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1、毕业设计（论文）加州小区宽带接入比较与选择摘要：随着Internet的迅速普及和网上众多新业务的开放，用户端对宽带的需求也日益增加。现在宽带上网方式较多，有ADSL、小区宽带和有线电视等上网方式，如何才能选择适合自己且经济的宽带上网方式，成为了大家必须解决的问题。本文主要介绍了各种主流宽带接入方式的原理及各种接入方法的比较。 关键词 通信 宽带 ADSL 上网目 录第1章 概 述41.1宽带的概念及需求41.1.1 什么是宽带41.1.2 对宽带的需求41.2住宅小区宽带概念51.2.1 小区宽带网与企业网的主要差别51.2.2 社区宽带网络研究的主要问题51.2.3 社区宽带服务61.3 家
2、庭用户宽带接入的主要方式6第2章 基于电信用户的宽带接入92.1 现有模拟窄带电信业务特性92.1.1 模拟本地环路特性92.1.2 基于模拟本地环路的数据接入102.2 基于电话用户网络的数字本地环路102.3 ADSL体系结构112.3.1 ADSL系统参考模型12第3章 基于有线电视网的宽带接入163.1 有线电视网163.1.1 有线电视的组成、特点与分类163.1.2 HFC有线电视网193.2 HFC宽带接入网193.2.1 双向传输的实现方法203.2.2 HFC宽带接入网的系统结构213.3 HFC网络数据服务与线缆调制解调器21第4章 FTTx+LAN接入网络234.1 FT
3、Tx接入网络234.2 局域网（LAN）的基本概念254.2.1局域网的基本特点254.2.2 局域网分类254.3 FTTx+LAN宽带接入264.3.1什么是FTTx+LAN264.3.2 FTTx+LAN的特点26第5章 比较与选择285.1宽带接入方法的比较285.1.1 HFC与ADSL的比较285.1.2 ADSL和FTTX+LAN比较295.2 宽带运营商比较305.3 加州小区宽带接入方案325.3.1 网络安全解决方案325.3.2 小区布线方案33参考文献34谢辞35附录36第1章 概 述现代社会对信息的需求越来越大，互联网对信息社会变得越来越重要，同时，由于近年来微电子技
4、术、计算机技术的迅猛发展，使得因特网上由简单的传送数据文件到普遍提供实时视频、音频通信及动画、广告等其他娱乐服务，从而使因特网上数据量大增。目前，大部分人上网都是靠调制解调器拨号接入，接入速率比较低，常常会有一个比较长的等待时间，尤其是浏览视频、图片等服务时，人们常常戏称WWW(World wide web)世界范围浏览为世界范围等候(World wide wait)。要改善目前的状况，除了要增加因特网骨干传输通路的带宽、网上服务器的处理能力以及路由器的速度以外，很重要的瓶颈是在用户接入网部分。宽带这个新东西就进入了我们的生活1.1宽带的概念及需求1.1.1 什么是宽带所谓宽带，是指某种传输媒
5、介的宽频带特性及其同时传输多种信号和业务的能力。这样媒介可以是同轴线、光纤、双绞线或是无线的。有了宽带，在传送信息时就有很大的频率范围可以应用。这就使得可能是不同业务类型的多个信号通过不同频率或信道同时传送，而同时发送的信息量也随之加大。1.1.2 对宽带的需求Yankee集团，一家电信科研公司，对2002年到2007年美国宽带用户申请量的调查见图1-1图1-1在中国，宽带市场从2000年开始便展示了其旺盛的增长势头，几年来保持了几何级数的成长率，欧美等国家的宽带普及过程一般会经历三个阶段：以发烧友为主力的“萌芽期”、以效率型用户为主的“高速发展期”和时尚型用户加入的“转型增长期”。从中国宽带
