接入網(wǎng)技術(shù)接入網(wǎng)技術(shù)第6章CATV和HFC接入網(wǎng)接入網(wǎng)技術(shù)課前復(fù)習(xí)1.APON的工作原理？在下行方向采用點(diǎn)到多點(diǎn)的廣播方式，由ATM交換機(jī)來的ATM信元先送給OLT，OLT將到達(dá)各個(gè)ONU的下行業(yè)務(wù)組裝成幀，變?yōu)?55.52Mbit/s或622.08Mbit/s的速率，以廣播的方式，用1550nm波長(zhǎng)區(qū)發(fā)送到下行信道上，各個(gè)ONU收到所有的下行信元后，根據(jù)信元頭信息VPI/VCI（虛通道標(biāo)識(shí)/虛通路標(biāo)識(shí)）從連續(xù)的信元流中取出屬于自己的信元，然后再轉(zhuǎn)換成原數(shù)據(jù)格式送給用戶；在上行方向上，來自各個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端的用戶數(shù)據(jù)由相應(yīng)的AAL適配成ATM格式，再由ONU將ATM信元裝配成APON格式，并通過1310nm波長(zhǎng)區(qū)，以155.52Mbit/s的速率，采用突發(fā)模式發(fā)送信元，以保證同一時(shí)刻僅有一個(gè)ONU發(fā)出上行信號(hào)，除去極少量的保護(hù)時(shí)隙和同步等開銷外，頻帶幾乎可以全部利用。首先由OLT輪詢各個(gè)ONU，得到ONU的上行帶寬要求，OLT合理分配帶寬后，以上行授權(quán)的形式允許ONU發(fā)送上行信元，即只有收到有效授權(quán)的ONU才有權(quán)利在上行幀中占有指定的時(shí)隙。

2.APON的關(guān)鍵技術(shù)？測(cè)距帶寬動(dòng)態(tài)分配

突發(fā)模式同步技術(shù)突發(fā)信號(hào)的收發(fā)接入網(wǎng)技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)與要求教學(xué)重點(diǎn)介紹CATV網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及局限性介紹雙向HFC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境重點(diǎn)HFC網(wǎng)絡(luò)頻譜劃分：要求了解CATV網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及局限性掌握HFC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及特點(diǎn)接入網(wǎng)技術(shù)規(guī)?；挠芯€接入網(wǎng)：用于電信業(yè)務(wù)的：銅線接入網(wǎng)、光纖接入網(wǎng)用于廣播電視業(yè)務(wù)的：CATV同軸電纜接入網(wǎng)。新業(yè)務(wù)發(fā)展要求：有一個(gè)能夠傳送多種業(yè)務(wù)乃至全業(yè)務(wù)的接入網(wǎng)。CATV同軸電纜接入網(wǎng)具有此優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前研究應(yīng)用的熱點(diǎn)其一為HFC（混合光纖同軸HybridFiber/Coax）接入網(wǎng)。接入網(wǎng)技術(shù)引言CATV網(wǎng)絡(luò)有線電視運(yùn)營(yíng)商最重要、最普及的入戶基礎(chǔ)設(shè)施最初只使用50—550MHz頻段提供單向廣播電視業(yè)務(wù)但使用新技術(shù)，可使用其他剩余頻段在CATV的基礎(chǔ)上進(jìn)行雙向HFC改造保留原有CATV有線電視業(yè)務(wù)并可提供交互式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)Cablemodem技術(shù)——一種典型的HFC接入技術(shù)接入網(wǎng)技術(shù)CATV網(wǎng)絡(luò)CATV——傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)絡(luò)CATV的特點(diǎn)為特定的業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)將廣播視頻業(yè)務(wù)傳送到家而優(yōu)化設(shè)計(jì)通信方式：?jiǎn)蜗颍ㄏ滦校?、廣播式介質(zhì)：同軸電纜或以同軸電纜為基礎(chǔ)廣播業(yè)務(wù)使用頻段：50～550MHz復(fù)用技術(shù)：FDM模擬傳輸方式接入網(wǎng)技術(shù)組成網(wǎng)絡(luò)組成：頭端、干線網(wǎng)、配線網(wǎng)、下引線設(shè)備組成：頭端設(shè)備、放大器、分配器、分支器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：樹狀、魚骨狀結(jié)構(gòu)（分支結(jié)構(gòu)）CATV網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)視頻信號(hào)接收機(jī)

