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宽带网络的“88必发国际平台:窄”问题

浏览次数: 日期:2018-10-20 19:04

  目前有线电视网络正朝着业务综合化、数字化发展,其中双向数据通信越来越多,作为现代通信领域的重要技术之一的CRC算法,目前除了在电信网中应用,还可以在HFC网络的软硬件通信设备中得到充分的应用。CRC自身机制确保有效克服恶劣的网络通信环境的干扰,有效降低通信误码率,实现信号的正确传输,保障了网络业务的开展,因此,CRC数据校验技术作为提高数据传输质量、高效检错的有力手段,将在HFC中大有用武之地。

  传统意义上,我们将有线电视HFC网络定义为宽带网络,是信息高速公路的“最后1 km”,而将电信的固话网络定义为窄带网络,因为它仅能提供简单的语音和低速的数据服务。但从多年的发展和运营来看,HFC网络的宽带特性并不明显,业务的发展远落后于固话网络的一次又一次变革,尤其是在固话网络xDSL技术不断发展的今天,HFC网络承受着巨大的挑战,宽带的优势正在面临着严重的威胁。究其原因,是HFC的宽带特性在实际应用上和我们的预期有些出入,HFC并不是完全意义上的宽带网络,它也有其一定的局限性和弱点,各种不可回避的问题,使HFC网络变“窄”了。

  我们将HFC网络定义为宽带网络,是从光缆电缆的特性而言的。毫无疑问,从带宽特性来说,光缆是宽带网络使用最广泛的干线、超干线传输媒介,是被各个通信运营商用得最为广泛的宽带传输媒介,HFC网络被称为“宽带”网络的根本原因在于采用了同轴电缆作为最终的入户媒介。单纯地从传输媒介而言,相对于固话网络双绞线,同轴电缆的频带特性确实称得上是“宽带”,但这是仅就电缆本身特性得出的结论,并不能就此说HFC网络就是完全意义上的宽带网络。

  我们熟知的传统HFC网络采用的都是星树型的拓扑结构,前端提供所有的信号源并经光电转换,从前端发送光信号到各个光节点,各个光节点往下全部采用同轴电缆进行电信号的分配,可以看出,所有的用户分享的是前端的带宽。所以,对于1个550 MHz或750 MHz的系统,真正平均到每个用户的带宽有限,前端覆盖的范围越大,服务的用户越多,实际的网络带宽越“窄”。

  过去,我们经常这样对比:HFC网络是个550 MHz或750 MHz的宽带网路,而固线 kHz语音的窄带网络。这种对比其实还仅仅是对电缆传输特性的对比,而并未从网络的整体考虑,事实上,所谓的固线 kHz是单个用户的带宽,而HFC的550 MHz或750 MHz是网络的总体带宽,两者并不完全可比。过分强调这样的对比,只能影响我们对网络发展的思考。

  我们可以将HFC网络上的噪声简单划分为内部噪声和外部噪声。内部噪声包括放大器中的热噪声、散粒噪声,光设备的量子噪声等。外部噪声主要分为两部分,一部分是来自于用户终端的噪声,这部分噪声和信号混叠在一起,当它们落在同一个频带内,很难进行控制;另一部分是来自于传输线路的侵入噪声,如各种电器设备产生的瞬时脉冲、各种无线通信设备产生的持续的电磁干扰等。外部噪声是不可预知、不可控的,而内部噪声中,传输器件的噪声是可预知的,而来自用户终端的噪声也有很多的未知性。

  HFC网络结构不同于固话网络,固话网的传输线路是平衡传输,有较强的抵御外部干扰的能力,而同轴电缆采用的是非平衡的传输方式,抗干扰能力弱,当屏蔽层导体接地不良时,问题更加突出。对于HFC网络的星树型拓扑结构,在上行信道上是个汇聚的网络,带来的问题就是噪声的叠加,同轴电缆的传输长度越长,噪声控制能力越差。按照当前的频谱规划,5~65 M为上行频带,事实上,在很多地方,由于大量噪声的存在,5~30 M基本不能被使用,30 M以上也仅部分可用,这就使得可用带宽被大大缩减;另一方面,也正因为噪声的存在,使得调制方式受到限制,例如,在很多的运营网络中,上行只能采取QPSK等低效率的调制方式,下行一般只能采用64QAM,所以,不仅HFC的可用带宽受到了限制,传输速率也受到了限制。

  宽与窄,是相对于业务方式而言的。传统上,我们将电视业务看作是宽带业务。就模拟电视而言,1套电视占用8 MHz的频带,即便数字电视,一套节目的码率基本也大于4 Mbps,要用固话的双绞线同时传送数十套电视节目,显然是不行的。所以,我们自然将HFC网络定义为宽带网络。

