发展HFC宽带用户接入网实现三网合一

发展HFC宽带用户接入网实现三网合一
一、HFC的提出及要解决的问题
由于技术、业务、市场的高速发展，人们对通信服务的种类要求越来越多，而且要求速率越来越高。

随着信息化社会的不断向前发展，人们不再是满足打电话和看电视，而是出现了众多新的双向交互式业务，如电子邮件、影视点播、会议电视、高速数据传真等。

这些业务种类多而且要求高质、高速、可靠、有效及经济的传输。

为用户提供语音、数据、视频综合通信业务，是世界各国通信界的奋斗目标，为达到这个目标，必须在国家建设的高速信息网与用户间建立一个宽带接入网，使不同用户之间、用户与各种信息媒体之间实现信息交换，而有线电视网虽是一个巨大的宽频带同轴电缆网络，但只能单向发送电视信号；电信公司的电信网是一个“交互式”双向网络，将造成高速数据传输“最后一公里”瓶颈的双绞线改为光纤是很困难的，首先其总长度很长，至少为干线长度的两倍；其次它面临的建设条件最复杂，常常是城区街道和楼房；第三它必须考虑与用户现有设备兼容。

接入网解决最终用户至信息网的连接问题，其建设正逐步从铜线向光纤、从模拟向数字化方向发展。

由于数量大且要求各异，所需投资大。

早在1996年7月，国务院就批准了原邮电部关于利用公用电信网传送CATV的报告，在政策上指明了电话、计算机、有线电视三网合一的发展方向。

在当前光纤到用户还不现实的情况下，采用主干线为光纤、接入网为同轴电缆的HFC系统，能够将语音、计算机、CATV三者融合在一起，经济有效的传送，可以尽早实现CATV、电话、计算机三网合并归一传输。

HFC网络可以提供的业务有语音（如电话）、数据传输（如计算机通信、电子邮件）、视频传输（如VOD/N VOD、模拟/数字广播电视）等，基本上综合了当今的新技术。

HFC 宽带网业务的关键技术要解决四个问题：数字压缩技术、宽带交换技术、有限制接受系统和HFC LAN互联技术，下面分别对几种技术进行简单的介绍。

数字压缩技术：带宽一直是困扰通信界的大问题，尤其是传输数字化的运动图像。

如何充分利用现有带宽传输尽可能宽的信号就自然而然地成为摆在我们眼前的课题。

数字压缩编码这一新技术的出现给解决带宽的问题提供了途径。

比如运用帧间预测、运动补偿预测、变换编码等技术制定的各种压缩图像标准JPEG（传真等）、PX64（会议电视、视频电话等）、MPEG（多媒体、CD－ROM、广播等）。

宽带交换技术：交互式宽带业务种类繁多，而且要求交换速率高。

为此，CCITT设计了一种新的信息交换方式，实时性很强。

交换方式从STM发展到ATM，可以说是交换技术的一次重大革命。

有限制接收系统：该系统是根据用户的权限，对用户进行收视管理、帐户管理及授
权的网络管理系统。

整个系统大致包括前端用户管理系统、加密系统及用户机上变换器的解密、授权系统等。

目前被大多数有线电视网采用的是一种加解密智能卡。

HFC LAN互联系统：在ISO/OSI模型基础上，对物理层、媒体存取层（MAC）的协议上作些必要的修改，就可实现HFC网络互联。

物理层是解决底层连接的电气特性问题，其中用户设备Cable Modem的国际标准目前已推出，其产品已上市；但MAC层协议IEEE802.14标准尚未制定出来，以前的MAC层协议（如802.3等）在运用于HFC广域网时都有各自的局限性。

