HFC网络基本知识-20040413
- 格式：doc
- 大小：1.10 MB
- 文档页数：19
HFC网络常识华为技术有限公司版权所有侵权必究修订记录目录（TOC Heading）关键词：HFC 、频谱、网络结构、器件、工程计算摘要：缩略语清单：参考资料清单：第1章 HFC网络常识（标题1）1.1 HFC网络的概念和发展（标题2）1.1.1 HFC网络的发展（标题3）HFC网络是从有线电视网络发展而成，在有线电视出现时，网络规模较小，称作共用天线系统，网络线路一般由纯粹的同轴电缆组成。
后来网络规模扩大，由于信号在电缆中得损耗较大，一般要每隔200-300m得距离上加入放大器中继，由于在加入放大器得同时也引入了噪声，经过多级放大器后，信号的载噪比下降到使用户的收视质量不能接受，因此靠纯粹的同轴电缆不能将信号送得太远，后来随着光纤技术的成熟，光纤被引入到有线电视网络，光纤具有损耗小、不受电磁干扰、传输带宽宽等优点。
有线电视网络上原承载的业务一般只有电视和调频广播，这些业务都是单向的，只有从局端（前端）向用户的信号，而没有从用户到前端的信号，用户处于被动接受的位置。
随着数据通信的发展，以及对承载网络的数据传输速率要求越来越高，人们自然想到了有线电视网络，因为有线电视网络在我国已进入了千千万万的用户家中，具有广泛的接入基础，而且网络具有很高的带宽能力，十分有利于开展高速数据接入。
但原HFC网络是单向结构，也就是说信号只能从局端向用户广播，用户不能向局端发送信号，无法实现交互式业务，因此HFC网络需要进行改造，使之具有双向通信能力。
目前我国许多地区的HFC网络已开始进行了网络双向改造并实现了宽带的数据接入。
1.1.2 HFC网络的概念（标题3）HFC是Hybird Fiber Coax的缩写，意思是混合的光纤同轴网，指的就是有线电视网络。
光纤同轴混合网是这样一个网络：在局端有前端设备进行有线电视信号处理，把信号调制到指定的载波上，主干线路使用光纤或低损耗同轴电缆传输载波信号，在用户小区使用同轴分配网络分配下行载波信号。
以上的定义还只是单向业务的HFC网络，如果要在HFC网络上承载数据业务，网络还必须具有反向转送能力。
目前我们所指的HFC网络都是承载双向业务的网络。
按流向，HFC网络上存在上行和下行两种信号，下行信号指有线电视载波或CMTS（头端）发送的数据载波，以广播的形式从前端传输到各用户家中。
上2004-04-05 华为机密，未经许可不得扩散第1页, 共19页行信号指CM发送的数据载波，是点对点的形式从用户回传到局端。
下行信号也叫正向信号，上行信号也叫反向信号。
1.2 HFC网络的网络结构（标题2）HFC网络一般由前端、干线和分配网络组成。
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）。
开展数据业务后，前端设备中又加入了数据通信设备，如路由器、交换机等。
2004-04-05 华为机密，未经许可不得扩散第2页, 共19页2004-04-05华为机密，未经许可不得扩散第3页, 共19页1.2.3 干线（标题3）正向信号（有线电视信号载波和下行的数据载波）在前端混合后送往各小区，如果小区离前端的距离很近，直接用同轴电缆就可以传送，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，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5-30Km ，这样的距离传送就需要采用光传输系统。
请注意这里所讲的光传输系统不是指PDH 或SDH ，而是模拟的光传输系统，模拟光传输系统相对于数字传输系统，要求光端机有较高的发射或接受功率，以保证长距离传输后仍能使信号具有较高的载噪比。
光传输系统的作用是将射频信号（RF ）调制到光信号上，在光缆上实现远距离传输，在远端光节点上从光信号中还原出RF 信号。
光传输系统中的光发射机一般放置在前端机房，光接收机放置在小区。
对于传输距离特别远的线路，可以在线路中加中继，将光放大后在续传。
有些HFC 网络为了节约资金，在光传输系统或主干线下还使用支干线传输，支干线用的同轴电缆一般较主干线同轴电缆稍小，损耗稍大，但成本要低。
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。
各用户的上行数据载波信号在远端光节点上汇聚后，调制到反向光发射机，从远端光节点传送到前端机房，在前端机房从反向光接收机还原出RF 信号，送入CMTS 。
正向信号和反向信号一般采用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。
光传输系统结构如图2-2。
A小区C小区B小区图1-2光传输系统1.2.4 小区分配网络（标题3）用户分配网不仅完成正向信号的分配，还完成反向信号的汇聚。
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起串接起来的一个网络。
如图2-3。
图1-3用户分配网络各用户的上行数据信号在CM中被调制，上行数据载波信号沿着正向信号相反的路径汇聚到光站上。
分支分配器的输出输入端口具有互易性，对正向信号起分支分配的作用，对反向信号起混合汇聚的作用。