6、市场发展来看，其正处于第二阶段“高速成长期”。目前，宽带用户种类主要有：家庭上网用户、商业上网用户、VPN用户、VoIP用户、NVD用户、个人网站、商业网站、智能家庭用户。商业上网用户又分为：网吧、酒店、写字楼、学校、其他企业用户。1.2住宅小区宽带概念最近一二年来，有关小区宽带和智能化小区建设方兴未艾，在社区的规划及建设中提供更为优质的信息服务，已经成为现代化社区建设的目标。传统消费电子产业、通信产业和快速发展的计算机产业都纷纷涉足这一领域，以试图在这一建设浪潮中分一杯羹，虽然传统小区环境中的家庭用户可以通过连至家庭的电话网进行电话和数据的通信，借助有线电视网和无线广播接受广播电视节目，但随
7、着数字视频广播、VOD、高速互联网接入等各种社区宽带新业务的推出，迫切需要建立一个基于数字传输技术的社区宽带网络来承载这些业务。而计算机、消费电子和通信产业的发展也正趋向于形成一个宽带通信平台，以建立，以建立一个可提供各种窄带业务和宽带业务的社区宽带网络（Residential BroadBand,RBB）。可以说，正是日益增长的宽带业务需求促成了社区宽带网的提出，反过来社区宽带网的发展又带动了更多宽带业务的增长。在小区网络环境中提供宽带多媒体业务，已经成为当今社区建设中一个潜在的和现实的需求，并将成为今后信息时代社区服务的标志。国家信息基础设施的传送平台主要由传输网和接入网组成，社区宽带是连
8、接普通家庭用户终端设备和国家信息基础设施传送平台之间的桥梁。网络通常需求的速率至少是 2 Mbps。按照网络结构的定义，小区宽带网络覆盖了接入网和用户驻地网（家庭网络）两者的范围，该网络的传输速率应足以提供某些视频业务，其通常需求的速率应该达到2Mbit/s。1.2.1 小区宽带网与企业网的主要差别 伴随信息时代的到来，分散的居民用户对宽带业务的需求与日俱增。它在许多方面不同于企业网： （1） 社区宽带网络更强调娱乐功能：如广播电视、交互游戏、VOD、网上冲浪、购物等。 （2） 社区用户与需要专业技术支持的商业用户不同，社区宽带网络更强调易用性。 （3） 社区宽带网络环境更为复杂，更不容易进行
9、控制。1.2.2 社区宽带网络研究的主要问题（1） 社区宽带网的业务：模拟与数字视频，VOD，WWW，多点到多点的业务；（2） 社区宽带网关键技术：调制技术，噪音抑制，信令，组播，数据压缩等；（3） 各种宽带接入网络：有线电视网络，电信铜绞线网络，光纤接入，无线接入；（4） 家庭网络：户内网络构架、社区（户内）网关、户内布线、户内网络标准发展社区宽带网络的基础是必须有实际的，达到规模的经济所需要的业务需求和可行的商业运作模式，其前提是居民的教育水平已经达到一定层次，收入水平也已经超越温饱而进入迫切需要提高素质阶段。发展社区宽带网络的技术基础则是必须能够提供满足业务需要的各种关键技术，如数据压缩
10、业务，宽带接入业务，高效数字传输技术。1.2.3 社区宽带服务 社区宽带网络可能提供的服务非常广泛，并且随着社会和经济的发展，服务需求也不断变化。从居民用户的角度看，社区宽带服务需求有：a) 休闲娱乐服务包括模拟与数字电视广播在内的网上休闲、网上娱乐仍然是社区网络现阶段最主要的市场和驱动力之一。除了电视业务，还包括娱乐节目在线点播，交互式娱乐、联机游戏。多用户联机游戏允许多个用户参与，并同时改变游戏的状态。透过网络实现交互式电子游戏，足不出户就可以和世界上任何地方的人展开搏弈。b) 通信与信息服务需求对于社区用户来说，与休闲娱乐服务同样重要的是对通信及信息服务的需求。在社区宽带网络中，除了可以
11、提供普通电话业务，还可以利用社区网络和Internet的联通能力，实现IP电话、可视电话以及视频会议功能。c) 家居与家政服务需求随着各种消费类电子产品在家庭的普及，通过网络对众多的家用电器进行控制已逐渐成为一种现实需求。如果电冰箱、空调、烤炉等都具有网络接口，那么通过Internet遥测遥控家里的电器就会得以实现。此外，如果电表，水表。煤气表等都可以向网络传输数据并从网络中接受指令，就可以实现短周期的远程抄表/费用自动转帐等等。d) 电子商务需求社区网络的电子商务应用是社区网络需求的最诱人的部分之一，也是即将到来的社区网络最主要的应用和市场推动力。通过节省大量的劳务和时间，可以使用户获得实在
