重庆大学电气工程学院
【摘要】本文较详细的阐述了基于HFC技术的智能小区的宽带接入方式，并以重庆某小区HFC宽带接入实例，说明了基于HFC技术的宽带接入在智能小区中的应用。
【关键词】智能小区 宽带接入 HFC
智能小区，智能住宅作为人们追求的目标，必然会增加整个小区网络布线的复杂性和难度。为此，网络布线的优化刻不容缓。随着全球信息人进程的加速，宽带多媒体业务日渐成为通信网络及电信运营商的重点发展方向。如何在同一网络中传输包括视频、语音和数据等在内的宽带综合多媒体信息是当前通信网络产业界的一个中心议题。而实现宽带多媒体业务数据传输的关键，在于网络?quot;最后一公里"，即从多媒体骨干网到每家每户的宽带接入网。
基于HFC的宽带接入技术充分利用现有的HFC网络资源，避免了网络的重复建设，有效地解决了网络布线的困难，降低了小区整体投资的成本。有线电视网具有高达860MHz的带宽及双向传输能力，除使用CATV传送大量电视节目外，还有充分的带宽资源可提供各种业务应用。这些业务按其类型可分为音频类、视频类及数字类等，是当前发展信息高速公路的最佳综合业务宽带接入网途径之一。同时，该网络还可以提供各智能子系统（如三表远传、安保等系统）的数据通道实现整个小区网络布线的优化与集成。
1 HFC简介
1.1 HFC的特点与频带划分
HFC（Hybrid Fiber Coax）即混合光纤同轴电缆网。该网络是一个双向的共享媒质系统，包括前端和光纤结点之间的光纤干线，以及从光纤结点到用户驻地的同轴分配网络。视频信号以模拟方式在光纤上传输。光纤结点将光纤干线和同轴分配线互相连接。光纤结点通过同轴电缆下引线梢晕?00到500个用户服务。这些被连接在一起的用户共享同一根线缆，并因此同时共享它的可用容量和带宽。与传统的树形和分支形电缆网络相比，HFC大大减少了前端和住户之间的放大器数目，因此改善了信号质量，提高了可靠性（放大器故障是CATV网络上业务中断的主要原因）。采用这种HFC拓扑结构还有其他几个优点。光纤干线上不再需要放大器。光纤的噪声干扰较小，同时其信号衰减也很小。当确实出现放大器故障时，只影响很少的用户，故障定位也比较容易。
目前，传统有线电视网大多是300MHz、450MHz或550MHz系统。HFC采用860MHz的同轴网络它既要支持广播信息的传输，又须支持双向信息的传输。根据GY/T106－1999的最新规定，HFC的频带划分如下（如图1所示）
图1 HFC同轴电缆频带划分
〇 5MHz～65MHz用于上行传送模拟、数据及控制信号。
〇 87MHz～108MHz用于FM广播。
〇 108MHz～550MHz用于下行传送模拟、数据及控制信号。
〇 550MHz～860MHz用于数字信号下行（如：VOD、HDTV等）。
1.2 HFC宽带接入网络系统的业务功能
1．传统业务如：模拟广播电视、调频广播等；
2．高速数据业务如：基于IP技术的高速Internet接入；
3．IP话音/IP视频（Voice over IP/Video over IP）业务；
4．其他增值业务如：远程教学、远程医疗、虚拟专网（VPN）、视频点播（VOD）、电视会议、远程办公、数字电视、提供小区内综合信息资源的共享通道、周界报警信息的传递、闭路电视监控系统图像的传输、访客对讲系统联网信息的传输、防盗报警信息的传输.
