宽带接入网技术基础课件.ppt

1、 能力目标能力目标1、了解HFC基本概念2、了解HFC网络结构3、了解Cable Modem的组网应用 HFC HFC接入技术接入技术 HFC技术概述技术概述1HFC网络结构网络结构2 Cable Modem的组网应用的组网应用3 EoC技术技术4 HFC HFC技术概述技术概述什么是HFC？p 混合光纤同轴网（Hybrid Fiber Coax，HFC），采用光纤和有线电视网络传输数据的宽带接入技术。p 它从传统有线电视网发展而来。20世纪90年代初，随着光传输技术的成熟与发展，人们开始考虑在有线电视系统中采用光传输，这种采用了光传输的有线电视网就是混合光纤同轴网。HFC HFC技术概述技术

2、概述HFC的主要优点：p传输容量大，易实现双向传输；p频率特性好，在有线电视传输带宽内无需均衡；p传输损耗小，可延长有线电视的传输距离，25千米内无需中继放大；p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。HFC HFC接入技术接入技术HFC技术概述技术概述1 HFC网络结构网络结构2 Cable Modem的组网应用的组网应用3 EoC技术技术4HFC网络从传统的同轴电缆CATV网发展而来，但与其相比，HFC网络结构发生了重要变化：第一，光纤干线采用星形或环状结构；第二，支线和配线网络的同轴电缆部分采用树状或总线式结构；第三，整个网络按照光节点划分成一个服务区；这种网络结构可满

3、足为用户提供多种业务服务的要求。HFC HFC网络结构网络结构传统传统CATV 网络结构网络结构1 HFC系统的频谱系统的频谱2 HFC系统的网络结构系统的网络结构4 HFC HFC网络结构网络结构传统传统CATVCATV 网络结构网络结构 早期有线电视网络是采用同轴电缆结构，是一种树型结构网络，从有线电视台出来后不断分级展开，最后到达用户。图16-1所示是一个传统的单向业务同轴电缆CATV网络结构示意图。CATV系统通常由前端系统、干线传输系统、信号分配系统组成，一般采用树形拓扑结构，利用同轴电缆将CATV信号分配给各个用户。图16-1 传统的单向业务同轴电缆CATV网络结构示意图 系统中前

4、端负责收集来自卫星传送的电视信号、无线广播的电视信号及经微波传送的电视信号，其主要作用是进行信号处理，它包括：信号接收、信号的分离、信号的放大、电平调整和控制、频谱变换（调制、解调、变频）、信号的混合以及干扰信号的抑制。前端需要的主要设备有：卫星接收机、调制解调器、混合器等。干线传输系统利用干线放大器的中继放大，可以传输较远的距离到居民较集中的地区，使用分配器从主干网分出信号进入分配网络。分配网络再将信号用延长放大器（Line Extender）放大，最后从分支器送到用户。而且，这种树型网络还会随居民分布情况的不同，分出更多的层次。传统传统CATVCATV 网络结构网络结构 传统树型CATV系

5、统的最大优点是技术成熟、成本低、适用于单向广播型电视信号的传送。但其主要局限性在于其业务单一，只能进行视频的传输，只能下行通信，不能双向交互，并且网络结构脆弱，只要一个地方或设备故障，可能导致众多用户中断。传统的CATV已不能满足现代业务（交互式、综合业务）的要求，双向改造势在必行。传统传统CATVCATV 网络结构网络结构传统传统CATV 网络结构网络结构1 HFC系统的频谱系统的频谱2 HFC系统的网络结构系统的网络结构4HFCHFC网络结构网络结构HFCHFC系统的频谱系统的频谱我国有线电视的频谱规划如图16-2、表16-1所示。图16-2 HFC频谱规划 HFCHFC系统的频谱系统的频

6、谱上行频段（Upstreamdata）模拟和数字电视频段（AnalogTV&DigitalTV）下行频段(Downstreamdata)美标542MHz50550MHz模拟电视550750MHz数字电视750860MHz欧标565MHz87550MHz模拟电视550750MHz数字电视750860MHz表16-1 HFC频谱规划表 我国采用的标准接近EURO DOCSIS，但目前网上CMTS设备有许多设备是采用DOCSIS标准。HFCHFC系统的频谱系统的频谱 目前HFC接入网主要采用低频率分割的双向复用方式，对750MHz和1GHz带宽的HFC接入网，我国HFC的频带划分如图16-3所示，典

7、型的频率分配为：上行回传频率宽度为37MHz，频率范围为5.042.0MHz，再把37MHz划分成不同的频段，用于不同的多媒体双向业务的上行回传信道，其中58MHz用来传状态监视信息，812MHz用来传VOD（视频点播）信令，1540MHz用来传电话信号。图16-3 HFC的频带划分示意图 HFCHFC系统的频谱系统的频谱50750MHz（或501000MHz）频段为下行信道，用于不同的多媒体双向业务的下行信道。4250MHz为上下行信道之间的隔离保护频段。50550MHz用于传输现有的模拟有线电视信号，每个通路的频带宽度为68MHz，因而总共可以传6080路电视信号。550750MHz主要传

