HFC双向化网络（共7篇）
HFC双向化网络 篇1
近年来,为了更好的满足最终用户的需求,宽带业务运营商尝试了各种各样的系统。比如,ADSL技术系统、HFC网络系统和EPON网络系统。对于这些系统的应用,既有单独使用也有多种系统的结合使用。目前,有线电视网络双向化改造的趋势越来越明显,HFC网络和EPON网络作为改造过程中的两个重要技术,也因此得到了网络运营商的广泛关注。本文主要对两种网络进行介绍,并在此基础上探讨二者之间的差异。
1 有线电视网络双向化改造中的HFC网络
1.1 HFC网络的历史背景
目前,有线电视的发展已有几十年的历史。在北美,有线电视网络运营商已经成为了主要的视频业务提供商和互联网服务提供商,而这些服务的有效实现都是基于HFC网络实现的。HFC网络不仅为以上几种服务提供了坚实的基础,还在此基础上充分满足了用户的根本需求。在我国,有线电视网络运营同样是以HFC网络为基础,但相关的网络运营商的地位却无法和北美的运营商相媲美。究其原因,主要是因为我国HFC网络的运行环境与北美HFC网络的运行环境不同所导致的。与北美HFC网络相比,我国大部分HFC网络的造价都较低,导致其质量远远不及北美HFC网络。之所以会出现这种情况,与我国HFC的运行环境是息息相关的。纵观当前HFC运行的环境来看,主要体现为用户居住集中和同轴电缆相对较短等几个方面。虽然HFC网络运行的质量,却也能够广播电视服务的一般需求。然而,自从有线电视网络双向化发展的观点被提出之后,HFC网络的缺点也逐渐显现出来,从而无法达到双向化发展的要求。如果像北美那样对HFC网络进行进一步改进,那么必定会花费大量资金。这是我国大部分有线电视网络运营商所无法承担的。
1.2 新业务发展需求对HFC网络提出了新要求
近年来,全球电信市场改革脚步不断加快,有线电视行业未来的发展因此面临着巨大的挑战。面对这种挑战,网络运营商的首要任务就是尽可能的为用户提供更多的宽带服务,以此来满足用户对宽带的需求,从而不断扩大网络用户的规模。比如,在原有服务的基础上增添个性化点播业务、高清晰视频业务以及VoIP服务等。为确保以上几顶任务顺利实现,运营商就必须对HFC网络的整体结构进行调整,确保其能够支撑大量的窄播用户。随着有线电视数字化的不断推进,模式电视的市场正在逐步缩小,取而代之的则是以HFC网络为基础的数字信号网络。这样一来,无论是网络结构的调整还是内容的完善,都将成为新业务给HFC网络提出的根本要求。
1.3 应对措施
面对新业务发展给HFC网络提出的新要求,网络运营商可以采取以下措施来进行应对。一是运营商可以通过减小服务区和释放模拟视频宽带的方式对当下HFC网络宽带进行合理利用,并在此基础上采用先进的视频压缩技术尽可能减少视频所占空间;二是扩展HFC网络带宽;三是对HFC网络增加带宽进行全面更新,在原有技术的基础上,对光线射频技术、以太无源光纤网技术进行合理运用。除了以上措施外,运营商还可以采取先进技术来增加上行带宽。然而,无论采取怎样的方式进行改进,HFC网络如果想要从根本上提高每个用户的上下行带宽,都必须采用更复杂的技术、设备及网络结构。为此,加大对管理和技术人力资源和资金的投入是非常重要的。这对于中国的大多数有线电视网络公司都是一个极大的挑战。
2 有线电视网络双向化改造中的EPON网络
2.1 EPON网络的主要优点
EPON网络的优点有很多,归纳起来主要体现在以下几个方面。第一,能够减少主干光纤资源的利用。通常情况下,在EPON网络结构中,只设有一根主干光纤,并在基础上利用无源分光器接入分支光纤,分支光纤的数量应该小于32。由于每根分支光纤所连接的用户不同。因此,能够有效解决用户较多时,主干光纤资源不足的问题。第二,成本较低,维护和升级相对比较简单。在EPON网络运行过程中,对于信息的传输是不需要依赖电源的。因此,不仅铺设简单,而且也不需要定期维护,能够大大节约维护费用。同时,EPON系统对局端的资源占用较少,模块化程度高,且扩展容易,对于有线电视网络向全IP网络过渡具有重要意义。第三,服务范围广。EPON网络结构是点对点网络,相对于传统的以太网结构来说,EPON网络可以在高带宽的情况下,保证20km左右的传输距离,使网络的服务范围更加广泛。第四,带宽可以进行灵活分配,为了进一步提升网络的服务质量,在EPON网络结构中,无论是对带宽的分配还是QoS保证,都有一套与其相适应的体系,促进了带宽的灵活分配。
2.2 如何有效实施EPON
结合我国目前有线电视网络系统的实际情况来看,如果想要从根本上实现双向化网络改造,可以采取FTTB方案。其详细实施方案为:在分前端机房配置OLT设备,覆盖范围可以定为15km左右。ONU可以根据光纤的路由情况部署在搂头或单元,然后用五类线直接入户或ONU下接交换机用五类线直接入户。对那些无法敷设五类线的楼栋,可以通过EOC方式采用同轴电缆入户。采用EPON网络来完成网络的双向改造之后,网络可以实现交互电视的数据回传;同时,可以实现基于IP的各种宽带业务,具体结构如图1所示。
3 结语
综上所述,随着我国有线电视网络双向化发展趋势越来越明显,双向化改造中所涉及的HFC网络与EPON网络也得到了相关部门的高度重视。虽然这两种类型的网络均可以满足用户的根本需求,但结合我国有线电视网络未来的发展趋势和HFC网络与EPON网络各自的特点来看,最终能够促进网络发展的还要属EPON网络。
参考文献
[1]郑桂荣.有线电视网络双向化改造中的HFC网络与EPON网络[J].城市建设理论研究,2013(16).
[2]唐明光.有线电视网络双向化改造中的HFC网络与EPON网络[J].中国有线电视,2009(3).
[3]徐江山,张卫,刘晓年.万户光节点HFC双向网络反向噪声分析[J].广播与电视技术,1997(11).