合路器

信號(hào)分配器分支器配線網(wǎng)頭端干線網(wǎng)單向放大器15km下引線主配線接入網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明頭端信號(hào)的接收與處理中心接收來自各種信號(hào)源的電視信號(hào)（衛(wèi)星、本地）將接收到的各路信號(hào)調(diào)制到一個(gè)6（8）MHz頻道通過FDM合路器下傳到干線，最終送到千家萬戶干線（網(wǎng)）連接頭端和信號(hào)分配點(diǎn)之間的電纜與設(shè)備（信號(hào)分配器、同軸纜、放大器、分支器）距離一般為15km信號(hào)分配器：將干線信號(hào)分成幾路，覆蓋更大范圍配線：連接信號(hào)分配點(diǎn)與分支器，中間有放大器分支器：用戶的接入點(diǎn)下引線（引入線）：用戶接入線纜放大器：對(duì)信號(hào)放大，使信號(hào)能達(dá)到更大的范圍接入網(wǎng)技術(shù)CATV網(wǎng)絡(luò)的局限性業(yè)務(wù)單一：視頻單向通信：只能下行通信，不能雙向交互網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)脆弱：魚骨形結(jié)構(gòu)，只要一個(gè)地方或設(shè)備故障，可能導(dǎo)致中斷對(duì)眾多用戶的服務(wù)傳統(tǒng)的CATV已不能滿足現(xiàn)代業(yè)務(wù)（交互式、綜合業(yè)務(wù)）的要求，雙向改造勢(shì)在必行接入網(wǎng)技術(shù)單向光纖同軸電纜CATV網(wǎng)

饋線部分:光纖，不需饋線放大器，信號(hào)質(zhì)量提高。配線部分:同軸電纜，配置數(shù)量有限的單向放大器。帶寬：50MHz～550MHz。傳輸信號(hào)：分配型廣播電視節(jié)目。接入網(wǎng)技術(shù)雙向光纖同軸電纜CATV網(wǎng)上行信道：提供窄帶業(yè)務(wù)下行傳輸帶寬：750MHz。構(gòu)成傳輸交互式視頻業(yè)務(wù)的雙向光纖同軸電纜CATV系統(tǒng)。傳輸：電視業(yè)務(wù)接入網(wǎng)技術(shù)全業(yè)務(wù)HFC網(wǎng)絡(luò)HFC：HybridFiberCoax

混合的光纖同軸電纜在原有CATV基礎(chǔ)上進(jìn)行雙向改造干線部分：光傳輸系統(tǒng)代替CATV中的同軸電纜用戶分配網(wǎng)：仍保留同軸電纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但放大器改成雙向的可提供業(yè)務(wù)保留原有CATV單向電視廣播業(yè)務(wù)利用剩余頻帶提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)技術(shù)雙向的HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)光纖到服務(wù)區(qū)結(jié)構(gòu)（FSA)每個(gè)服務(wù)區(qū)物理上為一個(gè)獨(dú)立的子網(wǎng)，不同的服務(wù)區(qū)可采用相同的頻譜，彼此不干擾頭端電話網(wǎng)因特網(wǎng)

雙向放大器

視頻信號(hào)光纖同軸纜服務(wù)區(qū)光纖干線網(wǎng)光節(jié)點(diǎn)500～2000用戶配線網(wǎng)下引線接入網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)說明頭端信號(hào)的接收與處理中心接收來自各種信號(hào)源的電視信號(hào)（衛(wèi)星、本地）接入到PSTN、Internet光纖干線網(wǎng)頭端到服務(wù)區(qū)光節(jié)點(diǎn)之間的部分（光纖）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星形配線網(wǎng)和下引線完全同CATV（放大器除外）配線網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形接入網(wǎng)技術(shù)雙向HFC的優(yōu)勢(shì)取消主干上的放大器，提高信號(hào)質(zhì)量和可靠性。在主干上采用光纖，提高了容量，為寬帶接入奠定了基礎(chǔ)。為雙向交互式通信提供了網(wǎng)絡(luò)條件。通過CableModem可實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)通信（數(shù)、話、圖）接入網(wǎng)技術(shù)HFC系統(tǒng)的頻譜安排HFC系統(tǒng)采用副載波頻分復(fù)用方式線路上傳輸信號(hào)：圖像、數(shù)據(jù)、聲音等各種信號(hào)。頻譜安排，目前沒有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但應(yīng)用中存在總趨勢(shì)。HFC系統(tǒng)：有850MHz系統(tǒng)，也有1GHz系統(tǒng)通常：上行通道為：5MHz～40MHz下行通道為：50MHz～750MHz或50MHz～1GHz。接入網(wǎng)技術(shù)HFC系統(tǒng)的頻譜安排1、50MHz～550MHz，傳輸模擬CATV信號(hào)，信道數(shù)約60個(gè)。具體：模擬電視（PAL制）一個(gè)通道的頻寬為8MHz當(dāng)模擬CATV的頻譜為45MHz～550MHz時(shí)信道數(shù)為(550-45)/8=63；當(dāng)模擬CATV的頻譜為55MHz～550MHz時(shí)信道數(shù)為(550-55)/8=60。

