HFC接入网技术课件.pptx
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- HFC 接入 技术 课件
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1、2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University1l2.1 HFC接入网技术接入网技术l2.2 Cable Modem技术技术l2.3 EoC及其组网及其组网l2.4 IPTV及其组网及其组网2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University22.1 HFC接入网技术 一、一、 HFC网络组成网络组成# 1、什么是、什么是HFC网?网? HFC: Hybrid Fiber coaxial cable , HFC is a shared b
2、roadcast medium 它是利用光纤进行干线传输、它是利用光纤进行干线传输、用户网络采用同轴电缆,可以用户网络采用同轴电缆,可以实现实现CATV、Internet、数据、数据、电话电话/视频等业务双向传输的视频等业务双向传输的网络网络。 2、模拟数字模拟数字HFC网络结网络结构构 (图见黄孝建(图见黄孝建P146)2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University3外网(核心网)外网(核心网)外网(模拟网)外网(模拟网)解调解调解解调调2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key La
3、b on ISN, Xidian University4(1) 前端前端 连接连接PSTN的设备的设备:PBX、CO等等 连接电视设备:模拟电视设备、数字电视设备(连接电视设备:模拟电视设备、数字电视设备(IPTV 服服务器)务器) 连接连接Internet/数据网数据网:路由器、集线器等:路由器、集线器等 内容服务器内容服务器:视频会议服务器(:视频会议服务器(MCU:Multipoint Control Unit)、)、VoD服务器服务器 网管系统:网管系统:SNMP(Simple Network Management Protocol) 基带处理设备基带处理设备:调解器:调解器MODEM
4、、复用器复用器Multiplexer CMTS:Cable Modem Termination Sys.,电缆调解器,电缆调解器端局系统,是端局系统,是HFC的核心设备的核心设备 (2)光纤传输设备光纤传输设备 光纤及传输设备组成光纤及传输设备组成 下行下行 50 750MHZ 上行上行 5 200 MHZ 3. 网元及其功能网元及其功能2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University5(3) 用户服务区(配线网用户服务区(配线网+用户引入线)用户引入线) A. 光纤结点光纤结点 分支器分支器 (射频射频) B.
5、分支器将下行信号分配到用户单元分支器将下行信号分配到用户单元 C. 引入线一般使用软电缆引入线一般使用软电缆 D. 用户设备:用户设备:机顶盒(机顶盒(Set Top) :连接电视设备连接电视设备线缆调解器(线缆调解器(Cable Modem):):连接计算机、话机设备连接计算机、话机设备 2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University64. 实用网络实例实用网络实例 东方有线网络有线公司网络示意图东方有线网络有线公司网络示意图 和和IP骨干网骨干网上联上联光接光接收机收机射频分配射频分配(包括射频放大重包括射频
6、放大重新分配新分配)光 发光 发送送 机机光分路器光分路器 1:4分分 前前 端端光节点光节点放大器放大器用户端:用户端:电视端口以及各种数据电视端口以及各种数据业务端口(业务端口(CM或者或者STB等)等)用户分配网用户分配网光收机光收机射频分配组合射频分配组合CMTS供电器供电器TV信号信号2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University71) 回传(上行)信道:回传(上行)信道: 5 30(42)MHz 一般一般 530 MHZ传输上行电话传输上行电话 30 42 MHz 传输上行数据(传输上行数据(VoD点
7、播信令)点播信令)2) 广播、电视频率段广播、电视频率段(MHZ) : 48.592 模拟广播电视模拟广播电视 87.0108 FM广播广播 111550 模拟广播电视(模拟广播电视(450550也可以用于数字电视)也可以用于数字电视) 550710 VoD数字电视数字电视 710750 非广播电视非广播电视 7501000 个人通讯个人通讯 二、二、HFC接入网中的频率分配接入网中的频率分配同轴电缆中的频谱分同轴电缆中的频谱分配配 2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University8三、基于IP的HFC网络 1 1
8、、网络结构、网络结构 CATV电信网电信网PSTNComput. NetCMTS结点结点用户设备用户设备ADMADMADMADMSwitch/网关网关2网关网关1RouterADM#: Add & Drop Multiplexer 分插复用器(分插复用器(detailed in Ch 5)模拟模拟 PCM 语音语音 IP语音语音 模拟模拟不同位置语音体制不同位置语音体制HFCInternet2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University9l 提供业务:提供业务:IP电话、电话、IP视频会议、视频会议、IP电视、电
