1-HFC网原理系统概述
HFC双向数据业务原理
03
HFC数据传输过程
数据发送过程
信号调制
将需要发送的数据信号调制到特定频 段上，以便在HFC网络中进行传输。
信号复用
将多个调制信号进行复用，形成一个 复合信号，以便在同一传输介质上同 时传输多个信号。
信号加密
对复合信号进行加密处理，确保数据 传输过程中的安全性和保密性。
信号传输
将复合信号通过HFC网络的下行信道 发送出去，到达用户端。
由于HFC网络具有较高的稳定性 和可靠性，因此语音通话质量也 相对稳定，不会出现明显的杂音 或断线情况。
适用多种场景
语音通信功能适用于多种场景， 如家庭、企业、学校等，方便用 户进行沟通交流。
05
HFC双向数据业务优势与挑战
优势分析
01 02
高带宽与高速率
HFC（Hybrid Fiber-Coax）网络采用光纤与同轴电缆结合的方式，能 够提供更高的带宽和数据传输速率，满足用户对高清视频、在线游戏等 高带宽应用的需求。
HFC双向数据业务原理
• HFC网络概述 • HFC双向数据传输原理 • HFC数据传输过程 • HFC双向数据业务应用 • HFC双向数据业务优势与挑战
01
HFC网络概述
HFC网络定义
• HFC网络是一种基于光纤和同轴电缆混合传输的宽带接入网络， 通过将光纤和同轴电缆结合，实现高速数据传输和广播电视信 号的传输。
时分复用原理
时分复用原理是将时间划分为若干个时隙，每个时隙传输一 个信号，通过时隙的复用实现多个信号在同一信道上的同时 传输。在HFC网络中，时分复用技术用于上行信号的传输， 将用户数据按照时间顺序依次传输。
时分复用原理的特点是信号按时间顺序传输，结构简单，易 于实现，但需要精确的同步控制，以保证信号的正确传输。
HFC网络基础知识(广电技术一目了然)
唐明光
2003.2
HFC网络的发展
1、有线电视网 1990年以前—同轴干线网和同轴分配网 1990年以后—光纤干线网和同轴分配网，即HFC网 2、HFC网 1990—1993年 FTF结构 1993年提出 FTF升级成“全业务”接入网 3、FTF结构的特点 广播式 大覆盖 5000户/光节点 4、HFC“全业务”接入网 交互式 小覆盖 500户/光节点
HFC网络光纤干线设计计算
唐明光
2003.2
HFC网络光纤干线设计计算计划 光节点配置 光缆实际路由 3、计算中输入技术参数： 工作光波长 光纤损耗系数 光连接器数量及插损
分光器的总插入损耗 光接收机平均接收光功率 光链路预留的损耗余量 4、计算结果输出技术参数： 光发射机输出光功率 掺铒光纤放大器（EDFA）输出光功率 分光器的分光比 光链路的技术指标验算结果是否符合要求
（3）离CMTS最近和最远的CM与 CMTS之间的最大距离差为160km； （4）所有的CM通信都通过CMTS 进行； （5）基于IP协议实现通信。
HFC网络频谱安排
5—42MHz/5—65MHz 上行数据业务 50—550MHz 模拟电视（下行） 550—750MHz 下行数字电视、数据 750—1000MHz 未来双向通信业务
HFC光纤干线计算图
如何从实际路由图变换成计算图 星形干线计算图 树形干线计算图 星-树形干线计算图 环形干线计算图
HFC网络光纤干线计算公式
公式（4.1）—（4.11）
HFC网计算公式中的参数选择
工作波长：1310nm、1550nm 光纤损耗系数：1310nm 0.4dB/km 1550nm 0.25 dB/km 光纤连接器损耗：0.5 dB 光纤连接器个数：1—2 分光器总插入损耗 光链路预留余量：0.3—0.5 dB
