HFC系统

HFC系统（精选11篇）

HFC系统 篇1

0 引言

HFC(Hybrid fiber coaxial)是一种新型的光纤同轴电缆混合宽带网[1],其一般采用光纤到服务区,同轴电缆到用户的连接方式,如有线电视网。随着网络技术的飞速发展,目前的HFC接入技术也逐步由基于单向的HFC系统向基于双向的HFC网络系统转变,对于后者,其上行和下行业务都使用光纤和同轴电缆实施传输,其可为多媒体信号传输提供足够的网络带宽,从而为数据量大的多媒体通信应用提供了通信带宽保证;同时基于双向的HFC网络系统可灵活地支持交互式与广播式等多种业务,能有效地实现文本、音频与视频等媒体的真正集成,这是其他接人方式所难以比拟的[2,3]。然而,目前的HFC的频带资源被大量闲置的问题,引起众多有线电视业者的广泛关注,这里,如我们通过IP/QAM设备,将千兆带宽转换成24个8MHz的通信频道,这就为通过HFC进行VOD点播业务提供了可能。下面就介绍基于HFC网络的VOD系统的设计与实现方案。

1 系统结构

基于HFC网的VOD软件系统如图1所示,系统主要由视频服务子系统、终端机顶盒子系统、点播控制子系统与节目制作子系统四部分组成。其中视频服务子系统可以采用现有比较成熟的Windows Media Server、Dar Win Streaming Server[4]或VLS等视频服务系统来实现,只是在实现过程中,需要对其中的数据封装(如图2所示)和发送机制进行相应的修改(如图3所示),以适应TS流复用的需要;终端机顶盒子系统可充分利用现有的IP视频机顶盒中的用户管理、计费、加密等基础功能,并根据视频服务系统的要求,在目前的IP视频机顶盒功能的基础上,新增TS流的接收与解码功能。点播控制子系统主要包括用户的接入控制、用户管理、界面管理、帐务管理等功能。其主要完成为终端用户提供良好的交互控制界面,同时负责将用户的点播请求转换为控制信息反馈给视频服务系统处理。节目制作子系统将各种现有的节目或实时的电视节目转换或编码成为视频服务器可以识别并且能够通过TS流打包发送的格式,并将所制作的节目存放到节目库中。

2 主要模块的设计

下面介绍系统的主要功能模块的设计与实现方法。

2.1 终端子系统

基于HFC网络的VOD中的终端系统,实际上是一个经过改造的机顶盒。其主要的功能模块如图4所示。

VOD终端子系统工作时,首先利用TS流解析与解密模块,将从TS流接收设备上所接收的所有TS流实施解析与解密,然后根据TS流中的PSI信息构造出节目流表与相关的点播信息,并将这些信息通过图形化界面呈现给用户。用户再根据需要选择其希望点播的内容后,通过网络将相关点播请求发送到点播控制子系统。然后点播控制子系统通过对TS流的解析,等候其所需要的TS流,当收到其所需要的TS流后,其从TS流解析出对应的视频流和音频流,并交给相应的解码器解码和输出。

其中上述功能可以分为三个部分,分别是对TS流的选择接收部分、对TS流节目进行视音频解码部分以及浏览器和图形界面部分。

·TS流接收部分的接口原型定义如下:

Receive Program(struct Program ID,void*data,int data Len);

其中Program ID从终端浏览器中得到

·视音频解码部分接口原型定义如下:

Play Video(void*data,time_struct&time);

Play Audio(void*data,time_struct&time);

·图形界面和浏览器部分主要接口原型如下(Web方式):

Send Demand(struct Program Info);

Get Program Id(struct Program ID);

2.2 点播控制子系统

点播控制子系统的功能模块如图5所示。其中主要包括用户的接入控制、用户管理、界面管理、帐务管理等,并同终端用户交互的信息,其主要工作过程如下:用户通过终端(机顶盒)上的浏览器,浏览可点播的视频内容;然后选择所要点播的节目,并通过CGI程序向视频服务系统发送广播节目信息(即通知视频服务系统从节目库中读取数据并通过TS流打包发送);同时终端通过浏览器(公用网络)向终端发送其所点节目的TS流接收信息。

2.3 视频服务子系统

视频服务子系统其结构如如图6所示,其主要完成多媒体节目的点播控制、读写控制与TS流化与复用等功能。

在图6中的节目点播控制模块主要实现对用户请求的解析以及对相应视频数据进行操作的控制;节目数据读写控制主要根据视频点播的操作命令,对节目库中的数据进行读写(包括复制及缓冲等);节目数据的TS流化及复用采用VLS视频服务系统相应模块来实现。其中,系统关键部分是视频数据的流化及复用功能,其接口原型如下:

Get Program ID(struct Program Info);

Senddata(struct Program ID,time_struct t);

Send Program ID_To_Term(struct Program ID);

这里,G e t P r o g r a m I D根据用户请求的Program Info信息获得节目数据发送的TS流信息,即Program ID;然后立即将Program ID通过Web方式发送到对应的终端系统;最后服务子系统根据所获取的Program ID,利用Send_Data周期性的从相应的节目库中读取所需的数据,并按照图2的方式打包、复用后发送给终端子系统。

2.4 节目制作子系统

节目制作子系统主要提供节目格式转换和实时节目制作两大功能。节目格式转换需要对其他不同格式的节目源从存放格式到编码格式进行转换,以便视频服务系统可以直接读取并进行打包发送。实时节目制作需要通过对电视等实时播放内容进行接收并编码存放,以便用户点播。其重要数据结构定义如下:

struct program Info_tag{

节目存放位置

节目属性

}Program Info

struct program ID_tag{

用户信息

TS流接收信息

}Program ID

3 结束语

文章设计了一套基于HFC的VOD系统,该系统通过IP/QAM设备,将千兆网络带宽划分为24个8MHz的频道,从而使该系统支持交互式与广播式等多种多媒体通信应用。此系统具有成本低廉、全面支持数字业务与相对成熟的技术优势等特点,将具有很好的发展前景。本方案的实施可以提高HFC网络运营商提高媒体服务能力和水平,降低HFC网络运营商的运维成本。

摘要：针对目前的HFC的频带资源被大量闲置的问题,文章设计了一套基于HFC的VOD系统,此系统通过IP/QAM设备,将千兆网络带宽划分为24个8MHz的频道,从而实现通过HFC实施支持交互式与广播式等多种多媒体通信应用。文章介绍了基于HFC网络的VOD系统设计与实现方案。

关键词：有线电视,视频点播,光纤同轴混合网

参考文献

[1]李鉴增,焦方性.有线电视综合信息网技术[M].北京:人民邮电出版社,2002.

[2]谭新庚,詹益旺.一种基于3G的HFC监控系统设计[J].移动通信,2011(15):54-58.

[3]唐明光,周东.有线电视宽带HFC网络技术[M].中国广播电视出版社,2004.

[4]QuickTime Streaming specification in PDFhttp://developer.Apple.com/techpubs/quicktime/qtdevdocs/PDF/QTStreaming.pdf.

HFC系统 篇2

摘要

本文主要依据我国广电的现状，介绍了EPON技术的特点、发展、原理与标准。探讨了EPON技术在HFC网络中的应用原理及各种不同接入网络的构成形式，论述了EPON在HFC中应用的优势。

关键词：光纤同轴混合网(HFC);以太无源光网络(EPON)

1．绪论

.广电系统在视频业务、网络资源和用户资源方面拥有突出的优势，如何利用自身优势，把握市场发展并抢得用户需求的先机是广电赢取市场的关键。广电在光纤网络资源和入户线路资源方面占有很大优势，但旧有的单向HFC网络无法满足新业务的需求，EPON(Ethernet Passive Optipnal Network:EPON)技术的成熟为HFC网络的双向化改造带来了新的契机。EPON网络结构和HFC光传输网络结构类似，部署起来比较方便，用EPON技术实现双向HFC网络比传统的CableModem改造方式更具成本和业务能力的优势。EPON网络可以独立组网完成双向网络，实现互动电视业务的回传，还可以实现多种基于IP的数据、话音和视频业务。另外EPON也可以通过WDM技术和现有155Onm波长的有线传输网络结合，大大节省了光纤资源。

本论文结合我国有线电视的现状，介绍了EPON技术在HFC网络中的应用原理，并且研究了EPON技术在HFC双向光网络中的应用。

2．EPON技术简介

EPON是指采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。

目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上。EPON由于使用了经济和高效的结构，是接入网中的一种最有效的通信方法。

2.1EPON的网络结构

EPON系统是一个典型的光接入网，一套典型的EPON系统由硬件和软件两大部分构成:硬件部分主要包括有源网络设备和无源光分配网两大部分。有源设备包括:光线路终端OLT;光网络单元/光网络终端ONU/ONT;无源光分配网主要包括无源光网络/光分配器PON/ODN。OLT位于根节点，通过PON/ODN与各个ONU相连。在下行方向，OLT提供面向无源光纤网络的光纤接口;在上行方向，OLT将提供eE(eigabitEthernet)。将来，OLT也会支持10Gbit/s以太网的高速接口。为了支持其他流行的协议，OLT还可支持A翎、FR以及oc3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口标准。OLT通过支持El接口来实现传统的TDM话音的接入。在EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的主要功能。

2.2EPON工作原理

l、EPON的物理层

EPON的物理层由PCS、PMA和PMD三个子层构成。根据EPON应用于接入网的定位，IEEE802.3ah所规范的EPONPMD子层的基本目标是:①支持光纤、光分/合路器构成的点对多点的拓扑结构;②在分支比1:16时，支持在一根单模光纤上100oMbPs(数据速率)不小于20km的双向传输;③物理层接口的误码率小于等于10-2。IEEE802.3ah规定采用WDM技术实现在一根光纤上进行双向传输。

2、EPON的层次模型

对于以太网技术而言，PON是一个新的媒质。而对以太网做C层以及MAC层以上则尽量做最小的改动以支持新的应用和媒质。EPON是由OLT(光线路终端)、ONU(光网络单

元)以及ODN(光分配网络，由无源分光器和光纤组成)等单元构成的点到多点系统。其系统拓扑多为星型或树型分支结构。

OLT位于EPON系统的局端一侧，负责EPON系统外部资源与终端用户的连接，汇聚外部业务，协调远端ONU。外部资源包括语音、数据及视频业务。除了这些基本功能外，高等级的OLT还具备数据路由、交换和语音网关等功能。ONU负责用户的接入和业务的覆盖。下行方向(由OLT到ONU)采用广播方式，每一个ONtl将接收到所有下行信息，根据其袱C地址提取有用信号。上行方向(由ONU到OLT)采用时分方式共享系统。

3．EPON技术在HFC网络中的应用原理

3.1EpON与HFC网络结构的比较

EPON网络与HFC网络结构均主要有树枝型、星型、环型、混合型与总线型等几种。EPON网络的物理构造与HFC网络的体系结构没有差异，网络的结构都是点对多点的传输方式，即星型或多级星型的构造。且各分光器均可采用不对称分光比的分光器，保证每条链路在设备光接受灵敏度范围内。这样EPON系统很容易采用WDM技术叠加在HFC网络上，从而实现双向传输。

