第6章HFC接入技术课件

第章：接入技术引言网络网络基本结构电缆调解器()电缆调解器的标准演变9/17/20231第章：接入技术引言8/6/20231引言网络有线电视运营商最重要、最普及的入户基础设施最初只使用—频段提供单向广播电视业务但使用新技术，可使用其他剩余频段在的基础上进行双向改造保留原有有线电视业务并可提供交互式数据业务技术——一种典型的接入技术9/17/20232引言网络8/6/20232第章：接入技术引言网络网络基本结构电缆调解器()电缆调解器的标准演变9/17/20233第章：接入技术引言8/6/20233网络——传统的有线电视网络的特点为特定的业务设计将广播视频业务传送到家而优化设计通信方式：单向（下行）、广播式介质：同轴电缆或以同轴电缆为基础广播业务使用频段：～复用技术：模拟传输方式9/17/20234网络——传统的有线电视网络8/6/20234同轴电缆物理结构内导体：单根或多股铜线或敷铜箔膜的铝导体传输信号绝缘层：聚氯乙稀（）塑料或特富龙塑料防止内、外导体接触导致电缆短路外导体：网状铝层或铜屏蔽层接地，并为内导体信号传输提供电磁干扰屏蔽功能保护套：塑料保护电缆内、外导体和绝缘层的电参数与机械尺寸决定了同轴电缆的特性参数9/17/20235同轴电缆物理结构内导体：单根或多股铜线或敷铜箔膜的铝导体8/同轴电缆实物图保护套外导体（网状物）内导体（铜芯）绝缘层BNC接头9/17/20236同轴电缆实物图保护套外导体内导体绝缘层BNC接头8/6/20网络网络组成：头端、干线网、配线网、下引线设备组成：头端设备、放大器、分配器、分支器拓扑结构：树状、鱼骨状结构（分支结构）视频信号接收机

合路器信号分配器分支器配线网头端干线网单向放大器下引线主配线9/17/20237网络网络组成：头端、干线网、配线网、下引线视频信号合路信号分网络系统结构头端信号的接收与处理中心接收来自各种信号源的电视信号（卫星、本地）将接收到的各路信号调制到一个（）频道通过合路器下传到干线，最终送到千家万户干线（网）连接头端和信号分配点之间的电缆与设备距离一般为信号分配器：将干线信号分成几路，覆盖更大范围(将干线信号分配到楼群、单元)配线：连接信号分配点与分支器，中间有放大器分支器：用户的接入点下引线（引入线）：用户接入线缆放大器：对信号放大，使信号能达到更大的范围9/17/20238网络系统结构头端8/6/20238网络的局限性业务单一：视频单向通信：只能下行通信，不能双向交互网络结构脆弱：鱼骨形结构，只要一个地方或设备故障，可能导致中断对众多用户的服务传统的已不能满足现代业务（交互式、综合业务）的要求，双向改造势在必行9/17/20239网络的局限性业务单一：视频8/6/20239第章：接入技术引言网络网络基本结构电缆调解器()电缆调解器的标准演变9/17/202310第章：接入技术引言8/6/202310网络：光纤同轴混合网络

干线部分用光传输系统代替传统网络中的同轴电缆用户分配网仍保留同轴电缆网络结构可提供业务保留传统单向电视广播业务利用加宽的频带提供宽带数据业务便于在原有网络基础上进行双向改造网络中的放大器等有源器件均需双向改造9/17/202311网络：光纤同轴混合网络8/6/202311双向的网络结构光纤到服务区结构（)每个服务区物理上为一个独立的子网不同的服务区可采用相同的频谱，彼此不干扰头端电话网因特网双向放大器视频信号光纤同轴缆服务区

