1.概述光學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展為有線網(wǎng)絡(luò)帶來了革命性的變化。有線網(wǎng)絡(luò)需要考慮所有服務(wù)（電子郵件，語音，視頻等）的基帶傳輸（模擬和數(shù)字）以及IP數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦浴�問題的關(guān)鍵是提供一個可在未來幾年內(nèi)使用的靈活，可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。有線電纜通過提供新的強(qiáng)制性服務(wù)來解決這一“最后一英里”問題。本文的重點是物理層或?qū)嶋H網(wǎng)絡(luò)。與任何其他網(wǎng)絡(luò)相比，寬帶有線電視在網(wǎng)絡(luò)中使用光纖。其目標(biāo)是建立特定的寬帶服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。有線網(wǎng)絡(luò)率先將光纖和傳統(tǒng)的同軸電纜組合成混合網(wǎng)絡(luò)。這種混合光纖同軸（HFC）網(wǎng)絡(luò)對于有線網(wǎng)絡(luò)具有戰(zhàn)略重要性。光纖將模擬和數(shù)字電視從前端傳輸?shù)浇K端。該技術(shù)目前可以在用戶家?guī)子⒗飪?nèi)發(fā)送光纖信號。然后，同軸電纜將寬帶服務(wù)傳輸?shù)郊彝ァＭ�軸電纜的最后一英里用作傳輸介質(zhì)，以支持電話等可選服務(wù)。電纜運營商已經(jīng)升級了同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，以支持雙向通信，以便用戶可以享受其多種服務(wù)，這當(dāng)然需要額節(jié)點”（PDN）和“小型光纖節(jié)點”（MFN）。 PDN結(jié)構(gòu)或類似的變體是在北美部署的HFC網(wǎng)絡(luò)的主要代表，該網(wǎng)絡(luò)可以支持許多新服務(wù)。 PDN與其他HFC結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別在于，節(jié)點的大小不是由固定用戶的數(shù)量決定的，而是由光纖節(jié)點的數(shù)量決定的。射頻放大器和網(wǎng)絡(luò)用戶終端可以由單個網(wǎng)絡(luò)（AC）供電。 MFN是網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的下一步。它代表了深層次的纖維結(jié)構(gòu)。 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(nèi)，與RF頻率無關(guān)。引入HFC網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點或光纖節(jié)點（FN）通常放置在室內(nèi)的信號，然后以光學(xué)方式將其發(fā)送回前端進(jìn)行處理。在“傳統(tǒng)” HFC網(wǎng)絡(luò)中，每個光節(jié)點名義上為500-2000戶家庭服務(wù)。核心網(wǎng)絡(luò)驅(qū)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(diào)制的78個RF通道。通過用戶的機(jī)頂盒終端可以實現(xiàn)對付費頻道和收看前預(yù)付款的可選控制。 HFC結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點之一是能夠增加用戶數(shù)量并以多種格式攜帶多種類型的信息。 HFC有線電視網(wǎng)絡(luò)和電話網(wǎng)絡(luò)之間的區(qū)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(shù)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(shè)備提供了足夠的帶寬。為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，需要四個關(guān)鍵技術(shù)： 1550nm高能光纖可用于承載交互式數(shù)字電視并進(jìn)行“多級正交幅度調(diào)制”（M-QAM）載波頻率信號，并簡化光纖結(jié)構(gòu)降低網(wǎng)絡(luò)成本的接入技術(shù)。 ？同步光網(wǎng)絡(luò)（SONET）多路復(fù)用器用于集成數(shù)字服務(wù)傳輸?shù)氖褂脤τ跇?gòu)建高速多媒體訪問網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。 ？波分復(fù)用（WDM）和密集波分復(fù)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(dāng)網(wǎng)絡(luò)光纖的數(shù)量持續(xù)增長時，無源光學(xué)技術(shù)在成本和性能方面起著至關(guān)重要的作用。決定最佳訪問結(jié)構(gòu)的是足夠的帶寬，這是廣播和交互式小規(guī)模廣播所必需的。 HFC網(wǎng)絡(luò)具有與交互式帶寬的傳輸相關(guān)的四個因素：頻率，空間復(fù)用，頻譜效率和光波長。頻率決定了信道大小（750MHz，862MHz或1GHz）以??及子載波提供哪種類型的信號的能力。當(dāng)業(yè)務(wù)設(shè)置更改時，可以隨時使用每個頻率，與其他結(jié)構(gòu)相比，這提供了獨特的靈活性。