12、的经济效益，反过来又进一步刺激社区网络的发展。电子商务在社区环境下的主要应用形式主要包括网上购物、网上股票交易、远程办公等。电子商务这种商业形态对于发现消费者并且发掘出消费者的购买欲望有很好的效果，这使得电子商务可以在社区网络中大显身手。1.3 家庭用户宽带接入的主要方式（1）ADSL: ADSL是英文Asymmetrical Digital Subscriber Loop（非对称数字用户环路）的英文缩写，ADSL技术是运行在原有普通电话线上的一种新的高速宽带技术，它利用现有的一对电话铜线，为用户提供上、下行非对称的传输速率（带宽）。ADSL是使用电话网作为传输的媒介。当在一对电话线的两端分别
13、安置一个ADSL设备时，利用现代分频和编码调制技术，就能够在这段电话线上产生三个信息通道：高速的下传通道、中速的双工通道和普通的电话通道，这三个通道可以同时工作。也就是说它能够在现有的电话线上获得最大的数据传输能力，这样用户在一条电话线上既可以上网快速“冲浪”，还可以打电话发送传真，而不影响通话质量或降低上网速度。具体工作流程是:经ADSL Modem编码后的信号通过电话线传到电信局后再通过一个信号识别/分离器，如果是语音信号就传到电话交换机上，如果是数字信号就接入Internet。如图1-2所示。图1-2（2） HFC: HFC（Hybrid Fiber Coaxial）网是指光纤同轴电缆混
14、合网。它采用光纤到服务区，而在进入用户的“最后1公里”采用同轴电缆。如图1-3。由于同轴电缆可提供较宽的工作频带和良好的信号传输质量。HFC接入网是以模拟频分复用技术为基础，综合应用模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术、射频技术及高度分布式智能技术的宽带接入网络。通过对现有有线电视网进行双向化改造，使得有线电视网除了可提供丰富良好的电视节目之外，还可提供电话、Internet接入、高速数据传输和多媒体等业务。图1-3（3）FTTX+LAN：FTTX+LAN是“光纤+局域网接入”的英文简称，利用光纤+5类线方式实现“千兆到小区、百兆到大楼、十兆到家庭”的共享式宽带接入方案，小区内的交换机和局端
15、交换机以光纤相连，小区内采用综合布线，用户上网速率最高可达10Mbps(FTTX+LAN方式采用星型网络拓扑，众多用户共享2-10Mbps带宽)，网络可扩展性较强，投资规模小。如图1-4。图1-4（4）其他接入方式：PLC：PLC(Power Line Communication)即电力线通信是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。电力线是一个极其不稳定的高躁声、强衰减的传输通道，要实现可靠的电力线高速数据通信，必须解决低压配电网上各种因素如：噪声、阻抗波动、配电网结构、电磁兼容性以及线路阻抗和容性负载引起的信号衰减等主要因素对数据传输的影响。 宽带无线接入方式：无线接入是指从交换节点
16、到用户终端之间，部分或全部采用了无线手段，分为两种：一种为移动方式，包括CDPD（蜂窝数字分组数据）、电路交换蜂窝、分组无线传输PCS（个人通信业务）；另一种为固定方式，包括微波、扩频微波、卫星、无线光传输和UHF（特高频）。目前，提供PLC接入的宽带运营商较少，并且电力线是一个极其不稳定的高躁声、强衰减的传输通道，不利于可靠传输。城市小区中，因为布线等各种设施已经相当成熟，并且移动性不强。无线接入更适合不发达的广大地区，如新疆，西藏，青海等。所以，暂不考虑以上2种情况，针对小区的宽带接入，重点讨论ADSL，HFC及FTTX+Lan三种方式。第2章 基于电信用户的宽带接入 目前，传统电信部门一
