hfc網路常識
1.1 hfc網路的概念和發展
1.1.1 hfc網路的發展
hfc網路是從有線電視網路發展而成，在有線電視出現時，網路規模較小，稱作共用天線系統，網路線路一般由純粹的同軸電纜組成。後來網路規模擴大，由於訊號在電纜中得損耗較大，一般要每隔200-300m得距離上加入放大器中繼，由於在加入放大器得同時也引入了雜訊，經過多級放大器後，訊號的載噪比下降到使使用者的收視質量不能接受，因此靠純粹的同軸電纜不能將訊號送得太遠，後來隨著光纖技術的成熟，光纖被引入到有線電視網路，光纖具有損耗小、不受電磁干擾、傳輸頻寬寬等優點。
有線電視網路上原承載的業務一般只有電視和調頻廣播，這些業務都是單向的，只有從局端（前端）向使用者的訊號，而沒有從使用者到前端的訊號，使用者處於被動接受的位置。隨著資料通訊的發展，以及對承載網路的資料傳輸速率要求越來越高，人們自然想到了有線電視網路，因為有線電視網路在我國已進入了千千萬萬的使用者家中，具有廣泛的接入基礎，而且網路具有很高的頻寬能力，十分有利於開展高速資料接入。但原hfc網路是單向結構，也就是說訊號只能從局端向使用者廣播，使用者不能向局端傳送訊號，無法實現互動式業務，因此hfc網路需要進行改造，使之具有雙向通訊能力。
目前我國許多地區的hfc網路已開始進行了網路雙向改造並實現了寬頻的資料接入。
1.1.2 hfc網路的概念
hfc是hybird fiber coax的縮寫，意思是混合的光纖同軸網，指的就是有線電視網路。光纖同軸混合網是這樣乙個網路：在局端有前端裝置進行有線電視頻號處理，把訊號調製到指定的載波上，主幹線路使用光纖或低損耗同軸電纜傳輸載波訊號，在使用者小區使用同軸分配網路分配下行載波訊號。
以上的定義還只是單向業務的hfc網路，如果要在hfc網路上承載資料業務，網路還必須具有反向轉送能力。目前我們所指的hfc網路都是承載雙向業務的網路。
按流向，hfc網路上存在上行和下行兩種訊號，下行訊號指有線電視載波或cmts（頭端）傳送的資料載波，以廣播的形式從前端傳輸到各使用者家中。上行訊號指cm傳送的資料載波，是點對點的形式從使用者回傳到局端。下行訊號也叫正向訊號，上行訊號也叫反向訊號。
1.2 hfc網路的網路結構
圖1-1 hfc網路結構
1.2.2前端
原先對前端的定義是進行電視訊號處理的機房，在前端，裝置完成有線電視頻號的處理，從各種訊號源（天線、地面衛星接收站、錄象機、攝象機等）解調出**和音訊訊號，然後將音/**訊號調製在某個特定的載波上，這個過程稱為頻道處理。被調製的載波占用8mhz的頻寬，載波頻率有國家標準規定，一路電視訊號就是乙個頻道。在前端多個這樣的不同頻率的載波被混合，混合的目的是為了將各訊號在同乙個網路中復用（頻分復用）。
開展資料業務後，前端裝置中又加入了資料通訊裝置，如路由器、交換機等。
1.2.3 幹線
正向訊號（有線電視頻號載波和下行的資料載波）在前端混合後送往各小區，如果小區離前端的距離很近，直接用同軸電纜就可以傳送，在主幹線路上的同軸電纜線路叫作幹線。幹線一般採用低損耗電纜，但一般300m左右的距離就需要加入放大器。
如果小區離前端較遠，如5-30km，這樣的距離傳送就需要採用光傳輸系統。請注意這裡所講的光傳輸系統不是指pdh或sdh，而是模擬的光傳輸系統，模擬光傳輸系統相對於數字傳輸系統，要求光端機有較高的發射或接受功率，以保證長距離傳輸後仍能使訊號具有較高的載噪比。光傳輸系統的作用是將射頻訊號（rf）調製到光訊號上，在光纜上實現遠距離傳輸，在遠端光節點上從光訊號中還原出rf訊號。
光傳輸系統中的光發射機一般放置在前端機房，光接收機放置在小區。對於傳輸距離特別遠的線路，可以**路中加中繼，將光放大後在續傳。
有些hfc網路為了節約資金，在光傳輸系統或主幹線下還使用支幹線傳輸，支幹線用的同軸電纜一般較主幹線同軸電纜稍小，損耗稍大，但成本要低。
反向訊號（上行的資料載波訊號）的傳輸路徑與正向訊號相反。各使用者的上行資料載波訊號在遠端光節點上匯聚後，調製到反向光發射機，從遠端光節點傳送到前端機房，在前端機房從反向光接收機還原出rf訊號，送入cmts。