HFC网络基本知识
资料编码产品名称MA5800 使用对象产品版本编写部门资料版本HFC网络常识拟制：日期：审核：日期：审核：日期：批准：日期：华为技术有限公司版权所有侵权必究目录（TOC Heading）关键词：HFC 、频谱、网络结构、器件、工程计算摘要：缩略语清单：参考资料清单：2022-04-27华为机密，未经许可不得扩散第1页, 共19页第1章 HFC 网络常识（标题1）1.1 HFC 网络的概念和发展（标题2）1.1.1 HFC 网络的发展（标题3）HFC 网络是从 有线电视网络发展而成，在有线电视出现时，网络规模较小，称作共用天线系统，网络线路一般由纯粹的同轴电缆组成。
后来网络规模扩大，由于信号在电缆中得损耗较大，一般要每隔200-300m 得距离上加入放大器中继，由于在加入放大器得同时也引入了噪声，经过多级放大器后，信号的载噪比下降到使用户的收视质量不能接受，因此靠纯粹的同轴电缆不能将信号送得太远，后来随着光纤技术的成熟，光纤被引入到有线电视网络，光纤具有损耗小、不受电磁干扰、传输带宽宽等优点。
有线电视网络上原承载的业务一般只有电视和调频广播，这些业务都是单向的，只有从局端（前端）向用户的信号，而没有从用户到前端的信号，用户处于被动接受的位置。
随着数据通信的发展，以及对承载网络的数据传输速率要求越来越高，人们自然想到了有线电视网络，因为有线电视网络在我国已进入了千千万万的用户家中，具有广泛的接入基础，而且网络具有很高的带宽能力，十分有利于开展高速数据接入。
但原HFC 网络是单向结构，也就是说信号只能从局端向用户广播，用户不能向局端发送信号，无法实现交互式业务，因此HFC 网络需要进行改造，使之具有双向通信能力。
目前我国许多地区的HFC 网络已开始进行了网络双向改造并实现了宽带的数据接入。
1.1.2 HFC 网络的概念（标题3）HFC 是Hybird Fiber Coax 的缩写，意思是混合的光纤同轴网，指的就是有线电视网络。
HFC网络基本知识-20050110
反向光发射机与正向接收机可以构置在同一个机壳中，称之为光站。
光传输系统结构如图2-2。
图1-1光传输系统
1.2.4
用户分配网不仅完成正向信号的分配，还完成反向信号的汇聚。
正向信号从前端通过干线（光传输系统或同轴电缆）传送到小区后，需要进行分配，以便小区中各用户都能以合适的接收功率收看电视，从干线末端放大器或光接收机到用户终端盒的网络就是用户分配网，用户分配网就是一个由分支分配起串接起来的一个网络。如图2-3。
按照DOCSIS标准，上行载波的频率带宽有5种：200KHz、400KHz、800KHz、1600KHz、3200KHz，可根据噪声和速率要求选择，频率带宽越宽，速率会越大。
上行频率、带宽、接收功率等参数就决定了CMTS的一个上行通道，CMTS定时下发这些上行通道的参数，某个CM（CABLE MODEM）注册后根据配置文件上的设置选择上行通道。同时使用该通道可以有多个CM，上行通路在时间上被分割成许多段，每个CM根据设置的服务级别分占这些时间段，时间段占的越多上行带宽越宽。同一通道中不同CM的上行信号是时分复用。
按流向，HFC网络上存在上行和下行两种信号，下行信号指有线电视载波或CMTS（头端）发送的数据载波，以广播的形式从前端传输到各用户家中。上行信号指CM发送的数据载波，是点对点的形式从用户回传到局端。下行信号也叫正向信号，上行信号也叫反向信号。
1.2
HFC网络一般由前端、干线和分配网络组成。
图1-1HFC网络结构