接入網(wǎng)技術(shù)HFC系統(tǒng)的頻譜安排2、550MHz以上，傳輸電話、數(shù)據(jù)和數(shù)字圖像信號(hào)。一般，550MHz～750MHz用來傳送數(shù)字電視，也可用一部分傳數(shù)字電視，另一部分傳下行電話和數(shù)字信號(hào)。當(dāng)數(shù)字電視信號(hào)采用64QAM調(diào)制、調(diào)制效率在3bit/s/Hz（

＝1）和6bit/s/Hz（

＝0）之間時(shí)，若調(diào)制系數(shù)為4.5bit/s/Hz，利用MPEG-2壓縮編碼的碼率為每信道4Mbit/s，則模擬CATV每一個(gè)信道可傳送的數(shù)字信道數(shù)為：8MHz×4.5bit/s/Hz÷4Mbit/s＝9個(gè)信道。模擬CATV每一個(gè)信道可傳送的數(shù)字信道數(shù)為9個(gè)信道。若550MHz～750MHz傳送數(shù)字電視，則可傳(750-550)/8×9＝225個(gè)信道。接入網(wǎng)技術(shù)HFC系統(tǒng)的頻譜安排3、上行頻段（5MHz～40MHz）方案1：5MHz～30MHz用來傳送上行電話信號(hào)。每個(gè)用戶的上行帶寬為：25MHz÷500＝50kHz。方案２：擴(kuò)展為5MHz～42MHz。

5MHz～8MHz傳狀態(tài)監(jiān)視信息

8MHz～12MHz傳VOD信令

15MHz～40MHz傳上行電話信號(hào)。4、750MHz～1000MHz（已明確）雙向通信業(yè)務(wù)。其中，695MHz～735MHz和970～1000MHz可用于個(gè)人通信業(yè)務(wù)，未分配的頻段可以有各種應(yīng)用。接入網(wǎng)技術(shù)HFC的頻譜劃分上行信道CATV業(yè)務(wù)數(shù)字下行ff1下行信道數(shù)字上行f2f3f4f5f6個(gè)人通信地區(qū)f1（MHz）f2（MHz）f3（MHz）f4（MHz）f5（MHz）f6（MHz）北美542885508601000歐洲5651105508621000中國(guó)565655507501000日本548885508601000接入網(wǎng)技術(shù)HFC網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及面臨的問題特點(diǎn)共享介質(zhì)、點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)上行信道多干擾環(huán)境面臨問題上行信道的分配問題（需要MAC協(xié)議）上行信道多干擾（各種噪聲）安全性問題可靠性問題（單點(diǎn)故障）供電問題（戶外設(shè)備供電）接入網(wǎng)技術(shù)CableModem系統(tǒng)概述CableModem：電纜調(diào)制解調(diào)器（簡(jiǎn)稱CM）基于雙向HFC的寬帶接入技術(shù)頻分復(fù)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)CATV業(yè)務(wù)共存CATV：典型頻段：50—550MHzCM：典型頻段：5—42MHz，550—750MHzCM上、下行雙向通信5—42MHz（上行）550—750MHz（下行）非對(duì)稱速率方式下行最高42Mbps上行最高10Mbps(QPSK最高1.5Mbps)兩種標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.14，基于ATM傳輸DOCSIC，基于IP傳輸接入網(wǎng)技術(shù)CableModem的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CMTS:CableModemTerminationSystem頭端電纜調(diào)解器CM:CableModem電纜調(diào)解器InternetRouterCMTSHFCCM接入網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明CM:電纜調(diào)解器

