廣電HFC雙向網(wǎng)技術

文丨陳志勇

（廣東省廣播電視網(wǎng)絡股份有限公司惠州分公司，廣東惠州 516008）

1 HFC網(wǎng)絡發(fā)展的現(xiàn)狀

隨著IT信息技術的迅猛發(fā)展，HFC雙向網(wǎng)絡正以其獨特的帶寬優(yōu)勢取得很好的發(fā)展，而且這個市場還在不斷擴大，HFC雙向網(wǎng)絡作為三網(wǎng)融合推進工作的基礎和核心，是整個三網(wǎng)融合工作的重中之重。

2 HFC雙向網(wǎng)技術

HFC（Hybrid Fiber Coax）是光纖同軸混合網(wǎng)，即在同一個網(wǎng)絡上同時HFC網(wǎng)絡下行廣播電視業(yè)務與交互式的HFC寬帶上行業(yè)務。這種HFC網(wǎng)絡中同時有模擬信號和數(shù)字信號，是光信號網(wǎng)絡和電信號網(wǎng)絡基礎上發(fā)展起來的光纖+同軸混合網(wǎng)。

2.1 HFC雙向網(wǎng)其本原理

傳統(tǒng)的電視節(jié)目的傳輸為單向傳播方式，也就是說原來的有線電視網(wǎng)絡HFC只有單身傳輸功能，而要實現(xiàn)交互的HFC網(wǎng)絡要求網(wǎng)絡提供雙向傳輸能力，下面分析HFC雙向網(wǎng)絡的傳輸基本原理：（1）上行信道帶寬的分配：把上行信道理解成為是由連續(xù)眾多的小時隙構成的流，把這種概念上分解的小時隙作為傳輸?shù)幕镜馁Y源單位，CMTS通過管理cable moden對這些時隙的申請訪問進行資源分配。CMTS進行帶寬分配的基本原理是分配映射表，分配映射表是CTS發(fā)出的MAC管理報文，其功能指明了上行信道的小時隙使用方式。（2）上行信道訪問方式：上行信道采用CDMA或者SCDMD的訪問方式，如果眾多CM同時訪問CMTS的小時隙，通過一定的算法來處理這種碰撞的訪問。也就是說CMTS同一小時隙可以有多個CM同時傳輸數(shù)據(jù)，需要注意的是CM在CMTS為其分配了小時隙后才具備傳輸?shù)臈l件。（3）CMTS與CABLE MODEN的交互：CABLE MODED在接通電源啟動后，首先進入啟動過程，初始化數(shù)據(jù)，同時不但向CMTS傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和接受CMTS發(fā)送的數(shù)據(jù)。在這個過程中，CABLE MODED獲得上行信道的傳輸?shù)幕緟?shù)，獲得IP地址，建立IP連接。（4）系統(tǒng)安全性：CMTS廣播的數(shù)據(jù)幀能被所有在線的CABLE MODEN接收到，但是這種數(shù)據(jù)幀不是對所有的CABLE MODED都有效，只有數(shù)據(jù)幀中指定CABLE MODEN的標識信息相同的CABLE MODED才能接收到，其他的CABLE MODEN接受該數(shù)據(jù)幀，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀中與自己所帶的CABLE MODED數(shù)據(jù)幀標識不同，將丟棄該數(shù)據(jù)幀。至此建立CMTS與CABLE MODEN之間的通信。

2.2 HFC雙向網(wǎng)傳輸?shù)幕痉绞?/h3>

HFC潛在的最大優(yōu)點在于，帶寬容量大，通過現(xiàn)有的技術容易實現(xiàn)互動雙向傳輸，并且頻率特性好，傳輸鏈路上損耗小，可有效延長傳輸數(shù)據(jù)的距離，光纖間不會有串音現(xiàn)象，不怕電磁干擾，能確保信號的傳輸質(zhì)量。其傳輸方式目前主要有兩種：（1）空分復用技術：其基本過程是用不同的線路分別傳輸上行信道信號和下行信道信號，這是技術上實現(xiàn)HFC雙向傳輸最簡單的方式，這種一種已經(jīng)淘汰的技術，成本高。廣電運營商基本淘汰這種傳輸方式。（2）頻分復用技術：利用不同的上行頻帶和下行頻帶，中間留一個保護頻帶，以保證上行頻帶和下行頻帶不互相影響，這是目前廣電HFC網(wǎng)絡雙向傳輸所采用的主要方式。根據(jù)經(jīng)驗上行信道在低頻段上傳輸，下行信道在高頻段傳輸，上行頻道和下行頻段的頻率的如何劃分高低，主要看HFC雙向網(wǎng)絡實現(xiàn)的網(wǎng)絡功能和其承載的業(yè)務量。