17、般通过敷设大量的用户双绞线电缆为用户提供模拟电话、传真、数字电话和窄带数据业务。电信公司采用被称为数字用户线的新技术来提供社区宽带业务，以充分利用他们价值不扉的现有电话线。我国电信部门已经敷设一亿多条铜双绞线，这是发展以ADSL为主的宽带接入网的重要基础设施。2.1 现有模拟窄带电信业务特性 电信公司在提供传统普通电话业务时，通过位于本地交换局内的电话交换设备而用户建立电话连接，用户通过一对被称为本地环路的用户线连接至电话交换机。通常在同一条用户电缆中缠有多个本地环路，称为束群。用户申请电话服务后，技术人员将通往家中的引入线与束群内的一对线相连。从本地交换局出来的第一个3km馈线电路可以有数百
18、甚至数千对用户线缠绕在一起。从馈线电缆和小对数的配线电缆中抽取出单线对并通过引入线连接户内。引入线从一个被叫作网络借口设备NID的接线盒与用户房间相连。2.1.1 模拟本地环路特性 在公共交换电话网络公共交换电话网络（PSTN）中，模拟本地环路通常提供3003400Hz的通路带宽作为话音通信的服务标准，其根据是人类语音能量大约有80%集中在这一范围。1.非屏蔽双绞线（UTP）最初，提供模拟电话服务的本地环路只有一根导线，采用所谓的“大地回波”形成回路。偶然原因，人们发现采用另一根导线形成回路，即“金属回波”可以显著的消除串音，大大的改善语音质量，从此本地环路变成双线。但长距离并列的线对仍会产生
19、信号的衰减，因为线对可以看做城市一个长而薄的电容，而电容会存储信号而阻止其自由通过。不久，人们发现把线对绞起来可以在一定程度上减轻衰减，这相当于增加了一种所谓互感的电学性质来抵消线上的电容。另外增加金属套或网来屏蔽线对也可以改善语音质量，但这种方法成本太高，而且也会引入衰减。此外，人们还发现非屏蔽双绞线还可降低串音。2.加载与衰减 在电路中，电容会改变电流相对于电压的相位，而相位的变化则意味着最大的电压值与最大的电流值将不能同时出现，这就限制了在电路中通过的功率。然而电感也改变电压与电流的相位，但与电容恰恰相反。既然如此，很容易想到高容抗电路。尽管增加电感可以抵消衰减和信号损失，但通过对绞只能
20、增加有限的电感，解决办法是在UTP上增加额外的电感。这种用电感来延长模拟本地环的过程叫“加载”。在被加载的本地环上，抗衰减效果十分理想如图2-1中给出未加载的曲线当频率增加时，信号的损失要大的多，另外，用22AWG铜线，在加载环路上增加88mH的电感，线圈间距为1800M时，信号的损失要小的多。图2-12.1.2 基于模拟本地环路的数据接入利用公共交换电话网络（PSTN）进行远程接入，用户只要利用一条电话线和普通的模拟话带调制解调器，在向互联网服务提供商ISP神气功能一个账号，交纳一定费用和向电信局缴纳不多的市话费，即可得到世界各地的信息服务，或者通过电话线直接进行点对点的互连。对用户来说，一
21、次性投资很小。模拟话带调制解调器（Modem）是一种可以使个人计算机用户通过公共交换电话网络（PSTN）进行数据通信的数字通信设备，它利用原来传输模拟话音信号的电话线路，通过将数据调制到话音带宽上实现数据通信。利用它用户可以简单方便的接入Internet，是目前个人接入Internet的主要手段。随着近两年上网用户的不断增加，大大促进了模拟Modem在技术、设备、功能及速率等方面的全面发展，在很短的时间内使设备的速率从33.6Kbit/s升到了56Kbit/s。话带调制解调器的最大优势在于，无论是多么慢的终端设备，无论在任何地点，只要有电话，就能立即完成数据传输。2.2 基于电话用户网络的数字
22、本地环路模拟话带Modem其传输速率的上限在双向对称传输时为33.6Kbit/s，在不对称传输时可达到56Kbit/s，然而话带调制解调器的传输速率限制并不是来自于用户线本身，而是来自于本地交换网络。处于本地交换网络边缘的滤波器将语音信号限制为3.4kHz。如果没有滤波器，尽管铜缆接入线存在相当大的衰减，但它能传输的频率仍然可达数兆赫兹为了克服模拟话带Modem在承载数据业务时传输速率较低的弱点，人们先后提出了ISDN，Xdsl,Cable Modem等多种接入技术，其中ISDN提出最早。与在模拟电话线路上以模拟信号方式传递数据的MODEM不同，ISDN是数字式端到端解决方案，采用数字用户环路