連接用戶的PC與HFC網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)，并傳輸實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與用戶數(shù)據(jù)的雙向交互CMTS:頭端設(shè)備連接數(shù)據(jù)網(wǎng)與HFC對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)制/解調(diào)與傳輸，對(duì)所有CM的接入進(jìn)行控制（認(rèn)證許可）給CM分配帶寬并進(jìn)行管理接入網(wǎng)技術(shù)CableModem工作原理每個(gè)CM都有一個(gè)ID（48位，制造商定）。CM的接收器能調(diào)諧到所有m個(gè)下行信道的任何一個(gè)接收數(shù)據(jù)CM能在所有1～n個(gè)上行信道中的任何一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)頭端CMTSm信道n信道下行上行11CableModem＃1CableModem＃2CableModem＃x上行接入網(wǎng)技術(shù)CableModem工作過程描述加電初始化與頭端CMTS同步CM掃描所有下行頻道，尋找有效控制信息（廣播信息）一般CM首選對(duì)上次使用過的頻道進(jìn)行搜索（內(nèi)存保存）獲取上行信道參數(shù)并請(qǐng)求注冊(cè)CM收到頭端發(fā)來的上行信道傳輸參數(shù)CM根據(jù)參數(shù)中指點(diǎn)的上行通路向頭端發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求消息注冊(cè)認(rèn)可，開始認(rèn)證、密鑰交換、測(cè)距、初始化預(yù)約帶寬傳送數(shù)據(jù)CM向CMTS申請(qǐng)帶寬，由CMTS分配CM在分配的帶寬里上傳數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的交互

只要不斷電，CM就一直處于在線狀態(tài)接入網(wǎng)技術(shù)HFC的傳輸向數(shù)字化方向發(fā)展今天絕大多數(shù)有線電視信號(hào)采用模擬RF傳輸數(shù)字傳輸是發(fā)展方向要在HFC上實(shí)現(xiàn)數(shù)字傳輸，模擬雙向放大器必須改成數(shù)字中繼器全部采用數(shù)字傳輸之日，也就是CM完全退出市場(chǎng)之日因此，CM是一種過渡技術(shù)接入網(wǎng)技術(shù)CableModem與ADSLModem的比較一．Internet接入應(yīng)用比較

1．CableModem的典型Internet接入CableModem光纖節(jié)點(diǎn)放大器下引線下引線光纖光纖IP路由器控制代理服務(wù)器與高速緩存DS1,DS3或OC-3頭端InternetCableModem/HFC的典型Internet接入用戶用戶接入網(wǎng)技術(shù)ADSLModem的典型Internet接入ADSLModem的典型Internet接入星型或總線型雙絞線IP路由器接入適配器代理服務(wù)器與高速緩存DS1,DS3或OC-3接入InternetADSLModemADSLModem雙絞線ADSLModem用戶接入網(wǎng)技術(shù)二．接入性能比較1．通路帶寬（1）CableModem

下行通路一般提供30Mbit/s以內(nèi)帶寬，可以由500～2000個(gè)用戶共享此帶寬。上行通路的共享帶寬約為2Mbit/s。（2）ADSLModem

工作在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的應(yīng)用中，不能共享帶寬。下行帶寬可達(dá)1.5Mbit/s到6Mbit/s或9Mbit/s（除非ADSL用戶居住在鄉(xiāng)村地區(qū)，絕大多數(shù)用戶可以達(dá)到6Mbit/s）。

上行方向的非共享帶寬范圍為16～640Kbit/s。

接入網(wǎng)技術(shù)2．吞吐量（1）CableModem

對(duì)于吞吐量劇增，符合IEEE802.14標(biāo)準(zhǔn)的CableModem，可以跳躍到其他較少擁塞的通路上。為了滿足額外需要，在頻譜上增加更多的上行和下行通路，并增強(qiáng)CableModem本身的頻率靈活性，替換或改進(jìn)HFC網(wǎng)絡(luò)上的放大器。（2）ADSLModem

為適應(yīng)業(yè)務(wù)量增加的需求，從ADSL接入節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)，需要用更大容量的中繼線來替換，如從DS1改為DS3或OC-3。接入網(wǎng)技術(shù)3．經(jīng)濟(jì)性（1）CableModem應(yīng)用連接到一個(gè)用戶只需要一個(gè)Modem，其費(fèi)用預(yù)計(jì)比ADSL低。但只有在整個(gè)有線電視網(wǎng)絡(luò)改造成HFC之后，才可以訂購(gòu)和應(yīng)用CableModem。另外，目前我國(guó)大部分HFC只能滿足450MHz的頻帶要求，而利用HFC提供雙向業(yè)務(wù)至少需要750MHz的帶寬，這就需要更換所有不符合要求的同軸電纜。同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)雙向的HFC需要更換目前有線電視網(wǎng)上使用的單向放大器，升級(jí)改造費(fèi)用較高。（2）ADSL應(yīng)用連接一個(gè)用戶需要兩個(gè)ADSLModem，ADSL設(shè)備成本顯然高于CableModem，不需要更換雙絞線，升級(jí)費(fèi)用較低。接入網(wǎng)技術(shù)4．業(yè)務(wù)性能（1）