光纤干线网光节点500～2000用户配线网下引线9/17/202312双向的网络结构光纤到服务区结构（)头端电话网因特网双向放大网络结构头端信号的接收与处理中心接收来自各种信号源的电视信号（卫星、本地）接入到、光纤干线网头端到服务区光节点之间的部分（光纤）拓扑结构为星形配线网和下引线完全同（放大器除外）配线网的拓扑结构为树形9/17/202313网络结构头端8/6/202313双向的优势取消主干上的放大器，提高信号质量和可靠性在主干上采用光纤，提高了容量，为宽带接入奠定了基础为双向交互式通信提供了网络条件通过可实现全业务通信（数、话、图）9/17/202314双向的优势取消主干上的放大器，提高信号质量和可靠性8/6/2的频谱划分地区北美欧洲中国日本上行信道业务数字下行下行信道数字上行个人通信9/17/202315的频谱划分地区北美欧洲中国日本上行信道业务数字下行下行信道数网络特点及面临的问题特点共享介质、点到多点结构上行信道多干扰环境面临问题上行信道的分配问题（需要协议）上行信道多干扰（各种噪声）安全性问题可靠性问题（单点故障）供电问题（户外设备供电）9/17/202316网络特点及面临的问题特点8/6/202316第章：接入技术引言网络网络基本结构电缆调解器()电缆调解器的标准演变9/17/202317第章：接入技术引言8/6/202317

系统概述系统结构工作原理协议模型物理层层9/17/202318系统概述8/6/202318系统概述：电缆调制解调器（简称）基于双向的宽带接入技术频分复用，实现数据业务和传统业务共存（典型频段）：—（典型频段）：—，—上、下行双向通信—（上行）—（下行）非对称速率方式下行最高上行最高(最高)两种标准，基于传输，基于传输9/17/202319系统概述：电缆调制解调器（简称）8/6/202319

系统概述系统结构工作原理协议模型物理层层9/17/202320系统概述8/6/202320的系统结构:（头端电缆调解器端接系统）:（电缆调解器）以太网接口以太网接口9/17/202321的系统结构:（头端电缆调解器端接系统）以太网接口以的系统结构:电缆调解器连接用户的与网络对网络和用户数据进行调制解调，并传输实现网络与用户数据的双向交互:头端设备连接数据网与对数据的调制解调与传输，对所有的接入进行控制（认证许可）给分配带宽并进行管理9/17/202322的系统结构:电缆调解器8/6/202322

系统概述系统结构工作原理协议模型物理层层9/17/202323系统概述8/6/202323工作原理每个都有一个（位，制造商）的接收器能调谐到所有个下行信道的任何一个接收数据能在所有～个上行信道中的任何一个发送数据头端信道下行上行上行信道CableModem＃1CableModem＃2CableModem＃n9/17/202324工作原理每个都有一个（位，制造商）头端信道下行上行上行信道C工作过程描述()加电初始化与头端同步扫描所有下行信道，寻找有效控制信息（广播信息）一般首选对上次使用过的频道进行搜索（内存保存）获取上行信道参数并请求注册收到头端发来的上行信道传输参数上行信道描述符()：包含目前可用的上行信道根据所选上行信道的带宽分配信息，在中指定的上行通路向头端发送注册请求消息注册认可，开始认证、密钥交换、测距、初始化9/17/202325工作过程描述()加电初始化8/6/202325工作过程描述()预约带宽传送数据向申请带宽，由分配在分配的带宽里上传数据，实现与网络的交互只要不断电，就一直处于在线状态9/17/202326工作过程描述()预约带宽传送数据8/6/202326

系统概述系统结构工作原理协议模型物理层层9/17/202327系统概述8/6/202327协议参考模型模型包括:物理层和层承载的高层数据主要为两种信元（标准）（标准）

其他接收发送

层层下行上行子层接收发送子层其他9/17/202328协议参考模型模型包括:物理层和层其他接收发送层层

系统概述系统结构工作原理协议模型物理层层9/17/202329系统概述8/6/202329物理层功能组成：子层、子层子层：物理介质相关子层分为上行（接收)和下行（发送)提供物理接口、信号的调制解调、比特流同步等子层：传输会聚子层（下行数字信道）目的：提高下行解调的鲁棒性方便使用通用的接收硬件来同时接收视频和数据为今后在下行比特流上实现对视频信号和数据的多路复用预留下扩展空间提供与的接口，对帧进行分片与重组形成在信道上传输的格式的定界完成同步、测距和功率调整9/17/202330物理层功能组成：子层、子层8/6/202330下行信道物理层下行信道物理层采用了视频信号的数字传输附件()子层由连续的分组构成每个分组固定长度为字节：字节头部字节载荷载荷部分可以是数据（）、视频信息（），或是其它类型的数据9/17/202331下行信道物理层下行信道物理层采用了视频信号的数字传输附件(分组格式用来区分载荷的类型对于数据其对应的是帧之间的空隙由填充字节()来填满，作为填充字节指针域（）是否有效是由头部的（）比特来指示的当为，那么分组头后的第一个字节为指针，它指示了在接收时必须跳过的字节数9/17/202332分组格式用来区分载荷的类型8/6/202332层支持的定界帧可以出现在分组的任意位置，它可以跨越多个分组，或是几个帧合并在一个分组当中9/17/202333层支持的定界帧可以出现在分组的任意位置，它可以跨越多个分组，上行信道物理层通过将网络上行带宽划分成多个信道，在指定的某个上行信道传输技术将每个上行的信道进一步划分成若干时隙，共享某条信道的通过动态分配时隙实现突发的数据传输上行帧结构：由小时隙（）构成是上行信道带宽分配的基本单位PDUPDURequestPDU去头端tminiSlotDataPDUPDUManagePDU9/17/202334上行信道物理层通过将网络上行带宽划分成多个信道，在指定的某个上行信道物理层上行信道可承载三种（不同的在头部由不同的类型表示）