空分復(fù)用確定骨干網(wǎng)中的光纖如何運行并到達(dá)每個節(jié)點，以及如何加載它們。頻譜效率允許使用256-QAM或64-QAM調(diào)制技術(shù)進(jìn)行更改，這些技術(shù)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(wǎng)絡(luò)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(wù)數(shù)量的增加和性能的提高。當(dāng)從前端到用戶端的距離恒定時，光纖配置的時間越長，網(wǎng)絡(luò)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(lián)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(shù)據(jù)，通常至少到現(xiàn)在為止的選擇是SONET技術(shù)。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(shù)字服務(wù)（DS-3)速率的視頻編）的成本非常高，并且與傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)相比，它們的性能指標(biāo)更差。此的區(qū)域才能為節(jié)點供電而不造成過載。與每個節(jié)點500戶的傳統(tǒng)設(shè)計相比。它對PDN的設(shè)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(jié)點設(shè)計中得到了證實：每英里干線的放大器數(shù)量減少約15％至20％，這可以大大延長干線的延伸長度。

將節(jié)點數(shù)增加50％至75％，這可以增加低密度區(qū)域的比例。備用能源的數(shù)量減少了約20％至30％。平均能源供應(yīng)負(fù)荷率提高了約10％至15％。軸電纜覆蓋率從當(dāng)前的15％降低到25％到5％以下？將光纖覆蓋的用戶數(shù)量增加不到5％。 PDN設(shè)計人員充滿信心，這將降低成本。在中密度和高密度領(lǐng)域，它變得非常普遍。但是在低密度地區(qū)（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(dá)到100-250個家庭節(jié)點。但是，由于級聯(lián)的限制，當(dāng)前的HFC-500結(jié)構(gòu)中幾乎沒有低密度節(jié)點可以覆蓋500戶家庭。5.PDN結(jié)論網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(wǎng)很可能安排電話和高速數(shù)據(jù)的傳輸，所以網(wǎng)絡(luò)升級必須以“熱交換”的方式完成，并且完全不能中斷服務(wù)。 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(wǎng)絡(luò)性能和可靠性。這對于中密度和高密度區(qū)域系統(tǒng)非常有吸引力。6.傳輸?shù)接脩艏抑小Ｔ撟罱K同軸電纜還用于家庭終端的網(wǎng)絡(luò)電源，以進(jìn)行電路交換或IP語音（VoIP）服務(wù)。這種結(jié)構(gòu)特征保持了整個HFC網(wǎng)絡(luò)對各種信號格式和協(xié)議的透明性，因此它完全支持當(dāng)前業(yè)務(wù)的現(xiàn)有運營。該行業(yè)面臨的另一個挑戰(zhàn)是為未來的業(yè)務(wù)擴(kuò)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(jù)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?fù)浼夹g(shù)實現(xiàn)了光總線（物理）結(jié)構(gòu)。它的優(yōu)點是簡化了處理過程并降低了相關(guān)成本，并為將來的擴(kuò)展帶來了靈活性（將來可以擴(kuò)展光纖總線以覆蓋更多的區(qū)域）。分析表明，這種結(jié)構(gòu)的成本與傳統(tǒng)HFC網(wǎng)絡(luò)的成本相同。基于物理總線，可以實現(xiàn)邏輯星形或總線操作。例如，在反向傳輸?shù)那闆r下，每個MFN都可以執(zhí)行循環(huán)功能以實現(xiàn)總線操作。另一方面，使用WDM技術(shù)，每個不同波長攜帶的MFN都可以反轉(zhuǎn)邏輯星。

7.結(jié)論線性光波技術(shù)可在HFC基礎(chǔ)設(shè)施上實現(xiàn)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(wù)傳輸機(jī)制和新的商機(jī)。本文中說明的PDN和MFN是HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(wǎng)絡(luò)將使HFC有線網(wǎng)絡(luò)能夠為用戶提供近乎對稱的數(shù)字帶寬，包括為住宅和商業(yè)用戶交換10Mb / s和100Mb / s服務(wù)的能力。通過減少有線電視系統(tǒng)上的模擬信號數(shù)量，釋放更多的數(shù)字服務(wù)容量，可以獲得額外的帶寬。這些數(shù)字服務(wù)將包括視頻和數(shù)據(jù)。這些網(wǎng)絡(luò)將顯示出無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的許多特性，但是成本要低得多。新的商機(jī)不僅將成為現(xiàn)實，而且網(wǎng)絡(luò)本身將變得更加可靠。為了實現(xiàn)端到端可管理寬帶服務(wù)的潛力，必須開發(fā)基本網(wǎng)絡(luò)以支持幾乎無處不在的高速對稱帶寬。有線HFC網(wǎng)絡(luò)有望提供這些功能。隨著光電技術(shù)的不斷發(fā)展，HFC將能夠提供最容易升級的高帶寬網(wǎng)絡(luò)。

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