[4]李杰.光线同轴混合网上行信道共享技术改进方法研究[D].重庆大学,2003
有线电视网HFC双向化改造 篇2
1 EPON技术介绍
EPON技术是一项专业性非常强的技术, 对于EPON技术的应用首先需要了解其工作原理。EPON技术是以太无源光网络的缩写, 这种网络结构实际上是一个一点对多点的系统, 该系统是有多个光网络单元、1个活多个无缘光分路器以及1个光线路终端组成的。
从结构上来看EPON系统是一个树形结构, 这一个树形网络系统中下行数据通常是用广播方式从OLT传送个各个ONU的, 上行数据则是通过时分多路复用技术来把各个OUN数据分时间向OLT发送的, 通常情况下在信息传输过程中各OUN之间是不会出现冲突的。
在该系统中OLT是核心, OLT的主要任务一方面是要把各种信息进行聚合处理并传播给各个OUN中, 另外一方面的工作就是要搜集各个OUN的数据帧并进行相应地处理。在实际工作过程中为了保证系统的正常运行, OLT本身就必须要具有功率控制以及测距功能, 要能够进行相应的调整, 只有这样才能够进行满足实际工作要求。系统中的POS是由光纤以及光无源分配器组成的, POS的主要功能就是要分配下行信号, 同时对上行信号进行合路, 在实际工作过程中就是要能够实现多级连接, 同时进行灵活组网。
详细分析EPON系统就会发现该系统并不是新技术, 同HFC技术相比具有以下几个特点:一是在主干光钎上采用的是WDM技术, 这种技术奖能够实现双向传出, 这对于减少主干光纤的使用数量, 降低成本有着重要意义的;二是上下行的对称宽度能够达到1.25Gb/s;三是在分前端OLT以及末端ONU之间是只有光纤, 光分路器等器件而没有其他有源器件的, 因而在实际工作过程中就无需配置机房及电源设备。
2 HFC双向化改造方案
近些年来人们对有线电视网HFEC双向化改造的研究是在不断深入的, 在实际工作过程中产生了一系列不同的改造方案, 对于这些方案应该根据实际工作情况来进行选择。通常情况下CMTS+CM以及EPON+LAN是两种典型的组网方案。本文将重点分析这两种组网方案:
2.1 CMTS+CM组网方案
这种方案通常适用于那些已建的HFC网络中。在该组网方案中系统的上下行传输方式是不一样的。下行数据信号通常是采用频分方式来共纤传输的方式来实现的, 上下行数据信号则是利用空分方式共揽不同纤传输方式来进行科学高效地传输的。该系统主要是建立在DOCSIS标准上的, 在实际工作过程中随着标准的不断更新, 实现FTTB是其典型的要求, 当前要想实现这一功能就需要增加大光传输部分改造及CMTS购置资金投入。
利用该组网方案实现双向化改造就是要利用原来网络中预留的光纤及无缘分配到户的电网网络来组成双向传输系统, 因而在实际改造过程中就是要在前端要按照CMTS, 在用户端则是要安装CM。通过这样的方式就能够实现双向传输。采用这样一种组网方案所需要的成本是非常大的, 在实际工作过程中如果原网络没有考虑共享宽带及噪声汇集, 就需要在光传输部分按PON来进行改造, 此外电缆分配系统也需要进行双向改造。这样改造的工作量就会明显增大, 资金投入也会提升。
2.2 EPON+LAN组网方案
这种方案是要根据PON技术来重新组建一个独立于有线电视网络的IP宽带网络。这种组网方案通常是适用于那些新建楼房中, 在新建楼房内安装相应设备之后不仅能够享受到数字电视提供的服务, 同时还能够进行各种宽带业务, 在实际工作过程中采用这样一种方案也会存在不少问题。
系统中LAN网和CATV网是各自独立的网络, 因而在实际工作过程中是不能够同轴电缆的, 在工作过程中必须要另外单独敷设五类线, 这样才能够满足实际目的。对于那些已经安装五类线而且具有宽带业务的, 有线电视网想要取代难度非常大。
在实际工作过程中对于那些没有预留多余光纤的有限电视小区, 可以利用波分复用的方式来进行有效处理。为了保证工作的顺利进行可以把有线电视HFC网分前端光纤同EPON-OLT进行合波, 这样就能够通过一根光纤来进行传输。通过这样的方式将能够有效节省光纤资源, 通过这样的方式将能够实现科学有效地应用。
3接地问题
在实际工作过程中对于接地问题应该保持高度重视, 进行科学有效地接地才能保证其质量, 在工作中网络中心以及分中心都应该进行可靠良好的接地。双向化改造过程中会增加各种各样的设备, 新增设备在一定程度上会影响到系统的正常运行, 会产生一定的干扰, 因而就必须要保证其基地电阻要小于2欧姆。这对于保证工作人员的安全具有十分重要地意义, 对于无源双向分配网络在改造过程中要能够独立可靠接地, 在工作过程中少数用户存在着射频输入口隔离电容被击穿的现象, 对于这种问题在实际工作之前就需要进行可靠接地。对于有源双向网络部分的接地电阻应该是要小于4欧姆的。
HFC双向化改造是有线电视网今后发展的必然选择, 今后工作过程中对于这项工作应该保持高度重视, 本文重点分析了两种组网方案以及接地问题, 今后要专门加强这方面的研究。
参考文献
[1]张天民.双向HFC网络上行信号系统的原理与设计[J].中国有线电视, 2000 (07) .
[2]张天民.有线电视HFC网络实用技术手册[J]香港:天马图书有限公司, 2003.