9、视、Internet;l 网关网关1完成模拟电视与数字化完成模拟电视与数字化IP电视的转换;电视的转换;l 网关网关2完成传统完成传统PCM数字数字语音与语音与数字化数字化IP语音的转换;语音的转换;l Router、网关、网关1、网关、网关2 与与 Cable Modem传输机即可分开,传输机即可分开,也可合为一体。也可合为一体。2、IP传送协议结构传送协议结构 模拟 数字 数据 语音、视频电视 电视 RTP/RTCP TCP/UDP/IP PPP SDH DWDM 物理光纤2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian Unive
10、rsity10l RTP(实时传送协议实时传送协议): Real-time Transport Protocol,提供实时传提供实时传送机制,如分组丢失、时戳(送机制,如分组丢失、时戳(time stamp,用于,用于收端时延波动处理)收端时延波动处理)l RTCP(实时传送控制协议):实时传送控制协议): Real-time Transport Control Protocol,提供提供传输质量测控,如分组丢失率等传输质量测控,如分组丢失率等2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University113. 分组传送技术简
11、记分组传送技术简记(分层网嵌套式连接)(分层网嵌套式连接)lX over Y (over Z) (X分组分组 在在Y分组中传送,分组中传送, Y 分组分组 在在Z分组中传送,分组中传送,studied in detail in the chapter No.8 ;例如,左图的;例如,左图的R1R5链路的提供有链路的提供有3种方式:种方式: 1)SDH层的直连链路层的直连链路 2)R1-D1, D1-D5, D5-R5构成链路构成链路 3)R1-O1, O1-O7,O7-O8,O8-O5,O5-R5构成链路构成链路lVoice over DSL (VoDSL)lVoice over IP (Vo
12、IP) #lPacket over SDH (PoS) #lPPP over Ethernet (PPPoE) #lIP over ATM over SDH (IPoA/SDH)lIP over Fiber (IPoF)2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University12分层网嵌套式连接的注解分层网嵌套式连接的注解:l如果我们将如果我们将SDH、OTN、DWDM分别分别比作人、汽车、火车,则分层网嵌套式比作人、汽车、火车,则分层网嵌套式连接可表示如下:连接可表示如下: 1)人走路,)人走路,R1R5; 2)人)人/
13、汽车,人坐汽车,汽车,人坐汽车,R1(D1D5)R5; R1-D1, D1-D5, D5-R5构成链路构成链路 3)人坐火车,)人坐火车,R1-O1, O1-O7,O7-O8,O8-O5,O5-R5构成链路构成链路 4) 人人/汽车汽车/火车,火车,R1-D1, D1-O1, (O1-O2,O2-O3, O3-O4, O4-O5, 其中其中O1O5包包含若干含若干(1n)光路光路 ),O5-D5, D5-R5构成构成链路链路2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University13 多层多域混合光网络组成及其相邻多层多域
14、混合光网络组成及其相邻层层/隔层承载关系示意图隔层承载关系示意图 2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University14l2.1 HFC接入网技术接入网技术l2.2 Cable Modem技术技术l2.3 EoC及其组网及其组网l2.4 IPTV及其组网及其组网2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University152.2 Cable Modem技术 一、设备类型一、设备类型1、机顶盒、机顶盒(STB: Set-Top Box):早期:增加视
15、道、收费控制、按次计费等早期:增加视道、收费控制、按次计费等现今:现今:STB具备具备 1)模拟电视接收(解扰)模拟电视接收(解扰) 2)数字视频接收解码)数字视频接收解码 3)交互通信()交互通信(VoD、WWW、FTP、微博)、微博)2、线缆调解器:线缆调解器: 与信息处理平台与信息处理平台(PC)相连,提供音相连,提供音/视频、上网业务等视频、上网业务等 2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University16 二、二、Cable Modem原理原理1 1、工作原理框图、工作原理框图 调制调制FEC/交织交织组帧
16、组帧扰码扰码MAC处理处理传传输输接接口口解调解调帧帧同同步步FEC/去交去交织织载荷载荷解扰解扰控制控制PDU处理处理传输接口:传输接口:ATM接口,接口,10/100M Ethernet网口,网口,USB扰码:扰码:保证保证/降低错误帧同步的概率,一般使用降低错误帧同步的概率,一般使用g(x)= x43+1 2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University172、MAC工作原理工作原理 (Cable Modem Connection )CATV电信网电信网PSTNComput. NetCM结点结点HFC用户设备
17、用户设备用户设备用户设备用户设备用户设备2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University182、MAC工作原理工作原理 1)CMTS(Cable Modem Termination System) CMTS与与CMs是是Server/clients结构结构; 请求冲突后,请求冲突后,CMs采用退避机制采用退避机制;CMTSCMiReqConfirm 2) 信道获得:信道获得:channel acquisition 搜索下行信道,获得搜索下行信道,获得QAM数据,寻找数据,寻找MPEG-2分组,分组,找到找到DOCS
