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最早的电视广播都是无线传送,每个电视台的每套节目都被调制在不同的频段进行发射,以避免干扰;
随着电视台的增加和节目数量的增多,频带拥挤的矛盾越来越突出。
为保证各个电视频道间互不干扰,而且能尽可能多地给用户提供节目频道,便产生了有线电视网。
有线电视网在传输电视信号的功能方面与无线电视广播类似,有线电视信号的传输也是通过把不同频道的节目调制
在不同的频段,再经过有线电视网络送到用户。
只是它可以同时传送的频道更多,而且节目质量也更好;
这主要是因为有线传输隔绝了与周围电磁信号的辐射干扰,而且可以保证在较大频带范围内衰减较少。
早期有线电视网络是采用同轴电缆结构,是一种树型结构网络,从有线电视台出来后不断分级展开,最后到达用户。
前端负责收集来自卫星传送的电视信号、无线广播的电视信号及经微波传送的电视信号。
其主要功能是收集、调制及传送出电视节目,同时具有控制功能。
主干网利用干线放大器的接力放大,可以传输较远的距离。
到居民较集中的地区,使用分配器从主干网分出信号进入分配网络。
分配网络再将信号用延长放大器(LineExtender)放大,最后从分支器送到用户。
而且,这种树型网络还会随居民分布情况的不同,分出更多的层次。
网络技术
HFC即HybridFiber-Coaxial的缩写,是光纤和同轴电缆相结合的混合网络。
HFC的主要特点是:
传输容量大,易实现双向传输,从理论上讲,一对光纤可同时传送150万路电话或2000套电视节目;
频率特性好,在有线电视传输带宽内无需均衡;
传输损耗小,可延长有线电视的传输距离,25公里内无需中继放大;
光纤间不会有串音现象,不怕电磁干扰,能确保信号的传输质量。
同传统的CATV网络相比,其网络拓扑结构也有些不同:
第一,光纤干线采用星形或环状结构;
第二,支线和配线网络的同轴电缆部分采用树状或总线式结构;
第三,整个网络按照光结点划分成一个服务区;
这种网络结构可满足为用户提供多种业务服务的要求。
随着数字通信技术的发展,特别是高
速宽带通信时代的到来,HFC已成为现在和未来一段时期内宽带接入的最佳选择,因而HFC又被赋予新的含义,特指利用混合光纤同轴来进行双向宽带通信的CATV网络。
HFC网络能够传输的带宽为750MHz~860MHz,少数达到1GHz。
根据原邮电部1996年意见,其中5~42/65MHz频段为上行信号占用,50MHz~550MHz频段用来传输传统的模拟电视节目和立体声广播,550MHz~750MHz频段传送数字电视节目、VOD等,750MHz以后的频段留着以后技术发展用。
系统组成
简介
由于HFC网络的上述特征,使其成为宽带双向综合信息传输网络的首选方案,ZXHFC宽带接入系统就是一个应用实例。
ZXHFC宽带接入系统构建在现有的HFC网络上,借助HFC网络的双向传输能力为集团和个人用户提供各类速率的数据传输服务,同时不影响原有的模拟有线电视传送。
ZXHFC系统是一个非对称的数据传输系统,一套ZXHFC设备,能同时支持一路下行通道和五路上行通道。
下行通道在6MHz的模拟带宽上提供30Mbps的数据传输率,每个上行通道在2MHz的模拟带宽上提供2.56Mbps的数据传输率。
该系统对于高速接入Internet是非常理想的。
HFC的数据传输一般采用所谓的“副载波调制”方式进行,即利用一般有线电视的频道作为频宽划分单位,然后将数据调制到某个电视频道中进行传输,我国采用的PAL-D制式是每个频道8MHz频宽。
ZXHFC宽带接入系统的设备主要有两类,位于前端的设备是HFC网关(ZXHGW),包括CMTS、上变频器和以太网交换机;
位于用户端的设备是线缆调制解调器,共有两种型号的线缆调制解调器,外置式的ZXCME和内置式的ZXCMP。
其中:
HFC网关
HFC网关位于局端,完成上、下行数据的转发,并对所有线缆调制解调器进行控制和管理。
在ZXHFC宽带接入系统结构中,前端网络控制器叫作CMTS(线缆调制解调器终端系统),用来将用户的线缆调制解调器和前端的服务器或者是访问Internet的路由器联接起来。
一个CMTS最多能够支持上千个线缆调制解调器。
CMTS系统包括调制器、解调器、上变频器、网络接口、TDMA和系统控制器等几个功能模块。