正向訊號和反向訊號一般採用採用空分的形式在不同的光纖上傳送。
反向光發射機與正向接收機可以構置在同乙個機殼中，稱之為光站。
光傳輸系統結構如圖1-2。
1.2.4小區分配網路
使用者分配網不僅完成正向訊號的分配，還完成反向訊號的匯聚。
正向訊號從前端通過幹線（光傳輸系統或同軸電纜）傳送到小區後，需要進行分配，以便小區中各使用者都能以合適的接收功率收看電視，從幹線末端放大器或光接收機到使用者終端盒的網路就是使用者分配網，使用者分配網就是乙個由分支分配起串接起來的乙個網路。如圖1-3。
圖1-3使用者分配網路
各使用者的上行資料訊號在cm中被調製，上行資料載波訊號沿著正向訊號相反的路徑匯聚到光站上。分支分配器的輸出輸入埠具有互易性，對正向訊號起分支分配的作用，對反向訊號起混合匯聚的作用。儘管上行資料載波訊號從使用者端到光站的線路與下行載波訊號從光站到使用者的線路相同，但由於下行訊號工作在高階頻率，上行訊號工作在低端頻率，在同軸電纜上的損耗不同而使兩者在同樣的線路上損耗不一致。
1.3 hfc頻譜
1.3.1頻譜規劃
有線電視的頻譜規劃如下：
圖1-4hfc頻譜規劃
表1-1hfc頻譜規劃表
我國採用的標準接近eurodocsis，但目前網上cmts裝置有許多裝置是採用docsis標準。
1.3.2模擬電視和數字電**段
在原來的有線電視網路上開展的業務只有電視，國家標準規定了各頻道的頻率劃分，如：
不同的電視訊號被調製在不同頻道的載波上，這些載波混合後以廣播的形式送到各家各戶。
1.3.3下行頻段
資料下行載波頻率規定在750mhz以上，但實際上資料也可以被調製在電**段的空閒頻道上。
下行rf訊號頻譜（部分）如圖1-2。圖中頻譜由2個模擬的電視訊號頻道和乙個資料載波組成。每個模擬頻道佔8mhz頻寬。
蘭色是資料載波，佔6mhz頻寬（docsis標準為6mhz，eurodocsis標準為8mhz）。一般下行資料載波的電平要求比模擬電視的圖象載波電平低10db左右。
圖1-5頻道頻譜
1.3.4上行頻段
目前在hfc網路上逐步開展起來的資料業務是互動式業務，不但有從前端送往使用者的下行訊號，還有從使用者上傳的上行訊號。cm的上行資料載波頻率在cmts上設定，上行載波頻率的選擇不固定，在5--42/65mhz的頻段內，各hfc網路可任選乙個固有雜訊小、突發雜訊少的頻帶作為上行載波。但一般選擇在20mhz以上，因為20mhz以下一般雜訊較大。
觀察上行頻段雜訊情況可以使用頻譜分析儀。
按照docsis標準，上行載波的頻率頻寬有5種：200khz、400khz、800khz、1600khz、3200 khz，可根據雜訊和速率要求選擇，頻率頻寬越寬，速率會越大。
上行頻率、頻寬、接收功率等引數就決定了cmts的乙個上行通道，cmts定時下發這些上行通道的引數，某個cm（cable modem）註冊後根據配置檔案上的設定選擇上行通道。同時使用該通道可以有多個cm，上行通路在時間上被分割成許多段，每個cm根據設定的服務級別分佔這些時間段，時間段佔的越多上行頻寬越寬。同一通道中不同cm的上行訊號是時分復用。
1.4資料訊號的調製
上行rf訊號是從千家萬戶的終端回傳，是從多點匯聚到一點，存在雜訊累積的問題。根據一些測試結果，大部分的雜訊來自使用者家中的電器，其次線路上由於電纜和接頭遮蔽不良，也會引入外界雜訊，裝置本身也會產生雜訊。如果線路設計或或改造不好，回傳雜訊過大，可能使cmts不能從雜訊中分辨出訊號，或者解調出的訊號錯誤較大，引起大誤碼甚至根本不能解調訊號。
由於上、下行通道的特性不一樣，上、下行資料訊號的調製方式也不一樣。下行通道有載噪比高、下行資料量大的特點，下行資料需要採用較高頻譜利用率的調製方式，而抗干擾能力不強調，一般下行資料訊號採用256qam或64qam的調製方法；而上行通道由於存在漏斗效應，前端雜訊累積嚴重，要求上行資料訊號採用抗干擾能力強的的調製方式，一般採用16qam或qpsk，這兩種調製方式頻率利用律較低，資料速率小。
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