事实：有线电视宽带网络结构_Internet_IT /计算机_信息

1.概述光学技术的飞速发展为有线网络带来了革命性的变化。有线网络需要考虑所有服务（电子邮件，语音，视频等）的基带传输（模拟和数字）以及IP数据传输的特性。问题的关键是提供一个可在未来几年内使用的灵活，可扩展的网络。有线电缆通过提供新的强制性服务来解决这一“最后一英里”问题。本文的重点是物理层或实际网络。与任何其他网络相比，宽带有线电视在网络中使用光纤。其目标是建立特定的宽带服务网络。有线网络率先将光纤和传统的同轴电缆组合成混合网络。这种混合光纤同轴（HFC）网络对于有线网络具有战略重要性。光纤将模拟和数字电视从前端传输到终端。该技术目前可以在用户家几英里内发送光纤信号。然后，同轴电缆将宽带服务传输到家庭。同轴电缆的最后一英里用作传输介质，以支持电话等可选服务。电缆运营商已经升级了同轴电缆网络，以支持双向通信，以便用户可以享受其多种服务，这当然需要额节点”（PDN）和“小型光纤节点”（MFN）。 PDN结构或类似的变体是在北美部署的HFC网络的主要代表，该网络可以支持许多新服务。 PDN与其他HFC结构之间的区别在于，节点的大小不是由固定用户的数量决定的，而是由光纤节点的数量决定的。射频放大器和网络用户终端可以由单个网络（AC）供电。 MFN是网络开发的下一步。它代表了深层次的纤维结构。 MFN非常重要，因为它会从同轴电缆部分中移除所有放大器（必要放大器除内，与RF频率无关。引入HFC网络的光节点或光纤节点（FN）通常放置在室内的信号，然后以光学方式将其发送回前端进行处理。在“传统” HFC网络中，每个光节点名义上为500-2000户家庭服务。核心网络驱动器成本低廉，并且在噪声和失真方面对模拟视频信号具有良好的性能。最终用户可以接收由模拟视频残留边带（VSB）调制的78个RF通道。通过用户的机顶盒终端可以实现对付费频道和收看前预付款的可选控制。 HFC结构的主要优点之一是能够增加用户数量并以多种格式携带多种类型的信息。 HFC有线电视网络和电话网络之间的区别在于，可以使用宽带宽来传输模拟电视。

在美国，大约有3亿台模拟电视正在使用中，其中大多数已连接到有线电视。实际上，在这个国家，有电视的家庭比有电话的家庭更多。 HFC为使用低成本电视传输设备提供了足够的带宽。为了实现这些目标，需要四个关键技术： 1550nm高能光纤可用于承载交互式数字电视并进行“多级正交幅度调制”（M-QAM）载波频率信号，并简化光纤结构降低网络成本的接入技术。 ？同步光网络（SONET）多路复用器用于集成数字服务传输的使用对于构建高速多媒体访问网络至关重要。 ？波分复用（WDM）和密集波分复用（DWDM）不仅增加了带宽，而且还用于光路由和降低访问成本。 ？当网络光纤的数量持续增长时，无源光学技术在成本和性能方面起着至关重要的作用。决定最佳访问结构的是足够的带宽，这是广播和交互式小规模广播所必需的。 HFC网络具有与交互式带宽的传输相关的四个因素：频率，空间复用，频谱效率和光波长。频率决定了信道大小（750MHz，862MHz或1GHz）以??及子载波提供哪种类型的信号的能力。当业务设置更改时，可以随时使用每个频率，与其他结构相比，这提供了独特的灵活性。