23、DSL技术实现用户接入。尽管ISDN传输数据的物理媒介仍然是传统的铜质双绞线，但在其上传输的信号已是数字信号，即在网络侧和用户侧的接口是数字接口。DSL直接将数字信号调制在电话线上，并没有经过模拟/数字转换，所以可以获得比普通调制解调器更多的带宽和速率。它是在普通电话线的两端分别接入DSL调制解调器，利用数字信号的宽频带宽特性进行数据传输。除了ISDN，还有其他数字环路技术，为了方便，人们长用xDSL来表示各种DSL的总称。图2-2表示出了传统Modem与xDSL技术提供Internet接入服务时的网络连接方式和差异之处。图2-2 DSL技术按上行信道（用户到网络）和下行信道的速率是否相同可分
24、为速率对称型和非速率对称型两种类型。速率对称型包括ISDN，高数据率的数字用户线HDSL，单线路数字用户线SDSL。速率非对称DSL有非对称数字用户线，速率自适应数字用户线RADSL，通用非对称数字用户线UADSL，甚高速数字用户线VDSL，ISDN数字用户线。 由于人们网上冲浪、数据检索、视频点播时，下行宽带的需求一般远大于上行带宽，所以速率非对称DSL很适合Internet高速接入等应用。在各种速率非对称DSL技术中，ADSL技术现在的表现最为引人注目，受到了技术厂家和网络运营商广泛的关注。对家庭用户而言，ADSL技术可以提供高达8Mbit/s的Internet下行通道，可以为基于因特网的
25、应用带来更高的接入带宽，大大的提高了Web浏览、文件下载、Web视音频等应用性能，是用户高速宽带应用中很具吸引力的技术。2.3 ADSL体系结构不对称数字用户环路技术于1989年由Bellcore提出，是一种新兴的标准化调制解调技术，其关键是上下行速率的“不对称”。该技术可在普通电话线上将现有电话线路的频宽经由调制解调技术处理后扩大，其中较高容量的部分用来将大量的资料传输到用户端，而用户端经由网络回送信号时，则使用较慢的速率来处理，从而实现高速的数据和语音同传，使现存的双绞电话线成为进入多媒体和高速数字通信领域的路径。以次避免了常规对称传输系统所难以避免的用户侧干扰问题，提高了传输速率，延长了
26、传输距离。2.3.1 ADSL系统参考模型ADSL论坛为组成ADSL收发系统的电线网络提供了在体系结构、接口以及协议方面的技术知道。图2-3描述了组成多媒体通信系统的整体网络组成要素，显示了论坛的工作范围，并对ADSL在网络从同步传输模式转换到异步传输模式过程中可能会遇到的传输配置提出了一系列建议。图2-3表2-1 ADSL论坛系统相关模型定义元 素描 述ATU-C处于网络末端的传输单元。ATU-C可以被集中在一个接入节点中ATU-R处于用户末端的传输单元。ATU-R可以被集成在SM中接入接点宽带和窄带数据的集中点。接入节点可以位于被地交换局或者远端站点B输入到服务模块的辅助数据数字广播单工模
27、式下的宽带数据输入（典型的是广播视频）宽带网络速度超过1.5/2.0Mbit/s的数据交换系统环路铜双绞电话线。依网络不同，可有不同的距离、直径、寿命和传输特性窄带网络速度小于1.5/2.0Mbit/s的数据交换系统POTS简单老式电话服务POTS-C网络端PSTN和POTS间分离器接口POTS-R用户端话机和POTS间分离器接口PDN房屋分配网。把ATU-R连接到服务模块的系统。可以是点对点或多点，可以是被动或主动网络。多点可能是总线或星型PSTN公共电话交换网络SM服务模块。执行终端匹配功能，如机顶盒、PC、接口或者LAN路由器分离器在网络端和用户端分离高频（ADSL）和低频（POTS）信