在同轴电缆上信号随频率变化损耗也变化，频率越高，损耗越大。在放大器内一般还有均衡电路，对高低频信号进行均衡，使到达某个节点的信号从频率到高段都相等。均衡的原理就是加大低频信号的损耗，以弥补信号在电缆上的差异。
HFC网管
HFC网络的网管原理及其应用一、概述（一）HFC网络的结构HFC网络的基本组成结构为前端（Headend），分前端(Hub)，光纤主干网，有源网络，用户接入网四部分。
对于HFC网络，光纤主干网分为模拟环网和数据环网。
总前端通过光纤主干网把各分前端联成冗余保护环网。
对于模拟CATV信号环网，由A、B双环组成，对进入各分前端的AB双路模拟CATV信号进行双路由备份，并通过射频开关进行自动切换。
有源网络指前端的上、下行信号通过光纤传输主光工作站部分；而用户接入网指光工作站至用户终端部分。
对于HFC网络的网管平台来讲，根据以上分析，把前端内设备部分叫做内部平台（Inside Plant），对于有源网络及用户接入网，则叫做外部平台（Outside Plant）。
本文主要针对前端内的设备的网管进行阐述。
（二）网管平台的基本结构HFC网络前端设备的网管主要针对安装在前端机房内机架机框内的有源设备，包括各种光接收机、光发射机、前置放大器等进行监测管理，依靠网管接口卡间的线缆连接，再经过转换服务器接入城域网或广域网，由网管服务器通过网络采集各前端设备的各种工作参数，并对数据进行处理，通过客户端网管软件的GUI界面显示在电脑屏幕上。
网管平台的基本结构图如下：网管服务器（Server）基于服务器/客户机(C/S)应用模式，通过IP数据网进行传输。
此结构非常适用于已建有城域网，通过虚网（VLAN）的划分，专门建立一个网管网络。
在各分前端的交接机上预留两个以上的以太网口，一个用于网管转换服务器的接入，另一个用于对各分前端设备进行配置和维护，并支持多用户按不同权限访问网管服务器。
（三）实际应用目前我公司把本市的老城区划分为五个区域，由一个中心机房，四个分前端组成。
中心机房为于广电中心，四个分前端分别为人民路机房、辕门机房、昌安机房和鉴湖机房，并且在中心机房与各分前端之间已建成光纤主干网。
网管的目的就是把这五个机房，通过网管平台，对其内部的有源设备进行监管。
4页 《HFC网络的基础知识》小结
《HFC网络的基础知识》小结一、HFC网络1、HFC：用光纤和射频同轴电缆的组合来传输、分配和交换声音、图像和数据信号的有线电视网络。
2、HFC的形式①光纤到服务区FTSA （Fiber to the Service Area）②光纤到馈线FTTF （Fiber to the Feeder）③光纤到桥接FTTB （Fiber to the Bridging）④光纤到路边FTTC （Fiber to the Curb）⑤光纤到楼幢FTTB （Fiber to the Building）⑥光纤到最后一级放大器FTTLA（Fiber to the Last Amplifier）⑦光纤到家庭FTTH （Fiber to the Home）比较明确的表示方法：N+x，其中，N为光节点，x是光节点后串接放大器的级数。
3、HFC网频谱安排特点（1）采用副载波频分复用方式SCM，各种图像、数据和语音信号通过调制解调器同时在同轴电缆上传输。
（2）一个非对称的信道，上行很窄（我国用户共享是60MHz），下行很宽，（3）限制每个光节点覆盖的用户不允许超过500个用户。