空分复用确定骨干网中的光纤如何运行并到达每个节点，以及如何加载它们。频谱效率允许使用256-QAM或64-QAM调制技术进行更改，这些技术可以有效地提高频谱利用率。最后，可以在特定光纤中使用多个光波长（无论是DWDM还是1310/1550的组合）来增加容量。妥善处理HFC反向通道非常重要。为了解决潜在的光纤性能问题，网络中使用了不带冷却的Fabry Perot（FP）和分布式反馈（DFB）激光器，这取决于服务数量的增加和性能的提高。当从前端到用户端的距离恒定时，光纤配置的时间越长，网络对电气入口的影响就越小。因为光纤被配置为对于正向传输来说非常长，所以RF级联的长度被缩短，这提高了可靠性并降低了成本。对于语音和数据，通常至少到现在为止的选择是SONET技术。但是SONET在视频传输方面不是很有效。将一个或多个视频信号压缩到第三级数字服务（DS-3)速率的视频编）的成本非常高，并且与传统传输系统相比，它们的性能指标更差。此的区域才能为节点供电而不造成过载。与每个节点500户的传统设计相比。它对PDN的设计有一定的积极影响，所有这些都已在中密度和高密度的早期节点设计中得到了证实：每英里干线的放大器数量减少约15％至20％，这可以大大延长干线的延伸长度。

将节点数增加50％至75％，这可以增加低密度区域的比例。备用能源的数量减少了约20％至30％。平均能源供应负荷率提高了约10％至15％。轴电缆覆盖率从当前的15％降低到25％到5％以下？将光纤覆盖的用户数量增加不到5％。 PDN设计人员充满信心，这将降低成本。在中密度和高密度领域，它变得非常普遍。但是在低密度地区（每平方英里少于75户家庭），降低成本将变得更加困难，因为需要更大比例的光纤覆盖范围才能达到100-250个家庭节点。但是，由于级联的限制，当前的HFC-500结构中几乎没有低密度节点可以覆盖500户家庭。5.PDN结论网络设计人员正在将电源从最初的15安培输出容量更改为18安培，最后更改为21安培。因为骨干网很可能安排电话和高速数据的传输，所以网络升级必须以“热交换”的方式完成，并且完全不能中断服务。 PDN是更好的HFC解决方案，可以降低初始安装费用，降低运营成本并提高网络性能和可靠性。这对于中密度和高密度区域系统非常有吸引力。6.传输到用户家中。该最终同轴电缆还用于家庭终端的网络电源，以进行电路交换或IP语音（VoIP）服务。这种结构特征保持了整个HFC网络对各种信号格式和协议的透明性，因此它完全支持当前业务的现有运营。该行业面临的另一个挑战是为未来的业务扩展和增长提供灵活性，同时降低成本增加。为了解决此问题，MFN根据其地理位置连接到菊花链中的三根光纤：一根承载下行广播信号，一根承载其余的小型广播信号，一根承载上游信号。 。这种拓扑技术实现了光总线（物理）结构。它的优点是简化了处理过程并降低了相关成本，并为将来的扩展带来了灵活性（将来可以扩展光纤总线以覆盖更多的区域）。分析表明，这种结构的成本与传统HFC网络的成本相同。基于物理总线，可以实现逻辑星形或总线操作。例如，在反向传输的情况下，每个MFN都可以执行循环功能以实现总线操作。另一方面，使用WDM技术，每个不同波长携带的MFN都可以反转逻辑星。

7.结论线性光波技术可在HFC基础设施上实现RF子载波链路。这种端到端的透明链接为有线电缆提供了许多不同的服务传输机制和新的商机。本文中说明的PDN和MFN是HFC网络结构的两个高级示例。最惠国待遇的下一步将更加令人兴奋。这种网络将使HFC有线网络能够为用户提供近乎对称的数字带宽，包括为住宅和商业用户交换10Mb / s和100Mb / s服务的能力。通过减少有线电视系统上的模拟信号数量，释放更多的数字服务容量，可以获得额外的带宽。这些数字服务将包括视频和数据。这些网络将显示出无源光网络（PON）的许多特性，但是成本要低得多。新的商机不仅将成为现实，而且网络本身将变得更加可靠。为了实现端到端可管理宽带服务的潜力，必须开发基本网络以支持几乎无处不在的高速对称带宽。有线HFC网络有望提供这些功能。随着光电技术的不断发展，HFC将能够提供最容易升级的高带宽网络。

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