从位于前端的路由器或者服务器发往下行通道的数据,先经过协议转换,然后再进行64QAM调制以及频率搬移,通过HFC网络发送到用户端。
上变频器用来将CMTS输出的43.75MHz中频搬移到50~860MHz的射频范围内。
从用户线缆调制解调器发往上行通道的数据采用QPSK方式调制,并用TDMA方式复用到上行通道。
整个系统通过网络管理系统(NetManagementSystem,NMS)来管理,只需通过前端的PC机运行NMS程序就可以对所有的系统参数进行设定和控制。
调制解调器
线缆调制解调器用在用户端,它接收CATV网络上的数据,并将其转换为以太网数据格式通过以太网接口传送给用户PC;
用户发送的以太网格式的数据经线缆调制解调器转换为CATV网络数据格式并调制发送到CATV网络上。
家用线缆调制解调器包括QAM解调器、QPSK调制器、TDMA控制器和10Base-T以太网接口等功能模块。
线缆调制解调器是双通道的线缆调制解调器,接收从下行通道来的数据,并通过上行通道发送数据。
下行通道数据峰值传输速率10Mbps,上行通道数据峰值速率2.56Mbps。
线缆调制解调器将PC接入HFC网,使PC能与前端设备通过HFC网进行全双工的数字通信;
而且,线缆调制解调器采用了先进的信号处理技术,能有效地利用电缆的可用带宽。
组网结构
系统结构取决于CATV网络的结构和需服务的用户数量,一般情况下,系统包括以下三个子系统:
位于前端的网络管理系统,用来控制系统中所有的ZXHGW和CM;
位于前端或分前端上的一个或多个HFC网关(ZXHGW),每个网关把HFC网络服务区中的用户联结到本地服务器和访问Internet的路由器上;
用户端的电缆调制解调器(CM),将用户计算机接入HFC网,提供PC与ZXHGW的双向通信,CM也有桥接功能,可以连接到本地以太网的HUB上。
由一个ZXHGW组成的系统如图3所示。
Internet资源、ISP服务器和VOD服务器中的信息经快速以太网交换机处理,通过HFC网关ZXHGW送到混合器和模拟电视信号一起处理,分别在自己的频段经光发射机转换成光信号送到HFC网络的光纤传输网;
在用户端先由光节点机取出信号并变成电
信号,再通过分配器到达用户的电视机或经电缆调制解调器后到达计算机。
用户的上行信号从计算机经电缆调制解调器、光节点机、光传输网络、光接收机送到服务器;
另一路回传电视信号可以实现可视电话、视频会议和家庭防盗报警等功能。
展望
HFC网络系统是介于全光纤网络和早期CATV同轴电缆网络之间的一个系统,它具有频带宽、用户多、传输速率高、灵活性和扩展性强及经济实用的特点,为实现宽带综合信息双向传输提供了可能,许多厂商都在瞄准这一领域。
当然,它的功能上还需要完善,还有因网络结构使每个光节点的用户数不宜太多(300~500户)的不足。
总之,要大范围普及这种系统还有大量工作要做。
HFC(混合光纤同轴电缆网)是一种发展前景广阔的通信技术,电信服务商对HFC表现出浓厚的兴趣。
对有些电信服务供应商来说,采用HFC技术向居民住宅和小型商务机构提供融合了数据和视频服务的综合服务具有相当大的诱惑力。
与此同时,HFC还为网络营造企业提供了众多的发展机会。
但是,这一技术还存在一些设计缺陷,网络的建设和部署成本也比较昂贵。
概述
1996年美国通过的电信法案是持续至今的、改变电信运营管制体系这一历史潮流的重要标志之一,尽管偏之于一隅,但是该法案本身确实也是对业已发生的电信体制变革运动的承认。
在这一潮流的推动之下,市场和技术快速地合流,在市场、技术和正在变更的电信管理制度
的联合冲击中,加在服务运营商和网络营造商身上的压力是巨大的。
对企业通信用户来说,他们迫切需要电信运营商在小城市之类的局部地区能投入更大的力量。
同时,整个新兴市场--家庭办公、Internet和万维网(WorldWideWeb)等等都在无一例外地创造着巨大的家庭需求,这些新业务需求在某些场合下甚至超过了几年前企业全部需求的总和。
市场的剧烈变动在几乎每一种情况下都成为企业激烈争夺的战场。
商业、技术、教育和娱乐等诸多行业之间的壁垒都飞速地消失得无影无踪。
Web的横空出世和随后进入所有人的生活就是这一剧烈变化的明显实例。
对网络服务供应商来说,他们唯一能确定的就是用户的需求还会持续地不断增长下去。
增长中的市场必定会产生竞争。