尽管上行数据载波信号从用户端到光站的线路与下行载波信号从光站到用户的线路相同，但由于下行信号工作在高端频率，上行信号工作在低端频率，在同轴电缆上的损耗不同而使两者在同样的线路上损耗不一致。
2004-04-05 华为机密，未经许可不得扩散第4页, 共19页2004-04-05华为机密，未经许可不得扩散第5页, 共19页1.3 HFC 频谱（标题2）1.3.1 频谱规划（标题3）有线电视的频谱规划如下：图1-4 HFC 频谱规划表1-1 HFC 频谱规划表我国采用的标准接近euroDOCSIS ，但目前网上CMTS 设备有许多设备是采用DOCSIS 标准。
1.3.2 模拟电视和数字电视频段（标题3）在原来的有线电视网络上开展的业务只有电视，国家标准规定了各频道的频率划分，如：上行频段下行频段模拟电视和 数字电视频段2004-04-05华为机密，未经许可不得扩散第6页, 共19页不同的电视信号被调制在不同频道的载波上，这些载波混合后以广播的形式送到各家各户。
1.3.3 下行频段（标题3）数据下行载波频率规定在750MHz 以上，但实际上数据也可以被调制在电视频段的空闲频道上。
下行RF 信号频谱（部分）如图1-2。
图中频谱由2个模拟的电视信号频道和一个数据载波组成。
每个模拟频道占8MHz 带宽。
兰色是数据载波，占6MHz 带宽（DOCSIS 标准为6MHz ，euroDOCSIS 标准为8MHz ）。
一般下行数据载波的电平要求比模拟电视的图象载波电平低10dB 左右。
频率 MHz幅度 d B m V－10－20－30－40－50图1-5 频道频谱1.3.4 上行频段（标题3）目前在HFC 网络上逐步开展起来的数据业务是交互式业务，不但有从前端送往用户的下行信号，还有从用户上传的上行信号。
CM 的上行数据载波频率在CMTS 上设置，上行载波频率的选择不固定，在5--42/65MHz 的频段内，各HFC 网络可任选一个固有噪声小、突发噪声少的频带作为上行载波。
但一般选择在20MHz以上，因为20MHz以下一般噪声较大。
观察上行频段噪声情况可以使用频谱分析仪。
按照DOCSIS标准，上行载波的频率带宽有5种：200KHz、400KHz、800KHz、1600KHz、3200 KHz，可根据噪声和速率要求选择，频率带宽越宽，速率会越大。
上行频率、带宽、接收功率等参数就决定了CMTS的一个上行通道，CMTS定时下发这些上行通道的参数，某个CM（CABLE MODEM）注册后根据配置文件上的设置选择上行通道。
同时使用该通道可以有多个CM，上行通路在时间上被分割成许多段，每个CM根据设置的服务级别分占这些时间段，时间段占的越多上行带宽越宽。
同一通道中不同CM的上行信号是时分复用。
1.4 数据信号的调制（标题2）上行RF信号是从千家万户的终端回传，是从多点汇聚到一点，存在噪声累积的问题。
根据一些测试结果，大部分的噪声来自用户家中的电器，其次线路上由于电缆和接头屏蔽不良，也会引入外界噪声，设备本身也会产生噪声。
如果线路设计或或改造不好，回传噪声过大，可能使CMTS不能从噪声中分辨出信号，或者解调出的信号错误较大，引起大误码甚至根本不能解调信号。
由于上、下行通道的特性不一样，上、下行数据信号的调制方式也不一样。
下行通道有载噪比高、下行数据量大的特点，下行数据需要采用较高频谱利用率的调制方式，而抗干扰能力不强调，一般下行数据信号采用256QAM或64QAM的调制方法；而上行通道由于存在漏斗效应，前端噪声累积严重，要求上行数据信号采用抗干扰能力强的的调制方式，一般采用16QAM或QPSK，这两种调制方式频率利用律较低，数据速率小。
上、下行数据载波信号采用了不同的调制方式、不同的载波带宽，因而上下行信号的数据传输速率也是不同的。
一个6MHz带宽的下行数据载波采用256QAM的调制方式，其数据传输速率可达40Mb/s；而一个3.2MHz带宽的上行数据载波采用16QAM的调制方式只有约10Mb/s的数据速率。
这种非对称的数据传输速率与上网、点播等业务是相适用的。
1.5 HFC网络中常见器件（标题2）1.5.1 放大器（标题3）放大器的作用是将RF信号进行放大，干线使用的放大器质量较好，固有噪声小，输出功率较小，延长放大器置于网络末端，输出功率较大，但质量较干2004-04-05 华为机密，未经许可不得扩散第7页, 共19页放稍差。
正向放大器的增益一般在28dB左右，有2-3级放大电路，而反向放大器一般只有1级放大电路，增益较小。
这与上下行信号在电缆上的损耗相适用。
正向放大器和反向放大器可以分别放置在线路上，但多数情况下两者都装置在同一个铝壳中，共用电源，在输入输出口用双工器进行信号分割。
放大器置于同轴电缆线路上，它的供电一般采用60V交流电源供电，电源从节点上引入，与RF信号共缆传输。
在同轴电缆上信号随频率变化损耗也变化，频率越高，损耗越大。
在放大器内一般还有均衡电路，对高低频信号进行均衡，使到达某个节点的信号从频率到高段都相等。
均衡的原理就是加大低频信号的损耗，以弥补信号在电缆上的差异。
1.5.2 衰减器（标题3）衰减器的作用与放大器相反，它是将信号进行衰减。
HFC工程中存在多种形式的衰减器，我们一般使用衰减棒，衰减棒的规格有6dB、8 dB、10 dB、16 dB等。
如图：图1-6衰减器2004-04-05 华为机密，未经许可不得扩散第8页, 共19页1.5.3 分支分配器（标题3）分支分配器是定向藕合器，是将信号进行功率分配的器件，将一路信号分成多路信号。