如何建立双向HFC网络回传通道 篇3
一 双向HFC网络的频段划分
我国有线电视HFC网络上行传输系统技术规范主要参考欧标Euro Docsis1.1进行订制, 按GY/106-1999《有线电视广播系统技术规范》, 主要推行中分割方式, 即上行传输频段设为5MHz~65MHz, 下行频率设为87MHz~750MHz, 其中65MHz~87MHz为隔离带。HFC网络上、下行频率分配如图1所示。
在5MHz~65MHz传输频段中, 5MHz~25MHz普遍存在干扰源, 一般不用于CM数据通信, 而是多用于信噪比要求不高, 传输速率低的业务, 如网络管理、状态监测、用户地址密码、节目管理等业务;87MHz~108MHz传输FM广播业务;111MHz~550MHz传输模拟电视节目;550MHz~750MHz传输交互式数字电视节目和数据信息。
二 双向HFC网络通道的物理结构
从物理结构方面看, HFC网络光纤传输通道一般采用空间分割方式, 即前端至光节点的上、下行传输通道各用一根光纤, 此外也利用光波分复用技术, 通过一根光纤中不同的工作波长来满足双向要求。HFC电缆传输通道一般采用频分复用方式, 即上、下行通道为同一根电缆。在光点处上、下行信号进行光、电转换, 并进行复合与分离。HFC网络双向传输系统结构示意图如图2。
三 HFC网络回传通道主要存在的问题及解决方法
HFC网络回传通道主要存在有汇聚噪声和汇聚均衡两个问题。
1. 汇聚噪声
HFC网络上行信号频率是在5MHz~65MHz, 该频段易受到各式各样的噪声干扰, 而且从信号回传方向看, 光节点到用户端为树型分支结构, 同一光节点上的众用户共享同一信道, 通过这共享信道, 众用户端及电缆引入的各种干扰, 汇集到达类似CMTS这样的前端, 就会形成漏斗效应, 出现“汇聚噪声”。
至今为止, 业内人士只要一提到双向HFC网络回传通道, 即要想到如何克服“汇聚噪声”。汇聚噪声按照其来源主要分结构噪声和侵入噪声。其中结构噪声主要是由线路中的各种有源器件本身的热噪声汇聚而产生的, 与器件的质量等有关, 对于汇聚噪声来说主要还是“侵入噪声”占多数比重。
(1) 侵入噪声
侵入噪声是外界的干扰信号耦合进入电缆网络, 叠加在噪声基底上的一种随机的、不可预见的射频干扰, 它的构成一是短波广播、业余无线电、太阳黑子等不连续的窄带干扰;二是电弧、开关、汽车点火等宽频干扰。侵入噪声在系统中的侵入点很多, 很容易来自于周围的环境, 但通过用户电缆进入电缆网络是最主要的途径。一般认为用户终端盒是噪声侵入起点。由于电视机调谐器只在所调谐的频道上有较强的反射损耗, 而在其他频率上产生反射, 再加上终端盒屏蔽不好, 各种反向信号部分会落到反向通道上, 与回传信号耦合一同上传。此外还有一部分噪声是由于接入电缆中各连接器安装不当或老化、电缆腐损、扭曲等原因进入的。
侵入噪声的来源主要以下几个:
●连接到有线电视网络上的电视机、机顶盒和CM等用户端设备。
●电缆与电缆之间、电缆与设备之间的接头。
●通过同轴电缆的屏蔽层, 特别是入户电缆的屏蔽层。
(2) 汇聚噪声的减少措施
汇聚噪声主要有侵入噪声构成, 而侵入噪声是HFC网络的同轴电缆部分在其所在环境中, 由于施工不良、器材质量差等造成类似“接收天线”的效果而形成。因此, 解决汇聚噪声问题要从加强同轴网的屏蔽性能和提高信号电平两者入手。具体可采取以下措施:
a.分配网络采用星型结构, 集中屏蔽的接入方式
比如改变一下入户分配的路由结构, 使之保证在所有的电缆中, 上行电平保证高于100dBuv, 并将分支/分配环节与放大器部屏蔽起来, 即集中分配入户方式如图3。
由于上行频率低, 由用户到放大器和分支器的电缆路由中, 都能保持高电平, 且上行信号进入屏蔽机壳后处于屏蔽条件。这样就充分做到了高电平信号在电缆中传输, 并在屏蔽条件下合成放大处理。
b.网络建设中严把施工质量、器材质量
同轴电缆网络是一个“接头工程”, 在施工中分配器与电缆, 电缆与电缆之间必须连接紧密, 为提高屏蔽性能, 各接头处不应有露在外面的编织物、松动、腐蚀等情况;用户入户电缆使用四屏蔽电缆, 分支、分配和用户终端盒使用屏蔽效果好的材料;对网络中不用的同轴电缆进行拆除或末端终接75Ω的负载, 对分支分配多余的空口也须终接75Ω负载。
c.缩小各光节点的服务范围, 将网络分割成尽可能少的区域, 以减少“漏斗效应”的影响
在建设回传通道的过程中, 回传系统容量应按不同的业务来计算:CM业务为例
容量=频带利用率×带宽
最大使用量=每用户业务量×户数
当最大使用量=容量时, 可得到:
户数= (频带利用率×带宽) /每用户业务量
如:CM回传通常采用QPSK调制方式, 其频带利用率为1.8bps/Hz, 假设分配上行15MHz带宽给CM业务, 每用户业务量为500Kbps, 则户数= (1.8×15×10) /500×10=54户/每节点。以此方法可推出, 按我国的国情, 一个光点覆盖的用户在500~1000户是合适的。
d.对非双向用户节点安装高通滤波器
非双向用户节点安装高通滤波器的目的是把非双向用户从开展双向业务的用户网中隔离出来, 并保证非双向用户正向通道畅通, 反向通道阻断。
2. 汇聚均衡问题