用于请求上行带宽，含，所需时隙数等

承载数据，可以是定长信元或变长帧

用于测距、功率调整等RequestPDU去头端DataPDUManagePDU占多个时隙占1个时隙占多个时隙CM9/17/202335上行信道物理层上行信道可承载三种（不同的在头部由不同的类型表物理层的调制技术调制技术的选择满足抗干扰性能、提高信道利用率调制方式比较：和的抗干扰性更好的信道利用率高上下行的调制技术上行：、，抗干扰性能好下行：、，信道利用率高9/17/202336物理层的调制技术调制技术的选择8/6/202336

系统概述系统结构工作原理协议模型物理层层9/17/202337系统概述8/6/202337协议环境（上行信道）共享介质同一服务区的用户共享带宽需要介质访问控制（）技术无法实现载波侦听（）收发信道完全分开很难实现分布式协调控制集中仲裁对多个进行集中控制9/17/202338协议环境（上行信道）共享介质8/6/202338的层功能接入的合法性认证上行信道竞争的冲突分解带宽的请求、分配与管理层最核心技术9/17/202339的层功能接入的合法性认证8/6/202339层的运行机制上行总带宽由许多小时隙（）表示向预约上行带宽，实现无竞争传送数据请求带宽发生冲突时，进行冲突分解采用基于树的分解算法和坚持采用二进制指数退避算法9/17/202340层的运行机制上行总带宽由许多小时隙（）表示8/6/20234层：上行带宽分配与交互实现向请求，由进行分配与管理专门请求＋捎带请求相结合有数据要发时先向头端申请带宽（小时隙数量）给指定上行发送小时隙在指定上行时隙内发送在发送数据时有新数据要发时直接在发送数据时捎带对新数据发送带宽的请求9/17/202341层：上行带宽分配与交互实现8/6/202341层：带宽分配过程待发数据的，从下行信道获取头端对上行带宽分配()的广播信息,从中选取一个空闲的，通过上行信道在选取的内发送一个如果请求冲突，则按某种算法进行冲突分解，并再次请求请求成功，会收到正确的，对的发送时刻及允许发送的个数（可能与申请的个数相同，也可不同）根据分配信息，在指定的上行时隙内发送（发送数据时是不会产生冲突的）9/17/202342层：带宽分配过程待发数据的，从下行信道获取头端对上行带宽分配层带宽分配状态图，Ready

9/17/202343层带宽分配状态图，Ready层带宽分配时序图t09/17/202344层带宽分配时序图t08/6/202344第章：接入技术引言网络网络基本结构电缆调解器()电缆调解器的标准演变9/17/202345第章：接入技术引言8/6/202345的标准演进

年月成立，年月停止活动制定了标准草案：物理层采用建议层基于信元，协议机制相当精致9/17/202346的标准演进8/6/202346的标准演进

是由有线电视实验室（，）于年年初发布年月，被接受为国际标准年发布了版本，为版本的扩展年月发表了在～年期间，为适应双向网络多功能业务开发的需求，在标准的基础上，先后发表了开放电缆（）、数据包电缆（）、电缆家庭（）等三个业务应用层面上的技术规范经多次修改后发表于年月～年月，它描述了在系统上接入多业务商用的用户驻地设备（）的网络接口特性和规范，即在双向网上建立开放式的业务应用平台（），以适应视、音频、数据及紧急发布系统（）等多种业务开发的需求。经多次修改后发表于年月～年月，它描述了在系统上建立（）和视频会议（）等通信业务的