3 關鍵技術問題

HFC雙向網(wǎng)絡關鍵技術問題主要有，數(shù)字壓縮技術、寬帶交換技術、條件接受系統(tǒng)和雙向HFC局域網(wǎng)互聯(lián)技術。（1）數(shù)字壓縮技術：帶寬問題一直是所有傳輸網(wǎng)絡面對的主要問題，HFC雙向網(wǎng)絡針對大量的視頻信息和圖片信息的傳輸同樣存在帶寬不足的問題，解決這個問題就得用到數(shù)字電視壓縮技術，通過一定算法去除要傳輸數(shù)據(jù)的冗余數(shù)據(jù)，減少和存儲數(shù)據(jù)信息，有效利用有有限的帶寬資源。一般采用的壓縮技術標準有：JPEG、PX64、MPEG。（2）寬帶交換技術：雙向式寬帶業(yè)務眾多，而且要求互動交換速率高。為解決這個問題，CCITT設計了一種新的數(shù)據(jù)交換方式，具備及時性特征，這就是 ATM技術，解決了數(shù)據(jù)交換的延時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的及時性。（3）條件接收：是根據(jù)用戶被授予的權限，對用戶端包括機頂盒或者CM進行控制、這里涉及到CAS（條件接收系統(tǒng)）。目前對機頂盒采用提智能卡加密方式控制；對CM采用的是識別CM的MAC地址的方式進行有效的控制。（4）HFC 局域網(wǎng)互聯(lián)：在IT技術已經(jīng)成熟的今天，實現(xiàn)HFC局域網(wǎng)的互聯(lián)，已經(jīng)變得非常簡單。根據(jù)ISO/OSI模型，物理層是解決底層連接的電氣特性問題，CM技術已經(jīng)成熟，HFC局域網(wǎng)互聯(lián)問題已經(jīng)得到成功的解決。

4 HFC雙向網(wǎng)絡傳輸?shù)膸挿峙浜驮肼?/h2>

（1）帶寬分配：HFC接入網(wǎng)的頻段分配如下：上行通道使用5-42MHz頻段，用來傳送上行用戶請求/控制信號；下行通道（Downstream Channel）使用50-1000MHz頻段，其中50-550MHz頻段用來傳送數(shù)字電視，750-1000MHz頻段預留用來傳送雙向通信業(yè)務，HFC網(wǎng)中的頻帶資源是由接在同一個光機上（光節(jié)點）的所有終端共同占用，為了使每個用戶終端有足夠的帶寬資源，滿足不同用戶的業(yè)務需求，一般采用光纖到樓棟，可以減少一個光節(jié)點的用戶數(shù)，或者提前傳輸效率。（2）上行噪聲：在上行信道中，所有用戶終端接入到HFC雙向網(wǎng)中，都會帶來或多或少的噪聲，并且HFC本身網(wǎng)絡中的設備，包括所有反向放大器、光機、分配器等有源器件也會產(chǎn)生噪聲，最后鏈路上所有噪聲都匯聚在光節(jié)點和前端，叫做“漏斗效應”。（3）解決上行噪聲問題：設計HF網(wǎng)絡時，盡量采用光節(jié)點到樓棟，以減少相應光節(jié)點的用戶數(shù)；加接濾波器或網(wǎng)絡接口模塊濾除用戶設備引入的噪聲；在上行通道中采用CDMA碼分多址復用提高系統(tǒng)的抗干擾性能；根據(jù)香農(nóng)公式，增加信道帶寬，可以使系統(tǒng)降低對信噪比的要求，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。

5 結語

在各通信運營商之間的競爭中，主要問題帶寬大小的競爭，高帶寬占有優(yōu)勢，隨著HFC雙向網(wǎng)光纖到樓棟的問題解決，HFC雙向網(wǎng)將給廣電帶來巨大的市場，給廣電運營商帶來新的市場機遇。