光纤同轴电缆混合(HFC,Hybrid Fiber /Coax)网络是有线混合宽带接入网的一种,即网络的物理传输媒质是由光纤和同轴电缆所构成,该网络的初衷主要是向用户提供广播电视业务,即有线电视系统,也称电缆电视(CATV,Cable Television)系统。AT&T公司在1994年提出的该接入方案,它是将传统的有线电视网络(全同轴电缆网络,包括主干网络和配线网络)中采用光纤代替了网络中的主干同轴电缆,以提供系统的传输能力和双向化,分配网络部分不变。这样,在提供广播电视业务(模拟的、数字的)和调频广播业务接入的同时,还可以提供话音业务、高速数据业务、交互式视频(VOD)业务等业务的接入。
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一、概述
1、HFC的定义
在我国通信行业标准YD/T 1034《接入网名词术语》对于光纤同轴电缆混合(HFC)网络的定义是:由传统有线电视引入光纤后演变而成的一个双向的媒体共享式的宽带传输系统,在前端与光节点之间使用光纤干线,而光节点至用户驻地则延用同轴电缆分配网络。
2、HFC的由来
HFC网络是在有线电视网络(即电缆电视(CATV)系统)的基础上演进而来。我们知道,最早期的有线电视网络也曾称为共用天线系统,它是在一个服务区内通过天线系统接收广播电视业务信号,然后将信号放大处理,通过主干同轴电缆传输到该服务区的每栋建筑物,再通过配线同轴电缆分配到每家每户。这种系统的信源来自于无线信号,必将影响到信号的质量,同时其传输容量(信道数少)有限、服务范围有限(全同轴电缆网络的衰减相对较大)。为此有必要将共用天线系统进行改造,这就有了闭路电视系统,即去掉了共用天线系统,直接将主干同轴电缆上联到业务节点接口(SNI),SNI可以提供相对高质量的广播电视业务信号。但此时的闭路电视系统仍然是全同轴电缆网络,多传送的是模拟电视信号,显然不能适应数字电视和新的数字通信业务的接入需求。因此,在1994年AT&T公司首先提出了将主干同轴电缆用光纤代替,以支撑系统的传输容量和各种业务的接入需求,为有线电视系统的数字化、双向化提供强有力的技术支撑。这就是光纤同轴电缆混合(HFC)网络的由来。正式由于HFC网络的应用,使得CATV的用户入户率竟然超过了固定电话入户率。
但在这里大家要注意的是,HFC网络并不等同于电缆电视(CATV)网络。两者的不同之处详见下表1-2中。
表1-2:HFC与CATV的不同
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二、HFC网络的结构
1、网络的参考配置
HFC网络的参考配置如下图2-1所示。图中,业务节点接口(SNI)与用户网络接口(UNI)之间的部分为HFC网络。根据该参考配置,无论是在主干网络光纤部分还是分配网络同轴电缆部分中,各种业务信号均以副载波调制复用方式传输。上行和下行信号可以分别在不同的光纤传输,也可以采用波分复用方式在一根光纤中传输,当上行和下行信号采用粗波分复用方式传输时,下行信号使用1550nm波长区,上下信号使用1310nm波长区。
图2-1:HFC网络的参考配置
2、网络的构成
由图2-1知,HFC网络是由前端设备(或称局端设备)、用户端的综合业务单元(ISU)、双向放大器、各类节点(光节点、分配节点及供电节点)、光纤/光缆、同轴电缆等功能部件所组成。各功能部件的具体功能详见下表2-2所述。其中,光纤和同轴电缆是HFC网络传输的物理媒质,光缆位于HFC网络的干线网络部分;同轴电缆位于HFC网络的分配网络部分。注意,这里是将同轴电缆分配网络看做一个整体的功能部件(因为分配网络内还有分支器、功分器等无源器件)。
表2-2:HFC网络构成部件的功能
3、HFC网络组网
下图2-3是一个双向HFC网络的组网示意。它分为前端部分、干线网络部分和配线网络部分。为了提供高速数据业务(如IP业务)图中给出了电缆调制解调器(CM,Cable Modem)等。电缆调制解调器、电视机顶盒等应属于HFC网络综合业务单元(ISU)的一部分。
图2-3:双向HFC网络的组网示意
三、HFC网络的通信能力
1、业务能力
HFC网络是一个有线宽带接入网络,应能支撑以下的全部或部分业务:模拟广播电视业务、数字广播电视业务、调频广播业务、IP数据业务和交互视频业务(如VOD、IPTV等)。如果上联POTS,也可以支持话音业务(包括ISDN业务)。
2、射频频带分配
HFC网络的通信能力表现在是一个全业务网络,全业务的传输(尤其是广播电视业务的众多频道)是采用的频分复用(FDD)的模式,各业务或各电视信道应配置相应的射频频带。为此,我国为HFC网络分配了5MHz~1000MHz的频谱频段,以支持不同业务(包括不同频道的模拟或数字广播电视业务)的传输(包括上行信道和下行信道),用近千兆的频段来支撑HFC网络的通信能力。其中5MHz~65MHz频段被安排为上行信道频段;87MHz以上频段均为下行频段安排,包括87MHz~108MHz为调频广播业务,108MHz~1000MHz频段为下行的广播电视业务和数据业务所用频段。
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四、HFC网络的技术要求
1、调制技术
HFC网络的前端设备与综合业务单元(ISU)应采用相同的调制与解调技术。HFC网络可选用的调制技术包括:下行业务信号为256QAM或64QAM;上行业务信号为QPSK或16QAM。QAM为正交幅度调制;QPSK为正交相移键控调制,均为数字调制。
欲详细了解HFC网络所选用的调制技术基本介绍的请进入:QAM;QPSK
2、设备的技术要求
HFC网络的设备技术要求,应主要包括各种类业务的射频接口要求、系统的性能要求、SNI与UNI的接口配置要求,以及系统的安全要求、环境适应性要求等,我国通信行业标准YD/T 1063《接入网技术要求--混合光纤同轴电缆网(HFC)》对HFC网络的这些设备技术要求做出了规范。
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3、传输媒质的技术要求
HFC网络的物理传输媒质主要是光缆和同轴电缆。依据YD/T 1063-2000的要求,HFC网络所用光缆应符合YD/T 981.x《接入网用光纤带光缆》系列标准的要求;HFC网络所用同轴电缆应符合YD/T 897.x《接入网用同轴电缆》系列标准的要求。但YD/T 897.x系列标准已于2009年12月被废止了。此时,应执行GB/T 17737.5《同轴通信电缆 第5部分 CATV用干线和配线电缆分规范》的国家标准。
欲详细了解HFC网络所用传输媒质相关技术要求的请进入:光纤带光缆(YD/T 981.x);同轴电缆(GB/T 17737.5等)
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