三网融合环境下HFC接入网的设计策略的应用

【摘 要】随着全球信息化建设的迅猛发展，“三网融合”的持续推进，HCF作为一种综合数字服务宽带网接入技术，其优势和特征日益明显，包括数据传输带宽高、资源丰富、接入简单、节约成本和维护方便等。本文首先介绍了宽带HFC接入网的网络结构和接入方法，提出了宽带HFC接入网网管系统设计方案，对网络性能、网络设备进行有效管理。
　　【关键词】HFC HFC接入网 网络管理
　　HFC，即混合光纤同轴电缆网，HFC在社会中大规模建设的主要原因就是其成本低，与传统的双绞线网络用户相比来说，在维护、管理、运营和建设方面有着明显优势，节约了发展建设宽带用户必须购买的网络接口设备、用户接口设备资金。由于不同用户对于宽带网络业务需求不同，HFC接入网建设也是可持续发展的过程，因此，HFC宽带网络的推广建设与其他宽带网络建设不同，不会产生任何投资风险，可以有效保持网络设备投入与实际经济效益的平衡。
　　一、宽带HFC接入网网络结构
　　二十世纪八十年代后期，HFC网络随着社会信息化建设的推进应运而生，改善了传统有线电视网络在面对数据传输存在的问题，HFC网络采用了光纤传输技术，同时利用高效的网络拓扑结构为每个用户提供网络带宽，再利用网络调制技术、数字信号传输技术等，提高了网络上行和下行的数据承载能力。
　　HFC光纤网络传输在支持长距离数据传输过程中损耗低、性能高，由此可以减少网络前端到终端用户的放大器数量，传统宽带网络放大器数量至少需要配置30个左右，而采用HCF光纤网络只需要2-3个放大器，降低了网络失效的可能性，提高了网络稳定运行的工作效率，同时降低了运营商的网络维护成本。而且，采用HFC光纤网络可以减少有源器件的使用，降低电源消耗的能量，保证网络运营的资金收益。HFC与传统同轴电缆相比，具有良好的抗干扰能力，从而有效保证数字图像传输的质量，满足无线电频率管理部门对网络设备电子兼容性的要求。采用HFC光纤网络可以提高网络带宽容量，HFC光纤网络为有线电视多媒体应用提供了高效稳定的数字传输道路，并利用光纤网络的良好性能支持未来网络带宽业务的扩展。
　　在HFC网络结构中，利用的是光纤介质来代替传统的同轴电缆，同时融入了光节点技术。HFC网络的光节点将覆盖的全部用户划分成为不同的区域，由此，光缆线路从前端接入到每一个网络光节点中，HFC网络拓扑结构如图1所示。如图，每个区域中的光节点通常都包括3-4个同轴电缆输出线路，光节点主要负责实现主线光纤与同轴电缆之间信号的光电转换功能。网络前端到每一个光节点的距离通常是25千米，每个光节点到网络用户终端的距离一般小于2千米。由图中可以看出，光纤线路与同轴电缆的融合保证了有线电视信号的传输与分配，由此形成了光纤与同轴电缆的混合网络，即HFC网络。HFC网络是以前端为中心，利用光纤线路传输到用户区域，同时以光节点为网络终点的星型布局结构，每个小型的树形同轴电缆网络从每个光节点向外延伸覆盖用户的数量大概为500户左右。
　　二、宽带HFC接入网的接入方法
　　宽带HFC接入网的建立是在原始HFC网络基础上实现的，主要是对原始HFC网络进行双向改造，从而基于HFC网络基础上实现综合数字业务服务，目前，我国有线电视网络宽带的接入网方式主要分为两种：
　　（一）频分复用方式
　　频分复用宽带接入方式指的是光缆部分利用空间分割、电缆部分利用频率分割，数字信号在电缆部分相互分离，使上行信号与下行信号分开。频分复用宽带接入方式通常以电缆调制解调器（Cable Modem， CM）作为系统核心技术，在窄网络带宽向宽网络带宽发展过程中，CM是一个关键技术。
　　频分复用宽带接入方式的工作原理是利用正交幅度调制（QAM），将下行模拟电视信号、电话信号调制到模拟信道中，使频谱宽度内的网络传输速率达到56Mbit/s。同时，利用频分多用技术，将电视信号、调频信号、数据信号和电话信号等综合转化为RF射频信号，再将其调制到激光器中，再将信号以光纤作为传输介质发送到光节点中，通常情况下，光节点都会部署在用户住宅或楼宇入口处，光接收机将光节点中的信号转换成为RF射频信号，由于同轴电缆的距离较短，最终利用同轴电缆将信号分配到用户住宅中。在用户住宅处利用电缆调制解调器进行最后一次信号解调，恢复原始信号。