综上所述，HFC网络与EPON技术结合，可以快捷地实现网络双向改造，并可以为用户提供更大带宽，甚至向FTTH平滑过渡。较之于其它业务网络，最没有体系结构的差异，具有天然的优势，建设成本会最低，从而令HFC网络成为最具有竞争能力和广阔发展前景的宽带业务接入网。

3.2EpON技术在HFC网络的应用原理

EPON采用以太网帧结构、点到多点结构、无源光纤传输方式，极大地简化了网络结构。结合HFC的网络结构，采用EPON技术和HFC技术的结合，在广电网络原有网络基础上扩展新的宽带数据接入功能、迅速占领宽带接入市场提供了机会。

1、前端或分前端

有线电视网络能够开展的业务主要有:传统模拟、数字电视业务:以太网接入业务:交互电视数据回传;IP话音业务;IP视频业务:其它增值业务等。这就要求前端或分前端除了能够提供模拟、数字电视业务以外还要具有以上其它业务的接入功能。经过EPON技术改造的前端或分前端原理如图5一3。图中OLT为EPON的前端设备;路由器完成各种IP业务、电话业务及网管系统的接入;模拟、数字电视业务采用155Onm光波长送入光纤网。OLT的下行光波长为1490nm，上行光波长为1310nm。三个光波长通过WDM采用光波分复用的技术共用一根光纤。

2、光缆传输

WDM的使用，使系统采用的3个光波长能够在一根光纤中来传输全业务，而光缆中仅保留备用和预留光纤即可，或增加备份路由。PON技术的采用，使光节点的覆盖范围达到20km以内、数量16个以上。

光分路器(ODN)的使用，使网络成为点对多点的结构，大大降低了光纤(缆)的使用量。当前HFC网络的四芯光缆完全能够满足EPON网络对光纤的需求，并且可以完全保留原HFC网络的拓扑结构和光缆路由，仅需增加光接点而己。

3、用户端

对于预留了两线或具备重新布线条件的建筑，可采用EPON+LAN的技术使多个用户共用一个ONU，采用五类线入户方案。结合EPON技术与EoC(EthernetoverCoax)技术。

对于未预留网线又不具备重新布线条件(用户已完成室内的装修)或线路距离较长的用户，可以利用原同轴电缆代替5类线做基带传输(占用O~30翩z频带，10MbPs半双工)。即将以TV的RF信号和数据信号按照频分复用的技术来混频，在同轴电缆中传输，避免楼道内的线路改造、铺设，完成HFC网络的双向化。简单的说EoC就是一种通过有源或无源介

质变换器(合波器)在同轴电缆中传输以太网信号的技术。

3.3EPON在HFC中应用的优点

1、EPON网络局端(OLT)与用户(ONU)之间仅有光纤、光分路器等无源光器件，无需机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员。

2、采用单纤波分复用技术仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。

3、上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分多址接入(TD撇)共享带宽。

4、系统成本低，建设周期短。

5、EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力

6、协议转换成本低。

7、安全性高。

结束语

本论文论述的主要是就目前广电网络的发展。随着光纤进一步接近用户，光纤到户(FTTH)无疑是各个电信业务运营商追求的最终目标。采用EPON技术建设广电新一代双向接入网将是一种较好的方案。EPON系统及其构造，比较适应HFC网络的双向接入，与FTTH的发展方向吻合，从而确保了系统设备使用的长期性和减轻系统的维护量，代表了一个时期内的接入技术发展的方向。

参考文献

有线电视网络HFC双向传输初探 篇3

【关键词】有线电视网络；HFC；双向传输；数字电视机顶盒

有线数字电视系统是一个软硬件结合的复杂系统，其中应用了大量的先进的技术和产品，涉及计算机网络技术，通信网技术，计算机软件技术，数据库技术，视音频技术，视频压缩技术，CA技术，卫星接收技术，HFC传输技术，数字通信技术，存储技术，播控技术，机房技术等等，是多学科多领域技术的交叉融合。数字电视提供的最重要的服务就是视频点播（VOD）。VOD是一种全新的电视收视方式，它不像传统电视那样，用户只能被动地收看电视台播放的节目，它提供了更大的自由度，更多的选择权，更强的交互能力，传用户之所需，看用户之所点，有效地提高了节目的参与性，互动性，针对性。因此，可以预见，未来电视的发展方向就是朝着点播模式的方向发展。数字电视还提供了其它服务，包括数据传送、图文广播、上网服务等。用户能够使用电视现实股票交易、信息查询、网上冲浪等，使电视被赋予了新的用途，扩展了电视的功能，把电视从封闭的窗户变成了交流的窗口。

有线电视电缆传输网络，作为有线电视城域网的一部分。有线电视电缆传输网络已不再象以往那样，属于封闭的、独立的单向传输系统。今天的HFC网络不是单向传输电视信号，而是成双向传输宽带网络，它向用户传输模拟电视信号、数字电视信号以及双向宽带数据业务。其技术标准要符合达到相关的国家标准和省市总体技术要求。

数字电视技术与原有的模拟电视技术相比，有如下优点：

（1）信号杂波比和连续处理的次数无关。电视信号经过数字化后是用若干位二进制的两个电平来表示，因而在连续处理过程中或在传输过程中引入杂波后，其杂波幅度只要不超过某一额定电平，通过数字信号再生，都可能把它清除掉，即使某一杂波电平超过额定值，造成误码，也可以利用纠错编、解码技术把它们纠正过来。所以，在数字信号传输过程中，不会降低信杂比。而模拟信号在处理和传输中，每次都可能引入新的杂波，为了保证最终输出有足够的信杂比，就必须对各种处理设备提出较高信杂比的要求。模拟信号要求S/N>40dB，而数字信号只要求S/N>20dB。模拟信号在传输过程中噪声逐步积累，而数字信号在传输过程中，基本上不产生新的噪声，也即信杂比基本不变。

（2）可避免系统的非线性失真的影响。而在模拟系统中，非线性失真会造成图像的明显损伤。

（3）数字设备输出信号稳定可靠。因数字信号只有“0”、“1”两个电平，“1”电平的幅度大小只要满足处理电路中可能识别出是“1”电平就可，大一点、小一点无关紧要。

（4）易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无关。近年来，大规模集成电路（半导体存储器）的发展，可以存储多帧的电视信号，从而完成用模拟技术不可能达到的处理功能。例如，帧存储器可用来实现帧同步和制式转换等处理，获得各种新的电视图像特技效果。

（5）由于采用数字技术，与计算机配合可以实现设备的自动控制和调整。

（6）数字技术可实现时分多路，充分利用信道容量，利用数字电视信号中行、场消隐时间，可实现文字多工广播（Teletext）。

（7）压缩后的数字电视信号经数字调制后，可进行开路广播，在设计的服务区内（地面广播），观众将以极大的概率实现“无差错接收”（发“0”收“0”，发“1”收“1”），收看到的电视图像及声音质量非常接近演播室质量。

（8）可以合理地利用各种类型的频谱资源。以地面广播而言，数字电视可以启用模拟电视？quot；禁用频道（taboo channel），而且在今后能够采用“单频率网络”（single frequency network）技术，例如l套电视节目仅占用同1个数字电视频道而覆盖全国。此外，现有的6MHz模拟电视频道，可用于传输l套数字高清晰度电视节目或者4-6套质量较高的数字常规电视节目，或者16-24套与家用VHS录像机质量相当的数字电视节目。

（9）在同步转移模式（STM）的通信网络中，可实现多种业务的“动态组合”（dynamic combination）。例如，在数字高清晰度电视节目中，经常会出现图像细节较少的时刻。这时由于压缩后的图像数据量较少，便可插入其它业务（如电视节目指南、传真、电子游戏软件等），而不必插入大量没有意义的“填充比特”。

（10）很容易实现加密/解密和加扰/解扰技术，便于专业应用（包括军用）以及广播应用（特别是开展各类收费业务）。

（11）具有可扩展性、可分级性和互操作性，便于在各类通信信道特别是异步转移模式（ATM）的网络中传输，也便于与计算机网络联通。

（12）可以与计算机“融合”而构成一类多媒体计算机系统，成为未来“国家信息基础设施”（NII）的重要组成部分。

1.双向传输的实现方式

数字电视的复用系统是HDTV的关键部分之一。从发送端信息的流向来看，它将视频、音频、辅助数据等编码器送来的数据比特流，经处理复合成单路串行的比特流，送给信道编码及调制。接受端与此过程正好相反。

模拟电视系统不存在复用器。在数字电视中，复用器把音频、视频、辅助数据的码流通过一个打包器打包（这是通俗的说法，其实是数据分组），然后再复合成单路。目前网络通信的数据都是按一定格式打包传输的。HDTV数据的打包将使其具备了可扩展性、分级性、交互性的基础。在HFC接入网中，从光节点至前端（或骨干网的分前端）的光纤传输链路中，上下行信号采用双纤单向传输（空分复用）：从光节点到用户的电缆网中，上下行信号采用频分复用，数据传输采用时分复用方式。

2.频率规划

HFC网传输信号采用频分复用技术，将5-1000MHz的频段分割为上行和下行通道。5-65MHz为上行通道，87-1000MHz为下行通道。上行通道为非广播业务，主要传输包括状态监控信号、视频点播信号以及数据通信业务等。下行通道将87-550MHz为普通广播电视业务，该频段全部用于模拟电视广播时，除调频广播业务外，可安排约54个频道的模拟电视节目。550-750MHz为下行数字通信信道，用于传输数字广播电视、VOD数字视频以及数字电话下行信号和数据，上行数据一般利用5-65MHz频段，为了提高抗干扰能力，采用QPSK（或16QAM）调制。

3.HFC分配网络的组成

（1）传输系统

包括光纤传输节点中的下行、上行RF放大模快、双向延长放大器、线路分支器、分配器、供电器、同轴电缆等。光纤传输节点中的下行光接收机将下行光信号转换成电信号后，经RF宽带放大器放大至较高电平，再由延长线上的延长放大器、同轴电缆和线路分支、分配器，将信号下行信号分路传送给各分配系统。来自分配系统回传的上行信号，通过频分复用，从分配放大器的输入端口沿着下行传输的途径进行上行回转，经同轴电缆、线路分支器、分配器、延长放大器，进入光节点的上行光发射机。有分前端接收。

（2）分配系统

包括双向分配放大器（即楼头放大器），分支器分配器，双向用户终端和同轴电缆等。延长线路将下行信号传送到各分配放大器的输入端。分配放大器将信号放大至所需电平后，经过同轴电缆、分配器、分支器，传送给每个用户终端。来自用户回传的上行信号，从用户应用设备（机顶盒）的发出，通过用户电缆回送人用户终端，经过分支器、分配器和同轴电缆，送到分配放大器的输出端，经分配放大器放大到合适的电平，从分配放大器的输入端送入传输系统。

4.终端：数字电视机顶盒的应用

数字电视机顶盒是交互应用中比较重要的设备，数字电视机顶盒不仅是用户终端，也是网络终端，它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交互式数字电视（如视频点播等），并能接入因特网，使用户享受电视、数据、语言等全方位的信息服务。随着数字技术、多媒体技术和网络技术的发展，数字电视机顶盒功能将逐步完善，让大多数用户在普通模拟电视机上实现既能娱乐，又能上网等多种服务。它的使用推广了数字电视。它也扩展电视机的功能。