由于千家万户的用户信号经由不同的路径上行回传时, 其损耗和增益各不相同, 必然出现用户上行信号回传后到各级汇聚点的电平严重不一致, 这就是所谓的“汇聚均衡”问题。若上行汇聚电平差大于±5dB, 即使CMTS发出CM电平进行调整的指令, 也难以达到各用户电平上行到中心一致的目的, 就会出现一些用户上行信号产生过载失真, 一些用户上行信号信杂比低的现象, 失真现象严重时会导致网络交互式业务无法进行。
对于回传信号经不同的路径产生汇聚电平差异的问题, 用图4来进行分析。
L1是干线路由, L2是从干线L1分取一个低电平下行信号到放大器A3, 因L1远大于L2, 故用-18dB的分支器作信号分支路。按下行传输的电平设置, 图4是完全正确的。但若按上行传输来说问题就很严重, 假设我们将A2的上行输出电平调整与A3一致, 上行汇聚到A1放大器的上行输入端时, 其汇聚电平差大于12dB, 原因是65MHz以下的上行信号, L1支路上行损耗小于6dB, 而L2支路上行损耗大于20dB。
对于低频段L1的电缆损耗很小, 而L2由于存在着大分支量损耗的分支器, 必然造成L1与L2的上行传输损耗严重不一致。这就是我们称之为上行电平“汇聚均衡”问题。
汇聚均衡问题跟网络设计、建设过程中的错误思维方式有直接关系。解决汇聚均衡问题, 在网络建设中应按下行传输原则确定放大器间距, 按上行传输进行回传电平设计, 调试按下行传输调试。
汇聚均衡问题的解决方法如下:
●采用集中放大分配方式的入户分配器材 (简称集成器) , 即如同汇聚噪声问题的解决措施。楼层的每个单元为一个最基础的汇集点, 安装一台集成器。由于集成器保证了到用户的下行入户电平一致和各用户上行后汇集电平近乎一致的要求, 这样可将这个集成器在整个网络中视为一个基础点, 即上行信号的起点, 简化了为均衡回传通道而在设计、调试中的工作量。
●在网络设计时, 禁止使用分支损耗大于12dB的分支器, 这已在上文中分析清楚。尽量采用分配器作分路器材, 以保证各支路上行路由的总损耗之和近似相等。
●网络路由采用多级星型传输结构。因为多级星型结构由中心到用户的分配过程正是由各用户上行逐级汇集的过程, 只要保证了对称性, 上行/下行电平必然一致。为保证传输指标和网络更简化, 双向放大器要选用低增益放大器, 不使用上行无增益下行为高增益的放大器。
●正确选用双向光工作站。在双向传输条件下, 要求光机能在内部对N个端口的上行电平分别调整后汇集, 上行调试就可以在光节点处细调。
四双向HFC网络的设计
1. 设计原则
(1) 光链路设计准则
●满足光链路的单位增益。
●避免产生削波失真, 即回传通道输入电平最高值取决于回传光发射机的削波失真。
●每赫兹固定功率法。
●前端混合以4~8路以内混合。
(2) 光节点至放大器
单位增益准则, 注意高/低增益模块。
(3) 放大器至用户终端
● 6dB准则:最差用户 (大分支损耗) 与最好的用户 (小分支损耗) 之间的回传损耗差在6dB以内。
● 30dB准则:从最差的用户至放大器的损耗控制在30dB以内。
2. 双向HFC网络设计方法
●网络传输结构采用星型或环+星型结构, 对称设计。
●每个光点的覆盖用户数控制在500户以内, 并且每个光点至少按三芯光纤芯数安排, 一芯作下行通道, 二芯留作将来增值业务使用。
●光链路设计中注意回传光发模块的选择, 根据不同的光链路长度选择合适模块, 使回传光信号到达光反向光收模块的光功率在最佳范围之内。
●对电缆部分, 最重要的是把握单位增益准则, 按下行设计放大器间距, 按上行设计用户分配网。
参考文献
[1]有线电视宽带HFC回传系统[美]Donald Raskin, [美]Dean Stoneba.中国国际广播电视出版社
双向HFC网络若干技术问题探讨 篇4
HFC (Hybird Fiber Coaxial cable network) 光纤同轴电缆混合网具有丰富的频率资源, 并且以频分多址为基础的信道划分, 可以同时传输任何不相关联的电信号。它代表了真正意义的“信息高速公路”。其关键之处是具有“公路”特征!而以基带传输方式为基础的双绞线 (包括五类线) 传输网, 由于要求信号格式单一固定和在时分制条件下的信号及设备关联, 实际是“铁路”特征。因此, 在今后信息化社会里各种城域网结构中, H F C网络在传输容量和技术兼容性方面具有更重要的地位。
然而, 关于双向HFC网的有关技术问题必须解决, 使之标准化和实用化。剖析问题的原因, 有线电视由“前端传输分配到用户末端”的广播模式与“多种交互式业务信号传输”的交互模式在基本概念上有着巨大差别。从上行传输的角度看, 用户是“前端”, 各级中心设备是信号交换枢纽 (立交桥和交警的概念) 。只有从根本上把观念改变了, 才能开展正确的讨论, 才有可能有正确的解决问题的办法和正确的规划方案。下面主要针对双向H F C网络在上行传输和光缆规划两方面常见问题进行分析。
2、关于上行传输的几个问题
双向H F C网络上行传输主要存在两方面问题:汇集干扰和汇集均衡。
关于汇集干扰问题, 要点是认识“干扰”如何产生和“汇集”现象是从用户端到前端数据解调器入口 (错误的认识是到光节点) 的完整过程。
系统测试实践证明:干扰的产生可分为二大类型, 第一类型是从用户端口直接接入 (这是最大干扰源) 。第二类型是电缆传输路由受空间电磁场辐射引入而次之。
用户端产生的端口引入干扰不可能依赖电缆屏蔽来解决, 解决的方案是将电视信号电缆与双向传输电缆在户内分开, 构成户内局域网, 彻底隔离单向接收设备的上行干扰 (优秀的双向设备决不应也不会产生上行干扰) !