2 HFC组网方案
2.1 系统框架
HFC的系统框架如图2，管理中心配置设备有：数据前端设备（INA）、网管系统、本地服务器、有线电视节目源。每台INA的输出与电视信号混合后经光分配器可服务多个光节点，每个光节点服务约300到500个用户，可为每个用户提供足够的带宽。
图2 系统框架图
2.2 用户端系统框架
用户端系统示意图如图3，在用户端，配置Cable Modem为用户提供高速数据服务，配置HomeGateway作为安防、远程抄表及公共设备监控的数据采集终端；以Cable Modem作为IP的数据传输终端，在HFC宽带通信网络上搭建数据信息通道。
图3 用户端系统图
2.3 Cable Modem与光纤结点之间的物理拓补结
Cable Modem的主要功能是在线缆网络上传输从网络到用户及从用户到网络的高速数字数据。图4描述了Cable Modem和光纤结点之间的物理拓扑结构和接口。这里"X"表示连接到该子网上Cable Modem的数目。根据业务量，该拓扑结构通常可以支持300到500个家庭。在通路层上，为了接收数字数据信号，下行方向Cable Modem必须将接收器调谐到550到860MHz之间的一个6MHz频带内。这里，假设该电缆子系统中有"M"个下行通路。工业界选择QAM调制方式作为下行方向的调制技术。在上行方向，Cable Modem实现发送器功能，利用5MHz到65MHz之间的一个6MHz频带将信息传送到前端。这里假设使用"N"个上行通路来传送上行数据。采用突发QPSK调制技术对数据进行调制并放入一个6MHz信道。
图4 Cable Modem/光纤结点物理结构
3 HFC系统的优势
建立HFC宽带接入系统，相当于在整个居住小区建立了信息"高速公路"，住户可在"高速公路"上驰骋，花费少、时间短而获得最大量的信息。网络中心则相当?quot;高速公路"出入口的收费站及管理站，物业管理处可结合有关规章制度和小区的特点，开发物业管理系统，通过对小区的维护和建议，为住户提供各种信息服务和管理，为各种不同类型的住房提供所需的居住、生活环境，收取必要的管理费等达到物业管理增值的目的。
1．高速Internet接入优势，国内的家庭上网主要采用普通电话线的Modem方式，即通过电信部门的PSTN接入Internet主干网。受PSTN交换机64kb/s话路的限制，上网最高速率仅达56kb/s。即使采用窄带ISDN的2B＋D终端方式，也只能达到128kb/s。对宽带多媒体业务的支持仍不能令人满意。而Cable Modem最高可达46Mb/s的下行速率，可以充分满足宽带多媒体业务的需要。IP路由器位于前端。对共享媒质结构，前端集中所有IP业务量并将其发送到IP路由器。代理服务器或高速缓存是可选的，可以设置在前端。它们存有流行的WWW页面和文本的拷贝。这些拷贝可以按要求以快捷的速度发送给请求的Cable Modem用户。
2．带宽的优势，一般可达到500户共享40M的带宽，可保证用户的高速接入。
3．利用HFC技术信息传输距离较远，且无严格的传输距离限制。
4．利用HFC网资源解决安防、三表远传等传输媒介问题，节省了投资且便于施工。
4 工程实例
重庆某智能小区的HFC宽带接入工程位于重庆渝中区。一期建筑面积为8万m2，为两栋29层高的商住楼。为了搭建小区的信息高速公路并为了节省投资和便于施工管理，决定在该小区内实施HFC宽带接入。该工程选用美国休斯公司的产品CableStream。小区的前端室设在A栋的第8层。前端设备选用CableStream的电缆调制解调器前端CSH3000，该设备兼容DVB2.0和欧式MODEM1.0并基于快速IP技术高效利用带宽，可扩展至2个下行（110Mbps）16个上行（100Mbps），并且有数据、图象、语音及外带服务一体化的功能。该设备采用先进的QOS管理适应于不同的用户和服务，其热交换和实时下载技术使在线配置具有灵活性。终端设备选用CableStream的高速欧式电缆调制解调器CSR3000，该设备兼容欧式调制解调器标准1.0版，完全兼容DVB的MAC层标准，可现场软件升级，通过强有力的软件下载机制，以保证将来可不断加强业务服务。该设备可连接多达12台家庭网络PC，具有集成的IP路由功能，其优化开发的欧式射频接口，保证最大效率利用频谱和最小化导入噪声和失真。系统管理采用CableStream的电缆调制解调器的网络管理软件CSM1000。该软件支持远程管理电缆调制解调器系统的机项盒系统，通过模块化StreamPloit体系结构机制自动配置系统、用户类别及服务，其先进的QOS管理导致商业模式灵活多样。通过实施HFC宽带接人满足了小区的智能化要求并节省了投资。
5 结束语
从长远来看，HFC计划提供的是所谓全业务网（FSN），即以单个网络提供各种类型的。
模拟和数字通信业务，包括有线和无线、语音和数据、图象信息业务、多媒体和事务处理业务等。这种全业务网络将连接CATV网的前端、传统电话交换机、其他图象和信息服务设施（如VOD服务器）、蜂窝移动交换机、个人通信交换机等等。许多信息和娱乐型业务将通过网关来提供，今天的前端将发展成为用户接入开放的带宽信息高速公路的重要网关。用户将能从多种服务器接入各种业务，共享昂贵的服务资源，诸如 VOD中心和ATM交换资源等。简言之，这种由HFC所提供的全业务网将是一种新型的宽带业务网，为我们提供了一种实现宽带通信的良好方法。
----《通信世界》
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