浅论HFC网络的网管系统应用 篇4

随着HFC网络双向改造的深入开展以及网络规模的扩大, 网络管理的重要性和迫切性日益突出, 成为网络良好运行必不可少的保证。对于缺乏网络管理系统的网络, 故障的发现和诊断一般总要等到用户的反馈, 才可以找到故障点, 诊断并修理直到恢复正常工作, 这需要花费很长的时间, 造成业务的损失, 降低了客户的满意度。双向业务的开展要求达到电信级的运营水平 (可用性99.99%, 年平均中断时间不超过53分钟) , 随着ATV/DTV/HDTV等业务的不断涌现, 数字电视业务的发展要求更好的质量标准, 数据业务的发展也要求更好的质量标准。

对于网络管理而言, 实现软硬件的模块化及采用开放式标准接口的两大要素是衡量网络管理成功与否的主要标志。目前, 许多广电网络已建立了HFC的数字电视平台和数据通信平台 (或称A平台和B平台) 。数据网络的管理系统在开放性和标准化方面做的较为成功, 主要数据设备供应商的网络管理系统具有良好的兼容性和互操作性。对于广电运营管理员来说, 需要在用户无反馈前就可以诊断故障, 提前预警, 准确发现系统中的故障点, 将损失, 故障率降到最小。因此, 我们吸取数据网络管理系统的特点并利用数据通信B平台必将有助于广电网络管理系统的提高和完善。

现有的有线电视HFC网状态监测系统由置于前端的HFC网管理器, 调制解调器和外线设备应答器组成。HFC网管理器是一台运行状态监测软件的PC电脑, 它通过各种总线监测前端机房内的设备, 如调制器, 光发射机, 光放大器, 反向光接收机等。对于外线路上的设备, 如光节点站, 电放大器等则通过正向, 反向光路和同轴电缆进行监测。在这些外线路被监测设备中安装状态应答器模块, 它们对设备的状态参数进行取样, A/D转换, 编织数据帧, 然后通过反向光发送机送回HFC网管理器。由于HFC网中只流通射频信号, 故管理器与应答器的数据必须分别调制到一个下行副载波和一个上行副载波, 再通过光路发送。这种状态监测系统工作于轮询-应答方式。HFC网管理器依次向每一台外线路设备发布检测命令, 然后收到指令的设备向管理器传送自己的状态数据。这种射频调制式状态监测方式存在如下缺点:

1没有统一的国际标准。由于各个厂家的上行, 下行频率不同, 数据帧格式不同, 不同厂家的状态监测系统不能兼容。一家的系统难管别家的设备。这造成了网络设计, 系统集成的困难, 也增加了网络建设与管理的成本。

2由于HFC网的上行通道 (通常取在5-21MHZ) 受到严重的电磁干扰。监测系统的运行非常不稳定, 时断时续。

3 HFC网状态监测系统作为子网管理系统却不能与其他的子网管理系统沟通, 不能形成统一的网络管理系统平台。

4管理数据和业务数据通过同一链路传输, 使网络管理系统没有更高的可靠性。

以上这些缺点不符合现代网络的管理理念TNM, 应该克服。解决办法是建立统一的SNMP网络管理平台。TNM基本构造是:管理数据和业务数据要相互独立。网络管理系统的可靠性要高于业务系统。

SNMP简单网络协议是由internet活动委员会 (IAB) 指定的, 基于TCP/IP协议族的各种互联网络的管理标准, 其初版公布于1990年。SNMP协议简单明了, 实现相对容易, 占用资源较少, 满足了人们长久以来对通用网络管理标准的需求。因此, 它得到了众多网络产品厂商的支持。成了实际上的工业标准。

一般的网络管理系统都包括被管理设备, 代理, 网管工作站和网管协议四大部分。代理 (agent) 是跟踪被管理设备状态的特殊软件或固件。网管工作站完成与不同代理的通信, 取得这些代理所获得的状态信息并进行显示或存储。网管协议是网管工作站和代理之间交换信息的协议。SNMP提供一种从网络设备中收集网络管理信息的方法, 也为设备向网管工作站提供报告问题和错误的方法。管理信息存储在管理信息库MIB中。

MIB是被管理设备的数据库, 它描述包含在数据库中的对象和表项。每一个对象和表项都有以下四个属性:对象类型, 句法, 存储和状态。这些属性在SNMP的管理信息结构和标识规范中定义。对象类型这个属性定义一个特定对象的名字。句法属性指定数据类型和对象标识符。存储属性表明这特定对象的存储级别, 分为只读, 读写和不可存取几级。状态属性定义这个对象的客观需要:必备的 (被管设备必须实现该对象) ;可选的 (被管设备可能实现该对象) ;已废弃的 (被管设备不需要再实现该对象) 。

要实现基于SNMP的网管系统, 必须提供基带数据传输通道。各地的广电网络公司在HFC网A平台之外正在着力构建数据传输B平台, 而且大多采取千兆以太网方式, 连接前端和分前端。在分前端以下, 则采取以太局域网或CM方式连接用户。总之, 光纤将非常接近用户, 而IP连接将越来越普及。在这个形式下, 完全可以利用IP通道来建立基于SNMP的网络管理系统。

HFC网管代理有两种版本, 一种是纯软件版本, 运行于WINDOWS操作系统, 被管理设备的信息通过RS485或RS232端口向管理器发送。这种方式用于管理前端或分前端机房内的设备。另一种是固件版本。固件代理内置于外线路上的设备, 如光节点站之中。这样的设备称作智能化的设备。网管工作站和固件代理之间的通信纳入IP数据网的范畴, 而不再采用传统的射频调制方式。

HFC系统 篇5

【关键词】无线信号干扰；HFC网络；频段；通频段；屏蔽；MER；BER

【中图分类号】TN943.6

【文献标识码】A

【文章编号】1672—5158（2012）10-0091-01

1　引言

随着移动通信技术的迅猛发展，我国空中无线信号呈多频段增长趋势。中国移动的无线发射频段为：上行（移动台到基站）：890-915MHz，下行：935-960MHz；中国联通的无线发射频段为：880-915MHz，下行：925-960MHz；无绳电话机的L频段调整为45／48MHz；对讲机的工作频段为；136-174，350-390，400-430，440-480MHz等，这些空中信号都是有据可查的，还有一些部队或国家特殊部门使用的无线通讯的频段，各种数据表明我国的空中无线环境比较复杂，而这其中有些无线信号发射功率较强对广电HFC网络传输造成一定的干扰，影响了用户的使用效果。

2　无线信号干扰广电HFC网络的途径

一般来说国家对无线频段和有线频段的划分和使用都有较为严格的规定，移动和联通的基站所发射的频率和功率以不影响人的健康和不干扰特定的行业业务为原则，对广电HFC网络造成干扰的无线信号主要是通过以下几种途径：

（1）同频段，强功率干扰，此类无线信号具有同广电某数字频道信号同频段的特征，且发射功率查过某数字频道信号的场强，抢占挤压这个频段的传输信道，严重时淹没整个传输信道，造成该信道的载噪比、BER／MER指标严重劣化，数字信号乱码，丢码等现象。

（2）通频段干扰，基于CMTS系统广电HFC双向网络肩负宽带、互动、数据等业务传输使命，某些空中信号能在小范围内造成网络的回传频段5～65MHz通频段干扰，使用户的CM和互动机顶盒处于掉线状态，无法实现上网、视频点播等功能。

（3）部分广电HFC网络系统屏蔽性能差为无线信号干扰其信号创造条件

3　相关案例

案例1

故障现象描述

峨眉岭地区用户集中反映中央1-7台马赛克或显示黑屏提示无信号，楼层越高受影响越严重。

故障原因分析

导致部分台马赛克或无信号的原因有以下几种情况：

（1）信号强度：中央1-7所属中心频点为387MHZ，若该频点的信号强度太弱或太强，都会导致马赛克或无信号。

（2）信号质量：衡量数字信号质量的指标以MER值和BER值为准，MER值和BER值不达标，也会导致马赛克或无信号。

故障处理过程：

故障地址超出了一台光站所覆盖的范围，且相对集中，机房前端查看各光站率属于不同光发，且这几个不同光发所带其他地区均正常，排除了机房设备问题。对故障用户端387MHz进行指标测量。测量的信号电平值为60dB，MER值在24dB-29dB波动，星座图有严重离散现象（如右图），且楼层越高该频点指标越差。

检测放大器输出信号387MHz的技术指标正常。随即用自制的简易天线，接上860DSP频谱仪，通过观察频谱在中心频点387MHz附近有一个很强的空间信号，电平大约在65dBuV左右。频谱如下图所示，依此可判断该故障为该空间信号干扰导致。

要解决空间干扰，首先要找到干扰源，并降低或消除，其次要增加网络的屏蔽性。基于此思路，首先请市无线委员会技术人员使用信号检测仪找到干扰源，通过协商将信号源强度适当降低。其次将用户室内不合格的有线电视器材进行更换，使屏蔽性能达到标准要求。通过这两种方法使用户终端的MER和BER值达到了要求，故障随之解决。

原理解析：

此干扰为数字信号干扰，以功率占用为主。当该国家部门发射的无线信号功率很强，且与数字信号频率相同或相近时，超过线路传输的数字信号功率，就会对数字信号形成干扰。

此时的数字信号MER值，BER值完全不达标，经过载波调制处理以后已经不是纯粹的数字信号，造成机顶盒解码时出现误码，从而导致了马赛克或黑屏现象的产生。

案例2

故障现象

同一小区多个用户报修数字电视北京卫视，上海卫视等频道出现马赛克现象。此现象间断出现，无时间规律，且现象持续时间仅几秒钟。靠近小区门口的用户此现象尤为频繁。

故障原因分析

造成多栋楼数字电视个别台马赛克的原因：

（1）光站以下线缆故障。

（2）光站或光站以上故障。

（3）外界干扰造成。

故障处理过程

（1）北京卫视，上海卫视等频道的载波中心频点为419MHZ。出现马赛克时检测放大器输出信号419MHZ指标，信号强度和MER值，BER值均正常。

（2）在几个报修用户门头入户信号源处检测信号，所有指标均正常。

（3）同时检测终端，信号强度正常，MER值偏低，在24～29db间波动，BER值低于1*10^-5，且越靠近小区大门信号指标越差，其他频点正常。初步判断为空中无线干扰。

（4）用自制的简易天线，接上860DSP频谱仪，在小区门口对419MHZ进行监测发现，小区门卫使用对讲机进行通话时，频谱仪便可检测到419MHZ附近有较强的无线信号。

（5）通过和小区物业的协商，将对讲机的通话频率改到数字电视中心频点以外的频率后，信号恢复正常，故障现象消失。

原理解析

（1）根据工业和信息化部的文件规定，对讲机的频率范围为：137MHZ～167MHZ，403MHZ～423.5MHZ。

（2）该小区物业使用的对讲机工作频率设在419MHZ附近，通话时形成无线干扰，导致北京卫视形成马赛克。

（3）该对讲机的功率较低，影响范围有限，只有离对讲机较近的终端才会受到干扰。门卫处正常会使用对讲机，马赛克出现较为频繁。其余楼栋用户，在路过的保安使用对讲机时便会受到干扰。