4、国际上标准化组织对HFC接入网的建议（1）数字视频广播DVB组织的建议：HFC单向分配系统参考配置（2）数字音视频理事会DA VIC组织建议：①以MPEG-2为基础的双向HFC网参考配置②以ATM为基础的HFC网参考配置（3）多媒体电缆网络系统MCNS建议：基于IP的HFC网络配置二、光接入网1、光接入网：由一个共享同样网络侧接口且由光接入传输系统支持的一系列接入链路组成，采用基带数字光纤传输技术、传输双向交互式业务的接入传输网络。
2、接入网（OAN）功能参考配置框图3、OAN 3类接口①.业务节点接口（SNI）：提供用户接入到SN的接口。
②.用户网络接口（UNI）：终端设备与应用接入协议的网络终端之间的接口。
③.Q3接口：网络管理接口。
4、OAN 5种参考点①.发送参考点S：紧靠在ONU或OLT中的光发射机的光连接器后的光纤点；②.接收参考点R：紧靠ONU或OLT中的光接收机的光连接器前的光纤点；③.a参考点：ONU与AF之间的参考点；④.v参考点：用户接入网与业务节点（SN）间的参考点；⑤.t参考点：用户网络接口参考点。
HFC网络宽带接入技术
Mbps ,下行传输速率可达35Mbps ,距离可以是100km甚至更远。
当前,HFC主要存在3个国际标准。DOCSIS标准支持北美的有线电视制式NTSC。为了更好地支持亚洲和欧洲的有线电视制式,Cable Labs 组织又提供Eu2roDOCSIS 标准。
（二）HFC主要网络应用
在HFC网络中,局端接入设备以上部分,就是常规的城域或局域网络,有网管系统,也有提供本地业务的服务器,以及相关的用户认证与计费设备。从局端到用户端的Cable Modem 是HFC 的部分,实际上完成的是数据信号在有线电视网络中进行传输的调制解调工作。Cable Modem与用户PC 之间可能通过以太网或USB接口相连。在有线电视网络发达的地区,充分利用已有的网络资源,实现电视信号与数据信号的混合传输,同时又可利用同轴线高带宽的优势,这些都使得HFC 成为一种很有竞争力与潜力的接入方式。
HFC网络基本知识-20040413
反向信号（上行的数据载波信号）的传输路径与正向信号相反。各用户的上行数据载波信号在远端光节点上汇聚后，调制到反向光发射机，从远端光节点传送到前端机房，在前端机房从反向光接收机还原出RF信号，送入CMTS。
1.3
1.3.1
有线电视的频谱规划如下：
图1-1HFC频谱规划
上行频段
（Upstream data）
模拟和数字电视频段
（Analog TV & Digital TV )
下行频段
(Downstream data)
美标
5-42MHz
50-550Mhz模拟电视
550-750 Mhz数字电视
750-860Mhz
正向信号和反向信号一般采用采用空分的形式在不同的光纤上传送。
反向光发射机与正向接收机可以构置在同一个机壳中，称之为光站。
光传输系统结构如图2-2。
图1-1光传输系统
1.2.4
用户分配网不仅完成正向信号的分配，还完成反向信号的汇聚。
正向信号从前端通过干线（光传输系统或同轴电缆）传送到小区后，需要进行分配，以便小区中各用户都能以合适的接收功率收看电视，从干线末端放大器或光接收机到用户终端盒的网络就是用户分配网，用户分配网就是一个由分支分配起串接起来的一个网络。如图2-3。
在同轴电缆上信号随频率变化损耗也变化，频率越高，损耗越大。在放大器内一般还有均衡电路，对高低频信号进行均衡，使到达某个节点的信号从频率到高段都相等。均衡的原理就是加大低频信号的损耗，以弥补信号在电缆上的差异。
1.5.2
衰减器的作用与放大器相反，它是将信号进行衰减。HFC工程中存在多种形式的衰减器，我们一般使用衰减棒，衰减棒的规格有6dB、8dB、10dB、16dB等。如图：