28、号的滤波器。它可以集成在ATU中，也可以从ATU中物理分离分离出来，或者分为高通和低通，其中低通部分与ATU物理分离。POTS滤波器和POTST-SMARU-R和房屋分配网间的接口。当网络是点对点无源连接时，它与T接口相同。一个ATU-R可以有不止一种T-SM接口（例如，一个T1/E1连接器和一个以太网连接器）。T-SM接口可以集成在业务模块中T房屋分配网和业务模块间的接口。当网络是点对点被动连接时，它与T-SM相同。当ATU-R被集成在服务模块中时，可以注意到T接口在物理级上消失U-C网络端电话线和POTS滤波器间的接口。电话线两端接口分开规定是因为线上的信号不对称的缘故U-C2POTS滤波
29、器和ATU-C间的接口U-R用户端电话线和POTS间的接口U-R2POTS滤波器和ATU-R间的接口VAATU-C和入节点间的逻辑借口VC接入节点和网络间的接口。尽管通过一条物理连接也可以传送所有信号，但它仍可有多条物理连接1.ATU-C和 ATU-R 组件ATU-C ATU-R。，有时叫DSL Modem，属于网络的物理层，用来实现频域带宽分配和速率自适应。POTS业务所占频带高端为4000Hz,数字业务所用带宽的分配使用频分复用或者回波消除的模式。FDM把剩下的频带分为上行频带和下行频带，如图2-3，上行通道占用25200kHz,下行通道频带为250 kHz1MHz.这种方法的一个问题是上
30、行，下行信道不能重叠，这就减小了实际可用的带宽。由于使用宽频，实用传输距离比较近。回波消除是一种被使用在V.32和V.34Modem中的技术，允许上，下行通道频带重叠，实际使用频带比较宽。图2-4提供了回波消除的一个使用实例：下行通道的频率完全覆盖了上行通道的频谱；在频谱重叠的部分使用回波消除技术。图2-3图2-4 回波消除使用了一种技术，发送方传输并记忆发送的模拟信号。另外一端传送的新信号和第一方信号的回波混杂在一起。当信号被接受到，接受方从信号中去除回波后很好的恢复出有用的信号（回波为它上次发送信号的反射）。当只有一次回波时，这个方法效果很好，但桥接抽头能够造成多次回波，这使回波消除速率降
31、低。回波消除技术的费用比FDM高，使其竞争力较低。FDM因为可以降低ATU-R的费用和得以广泛使用。2. DSLAM在参考模型中的接入点也称作DSLAM。DSLAM基本功能是：l 包含一组ATU-C接口；l 将流量从多个ATU-C统计服用至一个连到传输网络的高速主干上；l 将多路复用的流量从传输网络上分接并交给对应的ATU-C；l 协商线路数据；l 作为一个中央管理平台；l 如信号以ATM包方式传送至ATU-R，则终结ATM；l 选择时延路径，也就是将下行的负载分类为高时延或低时延。3.ADSL信道和传输类型 ADSL数据的为数据流可分为7个信道同时传输，见表2-2。信道分两大类型：单工模式，
32、数据只能一个方向传输；双工模式，数据可以双向传输。前面4个信道以单工模式运行，定义为ASO、AS1、AS2、AS3，可以独立运行；剩下的3个信道LS0，LS1，LS2和LS3以双工模式工作。所有的信道是一一对应的，所以这些信道可以复用同一物理链接。表2-2 信道支持简介信道支持简介AS0必须支持，单向从32kbit/s到6.144Mbit/s以32kbit/s倍增。实际的信道速率上限是根据链接和信道情况决定的最大承载容差，所以AS0实际上可以支持更高的速率。AS1选择性支持。在北美单向数据速率从32kbit/s到4.608Mbit/s以32kbit/s倍增（在欧洲和其他地区上限为4.096Mb
33、it/s）AS2选择性支持。在北美单向数据速率从32kbit/s到3.072Mbit/s以32kbit/s倍增（在欧洲和其他地区上限为2.048Mbit/s）AS3选择性支持。在北美单向数据速率从32kbit/s到1.536Mbit/s以32kbit/s倍增（在欧洲和其他地区不支持）LS0必须支持。双向16kbit/s，数据传输速率，范围是32kbit/s到640kbit/s以32kbit/s倍增LS1选择性支持。双向传输速率32kbit/s到640kbit/s以32kbit/s倍增LS2选择性支持。双向传输速率32kbit/s到640kbit/s以32kbit/s倍增第3章 基于有线电视网的