而沿用户上行传输到第一级上行放大的路由受干扰侵入的问题, 也不可能采用无限提高电缆等材料的屏蔽系数来解决:因为加强型屏蔽电缆和特殊接头的屏蔽系数在实际使用中将使其性能大打折扣 (产生上行干扰处在实际过程中也无法查找) , 正确的办法是:把用户视为“前端”, 改变传统的树型接入结构, 采用集中分配 (汇集) 和放大为一体的做法, 保持电缆中上行传输信号的原有高电平, 而对上行电平产生衰降以及执行放大功能部分的抗干扰薄弱部位采取集中屏蔽的措施。这样, 上行传输实现非常简单可靠, 而且常规材料就可满足要求。
另外, 上行汇集干扰问题与放大器等有源设备无关。而划小光节点也不可能减少于扰, 因为中心设备中的数据解调入口 (CMTS入口) 不可能仅对应于某个光节点!在实际建网中, 一般将同一台光发射机所覆盖光节点用户汇聚后上传至同一CMTS (在建网营运初期往往是将若干光发射机覆盖的总用户数而汇集) 。这就是逐步划小光节点而业务营运时没有改善干扰的根本原因!实践和理论证明:只有首先改变用户前端的结构而减少和抑制干扰是唯一正确途径。
关于上行电平汇集不一致 (汇集均衡) 问题, 也必须对用户到中心的全部路由传输增益正确设计。可以设想, 若2路信号载频电平分别为Cl和C2值, 分别也存在干扰N1和N2, 即使C1/N1和C2/N2都达到38d B, 但如果汇集处C1/C2的电平差达到20d B, 必然, 汇集后载噪比也会小于18d B。这就是汇集均衡问题, 而决不可视为汇集干扰问题。在过去的许多文章中均把该问题错误地归于“汇集噪声”。这就是许多网络, 初期开通某少数用户时容易, 而用户增加后变劣的原因。错误的解决方法是将未申请双向传输业务服务的用户路由“堵去上行”而进行调测。而正确的做法是在双向业务“户户通”条件下的调测才可能建成商业化运营的双向传输网。
解决该问题的措施是采用集中放大分配集线器, 把用户到单元 (群) 的工程问题交给产品生产厂家解决。仅仅在干线上强调对称设计, 使其做到调整下行而对上行信号通道作小量的模拟调测 (上行调试与下行调试的工作量相关不大) , 且免去了今后上行维护调试) 。
双向HPC的干线通道是“用户共享”, 优点是:利用效率高 (性价高) , 但缺点是无法“侦察”和“查处”由某用户端或某路由支线引入干扰, “用户路权管理”是解决问题和唯一对策。这就是任何通信传输系统必须具备的条件!因为用户是“前端”!所以“用户路权管理”的含意是涵盖了基本收费和上行传输通道基础管理物理平台。
3、光纤网的规划问题
有一个错误的观点:“光节点越多, 频率资源越丰富”;正确的观点应是“光发送机越多, 可用于交互式业务的频率资源越丰富”。理由是:如果用于有线电视单向传输, 频率资源与光节点多少无关, 只与传输宽带有关。如果是用于交互式业务信号传输, 则与下行光发射机数量与之资源相匹配的上行发射机数量共同决定了网络频率资源。
因为交互式业务的信号属于通信类信号, 呈个性特征。而电视信号 (包括数字电视和数据广播等) 属于广播类信号, 呈共性特征。所以, 若除去电视信号频段后 (全网共有相同频段) , 再划出某频段作通信类信号传输, 则该频段的带宽与下行光发射机的总数量共同决定了网络服务于用户的通信业务的下行频率总资源。而上行频率总资源 (由上行频段和上行光发射机数量共同决定) 总应该小于下行频率总资源 (因为有以互联网为特征的业务存在) 。这是一个原则问题, 否则将造成重大浪费。
必须强调指出, 在频率资源用途规划时, 必须将下行广播性信号 (包括电视和数据广播信号) 频段与交互式业务 (通信类) 下行频段独立分段, 决不应将交互式业务信号交错放置在频道内, 而应在电视频道两侧 (或高端或低端) 。
用现代交通来比喻, 传输网络是“路”, 发送或接收信号的设备就是 (“车”) (更严格地讲, 信号才是“车”) , 信息就是通过信号这辆“车”来载送的“货”!
有线电视网的建设特征是先买“车”, 后逐步修“单向路”, 而通讯网的建设特征是先修部份“路”, 再由用户和网络建设者分别同时买“车”, 又再增加“路”, 促进“车辆”的增加和使用。众所周知在通讯业界, “一步到位”的作法是永不可能的, 只有“扩容”和“升级”才是正确发展之路。
HFC双向化网络 篇5
1、EOC解决方案针对滨州广电双网改造具有以下优势
1.1 传输距离远
系统采用低频段进行数字信号的调制, 具有更好的抗衰减性能, 不影响现有的电视频道信号, 可长距离传输, 可跨接两级放大器。局端和客户端之间的电缆传输距离可达1km以上。
1.2 抗干扰能力强
系统避开高干扰低频段区域, 另外还采用了先进的正交频分复用调制技术和错误校验, 降低干扰。
1.3 高带宽和多用户接入
系统设备支持200Mbps的物理层带宽和100Mbps的MAC层带宽;下一代设备物理层带宽高达500Mbps, MAC层带宽达300Mbps;上下行采用的TDMA时分多址有序接入和CSMA竞争接入两种方式, 局端支持最大253个用户端设备接入。
1.4 可管可控
能够远程管理和监控客户端设备所有常用功能和系统参数等。
1.5 低成本, 高收益
与目前国内几种双向改造方案相比, EPON+EOC方案对现网HFC的改造最小, 改造成本最低;全网统一网管, 业务自动发放, 运维简单、成本低;带宽高, 承载业务更全面, 能给运营商带来更多的收益。
1.6 符合相关国际标准
该系统符合IEEE P1901/Home Plug AV的国际标准, 可以在比较差的同轴电缆分配网条件下实现光节点到用户的稳定可靠的宽带数据传输, 特别适合于滨州现有HFC分配网的实际情况。
2、滨州广电网络的双向改造应遵照两个原则