4　结束语-预防措施

特殊的国家机构或部队产生的无线信号干扰需公司高层领导通过特定渠道协商解决，部分广电HFC网络中存在的屏蔽性问题则需要我们积极的做好基础工作来加以解决，有以下措施：

（1）同轴电缆屏蔽效能的高低主要取决于其外芯屏蔽层的效能，与屏蔽层的材料及其网编织密度、电缆屏蔽层的接地方式、信号源阻抗、负载的匹配和电缆的弯曲程度有关，其屏蔽效能随网编织密度的增加而上升，随传输信号频率的升高而下降，因此选用国标有线电视材料尤为重要，能有效的屏蔽外界干扰。

（2）严格按施工质量标准架设线路，不使电缆弯曲半径低于标准要求，严格按工艺要求制作给类网络接头，确保网络达到屏蔽要求。

（3）在做好网络屏蔽的同时，在网络敷设时还要尽量避免靠近干扰源，确保数字电视信号稳定传输。

参考文献

[1]由于是国家特殊部门，无法要求对方彻底关闭信号源

HFC系统 篇6

随着双向HFC网络改造大规模地推进,加上政府在政策上的扶持,HFC网络管理被提到各有线电视运营商的日程中来。各大有线电视台在网络改造设备招标中,大部分都提出了网管方面的需求。HFC网管的国际标准陆续颁布,国标的制定工作也已经有了很大的进展,得到了大部分HFC设备厂商的认同与支持。2005年10月12日,《HFC网络设备管理系统规范》被批准为国家标准,2006年5月1日正式实施。在技术和政策方面因素的推动下,国内商用HFC网络管理系统的市场正在全面启动。

国标对网络管理应答设备作出了细致的定义,这是因为网络管理应答器的设计是整个网络管理系统的重点,关系到整个网络管理系统的有效性和兼容性。本文将论述《HFC网络设备管理系统规范》的II类应答器设计思想和总体结构以及MIB库模块扩展等关键技术问题。

1 II类应答器设计和实现

1.1 系统整体框架

完整的HFC网络管理系统包括基于SNMP协议的HFC设备管理软件、连接IP网络与HFC网络的前端控制器网关和安装于被管理设备端的应答器。国标定义了I/II/III类应答器,I类应答器需要通过前端控制器(Headend Element,HE)来进行协议转换,完成SNMP/IP到SNMP/MAC/RF的转换。基于IP接口的II/III类应答器是标准SNMP/IP接口,直接与SNMP管理站相联。II类应答器的物理层符合IEEE802.3 14条规定的10BASE-T规范,在UDP/IP协议栈上实现SNMP V1.0协议,用于HFC网设备管理的SNMP代理。由于目前绝大部分采用非标准网管接口的前端机房设备,应答器与被管设备之间的接口(如光平台/光站、放大器、供电器等)需要定制专门的协议转换器,它与被管设备之间一般为自定义协议通过串口进行通信[1]。系统协议模型如图1所示。

II类应答器主要功能有:

1)II类应答器需要支持SNMP V1.0协议规定的协议数据单元(PDU),负责接收、处理来自网管站的请求报文,然后从设备上其他协议模块中取得管理变量的数值,形成响应报文,反送给SNMP管理站。在一些紧急情况下,如接口状态发生改变、呼叫成功等情况,主动通知SNMP管理站(发送陷阱TRAP报文)。II类应答器接收SNMP管理站请求报文SetRequest,GetRequest和GetNextRequest,II类应答器以GetResponse消息报文响应请求。GetRequest取回一个或多个参数值,使用GetNextRequest请求表中的下一个参数值,通过GetRequest和GetNextRequest结合起来使用可以获得一个表中的参数值。SetRequest对设备中的参数进行远程配置(如设备的配置参数、设置报警门限等)。此外,通过端口162发送给管理站的Trap(告警)报文消息,告知管理站设备发生了一个特定事件(如端口失败、掉电重起等),管理站可作出相应的处理。

2)II类应答器需要与HFC设备通信,按照各种设备的私有协议获取设备参数以及按照SNMP管理要求设置设备参数。需要根据II类应答器与被管理设备之间通信的特性,设计串口通信协议,规定通信传输的方式、速率、等待超时时间、通信中断判断、通信帧结构等。

系统整体构架借助于net-snmp。net-snmp是开放源代码的简单网络管理协议软件,它从ucd-snmp更名过来,ucd-snmp源自Carnegie-Mellon大学的SNMP软件包CMU-snmp,由University of Califonia at Davis开发和维护,故命名为ucd-snmp。2000年11月,ucd-snmp转由SourceForge管理,并更名为net-snmp。net-snmp支持SNMP V1.0,SNMP V2.0c与SNMP V3.0。net-snmp软件包主要由以下内容组成:可扩展的SNMP代理程序(snmpd),SNMP代理和管理程序开发库,用于请求或设置SNMP代理变量的工具程序(snmpget,snmpset,snmptable,snmpwalk等),用于生成或处理SNMP陷阱(trap)的工具程序(snmptrapd和snmptrap)等。II类应答器系统框架如图2所示。

网管代理进程snmpd是net-snmp主代理程序,按照SNMP协议完成II类应答器与SNMP管理站之间的信息交互,从管理信息库(Management Information Base,MIB)获取或设置相应数据,以响应相应的请求或根据MIB的相应数据决定Trap的发送。当接收到管理站发送的GET命令,在MIB树中查询相应对象的值经过解析与组装SNMP包,发送给SNMP管理站;如果是SET命令,则在MIB树中对相应对象设值,修改数据共享区相应数值。当II类应答器检查某被管对象满足阈值条件时,发送Trap消息给SNMP管理站。snmpd包括了众多标准MIB的实现,可以使用子代理对其进行扩展。

net-snmp提供了接口以便于扩展MIB,使用netsnmp扩展代理有两种方式:(1)静态链接形式,通过修改配置头文件,在相应地方包含新引入的MIB模块的.c和.h文件,然后重新编译库文件和代理程序;(2)共享链接库形式,只须把新引入的MIB模块的.c和.h文件编译成动态库,通过设置能够让代理程序载入。MIB扩展模块将按照HMS的MIB增加相应的实现代码。

数据共享区可以使用内存共享或者文件共享的方式,主要用于MIB扩展模块获取HFC设备数据以及提供配置数据信息。数据共享区是MIB扩展模块与设备轮询模块之间数据交换的通道。

设备数据轮询模块与设备通信协议模块共同完成被管理设备的数据采集与设置。轮询进程主要完成与管理设备的模块通信的功能,由于应答器需要管理不止一个设备,因此对于设备的通信过程主要通过轮询的方式来访问。将收集到的本地设备存放到数据共享区中。设备通信协议模块为一个独立的、可加载的模块,将根据被管设备的种类加载相对应的模块程序,从而使得应答器可以适应不同的HFC设备。

1.2 HMS的MIB库

MIB定义代理进程中所有可被查询和修改的参数,指明了网络元素所维持的变量(即能够被管理站查询和设置的信息),给出了一个网络中所有可能的被管理对象的数据结构。MIB是一种树型结构的数据库,被监管的对象都处于叶子节点上。每个被监管对象都由一个唯一的对象标识符来识别。对象信息的存储结构由MIB定义的简单变量和表来构造,一般包含描述名(对象标识符)、数据类型、读写规则、功能描述、状态。

系统采用的MIB可以根据项目要求采用按照国标定义的MIB或者按照SCTE HMS定义的MIB。HMS定义了众多的MIB文本以实现对传输设备的管理,其中HMS Root-MIB和HMS Tree-MIB定义了其他众多MIB在ISO的MIB树中的位置,如图3所示;commonIdent定义了与应答器相关的通用管理信息,包含应答器本身的相关信息、应答器MAC层的管理信息和应答器的射频特性参数信息等;alarmsIdent定义了具有报警功能的模拟、离散参数报警信息的编码格式;propertyIdent定义了对具有报警功能的模拟、离散参量的管理、维护的一组信息;此外,针对HFC网络多种类型的传输设备,HMS分别定义了相对应的MIB,比如fnIdent定义了室外光节点设备的相关管理信息;psIdent定义了电源设备的相关管理信息[2,3]。MIB文本包含了被管理设备的所有的管理信息,为应答器的设计提供了有效的依据。

1.3 MIB库扩展模块实现

由于引入HFC设备(即MIB库发生了变化),需要net-snmp原有的模块上扩展代理以支持新的MIB库。首先需要编写MIB文件,定义节点名称、位置、类型、访问限制和简单注释等。对于II类应答器将使用HMS定义的MIB文件,将MIB文件放在net-snmp源文件目录的mibs目录下。扩展代理通常采用静态连接方式,该方式是在编译过程中把扩展的MIB模块编译进代理程序中。可以借助net-snmp软件包中的mib2c工具生成大致的程序框架,MIB代理模块的实现可以在mib2e生成的程序框架基础上进行添加修改,也可以参照net-snmp提供的例子example.c和example.h,在其基础上进行修改。使用参数(--with-mib-modules=scte)重新配置并编译Agen程序,并且需要创建一个头文件,列表单个的MIB模块,如config_require(scte/commonAdminGroup)。

笔者在由mib2c生成的*.h和*.c的基础上进行修改,实现设备参数的访问与控制功能的完整程序。MIB模块一般都由变量和表组成,因此net-snmp把SMI中的对象分为scalar和table。scalar包含常用的整型、字符串、时间等数据类型。table是scalar的一种集合,有一个或多个列组成,类似于数据库中的表。它必须具有索引项,用来按一定顺序检索表项。下面对实现扩展代理的主要模块进行详细分析,分析程序中如何实现单个变量(以commonAdminGroup为例)以及table(以hePsUnitTable为例)的get和set功能,最后介绍Trap的实现方法。

1.3.1 简单变量的实现方法

1)修改commonAdminGroup.h文件。commonAdminGroup.h声明了初始化函数init_commonAdminGroup()、get方法使用的函数var_commonAdminGroup()、set方法使用的函数write_commonLogicalID()等函数。可以在此声明一些预定义的全局变量,定义需要使用的结构等。

2)修改init模块。init_commonAdminGroup模块主要完成扩展代理的初始化功能。init_commonAdminGroup模块用commonAdminGroup_variables_oid[]={1,3,6,1,4,1,5 591,1,3,1}定义了需要扩展的MIB在MIB树中的具体位置。然后以一个variable4结构的数组commonAdminGroup_variables[]定义了该节点下的叶子节点,对每个节点的描述是按照magic number、变量类型、读写权限、回调函数、变量长度和变量后缀的顺序组成。初始化的最主要的功能是注册需要扩展的MIB,用net-snmp提供的函数REGISTER_MIB(“commonAdminGroup”,commonAdminGroup_variables,variable4,commonAdminGroup_variables_oid)来实现。按照commonAdminGroup节点下面的变量设置初始数据。

3)get实现模块。get功能是SNMP的基本功能,也是最常用的重要功能。commonAdminGroup.c文件中实现get功能的是commonAdminGroup.h中声明的var_commonAdminGroup()函数,该函数结构非常清晰,是switch case结构,switch中的条件变量就是magic number,由一个指针对象vp控制;case对应的就是每个具体的magic number。需要对每个case做具体的添加和修改,返回用户需要get的变量值。实例代码如下:

4)set实现模块。commonAdminGroup.c文件中实现set功能的是write_commonLogicalID()函数,与get函数不同的是,switch条件中的是action,即一种操作;case包括RESERVEl,RESERVE2,FREE,ACTION,UNDO和COMMIT几个部分。前2个是保留的,FREE用于释放资源,ACTION是set真正要实现的功能,但只保存在内存中,UNDO是取消上一次操作,COMMIT是提交,把ACTION所做的事情提交。实例代码如下:

1.3.2 Table的实现方法

SNMP中把一些标量在逻辑上组织在一起,形成一个逻辑上的表结构:一些单个对象作为表中的列,所有的列组成表中的一行(entry),若干个行就组成了一个表(table)。跟关系型的表一样,SNMP中的表也需要有索引,不然无法唯一地标识行。索引的设计需要考虑到索引列能不能唯一地标识列,如果有歧义将会引起很多问题,是不被支持的。从实现方式和数据结构来看,表是一个结构体变量数组;从系统管理来看,就是数据库中的表单。hePsUnitTable是机架电源信息表,如图4所示。

每个电源信息将是一行记录,每一行将包括输入电流、输入功率、型号、输入电压以及设备号组成,设备号是由entPhysicalTable定义的,作为检索电源的索引。Table的实现比单个变量要复杂,但同样可以借助mib2c-c mib2c.mfd.conf hePsUnitTable生成大致的程序框架。mib2c.mfd.conf提供了更加细致的代码框架,通过多层交互,可以区分实时、半实时、永久型的数据,可以选择数据的存储方式,可以作为列或表之间的依赖关系,数据结构的自动绑定或手工编辑,以及其他复杂的选项。

1)修改结构体hePsUnitTable_rowreq_ctx。hePsUnitTable_rowreq_ctx是最重要的一个结构,保存了hePsUnitTable中的所有数据或者指针。hePsUnitTable_mib_index是entPhysicalIndex(表的索引),hePsUnitTable_data是定义的电流、功率等数据。代码如下:

2)初始化表中数据。hePsUnitTable_cache_load()函数初始化表中数据。需要从共享数据中把电源信息获取并填入表中。代码如下:

3)修改get,set实现模块。操作步骤与简单变量相似。

1.3.3 Trap的实现方法

为了更好地实现网络的故障管理,在HMS MIB中定义相应的系统告警信息来实现告警的实时响应并进行故障诊断。对于Trap报文,即代理向管理进程发送预定义事件的异步通知,在SNMP V1.0和SNMP V2.0中不需要管理进程发送响应报文,因而代理无法知道管理进程如何响应它的Trap报文。管理进程可以通过两种方法在UDP的162端口得到Trap报文:一种是中断驱动报告方式,即实时发送警告报文;另一种是轮询方式,即适时地询问每个代理,有无异常情况需要报告。本文使用的流程是在SNMP进程启动时,读取设备告警信息,并通过trap发送给网管,然后定时地检测设备告警的情况,如果设备告警情况有变,则再发送trap消息,通过send_v2trap()函数来实现。

2 系统测试

系统采用ARM7TDMI内核的ARM处理器,操作系统采用PPClinux,硬件平台配置为:CPU选用Philip公司的LPC2200芯片;SDRAM 16 Mbyte;2 Mbyte NOR Flash+8 Mbyte NAND Flash;串口;以太网口。

基本测试环境包括两个组成部分,即SNMP管理站所在的测试系统部分和II类应答器与B平台,SNMP管理站使用测试软件MIB-Browser。运行snmpd代理,在默认的161端口就可以通过对HMS MIB的访问实现对设备的实时监控。用MIB Browser对insidePlantIdent组中的节点进行Get操作获取变量的值,对比所取回的变量值与实际值相同。对MIB库定义的可读写的参数进行Set操作,设置完成后用get取回的值与set设置的值一致。同时snmpd代理也具有trap监听功能,可以接收系统发来的一些标准的trap信息如冷热启动等,设备发生故障时可以使用将trap信息发送至162端口。

3 小结

本文论述了利用net-snmp软件包实现可扩展SNMP代理的技术和方法实现HFC网络管理系统中的II类应答器,其重点是编写代理操作支持例程程序以及处理扩展部分,采用模块化的结构,可根据需要扩展所支持的管理信息库模块,实现新的应用。将扩展的SNMP程序移植到开发板上后,测试和验证了II类应答器的有效性。本系统符合国内标准《HFC网络设备管理系统规范草案》,在济南、重庆等地的HFC网络管理系统中得到运用,系统运行稳定可靠。

参考文献

[1]Tutorials[EB/OL].[2010-03-20].http://www.net-snmp.org/wiki/index.php/Tutorials.

[2]ANSI/SCTE 25-2 2002.Hybrid Fiber Coax Outside Plant StatusMonitoring-Media Access Control(MAC)Layer Specification vl.0[S].2002.

HFC系统 篇7

1.1 Cable Modem

Cable Modem, 即为电缆调制解调器接入技术, 是典型的HFC网络升级的有线电视系统。Cable Modem与传统的技术不同, 它不必采用拨号方法就可以实现上网的目的, 无需电话线, 可以不受时间约束进行连接。使用者采用Cable Modem进行数字信号的转换, 将上行数字信号转换成RF信号, 将下行的RF信号转换成数字信号。HFC网络是利用分频信道进行数据传输的, 使用者的数量是相当庞大的, 导致某一频率上的信道往往是同时被诸多个使用者使用的。想要掌握在Cable Modem在HFC网络中的使用情况, 状态和流量情况等, 引入网络管理系统对其进行监管。

Cable Modem技术的一个创新点在于摒弃了传统的双向对称技术, 采用了双向非对称技术。利用6MHz模拟带宽使得下行传输时用户能够共享信息, 不会对数据传输速度造成不良影响。传统的利用具体线路的数据交换业务, 使用者在连接时是占用带宽的, 而采用了Cable Mode技术以后, 因为使用者之间是能够共享的, 除了在发送和接收数据的瞬间使用网络资源, 其他时间几乎是不占用网络资源的。当很多使用者同时使用网络时, 有可能造成网络传输速度降低, 此时, 可以根据实际情况增加附加带宽来缓解传输速度降低的问题。

DOCSIS是除了欧洲以外的北美及其他国际市场的Cable Modem标准, DOCSIS有效的保证了不同厂家生产的产品具备兼容性。1998年, 国际电信联盟正式将DOCSIS标准, 作为Cable Modem的标准协议。执行DOCSIS标准的有线电视网在50MHz至750MHz的频段里下传到户6MHz带宽的通信速率, 在50MHz至750MHz的频段里上传5MHz至42MHz波段。各个国家的有线电视实验室负责Cable Modem相关产品的认证工作, 确保不同Cable Modem生产厂家的产品能够统具备相同的标准, 相互之间能够兼容。通常, 很多Cable Modem生产厂家为了拓宽市场, 会进行DOCSIS标准相关测试, 相关测试合格后, 达到了DOCSIS标准的要求, 就可以在产品的外包装上印上“有线电视实验室认定”的标志。凡是带有“有线电视实验室认定”的标志的产品都符合DOCSIS标准, 能够与其他符合标准的产品通用。DOCSIS提供了高质量的宽带和语音业务, 商业级的数据服务, 以及利用网络共享Cable Modem提供多媒体服务。DOCSIS标准正在不断完善, 可以说是兼容性的进步, 能够使符合DOCSIS相关标准的Cable Modem在相同的网络及相同的频段中工作。

1.2 HFC网络

HFC网络为Hybrid Fiber Coaxial的缩写。随着科学技术的发展, 通信网络和计算机网络均取得了非常大的进步, 网络管理系统由此产生了。目前, 网络管理系统已经成为电信网络建设的重要部分。HFC网络具备很多优点, 例如:高带宽、大容量、用户利用率高等。HFC已经普遍被广大使用者所接收, 正逐步成为最具有价值, 且改造成本最低的入户平台。

HFC是一种经济实用的综合数字服务宽带网接入技术, 目前, 在全球范围内, 已经有超过9.5亿的有线电视网使用者。我国的有线电视网虽然起步比较晚, 不过, 随着科学技术的迅猛发展, 从90年代初发展至今, 我国的有线电视网覆盖率已经超过了一半。电视家庭用户数有将近8500多万, 是世界上排名第一邮箱电视网。随着人们对生活水平要求的不断提高, 以及各种科学技术的发展, 特别是在Internet的推动下, 使用者对信息交换和网络传输方面均提出了更高的要求。使用者希望将CATV网络、计算机网络和电信网融为一体。利用HFC网络结构, 建立一种经济实用的宽带综合信息服务网的方案也由此而生。

2 基于HFC网络的Cable Modem技术优势

2.1 DOCSIS/HFC网络结构优势

(1) 典型结构。广域网或者干线网结构是比较灵活的, 如果城市的规模比较小, 可以选择单一的星型结构, 如果城市的规模比较大, 可以选择多星型结构。广域网或者干线网包括多个中心布局方式, 可以是一个总前端和多个分前端结合, 总前端和分前端通过光系统进行链接, 也可以是一个主中心和多个分中心结合的方式, 主中心和分中心通过光系统链接。分前端和分中心设置有CMTS, CMTS通过1550nm的下行光链路与光纤支干线链接, 通过1310nm上行光链路与光纤支干线链接。正是因为上行光链路和下行光链路的作用, 使得20km以下的光纤支干线不需要使用中继。将光节点的数据与用户端之间的传输, 利用树型同轴分配系统, 光节点的数据传输到用户端为5MHz至65MHz, 用户端的数据传输到光节点为87MHz至1000MHz;当光节点采用FTTB时, 光接收机的输出的高电平不需要借助其他结构直接进入同轴电缆分配系统。 (2) 结构优势。按照一个光节点能够带动500户用户计算, HFC网络的可用性将近百分之百。HFC网络将上行光路和下行光路进行分离, 避免了传统的网络系统将上行光路和下行光路混在一起导致数据传输质量无法保障和数据传输损耗严重的问题。将上行光路和下行光路分离还带来了一个非常重要的好处, 就是在光缆成本不断降低的现实状况之下, 为数据的储备和系统的扩展提供方便条件。这种结构的优点在实时电视广播业务方面体现的非常明显, 结构简单的同时, 能够满需用户需求, 实用性高, 安全可靠。

树型结构的同轴电缆分配系统, 有利于系统中接入用户, 同时方便施工。按频谱分割方式构成非对称的双向传输系统, 几乎不会对其对网络业务造成负面影响。对于电视、电话和宽度业务, 电视和宽度业务要求容量相对比较大, 在数据传输上采用的是非对称的方式, 即:下行要大于上行容量。话音业务采用的是对称的传输方式, 上行和下行传输的数据容量都比较小, 所以, 在进行数据传输时不会使得传输负担加重。对于电视、电话和宽度业务, 采用传统的对称结构成本高。通过上面的分析可以看出, 在电视、电话和宽度业务中, 使用DOCSIS/HFC网络结构的效果最佳, 它满足了使用要求和成本要求, 要比其他网络系统性能好, 特别是在宽带业务市场中具备相当大的潜力。