18、IS(Data Over Cable Service Interface Specification) 规定规定PID(Packet IDentifier)分组。分组。2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University19 3)获得上行参数:)获得上行参数:obtain upstream parameters CM搜索三种搜索三种MAC消息(消息(message) A) Sync: a common time reference to all modems B) UCD:Upstream Channel Descri
19、ptor C) MAP(上行小时隙指派图)(上行小时隙指派图):upstream allocation MAP(图形)(图形) mini-slot information that indicates when a Modem can transmit and how long to transmit 4)测距测距-Ranging 测距用于调整:测距用于调整:time reference, transmitter (frequency, power) CMTSCMiReqConfirm2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian U
20、niversity20CMTSCMi图注:图注:1)由于测距的不准确,达到)由于测距的不准确,达到CMTS的小时隙间的的小时隙间的空隙空隙在变化;在变化;2) CMTS的小时隙帧间留有保护时隙;的小时隙帧间留有保护时隙;3)每一个)每一个CM需测量到需测量到CMTS的距离,以确定发送时刻;的距离,以确定发送时刻;4)即使分配给)即使分配给CMi的小时隙超前于的小时隙超前于CMj, CMi可能在可能在CMj发发送之后,才开始发送其数据。送之后,才开始发送其数据。CMj上行大时隙上行大时隙1 1上行大时隙上行大时隙2 2上行大时隙上行大时隙3 3 t t t t t t2022-6-7Dr. Zh
21、anqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University21 过程结束后,同步误差过程结束后,同步误差1ms,发送频率发送频率10HZ,发送功率误发送功率误差差1/4 db 5)建立建立IP连接连接 使用使用DHCP为为CM分配临时分配临时IP地址。地址。 6)注册()注册(Registration) a) DHCP# (Dynamic Host Configuration Protocol, specified by an IETF RFC)响应中包括配置参数文件名、响应中包括配置参数文件名、配置文件服务器的配置文件服务器的IP地址地址; b) C
22、M采用采用T protocol普通文件传送协议普通文件传送协议)下载配置文件下载配置文件; c) CM发送注册消息,发送注册消息,CMTS比较比较CM的注册消息与配置的注册消息与配置服务器获得的配置文件一致后,发出注册响应,允许服务器获得的配置文件一致后,发出注册响应,允许CM入网入网.2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University22三、三、Cable Modem的标准体系的标准体系 (自学了解自学了解 (1),(2),(3),仅讲(仅讲(4)l Proprietary systems (1st generat
23、ion)l MCNS (Multimedia Cable Network System, USA mainly). Developed for Cable Modem only. Specifies external Cable Modem only, but may add internal.l DAVIC.DVB (Digital Audio Video Interactive Council-数字音视频联盟数字音视频联盟,Digital Video Broadcast, Europe mainly) Used for set-top box and now also Cable Mode
24、m.l IEEE 802.14 lost 1st round, but tries to leapfrog (leap 跳跃跳跃 leapfrog ,跃过,跃过)and be the standard of the future (3rd generation systems).2022-6-7Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University23 目前目前Cable Modem产品有欧、美两大标准体系,产品有欧、美两大标准体系,DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specificat
25、ion)是是北 美 标 准 ,北 美 标 准 , D V B / D A V I C 是 欧 洲 标 准 。是 欧 洲 标 准 。(1)北美标准体系)北美标准体系 北美标准体系包括北美标准体系包括MCNS(多媒体有线电视网络系统)多媒体有线电视网络系统)和和Cable Labs(有线电视实验室)两大组织。在有线电视实验室)两大组织。在1998年年3月月,国际电信联盟接受,国际电信联盟接受DOCSIS标准,作为标准,作为Cable Modem的标的标准,称为准,称为ITUJ.112交互式有线电视业务传输系统。交互式有线电视业务传输系统。1999年年4月有线电视实验室发表了第二代标准,即月有线电视
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