HFC网络,HFC网络结构组成是什么?

一、区域网

多业务系统服务商(MSO)越来越常见，他们将几个相邻的系统做到一起而组成一个更大的区域网。典型的区域网包含了一个或两个主前端，在该处收集来自卫星、地面微波天线和其它来源的信号。区域网还包含了一个主干分配网，把信号送到一系列的初级分配Hub。初级Hub或者直接将信号送到节点，或者先送到次级Hub，再把信号连到光节点。一个区域网系统要服务约500，000用户，初级Hub约服务100，000用户，次级Hub约服务20，000用户，而光节点服务500至2000用户。因为网络上如此多的用户要依赖与主前端相连的初级Hub网，故主干网应是冗余的和多路由的连接。通常采用双向的多光纤环(图12-1)。注意作为一个基本的规则，所有前端和初级Hub都可直接把信号分配给那些邻近的节点。

现在做件有益的事情，来估计一下一个网络的光纤数目和设备需求。上面讲的这个例子拥有5个初级Hub(其中之一与主前端共处一处)，每个初级Hub送给5个次级Hub，而每个次级Hub有20个光节点。以每个节点有四条光纤(正向、回传、两条备用)计算，这样就从次级Hub传下来80条光纤。为满足信号传输与光纤备份的需要意味着需要400条进入初级Hub的光纤。

这个数目看来太大且难以管理，所以需要一定程度地压缩。譬如说对正向和回传的窄带广播频率搬移技术能够进行4：1的压缩。这就把每个初级Hub下传的光纤数目减至约100条左右。

图12-1 区域环形网路

在次级Hub设备需求情况：

1个正向广播接收机；

1个正向放大器(放大功率以驱动20个激光发射机)；

5个正向接收机(每4个节点1个)；

5套正向频率搬移设备(每4个节点1个)；

20个正向激光器(每个节点1个)；

20个回传接收机(每个节点1个)；

5套回传频率搬移设备(每4个节点1个)；

5个回传发射机(每4个节点1个)；

大多数传输设备厂商都提供在机箱或者机架上可插拔的设备。

假如每个机箱上有8个模块，机箱的高度为8（3/4）英寸(即5U)，62个模块大约需8个机箱，它正好是70英寸机架的高度，所以需要将某些模块做得更为小巧以节省空间，因为供电设备、备份设备以及风扇和制冷系统还要加上去。这就需要一间适当大?quot;房子"或者建筑物的一部分。当然如果多功能业务的电子设备如Cable modem终端系统(CMTS)也要装在次级Hub站内，对机架空间的需求会成倍增长。

(一)模拟传送主干

如果距离不太远而且重点是正向的广播服务，接通到区域分配网最省钱的方法是使用1550nm的模拟光纤传输设备。在1550nm上传输比传统的1310nm传输有两个优势：(1)光纤的衰减大约低30％；(2)采用所谓的掺饵光纤放大器(EDFA)设备可以将光信号直接放大，而不用把它先转换到RF信号。1550nm光纤的劣势是光发射机太贵--大约是1310nm的10倍多--因为这些光发射机必须无啁啁音。

拥有16～20dB(40～100mW)输出功率的1550nm发射机已被大量商用。典型的1550nm光纤损耗为0.25dB／km，信号的无中继跨度可达60km，在系统加上EDFA其跨度可达100km。超出100km的距离会受到光纤非线性的影响，只能用其它方法解决。将模拟信道分散到多个光纤中，传送距离就可以超出这个限度。采用具有这样性能的1550nm系统，相比之下，系统的花费要比基带数字系统的花费小得多。

在一个典型的1550nm区域网中，初级和次级Hub中光信号被检波为RF电信号。在这一点上，信号加以放大并分配到向节点传输的几个1310nm激光器上。对窄带广播应用而言，正向的窄带广播信号与广播信号混合在一起由1310nm激光器传送。当然这就带来一个问题：窄带广播信号如何传送到Hub?在这一点上1550nm系统会带来一些麻烦，因为价格很贵的发射机不宜于窄带广播。一个解决方案是采用前面所讲的频率搬移技术，把几个窄带广播信号加到一个1550nm的光发射机上。