二、HFC技术介绍
HFC基于模拟传输方式，综合接入多种业务信息，可以实现的主要业务有：电话、模拟广播电视、数字广播电视、点播电视、数字交互业务等。

将电话网、计算机网和有线电视网合并在一起构成的HFC网，可以提供原来三个网的各种业务，即“三网合一”。

HFC在干线传输中采用光缆作为媒介，应用副载波复用技术，将多路CATV信号调制到一路光信号上，通过光纤传输，送到光节点设备。

电话信号和各种数字信号也通过光纤送到光节点设备。

光节点设备是HFC接入系统的关键部分，它包括一个模拟线性宽带光接收机、一个下行信号光接收机和一个反向上行信号光发射机，另外还有一个下行信号的射频放大器。

光节点设备接收中心局送来的下行光信号，包括各种视频信号和电话信号，进行光电变换，并将电话信号和视频信号合并。

光节点设备通过本身的射频放大部分，将这种电信号放大后，送往同轴电缆传给各用户。

在上行方面，光节点设备接收同轴电缆支路送来的上行信号，将这些电信号变换成光信号，发往中心局或视频前端的上行光接收机。

从光节点设备到用户是一个传统的同轴电缆分配网，可以利用一些城市已有的由树形结构组成的CATV分配网，通过同轴电缆将信号送入网路用户接口单元（NIU）。

根据情况，NIU可以安置在路边、高层建筑的某一层或用户家中，为同轴电缆提供射频调制器接口，为用户提供各种信号。

NIU接收到同轴电缆送来的混合信号后，将其分为两路，一路仍用同轴电缆直接送往用户电视机，另一路被转换成音频信号，用双绞线送至用户的电话机。

每一个用户接口单元最多可连接60部电话机，为60个用户提供话音业务。

一个光节点设备可服务500个家庭。

HFC频谱的具体分配为：5～50MHz用于普通电话业务；50～550MHz用于CATV，可传输60～100路模拟广播的PAL制电视信号；550～750MHz用于400路压缩的数字通道，其中200路用于点播电视，200路用于交互式业务；750～1000MHz保留作为个人通信用。

HFC可以充分利用已敷设的同轴电缆和铜线双绞线，为用户提供宽带业务，成本较低，传输以模拟制式为主体，用户使用方便，运营、维护和管理费用也较低，因而受到用户的欢迎，很快就形成了一定的市场规模。

当今大多数最新的HFC系统确立在750MHz带宽上，也有在1GHz带宽上的。

HFC的网络结构简单，一般由两级光纤、一级电缆构成。

主前端到分前端、分前端到分配节点
（ODN）一般采用光纤，分前端到用户一般采用电缆。

在宽带传输的HFC上，加上相应的设备（如Set Top Box、Cable Modem等）就可以实现双向数据通信，从而进一步为用户提供全面服务。

HFC很适合现阶段大量使用，且将来很容易向全光纤网（光纤到户）过渡，不失为最佳选择。

三、发展HFC
有线电视网在大力发展服务型专业频道（如付费的体育频道、教育频道、电影频道等）扩展业务的同时，数据广播、计算机联网等增值业务也将迅速开展。

利用现有CATV网发展用户的宽带综合业务潜力很大，市场需求也大。

现在，各地CATV网之间正在通过卫星信道、微波信道或光纤信道实现互连，形成地理覆盖范围更大的CATV网。

显然，如果将CATV网从目前的广播式网络改造为双向的交互式网络，让电视与电信业务集成一体，将使CATV网成为一种新的计算机接入网。

目前，CATV网多采用同轴电缆作传输媒介，同轴电缆频带较宽，基本上可满足综合信息业务网的要求；而各局部CATV 网之间的互连用光缆比较理想，因此混合光纤同轴网（HFC）技术成为研究开发的热点。

利用HFC技术已经实现将PC接入Internet，由此可见，HFC网络很有可能发展成为宽带通信网的主体，并与多媒体计算机结合实现多媒体通信。

作为CATV网发展的策略，我们应首先充分发挥广电系统的绝对优势，积极发展CD、LD等光载体产品，同时抢占信息节目这一制高点，使广电网络成为信息发布的主要平台，其次要发展高新技术在广播电视网络上的应用，如数字加/解扰系统、数字卫星广播、图文电视技术、RDS/SCA技术等等作为广电网络数字化的切入点，进而引进交互电视设备和技术；第三应该重视广电系统内部管理和对外合作，作出中长期发展规划，共同发展；最后要重视行业标准建设，建立并严格实施设备许可制度。

这样有利于加快三网合一传输进程，及早为用户提供各种项目服务。