2.2 DOCSIS标准支持

(1) 专为有线电视业研制的系列标准。美国Cable Labs在1998年开始, 先后颁布了DOCSISV1.0、DOCSIS V1.1、DOCSISV2.0、DOCSIS V3.0;美国Cable Labs的射频信道与欧洲制式的Euro DOCSIS DOCSISV1.1、DOCSIS V2.0、DOCSISV3.0的通信协议相同, 可以说DOCSISV1.0、DOCSIS V1.1、DOCSISV2.0、DOCSISV3.0是为了HFC网络业务应用在有线电视业务中的制定的专项标准。不断升级的DOCSIS标准, 实现了HFC在模拟电视与数据业务的同网传输。目前, 最新版本的DOCSIS标准已经非常完善, 使H F C网络能适应电视、电话和数据业务的同时传输。在DOCSISV1.1中, 上行宽带和下行宽带的动态Qo S机制, 使得电视、电话和数据业务能够得到Qo S的支持。引入有效负载包头抑制技术, 使得上行宽带和下行宽带的利用效率较之传统有了非常大的提升。所以, DOCSIS V1.1系统在保证传输质量的同时, 使得传输效率达到82%以上, 还适用于对时延敏感的多种业务。在DOCSIS V1.1规范的基础上, 还发布了相应的商用平台接口规范、多媒体业务应用平台的接口规范和家庭网络的接口规范。DOCSIS V2.0属于V1.1的补充与扩展, DOCSIS V2.0在QPSK和16QAM上行的基础上增加了同步码分多址接入方式, 使上行信道的回传容量变大, 提高了上行通道的频谱利用率。DOCSIS V3.0进一步完善了DOCSIS V1.1和DOCSIS V2.0, 它使得HFC网络传输容量变得更大, 适应未来很长一段时间的使用需求。通过DOCSIS的相关标准, 提升了兼容性。即采用新标准制造的头端设备能够兼容与采用旧标准制造的终端设备, 使得新设备和旧设备之间具备互操作性, 不至于因为新设备的推广使用导致旧版设备无法继续运行, 达到了可持续发展的目的。

(2) H FC网络作为D OC S IS协议栈的物理底层进行规范。DOCSIS标准的不断升级, 是适应市场发展需求的一个过程。HFC网络始终作为通信协议栈的物理底层来规范, 对网络的上行通道和下行通道传输特性进行规范。例如:它规范了上行通道和下行通道的频率范围、带宽, 载噪比和载干比等。通过规范各种参数, 为HFC网络的建设和改造提供方便条件, 只有同时满足了上述各种参数的规定, 才能保证DOCSIS标准的可靠运行, 多年的经验表明, DOCSIS协议和HFC网络属于相辅相成的关系, DOCSIS协议标准的不断深入, 促进了HFC网络的发展与进步, 传输质量不但提升、传输容量不断扩大、传输成本不断降低。而HFC网络的发展与进步, 进步一促进了DOCSIS协议的标准化。在有线电视网络的改造过程中, 应该坚持DOCSIS协议和HFC网络的关联性, 损害DOCSIS协议和HFC网络任何一方, 都将阻碍网络整体发展。例如:我国的很多地区, 将源Eo C技术加入到HFC网络中, 而完全不顾DOCSIS协议, 导致HFC网络失去其原有的价值, 不能长远的发展。有一些国家的厂商在DOCSIS协议引入到EPON系统中, 希望达到具备多传输特性的目的, 但是, 从目前的情况来看, 在电信业和有线电视业是不被看好的。

2.3 DOCSIS/HFC网络的后发优势

(1) 网络结构优化。伴随着发展的需要, 城域HFC网络随光节点逐步后移, 实现FTTB结构布局。HFC网络的光链路和同轴电缆分配网都能够构成无源系统, 有利于扩展传输网络的网络容量, 提升传输网络的传输质量, 降低传输网络的传输成本, 为HFC网络的发展奠定了坚实的基础。 (2) DOCSIS V3.0继续升级。随着DOCSIS V3.0的应用范围不断扩大, 其设备成本下降指日可待。在市场的驱动下, DOCSIS V3.0一定不会停留在现阶段, 让然会继续完善与升级。例如, 可以在三方面进行重点研究:第一方面, 频谱向上扩展。目前的下行有效频谱上限是860MHz, 上行有效频谱上限从65MHz, 通过扩展和升级, 可以将下行的有效频谱扩展到1000MHz或者更高, 将上行有效频谱扩展至85MHz或者更高。第二方面, 信道速率提高。下行调制采用1024QAM, 上行调制采用256QAM。第三方面, 带宽成本下降。视频采用MPEG-4或者H.264压缩编码。 (3) 建立统一的网管系统。DOCSIS协议能在HFC网上建立透明的IP数据传输系统, 并且因为HFC网络兼容简单网络管理协议, 加之在DOCSIS V3.0的网络层能够实现对CM和CPE的IPv4/IPv6管理, 所以, 有利于网络管理系统的建立。

3 结语

本文首先介绍了Cable Modem和HFC网络, Cable Modem, 又称电缆调制解调器接入技术, 是典型的HFC网络升级的有线电视系统。Cable Modem具备多种功能作用, 使其适于HFC网络的使用。HFC网络具备高带宽、大容量、用户利用率高等特点。HFC已经普遍被广大使用者所接收, 正逐步成为最具有价值, 且改造成本最低的入户平台。然后, 结合Cable Modem和HFC网络的相关特点, 重点分析了基于HFC网络的Cable Modem技术优势, 希望通过本文的介绍能够说明Cable Modem接入技术应是在HFC网上建立数据业务系统的首选。

摘要：随着科学技术的不断进步与发展, 各种网络技术应用而生, 本文重点介绍了Cable Modem和HFC网络, 结合Cable Modem和HFC网络的相关特点, 分析了基于HFC网络的Cable Modem技术优势, 证明了Cable Modem接入技术应是在HFC网上建立数据业务系统的首选。

关键词：Cable Modem接入技术,HFC,数据业务系统

参考文献

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[6]王绵江.基于HFC网Cable Modem远程监测分析系统的研究与实现[D].华南理工大学, 2009.

HFC双向宽带网 篇8

关键词：双向HFC网,宽带接入

1 HFC网的拓扑结构

现代的HFC网基本上是星形总线结构, 由3部分组成, 即馈线网、配线网和用户引入线。馈线网指的是前段至服务区光节点之间的部分, 大致对应CATV网的干线段。从前端到服务区的光结点都有一专用的直接无源光连接, 即用一根光纤代替了传统粗大干线电缆及一连串放大器, 从结构上则相当于用星型结构代替了传统的树形结构。一般来说, 一个服务区的用户数为200户以下。配线网:指服务区光纤结点与用户分支点之间的部分。仍采用传统CATV网的同轴电缆, 一般常为简单的总结构, 这一结构的好坏从很大程度上来说, 决定了整个HFC网的业务类型和业务量。就将一个大网分解为多个物理上相对独立的基本相同的配线网即子网, 同时各子网允许相同的频谱安排而互不影响, 每个子网为相对较少的用户服务, 最大程度地利用了频谱资源。用户引入线:指分支器用户之间的线路, 由于传输电平较低, 反向噪声易侵入。

2 HFC网的频谱安排

HFC网的频谱资源十分宝贵, 一般将低端5-42MHZ共37MHZ的带宽作为上行通道, 即所谓的回传通道, 50-1000MHZ频段作为下行通道, 其中50-550MHZ频段落用来传输数字CATV信号和双向交互通信业务, 假设采用64QAM调制方式的MPEG-2图像信号, 则频谱效率为5-6b PS/HZ, 允许在6-8MHZ的模拟通道内传输约30Mb PS的速率为数字信号, 可传输6-8路4MBPS的速率MPEG-2图像信号, 因此, 这200MHZ带宽可传输200路数字图像信号。若采用QPSK (四相相移键控) 调制方式, 每3.5MHZ的带宽可传输540路下行电话通路, 将其置入4-3个6-8MHZ的通路, 750MHZ-1000MHZ的频段用于各种双向通信业务及其它新业务。

3 光纤传输系统的有关计算

3.1 三大指标的计算

衡量光纤CATV系统性能的指标有:C/N (载噪比) , CSO (组合二次差拍) 及CTB (组合三次差拍) 。现阶段CATV系统基本上可分为前端 (H) 光纤干线 (F) , 电缆支线 (D) 和机上变换器 (S) , 每一部分的指标分配要保证总指标能满足国际的要求, 并且还要兼顾当地的自然条件和经济实力, 来合理安排确定设备选型和具体设计依据, 对于AM光纤链路, 一般可考虑C/N=50d B, CSO=61d B (60个频道) , CTB=65d B (60个频道) , 对于CATV总的指标, 可由以上几部分叠加计算。

3.2 光功率分配方案的确定

从光发射机到光接收机之间的全部光路衰耗值决定了光缆干线的载噪比, 因而功率分配方案是否合理, 将直接影响到系统的性能价格比。光缆路由确定后, 由于每一光路的长度不同, 各光路的光纤损耗不同, 为使每一光路具有基本相同的损耗值, 可通过计算适当选取合适分光比的光分路器, 使各路达到平衡, 各光路光接收机具有基本相同的光功率输入。

3.2.1 光路损耗计算

光路损耗应为光路上所有损耗之和即A=a L+ (-10g K) +0.5+1 (d B)

A为光路损耗, L为光缆长度KM, a为衰耗常数 (d B/KM)

在1.55um波长可取a=0.25d B/KM, 0.5d B为光分路器插入损耗;1d B为活动连接器及光路损耗余量, K为分光比

3.2.2 分光比K的计算

Kj为分光器第j个臂的分光比

3.2.3 光接收机所接收的光功率Pr (d BM) 计算

Pr (d BM) =Po (d BM) -A (d B) , Po为发射光功率, 一般光接收机的输入光功率应在0——-4d BM, 当要求C/N=50d BM

CTB=65d B, CSO=60d B左右时Pr值应在-2d BM左右即可

3.2.4 光发射机的输出光功率Po的计算

P0=A+2 (d Bm)

3.3 指标换算

设额定频道数为N, 实际频道数为N’当光发射机每频道的输入射频电平不变时

E为额定频道数N下的各频道的电平幅度, E’为额定频道数N’下的各频道的电平幅度

4 HFC网上行传输存在的问题

由于光缆是多芯结构, 所以采用空间分割信道, 即上行和下行信道选用不同的光纤芯, 这样上行信道与下行信道互不牵连, 而以同轴电缆为传输媒质的入户线网和配线网中, 存在着“汇集干扰”和“汇集均衡”之类的问题, 使HFC网的传输质量受到影响, 如何解决这些问题呢?

