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浅谈HFC接入网和Cable modem技术
1 HFC的优势
基于IP的核心技术进步已为Internet的迅猛发展提供了有力的支撑环境。但宽带
多媒体接入网技术，由于其多样性，特别是经济条件的限制，目前还很难有各方面都
令人满意的解决方案。接入网直接面向用户，量大面广，在网络基础设施中占50%的份
额，因而如何保护原有投资又能适应技术不断进步，从而能为运营者提供更大的灵活
性，最低的运营成本以及最大程度适应市场未来可能的变化，是发展宽带接入网的根
本策略。
首先，电信运营公司会十分关切其双绞线可能适应的技术范围，现在ITU已规定
ADSL（非对称用户数字环路）在用户标准长度铜线环路达到7Mb／S的速率，而在很短
的长度内（如305m）甚至VDSL（超高速数字用户环路）可达到51Mb人。但目前XDSL过
高的价位在各种接入方案中尚处于劣势而未能获得广泛的应用。
90年代初开始，有线电视网特别是HFC网作为多媒体接入网就十分令人注目，其
宽带介质特性基本满足人们低成本、可升级性和弹性过渡的要求。MCNS（多媒体电缆
网络系统）标准化进程的加快和诸多网络制造商纷纷推出自己相应的前端和Cable
modem产品都显示了HFC在接入网中是很具有竞争力的解决方案。
2 HFC网络中的宽带传输技术
2.1HFC的一般结构
HFC网络由光纤和同轴电缆混合组成，以分支和树型拓扑为特点。在树根处是CMTS
（Cable modem终端系统），从CMTS到邻近的使用光纤，在光纤的末端是光节点，起光
电转换的作用。同轴电缆作为馈电线从光节点连到用户，每个光节点下接500～2000户。
2.2 HFC传输技术
HFC采用射频调制的方式实现宽带传输，传输由CMTS集中控制。下行采用广播的形
式。上行方向共享传输媒体，采用FDMA／TDMA接入方式。下行模拟视频采用旁路的形
式送往标准电视机。数字信号须经过CM适配后才传给PC等数字设备。上行数字信号也
是先经过CM的道配处理后再送入同轴电缆。CM对数字信号进行调制解调和同步处理。在
上行方向，由于共享传输媒体，必须采取适当的措施以防止上行数据冲突。首先，FDMA
技术的使用既增加了上行方向的容量，又避免了冲突。但是，如果将一个信道（频道）
提供给单个链接，则会浪费信道内的通信容量。因此对各个信道又采用TDMA技术，将信
道划分成时隙。上行帧由 DS（Data slots）和CS（Contention slots）两种时隙组成，
它们的数量由CMTS决定。在CM处采用哪个频道哪个信道／哪些时隙完全由CMTS集中控制。
为了各CM能准确地将数据送入规定的时隙，必须进行测距和同步。而CMTS如何进行上行
带宽动态分配，需要各CM随时上报带宽申请信息。带宽申请信息使用CS上传。由于CS是
多个CM竞争使用的，所以上传的带宽申请信息可能发生冲突而失败。失败后必须采用某
种策略进行贯发，直到成功或最终抛弃相应的数据。
HFC网络提供双向带宽业务可采用两种方式：ATM传输和IP传输。为此，出现了两种
相关标准：IEEE802.14和MCNS。IEEE802.14支持ATM传输，MCNS支持IP传输。最新的发
展显示MCNS可能成为全球标准，下面我们重点介绍MCNS
3有线电视Cable modem发展沿革
有线电视网的网络拓朴很适应IP网，利用Cable modem把有线电视升级为双向网络，
以实现高速多方式增值业务接入而成为宽带IP多媒体接入网，其最大竞争优势是能够经
济有效地利用原有同轴电缆或HFC网络平台，能立竿见影提供多种高速增值业务，增加
网络运营者的收入
但是，在上行5～42MHZ频段中，5～20MHZ存在严重的漏斗噪声，此致绝大多数调
制器厂商都不使用该频段，而且进一步要求网络运营者改造原有网络。这样一来，不
仅耗资巨大，而且费工费时，等于重起炉灶，使得有线电视网宽带数据接人在诸多各
具特色的接入方案中处于不利位置。
首先是服务对象的定位，如采用的Internet接入主要是湖览业务，其显著特征是
上／下行速率不对称，下载信息量大大高于上行信息，这就解决了上行频带相对不足
的问题。或者干脆上行用电话线接入，而下行利用有线电视网，完全省去了双向改造。
1997年底多媒体电缆网络系统（MCNS）提出的电缆网数据业务接口标准（DOCSIS1.0版
本）正是基于这一指导思想。
在DOCSIS1.0墨迹未干之时，已有一些厂家开始关注Cable mode的未来走向。对
Web冲浪业务，市场庞大而分散，并不能给电缆网络运营者带来很大的效益。所以运
营者的眼光已逐步放到商业市场上。集团用户在连VPN（虚拟专网）、IP电话、桌面
现频系统等将是商业区的主流业务，他们要求网络提供双向高速数据流，并且保证服
务质量QOS。因此，1998年上半年即提出了支持IP电话和QOS的DOCSIS1.1版式本的升
级要求。1.l正式版本估计在2000年3月推出。MCNS／DOCSIS代表了Cable modem的技
术规范。现又在研讨1.2版的工作。什么是DOCSIS1.2？主要表现在：
*提高了DOCSIS1.1标准，增加了先进的上行物理层。
* 在任何平台上为IP电话提供高性能和高可靠性。
DOCSIS1.0和1.1与1.2之间的差别：
DOCSIS1.0支持多厂家产品，用户在HFC网上得到IP服务。
DOCSIS1.1增加了服务，MAC的提高为QOS（服务质量）和动态控制先进的服务。
DOCSIS1.2增强了途径先进的DHY是适用多种途径最有力和高可靠及带宽。
应用HFC网的Cable modem技术演进以DOCSIS1.2版本为标志而趋于成熟与完善，为
我国有线电视网运营者提供了二次创业的机会，即从经营分配型视听业务而成为ISP，
ICP的IT运营者。可以预见我国宽带多媒体接入网近几年内将会飞速发展，与我国发展
迅速的高速光纤主干相配套，建成全国范围的HFC宽带信息已指日可待。
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