34、宽带接入3.1 有线电视网 有线电视网的初期，为了解决边远地区电视节目的收看，改善城市内处于高大建筑物阴影区内居民的收视效果，采用了公用天线系统MATV。该方案用一个具有良好接受效果的公用主天线接收电视信号，经适当的放大处理后用电缆分配给用户，有效地解决了个体接收所存在的接收效果差、居民住宅区屋顶天线林立的问题。MATV的特点是只接收和差转开路广播电视信号，频道少，传输距离短，覆盖范围一般仅局限与住宅楼、办公楼等。由于MATV系统节目容量小，支持的用户数量小，在其基础上通过引入更多的节目信号源和相应的前端设备，形成了以电缆为传输煤体的闭路电视系统。闭路电视系统的节目数量和用户覆盖范围大大超出了
35、原来公用天线系统，从而覆盖范围扩大到成片住宅小区、企事业单位，方便了本系统内自办节目的播出。随着闭路电视系统规模的不断扩大，对信号的远距离传输、分配、前端设备性能等均提出了更高的要求。为了进一步扩大有线电视的覆盖范围，使之从局部网络扩展到城域网规模，采用了多路微波分配系统、光纤传输系统、光纤电缆混合系统等先进技术。进入90年代中期以来，以Internet为代表的信息高速公路成为世人关注的焦点，随着光纤传输技术、数字技术、及计算机技术的发展，有线电视网络也发生了革命性的变化。有线电视网络光纤化已成为一种趋势，光纤/同轴电缆混合（HFC）系统以其频带宽、容量大、成本低、双向性好、抗干扰性强等优点，
36、已成为有线电视系统的主要模式。由于有线电视网具有网络带宽宽、用户覆盖面大的优点，而成为多媒体宽带接入网的最佳选择之一。HFC网络一般利用 540Hz频带作为上行通信信道，50MHz1000GHz作为下行信号通道，这种具有非对称双向传输功能的结构，使有线电视网络具有廉价、宽带、多功能的特点，实现了分配型业务和交换型业务在有线电视网中的统一。3.1.1 有线电视的组成、特点与分类有线电视系统是一个为了完成电视信号的传输而右各种互相联系的部件设备组成的整体。一般的有线电视系统主要由信号源、前端、干线传输和用户分配等四部分组成。图3-1显示出了传统有线电视系统的组成的原理方框图。1.传统有线电视系统的
37、组成。 传统有线电视网络利用带通传输系统将电视信号沿下行方向从前端传向用户，并利用频分复用方式承载多个模拟信号。为了支持这种带通分配结构，前端主要由三种关键部分组成，即调制器、变频器和信号混合器。调制器是将一个视频信号和相应的伴音调制成一个具有8MHz带宽的、由残留边带调幅视频信号和调频伴音信号组成的中频信号；变频器将此8MHz带宽的中频信号变换成指定的电视频道频率；最后由信号混合器将所有频道的射频信号混合后送入干线传输系统加以分配。图3-1 在传统的单向广播式网络结构中，网络中的所有用户分享这一相同的树枝型网络及其广播宽带，用户可以通过调谐器调谐接收到取得授权的任何一个频道。网络中接收同一频
38、道的用户数或不同频道组合的用户数不受限制。换句话说，就是有线电视网络可以保证所有用户没有任何障碍的接收其广播信号。（1）信号源 信号源是有线电视系统电视节目的信息源，它一般包括电视接收天线、调频广播接收天线、卫星电视地面接收站、微波接收机和有线电视台自办的节目等。（2）前端 前端是指在有线电视系统中用以处理接收到和自办的、需要分配的节目信号的一系列设备。前端位于信号源和干线传输系统之间，其任务是把信号源从来的信号进行滤波、变频、放大、加扰、调制、混合等，使其适于在干线传输系统中进行传输和付费管理。它包括频道处理器、频道变换器、加扰系统、调制器、混合器以及需要分配的各种信号的发生器等。（3）干线
