有线宽带技术讲义教程

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1、有线宽带技术凌淮生2008年4月提纲一、有线宽带的基本原理二、双向HFC网络中各基准点电平的设置三、回传噪声分析四、有线宽带数据传输速率分析五、数字信道的检测指标六、用户端连通状况的检测宽带接入的几种方式DSL：数字用户环路，基于普通电话双绞线；常用的ADSL为非对称数字用户环路；HFC：基于有线电视光纤同轴混合网，简称cablemodem(CM)；LAN：基于五类线的高速以太网技术；EPON/GPON：基于光纤接入技术，OLT(光线路终端)、ONU(光网络单元)；无线接入技术：--WiFi（无线局域

2、网），WiMax（无线城域网），3G（无线广域网）。各种接入技术的发展概况“HFC有线宽带”在美国发展迅速；已占据全美67%的宽带接入市场份额，“DSL”为28%；DSL在亚太地区发展迅速，用户数量占优；2004年EPON、GPON等标准发布之后，因其本质上和LAN一样是基于IP的数据网络，但因EPON/GPON充分结合了无源光网络技术和以太网技术的优势，引起了业界的广泛关注。在光纤入户还不现实的情况下，EPON/GPON采用EOC（Ethernet-over-coax）或LAN等技术实现入户；HFC

3、有线宽带数据业务传送的0和1的数字基带信号，和模拟信号有很大差别，为了使数据业务也能在HFC网络中传输，就要采用数字调制技术，将0和1的数字基带信号调制在相应的射频载波上，和其他模拟信号一起传输。HFC有线宽带可以这样理解：前端的电缆调制解调器头端系统（简称CMTS）将数字基带信号调制成相应的模拟信号送给客户端，客户端的电缆调制解调器（简称CM）解调出数字基带信号后送给客户计算机；反过来，完成逆过程。数字信号的调制与解调调制1110010010011100100100解调HFC网络数据传输系统构成数据

4、交互信道协议IP数据链路层物理层转发物理介质相关子层链路安全子层介质访问控制子层下行传输会聚子层802.3/DIX逻辑链路控制子层IP802.310Base-T透明网桥802.3/DIX逻辑链路控制子层802.3/DIX逻辑介质访问控制子层CMTS栈CM栈物理介质相关子层链路安全子层介质访问控制子层下行传输会聚子层802.3/DIX逻辑链路控制子层DOCSIS标准DOCSIS标准：DOCSIS协议(Data-Over-CableServiceInterfaceSpecifications电缆数据业务服

5、务接口规范)定义了CableModem通过HFC网络进行数据传输的接口需求，它是由美国有线电视实验室(CableLabs)推出并通过ITU(国际电信联盟)认证许可。现在DOCSIS协议有四个版本：DOCSIS1.0、DOCSIS1.1、DOCSIS2.0、DOCSIS3.0欧洲也有相应的标准，即Euro-DOCSIS，中国的标准接近Euro-DOCSIS。网络结构光纤光节点电缆模拟+数据前端分前端光节点光节点光节点接入网网络结构互联网出口分前端CMTSCablemodem系统原理图回传光接收机用户光节

6、点模拟主环控制/电源光接收机光发射机模拟备份环政府、银行、企业等集团用户10M/100MCMHLTVPCCMTS上变频器分中心前端放大器分支器分路器混合器自办节目办公室/SOHO100M1G接入交换机A/B开关数据平台核心路由器楼放A、B平台的融合系统组成HFC数据接入系统组成－－前端设备CMTS、用户端设备CM和操作支持系统OSS。CMTS：HFC网络数据接入局端设备，是数据网络和HFC模拟射频网络的连接设备，主要完成网络数据的转发、协议处理以及射频调制解调等功能。网管/操作支持系统服务器（OSSS

7、erver）：提供系统和网络的设备管理、以及系统运行所需的各种服务器支持（DHCP、TFTP、ToD、LOG服务器）。CM：连接HFC网和用户终端，主要完成的功能包括HFC网和用户数据网络之间的数据转发、协议处理以及调制解调等功能。CMTS典型应用拓扑图HFC网络INTERNETCMTSROUTERSWITCHFFBPMCM接入服务器CM后台管理PC上下行通道的传输机制下行广播机制：下行通道是一种多址控制，一个CMTS能管2000个CM，这些CM都共享这一下行通道，CMTS以广播形通过下行通道发送多址

8、数据信息，一点对多点，每个CM都拥有一唯一的地址码，CM通过下行信号中的地址码与自己的地址码进行判别是否是自己的信息；上行时分复用（TDMA）机制：上行通道是一种汇聚式的通讯多点到一点。CMTS将上行通道划分成一个个小时隙，每个小时隙由CMTS分配给在线的CM，CM在属于自己的小时隙内发送信息。小时隙的分配是CMTS根据在线的CM数量实行动态分配的，例如某一CM下线后，系统会将原来属于这个CM用的时隙释放出来分配给其他在线CM。时分复用(TDMA)时分复