花费贵一些但更"着眼未来"的方案是在主干光缆内再分出几根光纤，并行运行一条到达Hub纯数字网络，用于窄带广播。这一方案也对下面这个问题提供了直接了当的解决方法：如何把回传信号送到主前端?我们将在下一节数字传送网络中讨论。这一节的余下部分所要讨论的是如何以模拟的方式进行回传。

因为1550nm的光发射机非常复杂，它并不适合用于光节点的信号回传。所以我们只能选用1310nm技术。也就是说，我们不能指望回传发射机所"延伸"的范围能与正向1550nm系统一样长。

(二)数字传送主干

在HFC网络中，窄带广播采用的是调制数字载波传送方式。在相对较短的距离上，把宽带信息发送给大量的终端用户或者收集这些终端用户的信息，HFC非常有效。相比之下，基带数字传输网络。如典型的交换式电话传输，要注意它的长距离传输和高数据速率的兼容性问题。随着大量的交互式服务需求增长，很容易看到区域性的有线网络将向两种技术混合的方向发展。其做法是把从各个节点来的较低的数据流在Hub处集中压缩，然后使用基带数字传输在这些Hub和主前端之间传送压缩的数据流。

为了把许多低速数据流聚集为一个高速数据流，从每个节点传过来的调制载波信号要被检波为RF信号，并送给应用接收机，然后解调为基带数字信号，随后推上主干环路(图12-2)。因为这样做对每一种应用都需要大量的设备，所以最好只在初级Hub采用这种做法，而不在数目较大的次级Hub。当然这从节点来的模拟信号能够送得足够远到初级Hub中，较为实际的组网方式是在初建时先把应用接收机安排在初级Hub，而当交互式的通信流量增大后，随着市场的渗透率再迁入次级Hub。

图12-2 HFC回传通道和数字基带网络接口

图12-3是更为详细的业务应用框图。为了说明，选择了机顶盒(IPPV)回传，状态监控自动记录和Cable modem。回传各光接收机的RF输出首先被分支，然后送到合适的应用接收机。对IPPV应用，机顶盒返回的信号都被送往回传通路解调器(RPD)，进行滤波并转变到基带数字信号。RPD的输出通常与以太网(10bae-T)相兼容，它是一种标准的双向通信数据接口用以接入系统控制器。一个区域性的电缆网络的接入控制器放置在主前端处而RPD放置在初级Hub。像状态监控这样的自动测试记录应用接收机，其输出也采用以太网或其它标准数据协议。Cable modem终端系统(CMTS)的输出拥有高速数据接口，像千兆以太网或快速以太网。上述所有信号都接到合适的复用设备的接口卡上传递至主前端，在主前端这些信号被解复用并送给接入的控制器、网络监控器、服务器和路由器。

图12-3在Hub和主前端间服务的交互连接

数据传输标准

附录C中讨论了基本的高速数据传输的标准：SONET(美国、加拿大采用，日本采用修改的格式)，SDH(用在其它地方，包括欧洲、亚洲、中美和南美及澳洲)。尽管经营者可以自由选择非标准的数据传输系统，然而像Cable modem这样的系统需要联到公共交换电话网(PSTN)上面，则必须与标准兼容。

随着在全世界范围的广泛应用，标准设备的价格下降很快。这意味着包括传递设备本身、接口设备(上、下传输环的业务)和管理软件都要比专用交互设备价格低。但对包括数字视频流的下行中继在内的所有的传输，即便采用简单网管系统也无法得到多大的节省。因为管理软件和培训需要几百万美元的投资，所以对有线电视经营者来说，拥有许多系统经济上不是很划算的(操作起来也不方便)。

未来的发展很可能做到连视频服务也可以在PSTN或Internet发送，这会造成专用的数字传输设备的投资荒废。