　　（一）空间完全分割方式
　　空间完全分割方式的本质是以太网接入，与原始的CATV网络没有任何联系。利用空间完全分割方式，将承载双向数据通信业务的光纤网络部署到光节点，由光节点分配的线路采用以太网技术接入到用户中。空间完全分割方式接入网是以以太网作为核心技术，每个分前端都会使用一个千兆路由交换，利用光纤收发器与用户小区部署的交换机相连，通过光缆将用户线路与楼宇交换机相连。同时，为了充分保证用户数据传输的安全，通常在交换机上部署另外一台旁路认证设备。
　　三、宽带HFC接入网网管系统设计
　　（一）网管体系结构
　　为了能够实现有线电视网络网管系统的统一，宽带HFC接入网网络管理系统的架构设计应该基于TMN体系结构实现，由此充分体现网元管理功能。同时，采用SNMP国际标准协议作为HFC接入网网络管理接口协议，由此，宽带HFC接入网网络管理系统必须采用管理者/代理的管理模型。
　　（二）设备代理方方案
　　由于传统的模拟信号网络设备不支持SNMP协议，因此，需要构建代理模块来支持宽带HFC接入网网络管理系统，可以利用Linux嵌入式技术保证实现模拟设备的代理，如图2所示：
　　数据采集控制管理模块与其配置的监控接口相互连接，数据采集控制管理模块主要负责采集和控制设备状态。SNMP网管代理控制模块主要负责对网络设备的MIB进行处理，向管理者提供设备MIB的数据变量，并提供查询功能，SNMP网管代理控制模块是基于Linux系统实现的。网络接口负责将数据信息传输到网管数据通道中，并且根据网管数据通道的实际情况选择接入方式，一是频分复用接入方式，采用以Cable Modem为核心的频分复用接入必须添加一个调制解调模块；二是空间完全分割接入方式，该方式以以太网作为核心，因此必须配置以太网接口。
　　（三）管理者方方案
　　由于HFC宽带接入网络管理存在着巨大价值，很多网络运营商都开始研发网络管理系统。这些网络 管理产品能够支持SNMP网络管理协议，为小型网络、中型网络和大型网络提供管理功能，为HFC宽带接入网业务管理提供支持。而且，越来越多的网络设备运营商基于网络管理平台研发了多种网络产品管理工具，其中，HP Open View应用范围最为广泛，HP Open View包括一套网络管理系统开发工具和管理平台。
　　在基于SNMP网络管理协议下的HFC宽带接入网网管系统中，可以利用Win SNMP API实现网管系统的构建，由于Win SNMP API可以与OV SNMP充分兼容，因此，该方案完全可以实现HP Open View网络产品管理工具的应用。
　　四、结论
　　综上所述，目前，HFC网络已经成为最具竞争力的网络宽带接入技术，HCF网络性能稳定、成本较低，越来越受到网络运营商的青睐，也得到了前所未有的迅速发展。随着宽带HFC接入网网络设备的不断增加，以及宽带网络规模的增大，HFC网络运行的稳定性、安全性、可靠性成为了必须面对的重要问题，因此，本文提出了一个宽带HFC接入网网管系统的建设方案，可以同时对网络模拟设备、数字设备进行统一管理，具有较强的理论参考价值。
　　参考文献：
　　[1]沈伟新.HFC接入网回传通道调优方案及分析[J].无线互联科技，2012，08：8-9.
　　[2]徐剑，倪宏，刘磊.HFC接入网视频点播业务的网络设计[J].计算机仿真，2013，02：392-395.
　　[3]王向军.适合“三网融合”业务要求的HFC接入网技术[J].有线电视技术，2011，05：19-22.
　　[4]陈忠虎，王大胜.梅山有线电视HFC宽带接入网设计方案[J].有线电视技术，2011，06：17-20.
　　[5]刘丽红.HFC双向网改造中关于接入网方案的选择[J].中国有线电视，2010，03：260-261.