8、送附加的模拟有线电视信号或数字有线电视信号，不过目前倾向于传输双向交互型通信业务，特别是VOD业务。如果采用64QAM调制方式和MPEG-2图像信号，那么大致可以传输约200路VOD信号。高端的7501000MHz仅用于各种双向通信业务，如个人通信业务，其他未分配的频段可以有各种应用，并可用于分配将来可能出现的其他新业务。传统传统CATV 网络结构网络结构1HFC系统的频谱系统的频谱2 HFC系统的网络结构系统的网络结构4 HFC HFC网络结构网络结构 HFCHFC系统的网络结构系统的网络结构现代HFC网基本上是星型+总线结构，由3部分组成，如图16-4所示，即前端、干线和分配网络组成。图1

9、6-4 HFC网络结构示意图CMTS：HFC网络数据接入局端设备 CM：调制解调器。1前端 进行电视信号处理的机房，在前端，设备完成有线电视信号的处理，从各种信号源（天线、地面卫星接收站、录像机、摄像机等）解调出音频和视频信号，然后将音/视频信号调制在某个特定的载波上，这个过程称为频道处理。被调制的载波占用8MHz的带宽，一路电视信号一个频道。在前端多个这样的不同频率的载波被混合，混合的目的是为了将各信号在同一个网络中复用（频分复用）。前端设备中又加入了数据通信设备，接收来自因特网的数据。HFCHFC系统的网络结构系统的网络结构2干线在主干线路上的同轴电缆线路叫作干线。干线一般采用低损耗电缆，

10、但一般300m左右的距离就需要加入放大器。如果小区离前端较远，如530km，这样的距离传送就需要采用光传输系统。HFCHFC系统的网络结构系统的网络结构 HFCHFC系统的网络结构系统的网络结构反向信号（上行的数据载波信号）的传输路径与正向信号相反。正向信号和反向信号一般采用空分的形式在不同的光纤上传送。反向光发射机与正向接收机可以构置在同一个机壳中，称之为光站。图16-5 光传输系统结构示意图 HFCHFC系统的网络结构系统的网络结构3配线网和下引线 正向信号从前端通过干线（光传输系统或同轴电缆）传送到小区后，需要进行分配，以便小区中各用户都能以合适的接收功率收看电视，从干线末端放大器或光接

11、收机到用户终端盒的网络就是用户分配网，用户分配网就是一个由分支分配器串接起来的一个网络，如图16-6所示。图16-6 用户分配网络 HFC HFC接入技术接入技术 HFC技术概述技术概述1HFC网络结构网络结构2Cable Modem的组网应用的组网应用3EoC技术技术4 Cable Modem Cable Modem的组网应用的组网应用 随着有线电视宽带网络传输新技术的不断发展，基于HFC的多媒体双向传输技术发展得非常迅速，目前有线电视均采用HFC光纤电缆混合网传送模拟电视信号，要想达到传送数字电视信号的目的，就要对现在传输的信号进行宽带调制，也就是要采用Cable Modem（电缆调制解调

12、器）传输技术来实现数字信号的传输工作。Cable Modem宽带接入系统充分利用有线电视网的宽带性，高覆盖率实现Internet的高速接入，传输多媒体的动态数据信息以及视频、语音等实时信息。Cable Modem系统的结构系统的结构1 Cable Modem的应用的应用2Cable ModemCable Modem的组网应用的组网应用 Cable Cable ModemModem系统的结构系统的结构 Cable modem系统主要在双向HFC网络上工作，是构建HFC网络的重要环节。该系统主要由两部分组成：前端Cable Modem端接系统（CMTS）和安装在用户房屋内的Cable Modem（

13、CM），如图16-7所示。图16-7 CM系统结构示意图 1前端Cable Modem端接系统（CMTS）CMTS为前端设备，是个模块化的局端系统，由多种模块组成。CMTS可覆盖整个网络，可设在前端机房，也可设在分中心或者片区光节点，这要根据网络拥有用户的多少来考虑，CMTS能在有线电视网和数据网之间起到网关的作用，CMTS数据传输设备的主要工作就是发送下行和接收上行数据信号，并能提供因特网和IP网、有线电视网的路由连接。CMTS采用10Base-T，100Base-T等接口通过交换型HUB与外界设备相联，通过路由器与Internet连接，或者可以直接连到本地服务器，享受本地业务。Cable

14、Cable ModemModem系统的结构系统的结构 2电缆调制解调器（Cable Modem）Cable Modem本身不单纯是普通的调制解调器，它一般包括调制解调器（Modem）、调谐器、封包/解包设备、路由器、网络接口卡、SNMP代理和以太网集线器。它无须拨号上网，不占用电话线，可永久连接。Cable Modem属于共享介质系统，其他空闲频段仍然可用于有线电视信号的传输Cable Modem提供双向信道，从计算机终端到网络方向称为上行（Upstream）信道，从网络到计算机终端方向称为下行（Downstream）信道。Cable Cable ModemModem系统的结构系统的结构Cab

