基于有线电视网的高速数据传输设备<1>(余智、门爱东)
【摘要】本文介绍了“基于有线电视网高速数据传输设备”系统的组成、高速数据传输原理、
数据格式、设备的功能及指标、高速数据接收卡(PBI-PCR)技术指标及高速数据点播功能
的实现等内容。
1有线电视网(HFC系统)的组成
有线电视网(HFC系统)包括前端设备、HFC传输网络、光接点机、用户端设备等。(1)
前端设备包括:电视信号源设备、数据业务服务设备、前端信号混合与分离设备。电视信号
源设备包括模拟电视信号源、模拟调制器,数字电视信号源、数字调制器;数据业务服务设
备包括快速以太网交换机、路由器、网络管理服务器、ISP服务器、视频点播服务器等;前端
信号混合与分离设备包括网关、信号混合器、分离器,光发射机、光接收机等。(2)HFC传
输网络由光纤干线组成。(3)光接点机包括光发射机、光接收机,内置干线放大器。(4)
用户端设备包括分配器、电视机、电缆调制解调器、用户PC机等。
HFC宽带接入系统组合成星型结构,所有接在HFC网络上的Cable Modem通过HFC网关进行
互访,或通过该网关与其他网络,比如以大网上的数据通信设备进行互访。HFC网关实现HFC
网络与以大网的桥接,并通过下行信道发送管理命令,控制Cable Modem对网络的使用和设置、
修改网络的参数等。
HFC网关在终端调制、解调系统中,起网桥的作用。在MAC层将以大网与HFC网连接起来。
位于前端或光纤接点上的一个或多个HFC网关,把CATV网络服务区中的用户联接到本地服
务器和访问Internet的路由器上。
位于前端的网络管理服务器,用来控制系统中所有的网关和电缆调制解调器,也可以对
配套的一些设备进行管理,如:路由器、本地服务器、用户PC机等。
用户端的电缆调制解调器将用户计算机接入CATV网,提供PC机和网关之间的双向通信。
电缆调制解调器也有桥接功能,可以连接到本地以大网的HUB上。
HFC系统是一种宽带双向接入网系统,是一种非对称网络,下行信号带宽很宽,上行信号
带宽较窄。它既可传模拟电视信号,又可传数字电视信号。还可传计算机高速数据(包括
Internet业务)。各部分频谱的业务内容如下:
(1)在5MHz-42MHz带宽内传输上行点播数据;
(2)在50MHz-550MHz带宽内下传觎套电视节目(包括传送高速数据频道),及FM调频
立体声信号;
(3)在550MHz-750MHz带宽内下传100-200套数字电视节目;
(4)在750MHz-1000MHz带宽内传高速数据及通信信息。
为传送数字电视(包括传送高速数据)的目的,在8MHz的带宽中,采用64/256QAM调制,
可以提供高于8Mbit/s的传输速率,传1套数字电视(或1套高速数据)节目。在5MHz-42MHz
中选择干扰较低的频带1-2MHz,采用QPSK调制,可提供500bit/s-2.5Mbit/s的传输速率,
传输点播数据、Internet数据及通信信息等。通过上行和下行信道,电缆调制解调器(Cable
Modem)可以实现用户和局端的双向数字通信。
宽带接入系统分两部分,一是位于局端的前端设备,包括HFC网关、快速以大网交换机、
上变频器;二是位于用户家里的电缆数字调制解调器。局端设备将局端服务器上的信息从
Internet来的信息数字调制后发送到HFC网上,用户通过电缆调制解调器提取信息,用户发送
的信息也由CableModem调制发送到HFC网上,由局端设备接收。
如有线电视网还未建成双向网,则上行通信采用电话线。
HFC系统中各主要设备的功能及指标
(1)HFC网关
HFC网关位于局端,它的作用如下:
a)完成上行、下行数据的转发,并对所有电缆调制解调器进行控制和管理。
b)提供Internet和CATV有线电视网之间的连接。通过它双向转发,使有线电视网上的
CableModem可以与以太网上的计算机进行数据通信。
c)网关有三个10BaseT的以大网接口接到以太网网络路由器上,一个双向的CATV电缆接
口接到Cable网络上。从以大网路由器上收到的以太网的数据帧封装成MPEG-2的TS流格式,
经过64QAM调制由下行通道传输到电视网的CableModem。而CableModem要传送的数据经过QPSK
调制从上行通道传送到网关。网关将其解调并转换成以太网的帧格式,发送到以太网路由器。
d)网关还要完成网络管理的功能,包括在下行信道发这时隙定时信号,为CableModem分
配时隙,对 Cable Modem进行配置。注册、调整信道参数等。网关应支持两种管理模式:一
种是本地模式,通过RS232串口进行;另一种是附加一个网络管理服务器模块(SNNP proxy
agent),对远端进行管理。
e)网关的性能指标:
发送电子50-61 dBmW
邻频噪声<-58dB
回波损耗>16dB
输出阻抗 75Ω
接收功率范围 -5--+17dBmV
最大输入功率 35dBmV
(2)电缆调制解调器
电缆调制解调器设在用户端,它是双向电缆调制解调器。它的功能如下:
a)接收CATV网上的下行数据,转换为以大网数据格式,通过以大网接口传送给用户PC机。
下行信道的传输速率8Mbit/s,采用64QAM调制。
b)用户发送的以大网格式的数据经电线调制解调器转换为CATV网络数据格式并调制发送
到CATV网络上。此上行信道的数据设率为500kbit/s-2.56Mbit/s,采用QPSK调制方式,并可
采用TDMA方式对各用户的数据复用到上行信道。
c)电缆调制解调器的性能指标:
输入功率-8-20dBmV
输入阻抗 75Ω
误码率(S/N=23.5dB)10-8
输入回波损耗>6dB
QPSK输出功率 23-53dBmV
功率精确度+/-2dB
输入/输出阻抗 75Ω
锁频噪声<-43dB
(3)下行通道参数
频率范围 50-875MHz
调制方式 64QAM
信号波特率 5.304 M符号/秒
带宽 8 MHz
(4)上行通道参数
频率范围 5-42 MHz
调制方式QPSK
信号波特率1.28M符号/秒
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