面前,HFC的模拟传输方式也显得不太协调,需要加以改进和升级;网络融合时代的到来也对HFC系统提出了新的问题和挑战。

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