(1) 避免对现有网络做出巨大改动, 主要考虑成本和时间问题, 简单说花最少的钱最短的时间解决网络改造的问题;
(2) 是结合目前的网络特征、入户缆线情况, 选择合理的双向改造接入方式。首先, 目前双向数字电视网络的实现有多种技术, 如Cable Modem、EPON、GPON等, 这些方案单从技术层面讲并无优劣之分, 只是适合不适合的问题。而无论是E P O N+L A N还是EPON+EOC, 都不是最终的接入网解决方案, 三网融合最终的归结点应该是光纤到户, 一根光纤必然要取代三根铜线, 这也是所有有线通信运营商追求的最终目的;其次, 滨州广电的基础网络作已经逐渐实现光纤到楼道, 为接入网EPON方案提供了网络基础;再次, EPON网络和广电网络具有相同的下传方式和点对多点树形结构, 可以很好的在广电网络中实现EPON组网 (图1) 。
3、滨州广电网络的双向改造方案
3.1 EPON+LAN组网方案
对已实现五类线入户的用户, 双向网改造可直接采用EPON+LAN方案, 这种方案又可分为两种组网方式:一种是利用楼道型ONU直接实现用户的LAN接入, 通常要求ONU提供8个以上的FE端口, 满足ONU所在用户的接入需求。另一种是以太网口的ONU+楼道交换机混合组网来实现LAN接入, 只要ONU提供4个左右的FE端口即可, 接入用户五类线的以太网口通过楼道交换机扩展, 上行通过五类线与ONU的以太网口互联, 下行通过FE口连接用户数字机顶盒或个人电脑。
优点:运营商不承担用户终端的投入, 网络升级改造方便;网络接入带宽高最高可实现100M到楼, 10M到户, 接入带宽高;可扩充性好, 可以承载全业务运营;采用外交互方式, 不占用同轴电缆的频率资源, 光传输采用EPON技术, 传输链路中实现没有有源设备, 维护方便, 二张网同时运营, 单网故障相互不影响;目前的LAN产品异常丰富, 价格也非常低;EPON产品支持厂家众多, 价格也在大幅降低。
缺点:需重新入户施工, 施工量及施工难度都较大;两张网络分开运营, 维护人员素质要求高。从应用场景上来说, 这个方案更适用于新建入网小区。
3.2 EPON+Eo C组网方案
在只有同轴电缆传输的用户小区, 双向网改适合采用EPON+EOC方案。根据CLT及ONU放置位置不同, 有两种建网方式:一是将CLT及ONU放置于小区机房, 由少量CLT完成对整个小区用户的网络覆盖;方式二是将CLT及ONU放至楼道, 由CLT对一栋楼或某个单元内的用户进行网络覆盖。前者适合于用户双向网改接入率较低的小区, 方式二则适合于双向改造接入率较高的小区。
此方案优点:充分利用现有网络上的同轴电缆、分支分配器资源, 入户施工难度小, 节省建网成本;在光接收机后, 采用分支分配方式直接带用户的环境下, 施工量大幅减少, 改造速度快;基于同轴电缆, 但抗干扰能力强, 降低了工程施工中同轴电缆系统质量的要求。
缺点:EOC目前技术种类繁多, 广电总局尚无明确具体采用标准;家庭中至少需要一个有源设备, 成本较高;同时部分地市如采用高频有源EOC还需要更换优质的分支分配器, 增加施工量。这种方案适用于电缆网络已布同时楼内二次施工困难的小区。
HFC双向化网络 篇6
伴随着三网融合政策的不断推进，对有线网络而言，可预见的技术趋势仍为FTTH（光纤到户），而实现FTTH的技术路径有多种，并且还在不断发展。对于有线网络运营商来说，现在能做的是尽量让当前所选择的技术能平滑地或花尽量少的代价向FTTH过渡。RFoG技术的网络结构与PON（无源光网络）结构相同，能平滑过渡到E P O N/G P O N/D P O N等。利用RFoG技术可以在光纤上传输语音、视频和基于DOCSIS的数据，下行带宽达1G，由于在反向通道采用独特的“突发”技术，大幅改善反向噪声性能，网络结构简单，线路上有源设备少，提高网络可靠性和降低运营成本。因此，RFoG是一种在原有HFC网络架构基础上，不需要有线电视运营商改变业务运营模式，实现FTTH网络架构的网络改造技术方案。
1 RFoG技术
1.1 RFoG的网络架构
图1是一种利用RFoG技术实现FTTH的网络架构图，这也是RFoG在北美主要使用的模式。可以看出此种构架中RfoG网络下行传输使用1550光发和EDFA；反向由于接收光功率较低，使用了低噪声光电路制成的回传光接收机；野外部分借用PON的无源光网络结构，利用单纤波分复用的方式实现上下行信号传输。
RFoG网络一般可以实现单个光口覆盖32个用户，但若每个反向光发都连续发送光信号的话，则在分前端反向光接收机会收到多达32个光信号的叠加，其产生的叠加干扰将影响信号的传输。因此RFoG网络光节点中的反向光发使用突发式激光发送机，即只在有RF回传信号注入时，激光发送机才发出光信号，否则不发出光信号。
1.2 RFoG网络中的关键技术
(1）突发式回传激光发送机
图2是突发式回传光发送机的框架图。从图2中可知，在没有RF回传信号的情况下，激光器偏置电流关闭，激光器不发出光；当有RF回传信号送入时，信号一路送入信号检测模块进行信号功率检测和识别，另一路对信号进行一定的延时处理。若检测发现是达到一定功率的RF信号，则向偏置电流模块发出打开偏置电流的触发电平指令，激光器发出光信号，而通过一定延迟的RF回传信号也送入了激光器随光信号同步输出。
由于在D O CSIS标准中C M TS和C M之间上行链路可以采用TDMA方式，即任一瞬间只有一个CM向CMTS发送上行信号，因此突发式回传光发送技术适合采用TDMA方式的CM系统使用。
在这个信号处理过程中，有两个关键参数：
(1) 延迟时间的控制
延迟电路的延迟时间必须与RF信号检测和激光器打开光信号时间基本同步，否则会影响上行链路的延时指标，严重的会出现信号丢失的现象。