电信领域在数十亿上百亿美元市场的诱惑之下,其竞争将会趋于白热化。
虽然没有任何东西可以确定下来,但把钱压在网络融合这个主题上总是错不了的,今天各成一统的服务:
语音、视频和数据最终都会融合成单一的综合服务。
发展趋势
HFC既是一种灵活的接入系统同时也是一种优良的传输系统,HFC把铜缆和光缆搭配起来,同时提供两种物理媒质所具有的优秀特性。
HFC在向新兴宽带应用提供带宽需求的同时却比FTTC(光纤到路边)或者SDV(交换式数字视频)等解决方案便宜多了,HFC可同时支持模拟和数字传输,在大多数情况下,HFC可以同现有的设备和设施合并。
HFC支持现有的、新兴的全部传输技术,其中包括ATM、帧中继、SONET和SMDS(交换式多兆位数据服务)。
一旦HFC部署到位,它可以很方便地被运营商扩展以满足日益增长的服务需求以及支持新型服务。
总之,HFC都是一种理想的、全方位的、信号分派类型的服务媒质。
HFC具备强大的功能和高度的灵活性,这些特性已经使之成为有线电视(CATV)和电信服务供应商的首选技术。
由于HFC结构和现有有线电视网络结构相似,所以有线电视网络公司对HFC特别青睐,他们非常希望这一利器可以帮助他们在未来多种服务竞争局面下获得现有的电信服务供应商相似的地位
词条图册
相关文献
∙HFC网络管理系统II类应答器设计与实现-电视技术-2011年第1期(35)
∙V型导液槽对HFC245fa水平管束外冷凝换热影响-化工学报-2011年第1期
∙浅谈有线电视HFC双向网络的业务容量-中国有线电视-2011年第2期
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xDSL是各种类型DSL(DigitalSubscribeLine)数字用户线路)的总称,包括ADSL、RADSL、VDSL、SDSL、IDSL和HDSL等
WiMax
WiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess),即全球微波互联接入。
WiMAX也叫802·
16无线城域网或802.16。
WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术,能提供面向互联网的高速连接,数据传输距离最远可达50km。
WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。
WiMAX的技术起点较高,采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术,随着技术标准的发展,WiMAX逐步实现宽带业务的移动化,而3G则实现移动业务的宽带化,两种网络的融合程度会越来越高。
WiMAX是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。
以及对3G可能构成的威胁,使WiMAX在一段时间备受业界关注。
该技术以IEEE802.16的系列宽频无线标准为基础。
一如当年对提升802.11使用率有功的Wi-Fi联盟,WiMAX也成立了论坛,将提高大众对宽频潜力的认识,让WiMAX技术成为业界使用IEEE802.16系列宽频无线设备的标准。
虽然WiMAX无法另辟新的市场﹙市面已有多种宽频无线网方式﹚,短期而言﹙2004年﹚,WiMAX论坛将在年底之前,2005年左右,大型供应商将推出拥有WiMAX认证的产品,多数产品的频率不超过11GHz。
长期而言,WiMAX将进步到可以支持最后一里,回程、私人企业应用。
2006/07年左右,WiMAX解决方案将内建于笔记本电脑,可直接进行客户端发送,递送真正的便携式无线宽频,不需外接的客户端设备(CPE)。
WiMAX将可以为高速数据应用提供更出色的移动性。
此外,凭借这种覆盖范围和高吞吐率,WiMAX还能够提供为电信基础设施、企业园区和Wi-Fi热点提供回程。
工作原理
WiMAX曾被认为是最好的一种接入蜂窝网络,让用户能够便捷地在任何地方连接到运营商的的宽带无线网络,并且提供优于Wi-Fi的高速宽带互联网体验。
它是一个新兴的无线标准。
用户还能通过WiMAX进行
订购或付费点播等业务,类似于接收移动电话服务。
WiMAX是一种城域网(MAN)技术。