4.1 解决“汇集干扰”问题

(1) 产生原因:“汇集干扰”是由各用户室内端引入的各种干扰和传输电缆受环境中各种电磁干扰侵入产生的干扰, 并经上行传输通道汇集形成的干扰, 也称“漏斗效应”, “汇集干扰”不只是“热燥声汇集”, 其量值比热燥声大50-60d B, (近百万倍) , 所以“热噪声”的作用很小很小可忽略不计。其主要产生的途径有两个, 一个是能量集中在5-35MHZ频段的强干扰, 通过用户室内电视机信号输入端产生, 一般在70-90d Bu V, 以上两类干扰中以电视输出口引入的干扰最最严重。

解决方法: (1) 对于电视机输入端产生的干扰, 解决的办法是“堵”, 将上行、下行频段中间空出隔离带, 并选出优质的高低通滤波器。将其分离为两个单独通道, 并使两个通道互不干扰, 这样就堵住了源于用户端的噪声干扰。

(2) 对于电缆引入的环境电磁干扰, 主要途径是屏蔽层和接头。当下行信号从用户放大器输出, 经分支、分配器和入户电缆到户内用户端口, 是下行信号由高电平转为低电平的过程, 从上行信号来看, 这一段同样也是电平下降最快的一段, 传输电平最低的一段, 也是环境电磁干扰最易侵入的部分。关于抗干扰的方法有两种, 即屏蔽和提高传输信号电平, 保证上行电平高于100d Bu V, 由于这一段为树枝性结构的电缆网, 是接头工程, 接头工艺缺陷处处都是, 彻底屏蔽是不可能的, 所以解决问题的最佳方案是, 采用集中分配放大入户方案, 提高这一部分电缆中的传输电平。这是一种星形入户结构, 即按十余户为一集中处理单元, 将可调放大器与分配器合为一体, 并且屏蔽起来。既可使电缆处于高电平中, 又可解决接头的屏蔽作用, 同时也方便地实现可寻址管理, 这种方法接头少, 不易锈蚀, 寿命长。由于处理单元对放大器要求不高, 输出仅为90d Bu V, 有20d B增益即可, 省去了输出电平高、增益高、价格较贵的用户放大器和部分分配放大器, 所以建网成本不是很高。

4.2 解决“汇集均衡”问题

所谓“汇集均衡”是指各用户信号上行回传时, 由于经过的路径不同, 各路径上的传输增益不同, 而出现的各用户信号到达汇集点的电平不一致现象。产生的原因是, 由于电缆的损耗与信号的频率平方根成正比, 而分支分配器损耗, 本质上是能量分配, 虽然高端损耗大一点但很小, 可以近似地认为, 与频率无关, 而不同链路上的用户所使用的电缆长度和使用的分支、分配器各不相同, 这就造成了用户对下行来说电平相同, 而对于上行信号到达汇集点的电平却差别很大。使上行通道的调试工作变得很是困难。

广电HFC双向网技术 篇9

关键词：HFC双向网,带宽,传输

文丨陈志勇

1 HFC网络发展的现状

随着IT信息技术的迅猛发展, HFC双向网络正以其独特的带宽优势取得很好的发展, 而且这个市场还在不断扩大, HFC双向网络作为三网融合推进工作的基础和核心, 是整个三网融合工作的重中之重。

2 HFC双向网技术

HFC (Hybrid Fiber Coax) 是光纤同轴混合网, 即在同一个网络上同时HFC网络下行广播电视业务与交互式的HFC宽带上行业务。这种HFC网络中同时有模拟信号和数字信号, 是光信号网络和电信号网络基础上发展起来的光纤+同轴混合网。

2.1 HFC双向网其本原理

传统的电视节目的传输为单向传播方式, 也就是说原来的有线电视网络HFC只有单身传输功能, 而要实现交互的HFC网络要求网络提供双向传输能力, 下面分析HFC双向网络的传输基本原理: (1) 上行信道带宽的分配:把上行信道理解成为是由连续众多的小时隙构成的流, 把这种概念上分解的小时隙作为传输的基本的资源单位, CMTS通过管理cable moden对这些时隙的申请访问进行资源分配。CMTS进行带宽分配的基本原理是分配映射表, 分配映射表是CTS发出的MAC管理报文, 其功能指明了上行信道的小时隙使用方式。 (2) 上行信道访问方式:上行信道采用CDMA或者SCDMD的访问方式, 如果众多CM同时访问CMTS的小时隙, 通过一定的算法来处理这种碰撞的访问。也就是说CMTS同一小时隙可以有多个CM同时传输数据, 需要注意的是CM在CMTS为其分配了小时隙后才具备传输的条件。 (3) CMTS与CABLE MODEN的交互:CABLE MODED在接通电源启动后, 首先进入启动过程, 初始化数据, 同时不但向CMTS传输的数据和接受CMTS发送的数据。在这个过程中, CABLE MODED获得上行信道的传输的基本参数, 获得IP地址, 建立IP连接。 (4) 系统安全性:CMTS广播的数据帧能被所有在线的CABLE MODEN接收到, 但是这种数据帧不是对所有的CABLE MODED都有效, 只有数据帧中指定CABLE MODEN的标识信息相同的CABLE MODED才能接收到, 其他的CABLE MODEN接受该数据帧, 发现数据帧中与自己所带的CABLE MODED数据帧标识不同, 将丢弃该数据帧。至此建立CMTS与CABLE MODEN之间的通信。

2.2 HFC双向网传输的基本方式

HFC潜在的最大优点在于, 带宽容量大, 通过现有的技术容易实现互动双向传输, 并且频率特性好, 传输链路上损耗小, 可有效延长传输数据的距离, 光纤间不会有串音现象, 不怕电磁干扰, 能确保信号的传输质量。其传输方式目前主要有两种: (1) 空分复用技术:其基本过程是用不同的线路分别传输上行信道信号和下行信道信号, 这是技术上实现HFC双向传输最简单的方式, 这种一种已经淘汰的技术, 成本高。广电运营商基本淘汰这种传输方式。 (2) 频分复用技术:利用不同的上行频带和下行频带, 中间留一个保护频带, 以保证上行频带和下行频带不互相影响, 这是目前广电HFC网络双向传输所采用的主要方式。根据经验上行信道在低频段上传输, 下行信道在高频段传输, 上行频道和下行频段的频率的如何划分高低, 主要看HFC双向网络实现的网络功能和其承载的业务量。

3 关键技术问题

HFC双向网络关键技术问题主要有, 数字压缩技术、宽带交换技术、条件接受系统和双向HFC局域网互联技术。 (1) 数字压缩技术:带宽问题一直是所有传输网络面对的主要问题, HFC双向网络针对大量的视频信息和图片信息的传输同样存在带宽不足的问题, 解决这个问题就得用到数字电视压缩技术, 通过一定算法去除要传输数据的冗余数据, 减少和存储数据信息, 有效利用有有限的带宽资源。一般采用的压缩技术标准有:JPEG、PX64、MPEG。 (2) 宽带交换技术:双向式宽带业务众多, 而且要求互动交换速率高。为解决这个问题, CCITT设计了一种新的数据交换方式, 具备及时性特征, 这就是ATM技术, 解决了数据交换的延时, 实现数据交换的及时性。 (3) 条件接收:是根据用户被授予的权限, 对用户端包括机顶盒或者CM进行控制、这里涉及到CAS (条件接收系统) 。目前对机顶盒采用提智能卡加密方式控制;对CM采用的是识别CM的MAC地址的方式进行有效的控制。 (4) HFC局域网互联:在IT技术已经成熟的今天, 实现HFC局域网的互联, 已经变得非常简单。根据ISO/OSI模型, 物理层是解决底层连接的电气特性问题, CM技术已经成熟, HFC局域网互联问题已经得到成功的解决。

4 HFC双向网络传输的带宽分配和噪声

(1) 带宽分配:HFC接入网的频段分配如下:上行通道使用5-42MHz频段, 用来传送上行用户请求/控制信号;下行通道 (Downstream Channel) 使用50-1000MHz频段, 其中50-550MHz频段用来传送数字电视, 750-1000MHz频段预留用来传送双向通信业务, HFC网中的频带资源是由接在同一个光机上 (光节点) 的所有终端共同占用, 为了使每个用户终端有足够的带宽资源, 满足不同用户的业务需求, 一般采用光纤到楼栋, 可以减少一个光节点的用户数, 或者提前传输效率。 (2) 上行噪声:在上行信道中, 所有用户终端接入到HFC双向网中, 都会带来或多或少的噪声, 并且HFC本身网络中的设备, 包括所有反向放大器、光机、分配器等有源器件也会产生噪声, 最后链路上所有噪声都汇聚在光节点和前端, 叫做“漏斗效应”。 (3) 解决上行噪声问题:设计HF网络时, 尽量采用光节点到楼栋, 以减少相应光节点的用户数;加接滤波器或网络接口模块滤除用户设备引入的噪声;在上行通道中采用CDMA码分多址复用提高系统的抗干扰性能;根据香农公式, 增加信道带宽, 可以使系统降低对信噪比的要求, 提高了系统的抗干扰性能。

5 结语

在各通信运营商之间的竞争中, 主要问题带宽大小的竞争, 高带宽占有优势, 随着HFC双向网光纤到楼栋的问题解决, HFC双向网将给广电带来巨大的市场, 给广电运营商带来新的市场机遇。

司惠州分公司, 广东惠州516008)

1 3G/4G移动通信技术概览

“3G”是第三代移动通信技术的简称, 是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术, 3G服务能够同时传送声音及数据信息, 其代表特征是提供高速数据业务。

4G是第四代移动通信及其技术的简称, 是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品, 他是继第三代以后的又一次无线通信技术演进, 其开发更加具有明确的目标性:提高移动装置无线访问互联网的速度。传统电视传输方式与3G/4G方式比较, 卫星费用高, 使用需要提前申请, 不灵活, 城市区域受建筑物的遮挡存在不少盲点, 不能大范围、快速移动;微波传输距离有限, 长距离传输需要中继, 每次使用需要架设调试设备, 设备昂贵, 不能大规模铺设;光纤电缆不能大范围移动, 铺设工程耗时, 多点铺设费用高。而3G/4G方式费用低, 使用便捷, 传输距离长, 设备廉价, 有运营商铺设的大规模网络, 城镇区域盲点少, 可以大范围快速移动。可见, 电视媒体进行突发类新闻直播 (传输) , 或者在交通、供电条件恶劣、地形复杂的地方进行的直播 (传输) , 采用3G/4G方式是一种非常好的选择。

2 3G/4G传输技术

2.1 3G/4G方式的传输链路

3G/4G的传输链路基本一样, 以3G为例, 其传输链路如下图所示:

2.2 3G/4G网络的带宽 (速率)

3G/4G网络的上下行速率是不对称

3G和4G移动通信技术在电视直播中的应用

文丨成六祥

摘要:直播是电视媒体与其他媒体竞争的优势所在, 直播形式的常态化、规模化是目前电视媒体努力的方向, 而传统的广电设备系统复杂庞大, 费用昂贵, 使用时需配备多个工种人员, 调度应用易受多种因素限制, 寻找一种更廉价、使用更快捷方便的解决方案作为传统方式的补充, 是电视媒体的需求。随着可进行数据通信和多媒体业务的3G、4G移动通信技术的发展和兴起, 在广播电视领域, 给我们带来新的应用和运作方式。

关键词:3G移动技术;4G移动技术;直播应用

HFC系统 篇10

关键词：多媒体宽带 技术 有限电视 传输 分析

1 概述

我国的有线电视网络经历20多年的发展，线路总长度已有300多万公里，仅仅光纤干线的长度就有26万公里。目前，已经有2000多个县开通了有线电视，其中实现了光纤到乡村的就有600多个，可以说，HFC网已经发展成为了主流。目前使用有线电视的用户总数位居世界第一，已经超过了Array000万。以此依托有线电视网络资源，利用PC/Cable Modem或TV/STB组合并对HFC进行双向改造，向普通百姓提供集数据、视频和音频三合一的多媒体信息服务。利用Cable Modem在HFC结构的基础上，除了提供Internet高速数据接入服务外，还提供了IPphone话音服务以及交互式数字电视服务。