(2) RF回传信号检测门限功率的设置
RF信号检测门限功率不宜过低，否则可能导致满足功率要求的噪声打开激光器；而过高的门限检测功率要求光节点后的电缆网络反向链路衰减差值要小。所以RF回传信号检测门限功率的设置必须依据各运营商反向链路设计标准和实际网络状况确定。
(2）低光功率回传接收机
由于RFoG网络使用路数较多的光分路器，因此回传光接收机和光节点之间的光衰减值较传统的HFC网络要大很多。
若按分前端覆盖范围5km计算，使用1:32光分路器的光链路衰减值在20dB左右，而传统的回传光接收机接收光功率在-8～-10dB，不能满足要求。低光功率接收机采用了低噪声光电路设计，并针对RFoG网络特点进行了优化处理，其光信号接收范围降低到-13～-27dB，能够满足RFoG网络信号要求。
但由于使用了光突发技术，因此在传统HFC网络反向链路中使用比较普遍的光AGC功能在RFoG反向链路中无法实现。
1.3 RFoG网络优缺点分析
RFoG技术优点：
(1）在不改变有线电视运营商现有业务运营模式的前提下实现了光纤到户（FTTH）的目标。
(2）使用波分复用的方式传输，节省了分前端接入光纤资源。
(3）野外部分借用了PON的无源光网络结构，简化了网络的维护，提高了网络的可靠性，并且能够与各种PON网络进行叠加运营。
(4）使用反向光突发技术，可以减少用户噪声汇聚，提高了反向链路的传输质量。
RFOG技术缺点：
(1）由于每个光口只覆盖32户，同时必须使用1550光发射模块和EDFA，因此在相同覆盖用户情况下，RFoG增加了分前端设备数量和投入成本。
(2）反向光链路没有光AGC功能。
(3）传统HFC网络中使用的1310光发射机和回传接收机在RFoG网络中无法继续使用，此部分投资无法得到保护。
(4) RFoG是一种光纤到户的技术，但在现阶段光纤到户的业务模式还不成熟情况下，我们仍然需要一种光纤逐步推进的实施方案。
2 利用RFoG技术实现网络双向化改造的方案
2.1 反向光突发式双向HFC网络架构
通过对RFoG技术的分析，我们感觉在进行网络双向化改造过程中，可以利用RFoG技术的光无源网络结构来实现光纤的逐步推进；可以利用反向光突发技术来减少反向链路噪声汇聚。同时我们也需要利用传统HFC网络技术来弥补RFoG技术由于覆盖用户较少造成的投入成本较大的问题。
图3所示是一种反向光突发式双向HFC网络改造方案。从图3中可以看出，分前端到野外双向光机之间的网络仍然沿用了传统的HFC网络结构，这样设计不但可以保护原1310系统设备投资和分前端机房网络结构，而且可以继续使用反向光AGC功能来保证野外光机到回传光接收机之间的长距离光纤链路指标。
野外双向光机以下的小区光电分配网则使用了上下行分开设计的理念。其中下行信号完全使用了单向广播式传输网络，放大器可以使用单向放大器，传输电缆和分支分配器在保证单向广播信号传输质量的前提下可以不进行更换。在上行方面，我们将反向光突发式光机放置于单元或楼边，在野外光机处使用1:16光分路器进行光路混合，并使用低光功率接收机将回传光信号转换为电信号，系统可支持四个低光功率接收机的输出电信号混合，混合后的电信号送入野外双向光机转换为光信号送至分前端。我们在楼或单元处放置的反向光突发式光机带有下行RF信号混合模块，下行信号通过光机内的高低通滤波器混合送入电缆无源分配网络。我们也可以利用下行电缆对所有反向突发式光机进行60V集中供电，以解决改造时的供电处理问题。
图3中的电缆无源分配网部分沿用了传统双向HFC网络架构，其中的分支分配器、电缆和电缆接头都需要按照双向信号的传输要求进行改造。由于只涉及无源电缆网部分，改造难度大幅降低。
2.2 反向光突发式双向HFC网络架构的优缺点
反向光突发式双向HFC网络架构的优点：
(1）分前端至野外双向光机之间的网络沿用了传统的HFC网络架构，保护了有线运营商原有设备投资，网络有较好的延续性。
(2）在小区光电分配网络中，上下行信号传输完全分开，且下行采用传统的单向广播式网络，这是所有基层维护人员都非常熟悉的一种网络架构，便于维护人员迅速开展维护工作。
(3）在小区光电分配网络中，上行信号采用光纤传输技术，由于光纤链路的稳定性和抗干扰能力优于电缆网络，所以反向链路使用光纤可以大大减少上行链路的维护量；同时反向光突发式光发的使用可以最大程度地减少上行噪声的汇聚。
(4）采用两级光电转换的架构，覆盖用户数较RFoG网络可以有极大的增加，以光纤到单元，每单元12户为例，反向光突发式双向HFC网络最多可以覆盖768户，同时反向噪声汇聚量并没有增加。
反向光突发式双向HFC网络架构的缺点就是在反向链路上增加了一级光电转换，因此在传输指标上需要进行新的测算和规划。
3 结论
RFoG技术的最大优势是其在不需要改变原有业务运营模式的前提下，实现了光纤推进和反向链路优化。但对于中国的有线电视运营商来说，由于RFoG技术并不会带来比HFC网络更宽的入户带宽，所以完全利用RFoG技术实施FTTH网络并不一定适用。然而这并不排斥我们利用RFoG技术中的一些关键技术优化我们现有的HFC网络，在实现光纤逐步推进的同时减少我们对反向链路的维护，实现现有双向HFC网络的品质提升，增强在宽带接入领域的竞争力。
摘要：传统HFC网络可以利用RFoG技术进行光纤推进, RFoG是在光纤上传输以RF为基础业务的接入网技术。本文介绍了RFoG技术, 分析了RFoG网络的优缺点, 并提出了利用RFoG技术实现网络双向化改造的方案。
关键词：RFoG,HFC,FTTH,反向光突发
参考文献
[1]熊承国, 尹冠民.下一代广播电视网络接入网络新技术.
[2]RFoG双向网络解决方案.无锡路通光电技术有限公司.
[3]Shlomo Ovadia.宽带有线电视接入网从技术到应用.
