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作为IT行业的“老兵”

浏览次数: 日期:2018-08-25 18:05

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  第4章 HFC接入技术 ?学习目标: ?了解HFC概念和HFC设备构成,了解HFC网络结构 特点,HFC网络频谱分配方案,HFC网络优势与局限。 ?了解Cable Modem定义,Cable Modem技术原 理,Cable Modem结构与工作过程,Cable Modem标准,Cable Modem应用,Cable Modem优势。 ?理解有线电视系统的组成,HFC的系统框架结构, Cable Modem用户端结构,双向HFC技术原理及传 输实现方法。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第1页 第4章 HFC接入技术 重点知识:HFC网络结构特点, Cable Modem的结构与工作过程, HFC的系统框架结构,Cable Modem用户端结构,双向HFC技术原 理及传输实现方法。 难点知识:HFC网络频谱分配方案, Cable Modem的结构与工作过程, 双向HFC技术原理及传输实现方法。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第2页 第4章 HFC接入技术 ?HFC的相关问题 ?Cable Modem ?基于HFC的宽带接入 ?案例学习 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第3页 4.1 HFC的相关问题 ? 利用HFC实现宽带接入,就是众多接入技术 中的一种性价比较高的方式。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第4页 4.1.1 HFC的发展过程 HFC用来传输视频信号,俗称有线电视网(Community Antenna Television Network,CATVN)。由于有线电 视网络在改造后使用的传输介质既有光纤又有同轴电 缆,为了区别早期的全同轴的有线电视网络,人们将 这种新型的有线电视网络称为HFC网络。 从网络的拓扑结构来看,HFC通常具有星型与树型结构。 1994年初,美国首先提出HFC的网络结构,其后在全 世界掀起了HFC网络多功能开发的热潮。1996年,我 国的一些有线电视台也开始进行相关的应用试验 。 在HFC上提供数字通信业务,一般采用Cable Modem (电缆调制解调器)技术。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第5页 4.1.2 HFC网的设备构成 ?具有全业务传输能力的HFC网络,由视频前端(FE)、 主数字终端(HDT)、传输线路、光纤节点(FN)、网 络接口单元(NIU)以及综合业务单元(ISU)构成 。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第6页 4.1.3 HFC网络结构与特点 与传统CATV网相比,HFC网络结构无论从物理上, 还是逻辑拓扑上都有重大变化。现代HFC网基本上是 星型+总线部分组成,即馈线网、配线网 和用户引入线, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第7页 4.1.3 HFC网络结构与特点 ?馈线网。HFC的馈线网指前端至服务区(SA)的光纤 节点之间的部分,对应CATV网的干线段。 ?配线网。配线网指服务区光纤节点与分支点之间的部 分,相当电话网中远端节点与分线盒之间的部分。 ?用户引入线。用户引入线是指分支点到用户之间的线 路,与传统CATV网完全相同。 ?HFC网络是一种双向共享介质系统,包括前端和光纤 节点之间的光纤干线,以及从光纤节点到用户驻地的同 轴分配网络。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第8页 4.1.4 HFC网络频带划分 ?HFC采用频带为860MHz的同轴网络,它既要支持广 播信息的传输,又要支持双向信息的传输。根据 GY/T106-1999的最新规定,HFC的频带划分 。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第9页 4.1.5 HFC接入网业务功能与局限 ?HFC接入网的业务功能主要有以下几种 。 音频类业务 视频类业务 数据类业务 电缆电话、数字音频 数字电视、视频点播、视频会议、远程医疗、远程教学、可视电话、交互式游戏、电子商务等 高速Internet接入、计算机互联网、数据广播、家庭保安监控 ?当然HFC接入网也存在着一些缺陷。如树状总线结构 的网络拓扑需进一步改进,必须考虑在光节点之间增设 光缆线路,以进一步提高网络的可靠性。由于HFC网络 是共享资源,当用户增多及每个用户使用量增加时,必 须避免拥塞。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第10页 4.2 Cable Modem ?Cable Modem 的定义 ?Cable Modem技术原理 ?Cable Modem的结构与工作过程 ?Cable Modem的标准化 ?Cable Modem 的应用 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第11页 4.2.1 Cable Modem的定义 ?Cable Modem是一种通过有线电视网络实现高速接入 Internet的装置。它不仅仅是传统意义上的调制解调器, 实际上它更多地是作为网终端接口来连接IP网络。 ?大多数公司开发的Cable Modem从技术上可划分为动 态分配带宽速率(采用以太网介质访问方式的 CSMA/CD)和固定带宽速率(采用时分多址访问方式 的TDMA,进行以64kbit/s为基本速率的数字通信业 务)。前者适用于Internet的接入、公共信息查询等与 有线电视台关系密切的业务,后者适用于普通数字电话、 可视电话、数据专线, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第12页 4.2.2 Cable Modem技术原理 ?Cable Modem的传输机制与普通的Modem相同。不同 之处在于它是通过CATV的某个传输频带进行调制解调 的,而普通Modem是用户独享传输介质。 ?Cable Modem的技术实现一般是从108~860MHz频道 中分离出信道用于下行传输数据。 ?在Cable Modem系统中,采用了双向非对称技术,在 下行方向有多条6MHz的模拟带宽供系统中的用户共享。 ?影响Cable Modem传输性能的因素,主要是反向噪声。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第13页 4.2.3 Cable Modem的结构与工作过程 ?Cable Modem的内部结构如下: ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第14页 4.2.3 Cable Modem的结构与工作过程 ?启动Cable Modem后,Cable Modem扫描所有下 行频率,寻找可识别的标准控制信息包。其中有一条 命令指定上行发送频率。 ?Cable Modem取得它的上行频率后开始测距,测距 之后,Cable Modem准备接受一个IP地址和其他网络 参数。 ?Cable Modem中的数据传输过程是通过内部的双工 滤波器,接收来自HFC网络的视频信号 。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第15页 4.2.4 Cable Modem的标准化 ?Cable Modem产品有两个国际标准。一个是欧洲标 准DVB/DAVIC;另一个是北美及其他国际市场的标准 DOC-SIS。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第16页 4.2.5 Cable Modem 的应用 ?HFC的数字通信系统是通过Cable Modem实现的, 为接入Internet,提供了由窄带向宽带的过渡。下面 介绍Cable Modem在HFC宽带接入网络中的应用。 ?Cable Modem 是 用 户 端 设 备 , 一 般 的 Cable Modem有两种类型:外置式和内置式。 ?Cable Modem 本 身 不 单 纯 是 调 制 解 调 器 , 它 集 Modem、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口 卡 、 虚 拟 专 网 代 理 和 以 太 网 Hub 的 功 能 于 一 身 。 Cable Modem可以较好地传输音视频,其共享速率可 达10Mbit/s以上。传统的 Modem的带宽远远低于此 值。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第17页 4.3 基于HFC的宽带接入 ?有线电视系统的发展 ?有线电视系统的组成 ?HFC组网方案 ?双向HFC技术原理 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第18页 4.3.1 有线电视系统的发展 ?有线电视(Community Antenna TV,CATV)起 源于20世纪40年代的美国山村。 ?有线电视系统综合运用了广播电视、通信、计算机等 多个领域的技术成果,扩大了系统服务功能,逐渐发 展成为综合性传输网络系统。随着现代信息社会的发 展,人们日常生活中,有线电视的电缆线已经成为继 电力线、电话线之后第三条进入普通用户家庭的线路。88必发国际: ?总的来说,有线电视系统具有网络带宽较宽、用户覆 盖范广的特点。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第19页 4.3.2 有线电视系统的组成 ?有线电视系统一般是由天线、前端、干线传输和用户 分配网络几个部分组成的。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第20页 4.3.3 HFC组网方案 ?HFC网络由信息接收、编解码及混合,干线传输网络, 用户分配网络,同轴分支器及用户等部分组成。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第21页 4.3.4 双向HFC技术原理 ?双向HFC在下行方向提供广播传输,在上行方向提供 多接入共享传输,它的接入原理是在CATV网络的基础 上,利用光纤传输的宽带特性,用空余的频带来传输 电信话音业务、高速数据业务和个人通信业务,充分 利用光纤的频谱资源构成全业务的传输网络。它是在 一根或两根光纤上采用通带模拟调制方式,也就是副 载波调制和模拟光调制技术进行全业务传输的一种综 合业务实现方式。通过对1 000MHz以下频段的合理、 规范划分,实现多种业务的上、下行数据传输。所有 的交互式数据都需要双向HFC网络。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第22页 有线电视系统的升级改造 传输系统的升级改造 (1)干线升级改造-光缆代替同 轴电缆; (2)分配网络升级改造-采用优 质同轴电缆。