运营商部署一个信号塔,就能得到超数英里的覆盖区域。
覆盖区域内任何地方的用户都可以立即启用互联网连接。
和Wi-Fi一样WiMAX也是一个基于开放标准的技术,它可以提供消费者所希望的设备和服务,它会在全球经济范围内创造一个开放而具有竞争优势的市场。
主要构成
2.1、传输单元
因为WiMAX有互联网传输的背景,所以WiMAX网络使用的做法类似于移动电话。
我们把某一定地理范围分成多个重叠的区域,这个重叠的区域称为单元。
每一个单元提供覆盖范围为用户在该邻域。
当用户设备从一个单元到另一个,无线连接也是顺延的从一个单元过渡到另一个单元。
2.2、主要设备
WiMAX网络包括两个主要组件:
一个基站和用户设备。
WiMAX基站安装在一个立式或高楼,目的是为了广播此无线信号。
用户接收到信号,然后启动笔记本电脑上的WiMAX功能,或MobileInternetDevice(MID),或者WiMAX调制解调器。
2.3、应用范围
WiMAX标准支持移动,便携式和固定服务。
这使无线供应商可以提供宽带互联网访问给相对不发达,但是有电话和电缆和接入的公司。
在WiMAX部署中,服务提供商提供客
802.16系列各标准负责的技术领域
户端设备(CPE),作为无线“modem”,以适应各种不同的特定位置,如家庭、网吧,或办公室。
WiMAX也适合新兴市场,使经济不太发达的国家或城市也能提供高速互联网体验。
无线信号
这些条蜂窝电话或无线笔记本电脑告诉人们的强度无线信号。
这些图形背后indicators的世界的无线通信。
无线网络旅行空中使用无线电信号工作在给定频率,称为频谱。
经距离,无线电信号会变弱因天气、建筑物、甚至枝叶。
这就是为什么无线网络依赖与广播多个塔之间重叠的领域的大型以毯区域。
频是任一许可或无许可证。
无许可证频是打开以任何用户,这引起的可能性来自其它设备干扰。
Wi-Fi网络使用无许可证频谱。
WiMAX服务供应商使用许可频谱,从而允许独占权利对其使用以了解更多可预见性和稳定性。
2.4、技术
WiMAX是一项新兴技术,能够在比Wi-Fi更广阔的地域范围内提供“最后一公里”宽带连接性,由此支持企业客户享受T1类服务以及居民用户拥有相当于线缆/DSL的访问能力。
凭借其在任意地点的1~6英里覆盖范围(取决于多种因素),WiMAX可以为高速数据应用提供更出色的移动性。
WiMAX构建于高级无线技术,抵消效果的干扰提供更多数据以大范围。
两个关键高级无线突破结合入移动WiMAX标准是正交频分多址(OFDMA)和多个输入/多个输出(MIMO)智能天线技术。
这两种技术有效地放置到更多的数据的可用电波以提高吞吐量和/或覆盖范围。
尤其有利MIMO高干扰环境中,如中心城市。
OFDMA断裂一个信号转换许多独立之前将其传输碎跨电波以增加光谱效率。
通过多元化的信号这样,即使某些块没使它通过,则信号会重建仍然可以对方是否MIMO使用多个天线的两端的无线连接(基站和用户设备)以启用数据到沿多个独立路径。
例如,一个1x2配置指设备带有1Tx(传输)和2Rx(接收)天线;
同样,3x3指3Tx和Rx天线3。
1WiMAX连接需要一个WiMAX-启用设备和订阅了WiMAX宽带服务。
WiMAX连接性可能需要购买额外的软件或硬件在额外费用。
可用性WiMAX可能受限制,需要咨询自己的载体支持的详情和网络限制。
宽带性能和结果可能不同由于环境因素和其它变量。
相关区别
为了对WiMAX与WiFi技术进行对比分析,这里从两者的传输范围、传输速度、网络安全性以及标准竞争方面进行分析。
3.1、传输范围分析
WiMAX的设计可以在需要执照的无线频段,或是公
IEEE802.16协议栈参考模型
用的无线频段进行网络运作。
只要系统企业拥有该无线频段的执照,而让WiMAX在授权频段运作时,WiMAX便可以用更多频宽、更多时段与更强的功率进行发送。
一般来说,只有无线IS/7.企业才会使用授权频宽的WiMAX技术。
至于Wi—Fi的设计则只在公用频段中的2.4GHz到5GHZ之间工作。
美国的联邦通讯委员会(FCC)规定Wi—Fi一般的传输功率要在1毫瓦到100毫瓦之间。
一般的WiMAX的传输功率大约100千瓦,所以WiFi的功率大约是WiMAX的一百万分之一。
使用WiFi基地台一百万倍传输功率的WiMAX基地台,会有比WiFi终端更大的传输距离,这也是显而易见的了。