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光传输线路
传输技术及方式
10页
中国有线电视网络规模
总长300多万公里
国家光缆干线网3.2万公里
省级光缆干线电视网11万公里 市县以下光缆传输网30多万公里
2000多个县级网;1000多个企业网;3000多个社区
11页
HFC系统发展趋势
1、由模拟技术到数字网络技术的平稳过渡
广播电视行业技术培训
有线电视HFC系统发展概述
有线电视HFC系统发展概述
HFC系统概述及趋势 HFC系统的优势
HFC系统可实现的业务
2页
电视技术
1941年美国建立第一座电视台纽约WNBT 电视台 从黑白电视到彩色电视的发展 无线传输到有线传输
模拟传输向数字传输
标准清清晰度电视到高清晰度电视
DRM
光接收机
用户服务与管理
光分路器
1310nm/1490nm/1550nm
ONU
数字/模拟电视系 统
WWW
数据接入
RF ONU EOC局端 （EPON终端）
FTTB
机顶盒 EOC 家庭终端
EPG管理
电脑
VOIP
电视骨干网
光发射机
1310nm/1490nm/1550nm
RF 缆桥节点站
FTTC
OLT （EPON局端）
络方向发展，最终实现全光网络；
接入层面向低成本、综合接入、宽带化、光纤
化的接入网发展，最终实现光纤到家庭和光纤 到桌面
14页
HFC系统发展趋势
2、传播方式由单向传输向双向、交互式传输发展。 3、服务方式由单一的服务到多样化、个性化的服务 的改变，现在已经能提供精到每一个用户的有条 件接收系统。
7页
HFC接入网系统的组成
前端 传输分配网络
光传输系统 干线系统 分配系统
8页
广电HFC网的结构展望
构筑全国性的广电网
每个省作为一个网络单元 开展电视信号传输、视频点播VOD、数据传输、电子商务、网上教学、网 上医疗、网上银行等等 全国CATV联网,就构成了全国通用的大网。
公共电话网
用户家 PC
Cable Modem 接入网关 CMTS STB 分支器 LAN Switch 普通电话
接入网关
普通电话
有线电视前端
TV
CATV 网
STB
24页
机顶盒
Internet
CMTS Cable Modem头端
HFC系统可实现的业务
5、现代智能小区建设
在CATV双向网上，可以建成完善的智能小区，完成电子报警监 控、周边红外、单元可视对讲、家庭自动控制、三表远传、电子 公告、背景音乐、停车场管理
//
//
//
1310 nm 数据上传
22页
//
HFC系统可实现的业务
3、VOD（NVOD）视频点播 业务
VOD是一种受用户控制的视频分配业 务，它使得每一个用户可以交互地访 问远端服务器所储存的丰富节目源
23页
HFC系统可实现的业务
4、CATV网上的电话
在CATV网上传电话业务，这种方式叫 网络电缆电话（Cablephone）
广电网技术实现方式
省骨干网
可采用传输性能较好的SDH传输体制, 可满足目前有线电视和通信的需要。 采用光纤物理网,其上通过采用同缆异芯的方式,传输模拟电视信号和数字信号, 设立数据和电视分前端。 当前接入网最佳选择仍是HFC网
市主干网（市---县）
接入网来自9页中国广电接入网形式及技术体制
机顶盒 EOC 家庭终端
智能流量管理 VoIP
光接收机
电脑
VOIP
汇聚 环
ASON/CDN/WDM
1310nm/1490nm/1550nm
RF
FTTB
RF
ONU
机顶盒
LAN ONU （EPON终端）
LAN 电脑 VOIP
IPTV集成播控平 台
IP骨干网
核心交换 机
网络管理系 统
26页
谢谢!