在时代的背景下，一种多媒体通信边缘性技术伴随着多媒体计算机技术和通信技术的结合发展产生了。多媒体、计算机、通信以及网络等的相互渗透和发展的产物即为多媒体通信，目前的各个领域都开始广泛应用此技术，除了有效的提高了人们的工作效率外，还降低了社会交通运输的负担，因此，很大程度上改变了人们的教育和娱乐方式，可以说，21世纪，人们最重要的基本通信方式就是多媒体通信。

2 有线电视宽带综合业务网的服务质量保证措施

承载多媒体业务的多媒体宽带网络实质就是将传统的三种通信网络“三网合一”，即将电信业务、广播电视业务以及计算机数据业务集为一体的统一的网络，且具有宽频带和高速率的特征。

多媒体宽带网络由超干线传输与交换网以及接入网两部分组成。其中，超干线传输与交换网能够解决多媒体信息大容量以及超长距离即省际和市际之间的传输和交换。此外，通过超干线传输与交换网还能够实现多媒体宽带网络中任意两个或多个用户之间以及用户与服务提供者之间的相互连接。接入网最终需要完成用户终端和多媒体宽带网络的连接，他为用户接入多媒体宽带网络提供了一个重要的手段。

基于高速大容量同步数字系列的光纤传输技术、异步转移模式的宽带交换技术的超干线传输与交换网以及光纤同轴混合结构的宽带网络多媒体宽带接入网随着通信、计算机以及多媒体和广播电视技术的快速发展，也相继进入了实际推广和应用阶段。

具有丰富的频谱资源和交互式双向传输等技术特点的HFC多媒体宽带入网（简称HFC接入网）以宽带入户，除了承载广播电视业务外，还能够承载通信业务和计算机数据业务等多媒体宽带业务。目前，一个上限频率为750MHz的HFC接入网，在一个500户左右的光节点覆盖区，能够提供60路模拟广播电视业务、每户至少2路电话业务、最少可存200路MPEG—2的VOD（视频点播）业务、速率至少达10Mb/s的数据业务以及其他双向通信业务。

3 HFC有线电视网络双向传输方式的实现

HFC接入网应当具备承载上下行双向交互式多媒体宽带业务的能力，因此，不仅要对有线电视网进行单向改造，还应当在其前端、干线传输网、用户分配网以及用户终端设备通过增设或改造以实现双向传输。首先，将具有接收、运算以及处理和显示信息等功能的设备安装在前端；其次，在干线传播网上安装双向滤波器，采用双向放大器替换原来的单向放大器，不仅将每个光点的单向改为双向，还应当加设电/光转换器；最终，在上行信道上增加回传激光束和回传光缆或光波分复用器，还应当将用户分配网的同轴电缆的宽带升级到750MHz以上，除了在用户端配置电视机外，还要配备具有接收、发出指令和信息的设备，如：电话机、机顶盒STB以及PC机和Cable Modem等。此外，HFC接入网还应当采用时分复用法、频分复用法、空分复用法以及波分复用法等方式以提供上行回传信道。

第一，空分复用法：为完成光节点以下信号的上下行传输，此法采用双电线。如果有线电视网采用双同轴电缆完成双线传输的话，成本会比较高，因此，空分复用法实际上采用有线电视网和普通电话线相结合，但是由于其上行窄带拨号接入，并且许多通信协议需要相互依赖的双向对称通信能力，即较弱的上行能力就会限制下行的通信能力。因此，这个方法不具有解决同轴电缆分配网双向传输的主要手段。为了完成光结点以上能够上下行传输信号，可以在每条干线上采用双光缆。此外，运用此方法还能在前端和分前端之间，具有故障自愈功能的双向双环光纤核心传输环形网的顺时针和逆时针方向的筑路和备路信号。

第二，波分复用法：此法主要采用单根光纤异波长双工工作方式，能够通过不同的光波长传送上下行信号，在光纤干线传输网部分多采用此法。

第三，时分复用法：此法在实际应用较少，这是由于在传输介质相同的情况下时分复用上行和下行信号，不仅技术复杂而且成本也较高。

第四，频分复用法：分割光节点以下的工作频率，并利用不同的频段以达到同时传输上下行信号的目的。上行信道一般采用低频段，下行信道采用高频段，而HFC接入网实现的功能以及所需传输的信息量决定了上下行频段的分割点频率的高低。

4 多媒体宽带通讯技术在HFC有线电视长距离信号传输中的应用

HFC随着我国有线电视的快速发展，也得到了广泛的应用，加上HFC具有以下特点：由于传输损耗小，25公里内无需中继扩大，可以延长有线电视的传输距离；具有较好的频率特性，无需均衡有线电视内的宽带；传输容量大且容易实现双向传输；由于不会存在串音以及不怕电磁干扰，能够很好的保证信号的传输质量。HFC与传统的CATV网络相比，在拓扑结构方面也存在以下不同：光纤的干线一般采用环形或星形结构；在配线网络的同轴电缆部分以及支线常采用树状或总线式结构；由于整个网络是按照光结点划分为一个服务区的，因此，用户通过这种网络结构能够获得更多的服务。HFC随着数字通信技术的飞速发展以及信息化时代的到来，已经成为当前以及未来一段时期内接入宽带的最佳选择。因此，HFC也特指利用混合光纤同轴进行双向宽带通信的CATV网络。

5 结束语

Internet双向接入技术和用户端机顶盒接入技术及股票发送、准视频广播、远程教育等高速数据广播技术在 HFC网络工程中的实现，说明了该系统能够为电信和广电全面开展多媒体增值业务提供一套适合我国国情、满足我国公众经济承受能力的信息高速公路完整解决方案。

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[10]孙伟.多媒体宽带通讯技术在HFC有线电视传输中的实现[D].四川大学，2003年.

探究HFC网络的防水问题 篇11

关键词：HFC网络,防水工程,广播电视网络

1 HFC网络注重防水的必要性

HFC网络维护工作比较繁重, 网络故障发生的时间、地点及故障性质等不确定因素很多, 但细细分析其故障原因, 除一些人为因素、自然灾害 (如雷击) 等因素外, 绝大多数故障都出现在系统的接头防水问题上, 因此, 要保障HFC网络的可靠性、安全性、稳定性, 就要在防水上做好文章。

2 防水不当对HFC网络造成的危害性

2.1 电源线接头氧化问题

HFC网络是由许多有源器件和无源器件组成的, 有了有源器件当然就离不开电源了。在野外的有源器件 (如馈电器、外供放大器等) , 由于它们长期暴露在恶劣的野外环境中, 在酸雨、酸雾的侵蚀下, 电源线的接头处易发生化学反应, 生成物铜绿使得电源接触不良, 无法提供动力保障, 系统无法正常运行。

2.2 放大器进水问题

在HFC网络维护中, 由于放大器进水而引发网络故障偶有发生, 这种故障多发于夏秋之季。日常维护中我们难免或多或少有这样那样的疏忽, 例如放大器的外盖螺栓未拧紧、放大器防水圈脱落等等。在大雨、暴雨中放大器便浸泡在积水里, 使得放大器进水, 轻者会造成放大器性能下降, 输出电平变低, 重者使得放大器烧毁。

2.3 过流型分支分配器输入输出端进水问题

当过流型分支分配器输入输出端未做防水或防水不时, 馈电电缆接头进水后, 连接接头处放电所产生的高温加剧了连接接头针尖的氧化锈蚀, 很容易造成电路无法馈电, 造成部分网络中断的故障现象。如果连接接头针尖锈蚀不太严重的话, 还会产生些怪现象, 使得某个频道时有时无, 在维修过程中曾碰到这样的实例, 某小区用户来电反映说, 该区的有线电视某频道存在时有时无现象。同一光节点下的其它小区信号正常, 我们很快排除了信号源故障, 经排查, 问题就出在过流型分支器的输出端处, 发现其输出端防水出现了问题, 连接接头针尖已经锈蚀。分析故障原因, 当连接接头针尖锈蚀后, 它与过流型分支器接触不良, 就相当于在接头处串联了一个电容, 在高频电路中, 连接接头针等效为由许多电容、电感、电阻串并联组成的, 它们的组合便形成了一个高频陷波器, 当有线电视中的某一频道的频率刚好落到陷波频点上, 将会对其严重衰减。在风的作用下, 线路轻微震动, 接头处的分布电容不断变化, 这样高频陷波频点也跟着不断变化, 其对电平的衰减程度跟着不断变化, 这就是为什么图像时有时无的原因。经重新处理了连接接头, 故障现象消失。另外, 电缆接头处被氧化, 很容易引起网络阻抗不匹配, 这对我们现在传输的模拟信号而言所表现出来的问题不太突出, 但对数字电视而言, 由于阻抗不匹配, 反射信号对数字信号将会产生一定的影响, 它会使数字信号在正常的传输中出现马赛克现象, 严重的会使其无法传输。

2.4 电缆进水问题

架空电缆进水问题主要是由于电缆的老化皲裂引起的, 而地埋管道内的电缆进水主要是老鼠对电缆的撕咬造成的, 造成的后果是电缆的传输能力下降, 所传输的信号严重衰减。由于电缆的进水, 氧化后生成的氧化物或多或少改变了电缆内的介质参数, 从而引起阻抗不匹配, 表现在图像上可能会引起重影。另外, 进水地埋缆线馈电, 其导电性能大大降低, 从而导致其后的有源器件不能正常工作。

3 做好HFC网络防水工程的关键性

HFC网络是我们的生命网, 为了使这张生命网能够稳定运行, 就必须在防水问题上做好文章。大家知道, HFC网络完全能够防水是不可能的, 那么怎样最低限度的降低其故障发生率, 这是我们要思考的问题。

3.1 设计施工中要注重细节

大家知道, 高要求的设计、严要求的施工对HFC网络来说是非常有必要的, 它为HFC网络正常运行提供了有力保障。我们在设计时不仅仅要注重技术标准、设计原则、设计是否符合城市规划要求等等, 设计方案中的细节 (如交接箱位置的选址、分布等等) 也不容忽视。在施工中注重细节也显得尤为重要, 如防水、防潮等措施是否周全、合理、可靠。

3.2 优质材料的选用

优质材料的选用对HFC网络而言, 是非常至关重要的。优质电缆其老化的进程相对来说得到一定的延缓, 这也有助于降低电缆进水的风险。

3.3 规范操作

HFC网络的接头数以万计, 任何一处的接头防水不当都会给网络造成或多或少的影响, 这就要求我们在操作中要一丝不苟, 按照规范, 努力做好每一个接头的防水。

3.4 避免人为因素

HFC网络户外设备 (如光机、放大器等等) 一般都具备防水功能, 但在网络维护中不经意间使得它们的外盖密合不佳, 插件松动等原因, 往往会在雨雾天气里造成渗水, 特别是冰、雪融化时更易渗水, 使得设备功能下降或损坏, 影响HFC网络正常运行。

3.5 加强网络巡查

加强网络巡查, 对破损的或者残缺的防雨盒要及时更换或补全, 防止雨水对其侵蚀, 确保HFC网络正常运行。