39、传输系统 干线传输系统是一个传输网，由一系列把前端接收处理混合后的电视信号传送到用户分配系统的设备组成。它主要包括各种类型的干线放大器、干线电缆、干线光缆、光发射机、光接收机、多路微波分配系统和调频微波中继等。其任务是把前端输出的高频电视信号高质量地传输给用户分配网，传输方式主要有同轴电缆、微波和光纤。 同轴电缆传输是最简单的一种干线传输方式，具有成本低、设备可靠、安装方便等优势。但因为电缆对信号电平损失较大，每隔几百米就要安装一个干线放大器来提高信号电平，由此引入较多的噪声和非线性失真，使信号质量受到影响。2.有线电视系统的分类 有线电视系统根据其规模大小，干线传输方法、频道利用方式和传输网
40、络结构可分为若干类型：（1）按用户数量分：A类系统：100000个用户以上的城市有线电视网；B类系统：300010000个用户的住宅小区或大型企业生活区内的大型闭路电视网；C类系统：5003000个用户的住宅小区或大型建筑内的中型闭路电视网；D类系统：500个用户以内的小型闭路电视网。（2）按干线传输方法分为：同轴电缆系统、光缆系统、多频道微波分配系统、卫星电视分配系统、光缆与电缆混合系统以及双向查系统等。（3）按频道利用方式分为：非邻频传输系统和邻频传输系统。（4）按系统交互特性分：单向广播式传输分配系统；双向交互式按需分配接入系统。（5）按传输的信号形式分：模拟信号传输分配系统；模拟和数字
41、信号混合传输分配系统。3.传统同轴电缆网络存在的问题（1）可靠差，维护困难 在传统的以同轴电缆为传输干线的有线电视网络中存在着大量的有源部件，如干线放大器、分配放大器等。因此，任何放大器故障都会造成该放大器以下的所有用户信号中断。因此，减少网络中的放大器数量不仅可以减少系统成本，而且可以大大增加系统的可靠性。（2）信号质量低 传统同轴电缆电视系统存在的另外一个问题是用户接受信号质量的降低。由于同轴电缆干线传输系统需要采用大量的放大器来补偿因电缆损耗而衰减的信号，从而造成系统载噪比的下降，引入非线性失真。（3）频道容量小传统同轴电缆有线电视网络存在的问题限制了其规模的进一步扩大和他在多媒体宽带中
42、的应用，因而导致了新一代有线电视网络结构光纤同轴电缆混合网HFC的诞生。3.1.2 HFC有线电视网HFC网络结构是在20世纪80年代后提出来的，有效地解决了传统有线电视系统在支持传统电视广播方面存在的问题。它采用先进的光纤传输技术并利用新型的网络拓扑，显著地增加了提供给没一个用户可用的宽带；通过采用数字传输和复杂的调制技术，有效地增加了上下行通道的承载能力1.光纤干线传输 有线电视领域从80年代便开始了利用光纤来代替传统干线中继传输所用的同轴电缆和与之相应的放大器。由于光纤传输系统在长局里传输时具有非常低的信号损耗，因而显著地减少了前端至每一个最终用户间的放大器数量。更进一步，由于光纤传输比
43、同轴电缆的抗外界电磁干扰能力更强，因而有助于保证传输的图象信号质量，同时满足无线电频管理部门对电磁兼容特性恶毒要求。2.HFC网络拓扑结构在HFC网络结构中，它不仅仅是利用光纤来代替同轴电缆做干线中继，而更中要的是引入光节点，光节点的主要功能是完成干线光纤中继和同轴电缆分配网之间信号的光电转换。结构如图3-2。图3-2 HFC采用的这种节点式网络结构增加了系统的可靠性。正个网络被分成若干个小区以后，各个小区相互独立，网络中任何一点的失效都不会造成大面积的影响。而只限定在一小部分特定用户内，因而它在用光纤代替同轴电缆减少放大器数量使可靠性增加的基础上，使可靠性得到进一步的提高。3.2 HFC宽带接入网 HFC网络结构的提出不仅解决了传统有线电视系统在支持广播电视方面的问题，而且通过引入双向可交换式宽带通信网络，得以支持大范围用户的宽带应用。HFC网络采用先进的光纤传输技术并利用新型的网络拓扑，有效地利用数字传输技术增加了上下行通道的承载能力，具备了承载双向交互式宽带业务的能力。3.2.1 双向传输的实现方法为提供交互式多媒体业务，CATV网必须是双向的。传统CATV网一直是单向的，仅能提供信号的单向传输下行传给用户，而这对开展新业务应用是不够的，CATV网可以通过改进来提供回传通路或上行通信。有线电视系统中实现杀向传输有空间分割法和频率分割法。1.空间分割法