HFC双向化网络 篇7
1 HFC网上行通道噪声的分析
HFC中的同轴网大多使用物理发泡电缆, 它有强度大、损耗小的特点, 为了加强对空中和周边环境电磁干扰抑制的能力, 应选用2、3、4屏蔽层的优质电缆, 其屏蔽系数一般在80、100、120范围内能起到较好的屏蔽作用。在接头方面应选择无电磁波泄露的电缆接头, 对过去使用的不良接头、氧化松动的F头应逐一换掉, 避免噪声从接口进入网络。电缆的逐渐老化, 会使其传输特性变差, 不但使电缆内的射频信号外泄严重, 降低了有用的信号电平, 外界干扰也会窜入系统。
如果有线电视网络建在企业周围, 不免会受到电力机车、高低压输电线路、大型电机启动、大型机械电气设备运行故障、无线调度电话、电台等设施释放出的辐射干扰波的影响。这些设施辐射出来的电磁波能量的频率在5 MHZ以下频段, 但其谐波频率会延伸到HFC网的上行频率范围中, 给回传信号造成干扰。还有一点, 大气放电、雷电、闪电、银河系噪声等也会产生感应干扰, 由于它们随机性太强, 冲击强度大, 防范起来也比较困难, 它们造成的冲击干扰的频谱较宽, 在2KHZ~100MHZ范围内, 所以对HFC网络的干扰影响更大, 特别对数据传输会造成突发误码, 使画面信号出现大量马赛克现象。
1.1 双向放大器噪声
HFC网是光纤和同轴电缆混合在一起的新型单、双向传输网。同轴网基本采用树枝型结构传输和分配方式, 它是一点对多点的分配结构。如果在HFC网络中增加回传功能, 那么上行通道的噪声总和就多点对1点, 使上行通道的噪声远大于下行通道的噪声, 这样使多支路的噪声汇集后全部送到了前端机房。由于上行通道的信息采用数据传送, 如噪声指标超标, 就会使传输的数据和信息出现较高的误码率, 影响其传输质量。针对这一问题, 在网络升级改造时应尽量减少双向传输放大器的级联数目, 因为级联多的双向放大器产生的回传噪声和整个支路产生的噪声叠加起来就会形成上行通道的漏斗效应, 它对上行通道C/N指标影响较大, 系统越大, 用户越多, 线路越长, 汇集到前端的噪声功率就越大。如使用的双向放大器噪声指标较低, 则反向回传到前端的噪声功率就会明显增加。因此, 放大器的选择很重要。网络改造时将光节点尽量靠近用户, 最大限度地把双向放大器的级数减少到1级或不设放大器, 这样就可把同轴网因放大器而汇集的噪声降到最低限度, 讷河有线网的改造基本达到这一点。
1.2 用户计算机带来的干扰
随着有线电视技术的迅速发展, 计算机融入有线网的技术越来越成熟, 给网络的多功能综合数据传输带来了机遇。但如果计算机与有线网的接口处理不好, 它也会给网络带来难以寻找的干扰噪声。自从计算机进入有线电视网后, 在讷河有线网中出现了较多计算机噪声干扰现象, 它产生的交流声调制影响面很大, 干扰还会在电缆中逆向传输, 通过放大器后, 影响数幢楼房几百户用户收看电视信号。要在近几百户中查出有故障的微机, 确实难度很大。随着科学技术的快速发展和人们对信息知识的需求, 计算机在很短的几年内会大量拥入有线电视网。
计算机产生的干扰现象主要是上下移动的黑白横滚道, 是由交流电50HZ干扰所致, 只要有50HZ交流干扰侵入CATV网络中, 终端用户屏幕上就会出现上下水平移动的黑白滚道。如果干扰频率高于电视扫描频率时, 横道向上滚动。滚动的速度取决于交流干扰频率与场频之差, 频差越大滚动速度越快, 反之滚动速度变慢, 零频差或整数倍时, 水平横道静止不动。如果计算机底壳带有几伏微弱的50HZ交流电, 它会通过电视射频接口进入网络, 对于毫伏级的电视信号来讲几伏电压也就算够高了。有的微机接口的漏电电压很高, 而且是悬空的, 维修人员触摸接口就会被电击倒;有的微机漏电电流较大, 烧坏分支分配器的线圈, 中断了电视信号。计算机电源插头一般为三线, 若电源插座的零线和接地线接反, 会使三相四线制零线的几伏电压带到微机机壳, 然后串入CATV网络中, 并由用户逆向传输分支分配器、支干线, 再经过放大器放大后, 黑白滚道变得更为严重, 甚至使画面场不同步, 用户无法收看电视。随着电视技术的高速发展, 计算机进入CATV系统后也给网络带来了新的干扰源, 因此网络运营者采用相应的方法来抑制这类特殊的干扰进入网络中, 以不断提高高速宽带多媒体数据信息接入网的传输质量。
2 克服上行干扰噪声的对策
2.1 节点小
一般采用光纤到路边FTTC, 光节点下约500户, 串接宽频带放大器≤2台, 最好采用光纤到建筑FTTB, 光节点下约125户, 串接宽频带放大器≤1台。同时光节点的位置也并不主要由用户数多少来决定, 主要按地域如小区、街道、河流、单位团体等来划分, 既保证网络的传输指标和可靠性, 又做到了网络层次清晰、明了, 方便管理和维护。当电视信号传输距离较远 (1km以上) 时, 敷设电缆投入的成本比光缆低。1个光节点的大小应主要按地域来划分, 如1个光节点的覆盖半径在200m左右, 光节点到用户串接宽带放大器则不超过1台, 这样既可以保证系统具有优良的上下行传输指标和较高的系统可靠性, 又降低了投入成本, 方便施工接线。
2.2 星型分配
整个电缆传输网是以光节点为中心的逐级星型拓扑结构, 这样可以保证光节点下各用户传输汇集到各个光节点的上行信号电平保持一致。根据讷河市有线电视实际情况, 在城区的光节点下最多串接一级放大器。在用户分配网中, 为了解决汇集噪声、汇集均衡等“最后一公里“双向宽带传输的难题, 采用集中分配、对称处理的新型网络结构。在下行宽带数字传输中, 由于连接的不可靠引起阻抗不匹配, 导致反射损耗超标使得数字电视的接收出现困难, 所以对用户接头由原来的直插改为F座连接。
2.3 屏蔽好
上行频段的干扰和噪声, 一部分是当地的空间杂散电磁波侵入, 尤其是大的突发干扰, 当网络屏蔽不良时, 足以使通信中断。因此, 电缆网的各环节必须屏蔽良好。室外设备采用全屏蔽无泄露外壳, 保证无空口, 且应三次蝴蝶形坚固保证无缝隙, 包括高通输出口在内的所有无源器件, 均应是一体化铸铝, 且应锡封底盖。有数字端口的高通输出口, 数字端口不用时必须加锁屏蔽终接, 或使用无数字端口的高通输出口, 无源设备各端口, 空闲时屏蔽终接。室外电缆使用无缝铝管外导体, 室内电缆使用4屏蔽 (外导体的屏蔽系数:铝管≥120d B、4屏蔽≥100 d B、2屏蔽≥60 d B) 。根据连接对象, 应选其直通型, 杜绝转接, 室内设备的F型连接器, 使用管状冷压系列, 杜绝使用简易型。F型连接器, 有公制、英制两种螺口。现在, 各种接入终端设备进口、国产混用的情况较多, 为避免错用, 应统一使用英制F型连接器。腐蚀严重的连接部位, 屏蔽性能很差, 应及时剪头清洗、更换腐蚀严重的电缆和连接器。所有电缆均应无中间接头, 直径铝管外导体电缆如需中间连接, 必须使用正规的接续器, 严禁软电缆对接和拧接。对计算机产生干扰应尽快抑制, 在其接口安装隔离器件 (如在分支分配器出入口、分支口加装1000PF的电容) , 它能有效地阻止干扰进入网络。上述各项至关重要, 均用严格控制。
2.4 防腐严