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第23页 网络拓扑的升级改造 (1)星型结构:将用户分为一个个小区,每个 小区均用光缆直接与网络中心相连。HFC网络。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第24页 网络拓扑的 升级改造 (1)环形结构: (2)改造的第 一阶段。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第25页 网络拓扑的升级改造 (3)改造的第二阶段。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第26页 网络拓扑的升级改造 (4)改造的第三阶段。 单向放大器 双向 (5)改造的第四阶段。 前端变交换中心 2013-1015 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 第27页 4.3.5 双向传输实现方法 ?有线电视系统升级改造的另一个重要内容,就是将单 向信息传输升级为双向信息传输,使有线电视系统具 有双向传输和信息交换的能力。如果有线电视系统能 实现双向传输,那么用户将不仅仅只是被动地接收信 息,还可以把自己的信息传送到前端和其他用户。 ?在双向传输系统中,人们通常把电视台向用户传播的 信号称为下行信号,用户向电视台发送的信号称为上 行信号。 ?从技术上讲,实现信息的双向传输主要有三种方式: 空间分离技术 、时间分离方式和频率分离方式 。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第28页 双向传输实现的方法 (1)双向传输应用的五个方面 (2)第一种技术手段:空间分离,上行和下 行信号通过不同的物理通道传输。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第29页 双向传输实现的方法 (3)第二种技术手段:时间分离,利用时分 复用技术来分离上行和下行信号,系统传输信号 分为若干个时间段,分时交替传送上、下行信号。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第30页 双向传输实现的方法 (4)第三种技术手段:频率分离,上行和下 行信号安排在不同的频率段上,然后用不同的滤 波器来实现上行和下行信号分离。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第31页 双向传输实现的方法 (5)上行和下行信号占用带宽的三种分割方 式。低分割:5~30MHz或42MHz为上行频 带;中分割:5~100MHz为上行频带;高分 割:5~200MHz为上行频带。大多数设备均 采用低分割。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第32页 4.4 案例学习 ?案例背景 ?小区HFC宽带接入工程 ?HFC工程案例小结 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第33页 案例背景 面对PSTN和窄带ISDN不能适应用户访问多媒体 业务的状况,国内许多大中型城市的有线电视台推 出HFC宽带接入解决方案。例如,重庆、太原、青 岛等城市的有线电视台,在本市的一些住宅小区, 对现有的CATV系统进行改造升级,为用户提供了 通过CATV接入Internet的解决方案。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第34页 小区HFC宽带接入工程 ?某市智能小区的HFC宽带接入工程位于该市河西新区。 一期建筑面积为80 000m2,为10栋6层住宅楼群, 每栋楼有住户24户。该市有线电视台为了建设小区信 息高速公路,并节省投资和便于施工管理,决定在该 小区内实施HFC宽带接入。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第35页 HFC工程案例小结 ?从 长 远 来 看 , HFC 计 划 提 供 的 是 全 业 务 网 (FSN),即以单个网络提供各种类型的模拟和数 字通信业务,包括有线和无线、语音和数据、图像 信息业务、多媒体、事务处理业务等。这种由HFC 所提供的全业务网将是一种新型的宽带业务网,为 我们提供了一种实现宽带通信的良好方法。 ?HFC接入网采用树型总线结构,这种结构具有成 本低、扩展性好的特点。但也存在严重的单点故障, 这种树型总线有一处故障,将会导致这一分支的所 有用户无法连接到主干网络。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第36页 习题与思考 1.1 什么是宽带接入网,常见的宽带接入技术有哪些? 1.2 画图描述传输网分层模型,说明支持IP传输的宽带 技术有哪几种。 1.3 走访身边的校园网、企业网、电子政务网等宽带接 入应用,重点说明一种宽带接入对自己工作、学习、生 活带来的变化。 1.4 上网检索与“网络无边界”相关的话题,规划、设 计一种“网络无边界”解决方案。说明网络无边界的数 字化生存,对未来社会带了的变革。 1.5 走访“电信”或“网通”等固网运营商,了解固网 运营商面临哪些挑战。面对这些挑战,简要说明解决问 题的对策或技术方案。 ? 2008, 山西师范大学网络信息中心 2013-1015 第37页

  在峰会上,谢耘以海航科技深耕的航空旅游产业,做了案例分享。在他看来,传统的OTA已经无法快速、准确、全面地了解当今用户的多样化、多层次的需求,只有将资源连接整合,才能真正实现航空旅游生态的创新升级。

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