事實：有線電視寬帶網絡結構_Internet_IT /計算機_信息

1.概述光學技術的飛速發展為有線網絡帶來了革命性的變化。有線網絡需要考慮所有服務（電子郵件，語音，視頻等）的基帶傳輸（模擬和數字）以及IP數據傳輸的特性。問題的關鍵是提供一個可在未來幾年內使用的靈活，可擴展的網絡。有線電纜通過提供新的強制性服務來解決這一“最后一英里”問題。本文的重點是物理層或實際網絡。與任何其他網絡相比，寬帶有線電視在網絡中使用光纖。其目標是建立特定的寬帶服務網絡。有線網絡率先將光纖和傳統的同軸電纜組合成混合網絡。這種混合光纖同軸（HFC）網絡對于有線網絡具有戰略重要性。光纖將模擬和數字電視從前端傳輸到終端。該技術目前可以在用戶家幾英里內發送光纖信號。然后，同軸電纜將寬帶服務傳輸到家庭。同軸電纜的最后一英里用作傳輸介質，以支持電話等可選服務。電纜運營商已經升級了同軸電纜網絡，以支持雙向通信，以便用戶可以享受其多種服務，這當然需要額節點”（PDN）和“小型光纖節點”（MFN）。 PDN結構或類似的變體是在北美部署的HFC網絡的主要代表，該網絡可以支持許多新服務。 PDN與其他HFC結構之間的區別在于，節點的大小不是由固定用戶的數量決定的，而是由光纖節點的數量決定的。射頻放大器和網絡用戶終端可以由單個網絡（AC）供電。 MFN是網絡開發的下一步。它代表了深層次的纖維結構。 MFN非常重要，因為它會從同軸電纜部分中移除所有放大器（必要放大器除內，與RF頻率無關。引入HFC網絡的光節點或光纖節點（FN）通常放置在室內的信號，然后以光學方式將其發送回前端進行處理。在“傳統” HFC網絡中，每個光節點名義上為500-2000戶家庭服務。核心網絡驅動器成本低廉，并且在噪聲和失真方面對模擬視頻信號具有良好的性能。最終用戶可以接收由模擬視頻殘留邊帶（VSB）調制的78個RF通道。通過用戶的機頂盒終端可以實現對付費頻道和收看前預付款的可選控制。 HFC結構的主要優點之一是能夠增加用戶數量并以多種格式攜帶多種類型的信息。 HFC有線電視網絡和電話網絡之間的區別在于，可以使用寬帶寬來傳輸模擬電視。

在美國，大約有3億臺模擬電視正在使用中，其中大多數已連接到有線電視。實際上，在這個國家，有電視的家庭比有電話的家庭更多。 HFC為使用低成本電視傳輸設備提供了足夠的帶寬。為了實現這些目標，需要四個關鍵技術： 1550nm高能光纖可用于承載交互式數字電視并進行“多級正交幅度調制”（M-QAM）載波頻率信號，并簡化光纖結構降低網絡成本的接入技術。 ？同步光網絡（SONET）多路復用器用于集成數字服務傳輸的使用對于構建高速多媒體訪問網絡至關重要。 ？波分復用（WDM）和密集波分復用（DWDM）不僅增加了帶寬，而且還用于光路由和降低訪問成本。 ？當網絡光纖的數量持續增長時，無源光學技術在成本和性能方面起著至關重要的作用。決定最佳訪問結構的是足夠的帶寬，這是廣播和交互式小規模廣播所必需的。 HFC網絡具有與交互式帶寬的傳輸相關的四個因素：頻率，空間復用，頻譜效率和光波長。頻率決定了信道大�。�750MHz，862MHz或1GHz）以??及子載波提供哪種類型的信號的能力。當業務設置更改時，可以隨時使用每個頻率，與其他結構相比，這提供了獨特的靈活性。