虽然WiMAX显然有较长的传输范围,在使用WiMAX基地台时必须注意,要有一个授权的无线电频段才能使用。
而如果WiMAX跟Wi—Fi一样都使用未授权的工作频段,则它的传输优势就消失了。
WiMAX跟WiFi都是基于无线频段传输的技术,所以受同样的物理定律限制。
反之,如果在同样的条件下,让Wi—Fi使用授权频带,WiFi同样也可以跟WiMAX一样有较大的传输范围。
另外,虽然WiMAX可以利用较新的多径处理技术,新推出的pre—NMIMO(多天线双向传输)技术Wi—Fi产品也使用了该技术。
3.2、传输速度分析 WiMAX的技术优势大多数人都看好是传输速度的优势。
虽然WiMAX声称最高速度每秒324Mbyte,然而最新的Wi—FiMIMO理论上也有每秒108Mbyte的最高速度,而实际环境下也有300mbps的速度,已经是经过实验验证确认其速度约为300Mbps。
而WiMAX的商用产品很少。
而WiMAX技术也会受技术问题与物理定律所限制。
无线ISP企业在组建WiMAX网络的时候,同样会遇到现今其他无线企业会遇到的频宽竞争的难题。
授权频段的WiMAX系统涵盖范围极大,约数十公里,其组建的困难可说是一把两刃剑。
这是因为无线覆盖范围非常大,里面会有极多的使用者同时竞争同样的频宽。
即使无线ISP企业使用多个独立的频道来运作,在同一个频道中,还是会有数倍于Wi—Fi的使用人数。
一般来说,一家无线ISP企业,不管是无线微波企业、3G行动企业,到卫星电话企业,同样都会遇到频宽竞争与QoS(服务品质)管控的问题。
如果网络的延迟在大约200到2000毫秒间,这种网络很难使用VoIP、视讯会议、网络游戏,或任何其他的即时应用。
理论上可以在WiMAX加上QoS机制,以供VoIP使用,只是仍然没有商用的产品出现。
而在WiFi技术方面,Spectralink上的QoS运作效果已被证实,同时802.1le的无线QoS标准也将要推出。
无线ISP企业的WiMAX组建一般会比非授权的WiMAX或Wi—Fi基地台组建要慢一些,因为对无线ISP企业不太可能会去让少数用户使用整个频段。
使用公用频段的WiMAX基地台,与WiFi基地台的设置两者哪一个速率更快,在实际应用上取决于商用产品的推出。
由于理论上他们的传输功率与频段大致相同,而市场上已经有大量而且成熟的WiFi产品。
WiFi在非授权频段这一边已经领先一大步,因此WiMAX多是往无线ISP企业的方向来推动
非漫游模式端到端参考模型
发展。
3.3、安全性分析
WiMAX与WiFi从安全性的角度来说,实际上WiMAX使用的是与WiFi的WPA2标准相似的认证与加密方法。
其中的微小区别在于WiMAX的安全机制使用3DES或AES加密,然后再加上EAP,这种方法叫PKM—EAP.而另一方面WiFi的WPA2则是用典型的PEAP认证与AES加密。
两者的安全性都是可以保证的,因此在实际中网络的安全性一般取决于实际组建方式的正确合理性。
WiMAX技术与802.16标准是十分重要的,因为他是无线ISP企业未来合理的演进方向。
但它不是无线网络技术的终极解决方案。
WiMAX或其他的无线网络技术将会是互补的,同时这些无线技术也不可能取代有线技术的需求。
无线的连线方式必定更有行动力、更方便。
而有线的连线方式,一般传输速度更快,更可靠。
3.4、移动性分析
从移动业务能力上看,WiMAX标准之一802.16e提供的主要是具有一定移动特性的宽带数据业务,面向的用户主要是笔记本终端和802.16e终端持有者。
802.16e接入IP核心网,也可以提供VoIP业务。
但是从覆盖范围上看,802.16e为了获得较高的数据接入带宽(30Mbit/s),必然要牺牲覆盖和移动性,因此802.16e在相当长的时间内将主要解决热点覆盖,网络可以提供部分的移动性,主要应用会集中在游牧或低速移动状态下的数据接人。
在移动性方面WiFi技术也是支持的,但是不支持两个Wi—Fi基地台之间的终端的切换。
当在两个WiFi基地台之间移动时是一个重新接入的过程。
3.5、网络对比分析
WiMAX在整合与标准化无线微波ISP市场的过程中,将会有自己的发展空间,但它并不会直接与
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