15、le Modem系统的结构系统的结构1Cable Modem的应用的应用2 Cable Modem Cable Modem的组网应用的组网应用 常规的用于CATV的HFC网络是单向传输的，而数据传输系统是双向的，这就需对现有的 HFC网络进行改造。CMTS+CM组网方案在光传输部分，下行数据信号和CATV的下行信号采用频分复用（FDM）方式共纤传输，上下行数据信号采用空分复用（SDM）方式共缆、不同纤传输，在电缆部分，上下行信号按FDM方式同缆传输。此方案适合已建HFC网络改造，可利用原网络中预留的光纤和无源分配到户的电缆网络组成双向传输系统；只需要在前端和用户端分别加装CMTS和CM即可实现

16、双向传输。即采用光纤到小区、电缆调制入户（FTTC+CMTS）方案。Cable Cable ModemModem的应用的应用1适用网络严格按双向HFC网络标准设计和建设的网络。2总体组网方案 Cable Cable ModemModem的应用的应用图16-8 CM组网示意图 3光纤和波长配置 采用G.652标准单模光纤。分前端以下采用1310nm波长，正向和回传向各占用1芯光纤。4网络管理 CMTS系统设备应支持SNMP网管功能。5网络特点6用户带宽优化7HFC提供的业务8CMTS技术风险 Cable Cable ModemModem的应用的应用 HFC HFC接入技术接入技术 HFC技术概述

17、技术概述1 HFC网络结构网络结构2 Cable Modem的组网应用的组网应用3EoC技术技术4 EoC EoC技术技术 EoC（Ethernet over Coax）是当下双向网改造中热门技术之一，即以太数据通过同轴电缆传输，在一个同轴电缆上同时传输电视信号及宽带网络信号。它以简单、稳定、安全、成本低等优点成为双向网改造技术中的首选，称之为“最后一百米解决方案”。为什么要引入为什么要引入EoC技术技术1EoC原理介绍原理介绍2EoCEoC技术技术 为什么要引入为什么要引入EoCEoC技术技术电信网、广 播电视网和互联网三网融合；已经建立了一张覆盖全国城乡的HFC网络；HFC网络拥有丰富的带

18、宽资源，具有巨大的产业开发价值；目前有线电视双向改造的四种典型模式：一是采用CMTS系统；二是EoC接入方式；三是直接采用以太网入户方式（LAN）；四是FTTH/FTTB模式。为什么要引入为什么要引入EoC技术技术1 EoC原理介绍原理介绍2 EoC EoC技术技术 EoCEoC原理介绍原理介绍 EoCEoC原理介绍原理介绍EoC（Ethernet Over Coax）方案分为有源EoC和无源EoC。1有源EoC 有源EoC是采用频分复用技术将预先调制的以太网IP数据信号与CATV信号混合在一起，然后通过同轴分配网传输至用户端，分离出CATV信号和IP数据信号，IP数据信号进行解调还原成原始以

19、太网数据信号。常见的标准有：（1）Home PNA over coax（家庭电话线网络联盟）（2）WiFi over Coax（3）HomePlug AV（4）HomePlug BPL（5）MoCA/C-LINK EoCEoC原理介绍原理介绍EoC（Ethernet Over Coax）方案分为有源EoC和无源EoC。2无源EoC 无源EoC技术基于IEEE 802.3相关的一系列协议。也就是以太网信号在同轴电缆上的一种传输技术。原有以太网络信号的帧格式没有改变，最大的改变是：从双极性（差分）信号（便于双绞线传输）转换成单极性信号（便于同轴电缆传输）。其最大的特点是通过无源器件的处理就可实现。

20、EoCEoC原理介绍原理介绍3EoC特点独享10Mbit/s带宽。充分利用现有广电网络，节省线路建设成本。解决楼内重新敷设五类线施工困难问题。良好的网络拓展性。EoC系统构建的是一种树型网络结构，因此在网络的扩展性方面非常方便，可以随着业务的不断发展，通过简单的级联，进行灵活的网络拓展。长距离传输。IP的无缝连接，简化了网络结构，使用最为成熟的技术与协议，遵循以太网协议，标准化。总结1混合光纤同轴网（Hybrid Fiber Coax，HFC）是采用光纤和有线电视网络传输数据的宽带接入技术，它从传统有线电视网发展而来。2现代HFC网基本上是星型+总线结构，由3部分组成，即前端、干线和分配网络组成。3Cable modem系统主要在双向HFC网络上工作，是构建HFC网络的重要环节。该系统主要由两部分组成：前端Cable Modem端接系统（CMTS）和安装在用户房屋内的Cable Modem（CM）。4EoC（Ethernet over Coax）是当下双向网改造中热门技术之一，即以太数据通过同轴电缆传输，在一个同轴电缆上同时传输电视信号及宽带网络信号。