空分復用確定骨干網中的光纖如何運行并到達每個節點，以及如何加載它們。頻譜效率允許使用256-QAM或64-QAM調制技術進行更改，這些技術可以有效地提高頻譜利用率。最后，可以在特定光纖中使用多個光波長（無論是DWDM還是1310/1550的組合）來增加容量。妥善處理HFC反向通道非常重要。為了解決潛在的光纖性能問題，網絡中使用了不帶冷卻的Fabry Perot（FP）和分布式反饋（DFB）激光器，這取決于服務數量的增加和性能的提高。當從前端到用戶端的距離恒定時，光纖配置的時間越長，網絡對電氣入口的影響就越小。因為光纖被配置為對于正向傳輸來說非常長，所以RF級聯的長度被縮短，這提高了可靠性并降低了成本。對于語音和數據，通常至少到現在為止的選擇是SONET技術。但是SONET在視頻傳輸方面不是很有效。將一個或多個視頻信號壓縮到第三級數字服務（DS-3)速率的視頻編）的成本非常高，并且與傳統傳輸系統相比，它們的性能指標更差。此的區域才能為節點供電而不造成過載。與每個節點500戶的傳統設計相比。它對PDN的設計有一定的積極影響，所有這些都已在中密度和高密度的早期節點設計中得到了證實：每英里干線的放大器數量減少約15％至20％，這可以大大延長干線的延伸長度。

將節點數增加50％至75％，這可以增加低密度區域的比例。備用能源的數量減少了約20％至30％。平均能源供應負荷率提高了約10％至15％。軸電纜覆蓋率從當前的15％降低到25％到5％以下？將光纖覆蓋的用戶數量增加不到5％。 PDN設計人員充滿信心，這將降低成本。在中密度和高密度領域，它變得非常普遍。但是在低密度地區（每平方英里少于75戶家庭），降低成本將變得更加困難，因為需要更大比例的光纖覆蓋范圍才能達到100-250個家庭節點。但是，由于級聯的限制，當前的HFC-500結構中幾乎沒有低密度節點可以覆蓋500戶家庭。5.PDN結論網絡設計人員正在將電源從最初的15安培輸出容量更改為18安培，最后更改為21安培。因為骨干網很可能安排電話和高速數據的傳輸，所以網絡升級必須以“熱交換”的方式完成，并且完全不能中斷服務。 PDN是更好的HFC解決方案，可以降低初始安裝費用，降低運營成本并提高網絡性能和可靠性。這對于中密度和高密度區域系統非常有吸引力。6.傳輸到用戶家中。該最終同軸電纜還用于家庭終端的網絡電源，以進行電路交換或IP語音（VoIP）服務。這種結構特征保持了整個HFC網絡對各種信號格式和協議的透明性，因此它完全支持當前業務的現有運營。該行業面臨的另一個挑戰是為未來的業務擴展和增長提供靈活性，同時降低成本增加。為了解決此問題，MFN根據其地理位置連接到菊花鏈中的三根光纖：一根承載下行廣播信號，一根承載其余的小型廣播信號，一根承載上游信號。 。這種拓撲技術實現了光總線（物理）結構。它的優點是簡化了處理過程并降低了相關成本，并為將來的擴展帶來了靈活性（將來可以擴展光纖總線以覆蓋更多的區域）。分析表明，這種結構的成本與傳統HFC網絡的成本相同�；�于物理總線，可以實現邏輯星形或總線操作。例如，在反向傳輸的情況下，每個MFN都可以執行循環功能以實現總線操作。另一方面，使用WDM技術，每個不同波長攜帶的MFN都可以反轉邏輯星。

7.結論線性光波技術可在HFC基礎設施上實現RF子載波鏈路。這種端到端的透明鏈接為有線電纜提供了許多不同的服務傳輸機制和新的商機。本文中說明的PDN和MFN是HFC網絡結構的兩個高級示例。最惠國待遇的下一步將更加令人興奮。這種網絡將使HFC有線網絡能夠為用戶提供近乎對稱的數字帶寬，包括為住宅和商業用戶交換10Mb / s和100Mb / s服務的能力。通過減少有線電視系統上的模擬信號數量，釋放更多的數字服務容量，可以獲得額外的帶寬。這些數字服務將包括視頻和數據。這些網絡將顯示出無源光網絡（PON）的許多特性，但是成本要低得多。新的商機不僅將成為現實，而且網絡本身將變得更加可靠。為了實現端到端可管理寬帶服務的潛力，必須開發基本網絡以支持幾乎無處不在的高速對稱帶寬。有線HFC網絡有望提供這些功能。隨著光電技術的不斷發展，HFC將能夠提供最容易升級的高帶寬網絡。

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