27页
三网融合
电视
电话
上网
17页
HFC网面临的竞争
直播卫星
国外卫星直播已成重要方式 06年我国再次发射直播卫星
无线接入
DVB-T DVB-C的设备作无线传输
IP传输
网上视频点播已成为一种方式 网上有大量实时视频图播放 优势和不足都存在
18页
今天广电网络承载业务
模拟视频
音频
模拟电视
调频广播 电话
报警
商业区
HFC Cable Network
办公区
数据
数字视频
Cable Modem
交互电视 EPG VOD 游戏
住宅区
数据广播
小区管理
19页
HFC系统可实现的业务
目前经过双向改造的CATV系统用途广泛，业务范围比 以前单一传输电视信号有了很大发展，可以提供多种综合 信息业务服务: 基本业务模拟电视
21页
CATV网上的数据通信
CATV网上双向高速数据传送功能
Internet接入能完成WWW浏览、收发电子邮件E-mail；FTP网络文件传输、文件 下载等
Cable Modem技术 光无源网络技术——PON技术
1550 nm 广播电视
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1490 nm 数据下行
//
//
//
4页
电视传输网络发展历程
CATV(Cable Television)
共用天线在城市发展中，高层建筑物不断兴起而造成了接收障碍 （阴影区和重影干扰）
完成人们期望实现高质量、多频道、多功能的电视传播
并能双向传输和交换信息
5页
HFC宽带多功能网络简介
HFC
(Hybrid fiber coax)光纤同轴电缆混合网 作为一种（接入网）的结构模式，是美国AT&T公司 在1993年提出的，是采用光纤和有线电视同轴电缆网 络传输信号、数据的宽带接入技术。
• 技术指标提高 • 带宽拓展 • 节目容量增多
1、广播电视业务
数字电视节目播出和传输
• 条件接收（CA） • 用户管理（SMS） • 电子节目指南
20页
HFC系统可实现的业务
2、 CATV网上的双向数据通信
在CATV网上进行双向高速数据的传送 适合用高速Internet接入能完成WWW浏 览、收发电子邮件E-mail；视频游戏、音 乐点播、FTP网络文件传输、文件下载， 实现信息交流和资料传送等 Cable Modem技术 光无源网络技术——PON技术
QAM调制数字电视 数据传输 伴随双向VOD系统的数据传输
12页
数字化传输与模拟技术对比
提高了电视节目的质量
图象质量达到DVD水平，伴音达到环绕立体声效果 噪声没有积累，各用户的信号质量一样 图像尺寸（取样数×扫描行）720×480 主观评价约4.3分。与模拟的3级左右相比，图像等级提高1级
现代 CATV 网的特点 是有广泛的市场和广 阔的发展前景，有线 电视在 21 世纪将成为 重要的社会信息媒介。
25页
九州三网融合解决方案
业务层 骨干核心层 汇聚层
本地节目
宽带接入层
FTTH
ONU家庭终端 WIFI
终端
1310nm/1490nm/1550nm
LAN RF 家庭多媒体中心
增值业务服务
信号无失真再生 增加了电视节目的数量
1个8MHz模拟频道可以传8～10套数字电视节目
可方便实现加密／解密 多功能业务
电视网站 股票 能实现各式各样的交互式应用
中间件技术
13页
HFC系统发展趋势
1、有线电视网的光纤化程度进一步加快。
主干层面
正向高速率、高可靠、大容量、智能化的光网
6页
广电HFC宽带网络简介
“HFC网” ：光纤—同轴混合网
典型的“HFC网”用光纤把有线电视网的前端连到居民小区（200-1500户）， 这些光接收机接收到光信号后，再输出射频电信号驱动一个用户同轴网。这 就是标准的“HFC网”，即有线电视光纤——同轴混合网
目前“HFC网”主流方式
在九十年代中后期我国的地方广播局、电视台对有线电视网络大都作了升级， 扩大和加强他们现有的服务,目前广电主流的方式就是“光纤到用户小区”
3页
RCA TRK 9 1939( 美国)
电视传输网络发展历程
有线电视起源
早期电视的接收方式
一律都是接收开路信号，接收的质量差，频道少
共用天线电视系统MATV（Master Antenna Television）
随着开路电视节目的增多，对电视接收质量要求提高，为了改善接收条
件，多个用户共用一组优质天线，以有线方式将电视信号分送到各个用 户的电视系统。
接入网采用HFC和五类线并行接入户的网络结构形式 骨干网
采用 SDH（提供n×DS3信道） 、IP、ATM技术体制； DWDM ① 环型：总前端到分前端，1550nm加光放 、1310nm ② 星型：分前端到光点，1310nm或1550nm ③多级星型（树型）：EPON的首选方式，1310nm/1490nm/1550nm ① 模拟广播电视信号 ：传统的视频采用残留边带调幅，伴音则采用调频方式 ② 数字电视信号：QAM调制，占用8MHz带宽 ③ 高速数据广播：QAM或PSK调制，占用8MHz带宽 ④ 双向数据通讯： EPON、CABLE MODEM（符合DICSIS标准）