宽带接入技术及应用5-QJ

宽带接入技术及应用编著：郭世满马蕴颖郭苏宁

北京邮电大学出版社

5.1有线电视的组成、分类与发展5.2HFC的基本概念5.3CableModem系统工作原理5.4基于MCNS、Docsis的电缆调制调解器5.5数字CATV机顶盒5.6流媒体在有线电视中的应用第5章有线电视接入网本章主要内容有：有线电视的组成、分类及发展；HFC的特点、结构、CM系统工作原理；MCNSDOCSIS的Modem；机顶盒的原理介绍；流媒体在有线广播电视中的应用。5.1有线电视的组成、分类与发展有线电视系统是一个为了完成电视信号的传输，而由各种互相联系的部件设备组成的整体。主要由信号源、前端、干线传输和用户分配等四部分组成。5.1.1传统有线电视系统组成原理同轴电缆：干线放大器、干线电缆光纤：干线光缆、光接收/发射机微波：微波中继、分配系统等支线放大器、分配器、分支器、用户终端、分支线、用户线等5.1.1传统有线电视系统的组成信号源前端干线传输用户分配系统5.1.2有线电视系统分类按用户数量分：

A类系统：>10000,城市有线电视网

B类系统：>3000,住宅小区，大型企业

C类系统:>500,小区，建筑物

D类系统:<500,小型闭路网

按干线传输方法分同轴电缆系统、光缆系统、多频道微波分配系统、卫星电视分配系统、光缆与电缆混合系统以及双向传输系统等。

按频道利用方式划分非邻频传输系统：VHF系统（136-174），UHF系统（400-470），全频道系统邻频传输系统:300,450,550,750,1000

按系统交互特性划分单向广播式传输分配系统双向交互式按需分配接入系统

按传输的信号形式分按传输的信号形式分为模拟和数字信号混合传输分配系统5.1.3有线电视的现状与发展发展阶段有线电视网络的基本特点我国有线电视现状有线电视的发展1、共用天线：全频道隔频传输，5-6套2、闭路电视：电缆为主、邻频传输，10套3、《有线电视管理暂行办法》：规范化4、电信行业的加入，IPTV传输数字化、带宽宽带化，业务多样化全球最大的有线电视网带宽宽、不兼容、单向向双向转换、5.2HFC的基本概念HFC是从传统的有线电视网发展起来的，在许多国家，有线电视网覆盖率已与电话网不相上下，甚至超过了公用电话网。有线电视已成为社会重要的基础设施之一。5.2.1HFC网络系统结构图1、CATV必将向宽带用户网过渡上，2、双向化改造的问题：

1）树形-分支网络结构的缺点

2）漏斗现象5.2.2HFC的结构它的基本特征是在目前有线电视网的基础上，以模拟传输方式综合接入多种业务信息，可用于解决CATV、电话、数据等业务的综合接入问题。干线电缆->光纤，树形-分支->星形，服务区的提出5.2.2典型HFC网络结构图1-3公里几十米5.2.3频谱分配方案合理的安排频谱十分重要，频谱分配既要考虑历史和现在，又要考虑未来的发展。5.2.3一种典型的频谱分配建议5.2.4调制与多点接入方式在CATV-HFC网中，系统提供的上行信道带宽若为35MHZ

，其通信能力可根据香农公式求得其极限信息传输速率。35M带宽，16QAM调制，10x50配网结构可提供2.8M用户带宽5.2.5HFC的特点具有双绞线不可比拟的带宽优势是向FTTH过渡的好形势供电问题易于解决采用射频混合技术价格也将具有优势。5.2.6CATV网络宽带综合应用业务所谓分布式HFC主要是总前端和一个小区的光节点之间增设数据和电视分前端，多个小区有多个分前端。5.2.4分布式HFC结构

几种主要业务：多媒体数据广播：逆场程图文广播、高速数据广播外交互交式Internet接入Internet接入（分布式HFC内）智能小区业务基于HFC的数字会议电视系统5.3CableModem系统工作原理HFC的数据通信系统是通过电缆调制调解器系统实现的，可以使Internet的高速接入由窄带向宽带过渡。5.3.1HFC的数据通信系统5.3.2HFC的数据通信系统5.3.2系统工作原理GableModem中的数据传输过程：在下行链路中，通过内部的双工滤波器接收来自HFC网络的射频信号，将其送至解调模块进行调解；信号经调解后再由去交织/FEC模块进行去交织和纠错处理，再送至成祯模块成祯，最后通过网络接口卡到达用户终端。5.3.2系统工作原理上行信道访问方式:预约+竞争对服务类型的支持：分配服务ID,对应服务类型，支持QosCM与CMTS的交互过程

CM与CMTS的交互过程获得上行信道参数：CMTS下发3个MAC信息。测距：时间参考、发送频率、发送功率建立IP连接：CM申请->CMTS转发->DHCP分配建立时间：面向无连接方式的RFC868，当前时间。建立安全机制：安全模块、TFPT下载。5.4基于MCNSDOCSIS的电缆调制调解器5.4.1数据传输协议MCNSDOCSIS主要采用QAM信号调制方式MCNSDOCSIS的两种标注体系：IEEE802.14和MCNS-DOCSIS。图5.4.1DOCSIS数据传输协议物理层传输汇聚子层MAC子层数据链路加密子层DOCSISV1.15.4基于MCNSDOCSIS的电缆调制调解器数字CATV机顶盒是利用有线广播电视网向用户提供综合信息业务的终端设备。从广义上说，凡是与电视机连接的网络终端设备都可以称为机顶盒。5.5数字CATV机顶盒5.5.1

数字机顶盒的层次结构作为模拟电视向数字电视过渡期的解决方案，数字机顶盒是一种集电脑、电视和电信技术为一体的高科技产品，支持现有模拟电视业务和未来数字视频业务。图4.4.5EPON上行祯结构

数字机顶盒的层次物理层和连接层传输层节目层用户层输出接口5.5.2

数字机顶盒的类别按照应用范围划分：数字电视机顶盒网络视频机顶盒多媒体机顶盒

按照技术性能来划分普及型数字机顶盒增强型数字机顶盒交互式数字机顶盒5.5.3

数字CATV机顶盒结构原理数字CATV机顶盒的结构原理是依据国家现行技术标准研发设计的。

我国数字CATV机顶盒的现行标准为了促进我国的数字CATV技术的发展，广播电影电视总局发布了《关于我国现阶段有线电视综合业务用户终端的意见》。

数字CATV机顶盒的逻辑结构数字CATV机顶盒网络结构

数字机顶盒硬件技术信道调解技术信源解码技术大规模集成芯片技术嵌入式系统技术信号处理技术有条件接收技术上行数据的调制编码

数字机顶盒软件技术图5.5.5数字机顶盒软硬件环境硬件驱动层软件实时操作系统中间件上层应用软件

数字机顶盒软件技术5.5.5

数字CATV机顶盒应用电子节目指南数据广播软件在线升级Internet接入和电子邮件有条件接受5.6流媒体在有线电视中的应用所谓流媒体指的是在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体，显然，流媒体实现的关键技术是流式传输。流媒体技术的原理流式传输传输使用缓存系统来弥补数据包到达客户端的延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。流媒体的传输方式实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连接配匹，使媒体可被实时观看到。顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分，顺序流式传输不象实时流式传输在传输期间根据用户连接的速度做调整。5.6.4

流媒体的解决方案为了在数据网络上传输媒体流，流媒体技