  但我们必须看到,尽管电视业务是宽带业务,88必发国际平台:但它的业务特征是广播,所有的用户接收相同的信号,这些信号携带了大量的信息,但这些信息并不都是用户需要的或能够被用户使用的。信息的价值在于它的可用性或者有效性,虽然传统的广播电视也携带了大量的信息,但对单个具体的用户而言,并不是到达用户的所有的信号都被使用了,用户也并不是总能接收全部信息。事实上,对于用户而言,用户感兴趣的或者能被用户利用的信息只是其中很小的一部分。

  对于网络来说,因为对相同的信息只需发送并且传输一次,网络的效率提高了,但对于用户来说,却是大量的无用信号占用了信道,大量的广播式业务的应用,使HFC可被利用的信道变“窄”了。

  而现在的宽带网络,,是基于互联网基础的计算机信息网络,在该网络上,有价值的信息在信号中的百分比提高了,只有被用户选中的信息才会以信号的方式传送到用户端,即用户参与到了信号的传送中而不再只是被动地接收——最多就是和电视机的互动,信道的利用率被大大提高了,信息的时效性也明显提高。当然,在宽带网络上也流动着大量的无用信息,如垃圾邮件,病毒等,但这些都是人为因素,不是技术因素。

  所以,从信息的有效性看,HFC网络是个信号的宽带网络而并不总是信息的宽带网络,所以当前即便是HFC网络的看家业务——广播电视业务本身也在遭受着宽带网络的冲击。

  同轴网络被称为信息高速公路的“最后1 km”,被认为是三网融合的最佳入户传输媒介,所以为了开展多项业务,充分利用HFC网络的频带资源,许多运营商都对HFC网络进行了双向改造,开展了宽带业务。但从技术上说,这“最后1 km”放到实际的运营网络中,就要打个折扣了。

  以目前国内大多运营商采用的DOCSIS标准为例,在一个8 MHz的频带内,能够传输的数据速率是40 Mbps,如果以1个E1,即1.554/2.048 Mbps作为宽带的底线 MHz的频带只能分配给不到30个用户同时使用。

  在上行通道的3 MHz的频带内,如果采用QPSK调制方式,能够提供的数据传输速率为10 Mbps,同样,参照ADSL的性能,上行速率最大768 kbps,那么1个3 MHz的频带内,仅能供13个用户同时共享。

  实际上,在大多数运营网络里,无论上行通道还是下行通道,每个通道都在被至少数百个用户共享。也许按照当前所有宽带运营商共同面对的问题,速度的瓶颈不在接入网络,而在于宽带出口,在于干线承载的压力,但随着骨干网络的不断扩容、出口的增加、本地宽带应用服务的提升,传输瓶颈最终还会落实到接入网络上来。

  同轴网络将会成为信息高速公路的“最后1 km”,这个说法来自于国外,但应用到国内,这种说法并不一定准确。信息发达国家,基本都是经济发达国家,对于它们,这“最后1 km”可能就是一段传输线路,最终的用户可能就是一个,但对于国内,这“最后1 km”可能还是一个很大的分配网络,这个分配网络要分享这“1 km”上的带宽资源,从前面的分析看,由于网络拓扑、用户规模等的限制,这“1 km”的宽带事实上并不如我们想象的那样宽。

  如果为了克服用户集中的问题,我们将同轴接入的半径缩小,使之成为“最后半千米”甚至更小,就失去了同轴电缆作为中长距离传输的意义了,那时也许还是双绞线的性价比更好,光纤接入则会占据高端市场,同轴电缆的压力更大。

  众所周知,HFC在开展宽带业务的时候,在下行信道采取的是和电视业务一样的广播方式,即数据被发送到所有的Cable Modem上,由CableModem对信号进行择取,将发送到本地的数据接收下来,摒弃非本地的数据;数据的转发在工作方式上有点类似HUB。在上行信道,用户并没有独享的信道,采用的是TDM的方式分享信道,而在信号的传输上,采用的是信号混叠的方式,由于没有独占的信道,用户终端只是在某一个时刻通过该公共信道向头端发送数据,而无论是否发送数据,来自该用户终端的噪声却持续地发送到信道上,在从用户到头端之间,经过的都是分支分配器、放大器及光工作站等设备,他们对信道没有控制能力,仅简单地将来自节点下的信号通过功率叠加的方式向上传送。

  从以上分析可以看出,无论是上行还是下行,使用的都是公共信道,共享同一信道的用户越多,数据的发送率就越高,但用户的实际带宽越“窄”。更为严重的是,在上行通道,任何用户终端上发生问题,都会对该信道产生影响,头端只能对公共信道进行处理,而不能够针对单个用户的终端进行处理。这样,由于某个终端可能出现的问题,也使得HFC网络可用性降低,带宽变“窄”。

  综上所述,HFC网络有先天优势,也有不足,HFC网络应该走适合网络本身特点的道路,网络运营商也应从多方面认清自身的优势,而不仅仅局限于同轴的“宽带”这一特长。

  (1)数字化是手段。HFC网络是为了传输广播电视而发展起来的,正因为如此,它也是最适合广播式业务的网络。但传统的模拟电视对频带的资源占用比较多,使得业务的发展空间受到限制。将模拟传送的电视数字化,对于网络自身来说,最大的好处就是能够节约很多的频带资源,一方面有效地提高了频带的利用率,把被传送广播式业务“吃”掉的带宽“夺”回来,另外一方面也有效地提高了系统的容量,便于开展更多的基本业务。按照DVB-C标准,采用64QAM调制,原来一个模拟电视频道能够提供约38 Mbps的数据速率,大多数运营商都在1个频带内提供6~8套数字电视节目,这样传送相同的节目量只需要占用原来模拟传输的1/6甚至更少的频道,或者能够用原数量的模拟频道传输6倍甚至更多的电视业务。

  (2)网络拓扑优化是根本。首先缩短网络上电信号的传输距离,用光纤逼近用户。对于HFC网络,回传噪声是个“天敌”,噪声的主要来源无非两个,一个来自于用户终端,一个来自于传输线路。利用光纤,能够有效地减少来自于电缆网络的侵入噪声,而这些侵入噪声正是噪声的主要来源。光纤逼近用户还有利于将来头端的下移。其次是减少星树型分配网络的层次深度。现在还有一些网络大量采用星树型的分配方式,因为这样能够显著地节约电缆,但这种方式不适宜作为信息网的拓扑,一方面,不利于网络的维护——对任何节点的终端,都会影响该节点下的所有用户,另一方面,不利于回传电平的调整。再次,头端逼近用户。当头端逼近用户时,一方面,意味着共享头端的用户少了,每个用户可用的带宽资源多了,另一方面,有可能采用更高效率的调制方式,比如下行可以采用256QAM调制等。

  (3)多种接入方式协同发展。尽管同轴电缆的带宽是明显的,但为了利用这种带宽资源所付出的代价也是巨大的,首先要进行双向改造,质量较差的网络投入的成本更大,双向网络受环境噪声的影响也很大,有着很多的未知性。其次,付出的技术成本和设备成本也是巨大的。尽管Cable Modem的价格已经降低了很多,但前端的价格仍不菲。当前的很多宽带业务的应用基础都是计算机,而五类线是计算机组网的最成熟的方式,光缆的价格及协议转换器的价格也正迅速降低,宽带网络的最终接入方式最终会归结到光缆和五类线上来,五类线的接入应当是固话双绞线接入最大最强劲的竞争对手,尽管5类线现在使用的是基带传输方式,传输距离有限,但相信将来也会有基于5类线的频带传输方式,届时,5类线的应用会更为广泛。发展不同的业务,就应当有不同的技术方式,不应当因为有HFC网而排斥其他接入方式,广电的优势不仅仅在于有同轴电缆用户,更在于广电已经树立了入户的形象和概念,广电完全能够借助自身的优势建设适合不同业务的各种网络。

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  B)利用HFC还可以实现电视会议、IP电话、视频点播等数据传输服务

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  以HFC为代表的有线电视网络在实现优质双向传输条件下,同时具有广电网络频率资源丰富和通信网络交互式的优势,可以开展以业务多样化、服务个性化的最具有增值竞争力的业务,特别适合大流量广播类的高清数字电视,可视电话或VOD等大流量的交互业务的开展。网络接入成本高于卫星网络和无线电视网络,低于以太网和双绞线网络,关键是HFC网络如何开展多样化的业务和个性化的服务,这是发挥有线电视网络核心竞争力的关键。

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  数字化是技术发展方向,也是业务多样化、个性化的实现手段。在科技发展迅速的今天,新技术和新的技术标准不断出现,如何使用成熟技术,又不妨碍新技术的应用。例如,当前比较广泛应用的以MPEG-2为基础的DVB-C和开始应用的以MPEG4为基础的H.264,其后者必然取代前者的是H.264(支持HDTV进入实用阶段)。都是应用技术,必然有一段并存过渡期,这就是“可持续发展”问题。HFC网络是典型地适应多样性技术同时传输的网络(关键是如何处理好用户终端产品的过渡或者淘汰)。

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