樹型網絡

最早的電視廣播都是無線傳送，每個電視台的每套節目都被調製在不同的頻段進行發射，以避免干擾；隨着電視台的增加和節目數量的增多，頻帶擁擠的矛盾越來越突出。為保證各個電視頻道間互不干擾，而且能儘可能多地給用户提供節目頻道，便產生了有線電視網。有線電視網在傳輸電視信號的功能方面與無線電視廣播類似，有線電視信號的傳輸也是通過把不同頻道的節目調製在不同的頻段，再經過有線電視網絡送到用户。只是它可以同時傳送的頻道更多，而且節目質量也更好；這主要是因為有線傳輸隔絕了與周圍電磁信號的輻射干擾，而且可以保證在較大頻帶範圍內衰減較少。

早期有線電視網絡是採用同軸電纜結構，是一種樹型結構網絡，從有線電視台出來後不斷分級展開，最後到達用户。前端負責收集來自衞星傳送的電視信號、無線廣播的電視信號及經微波傳送的電視信號。其主要功能是收集、調製及傳送出電視節目，同時具有控制功能。主幹網利用幹線放大器的接力放大，可以傳輸較遠的距離。到居民較集中的地區，使用分配器從主幹網分出信號進入分配網絡。分配網絡再將信號用延長放大器(Line Extender)放大，最後從分支器送到用户。而且，這種樹型網絡還會隨居民分佈情況的不同，分出更多的層次。

HFC即Hybrid Fiber－Coaxial的縮寫，是光纖和同軸電纜相結合的混合網絡。HFC通常由光纖幹線、同軸電纜支線和用户配線網絡三部分組成，從有線電視台出來的節目信號先變成光信號在幹線上傳輸；到用户區域後把光信號轉換成電信號，經分配器分配後通過同軸電纜送到用户。它與早期CATV同軸電纜網絡的不同之處主要在於，在幹線上用光纖傳輸光信號，在前端需完成電—光轉換，進入用户區後要完成光—電轉換。

HFC的主要特點是：傳輸容量大，易實現雙向傳輸，從理論上講，一對光纖可同時傳送150萬路電話或2000套電視節目；頻率特性好，在有線電視傳輸帶寬內無需均衡；傳輸損耗小，可延長有線電視的傳輸距離，25公里內無需中繼放大；光纖間不會有串音現象，不怕電磁干擾，能確保信號的傳輸質量。同傳統的 CATV網絡相比，其網絡拓撲結構也有些不同：第一，光纖幹線採用星形或環狀結構；第二，支線和配線網絡的同軸電纜部分採用樹狀或總線式結構；第三，整個網絡按照光結點劃分成一個服務區；這種網絡結構可滿足為用户提供多種業務服務的要求。隨着數字通信技術的發展，特別是高速寬帶通信時代的到來，HFC已成為現在和未來一段時期內寬帶接入的最佳選擇，因而HFC又被賦予新的含義，特指利用混合光纖同軸來進行雙向寬帶通信的CATV網絡。

HFC網絡能夠傳輸的帶寬為750MHz～860MHz，少數達到1GHz。根據原郵電部1996年意見，其中5～42/65MHz頻段為上行信號佔用， 50MHz～550MHz頻段用來傳輸傳統的模擬電視節目和立體聲廣播，650MHz～750MHz頻段傳送數字電視節目、VOD等，750MHz以後的頻段留着以後技術發展用。

由於HFC網絡的上述特徵，使其成為寬帶雙向綜合信息傳輸網絡的首選方案，ZXHFC寬帶接入系統就是一個應用實例。ZXHFC寬帶接入系統構建在現有的 HFC網絡上，藉助HFC網絡的雙向傳輸能力為集團和個人用户提供各類速率的數據傳輸服務，同時不影響原有的模擬有線電視傳送。ZXHFC系統是一個非對稱的數據傳輸系統，一套ZXHFC設備，能同時支持一路下行通道和五路上行通道。下行通道在6MHz的模擬帶寬上提供30Mbps的數據傳輸率，每個上行通道在2MHz的模擬帶寬上提供2.56Mbps的數據傳輸率。該系統對於高速接入Internet是非常理想的。

ZXHFC寬帶接入系統的設備主要有兩類，位於前端的設備是HFC網關(ZXHGW)，包括CMTS、上變頻器和以太網交換機；位於用户端的設備是線纜調制解調器，共有兩種型號的線纜調制解調器，外置式的ZXCME和內

(1)HFC網關ZXHGW

HFC網關位於局端，完成上、下行數據的轉發，並對所有線纜調制解調器進行控制和管理。在ZXHFC寬帶接入系統結構中，前端網絡控制器叫作CMTS(線纜調制解調器終端系統)，用來將用户的線纜調制解調器和前端的服務器或者是訪問Internet的路由器聯接起來。一個CMTS最多能夠支持上千個線纜調制解調器。CMTS系統包括調製器、解調器、上變頻器、網絡接口、TDMA和系統控制器等幾個功能模塊。

從位於前端的路由器或者服務器發往下行通道的數據，先經過協議轉換，然後再進行64QAM調製以及頻率搬移，通過HFC網絡發送到用户端。上變頻器用來將 CMTS輸出的43.75MHz中頻搬移到50～860MHz的射頻範圍內。從用户線纜調制解調器發往上行通道的數據採用QPSK方式調製，並用TDMA 方式複用到上行通道。整個系統通過網絡管理系統(Net Management System,NMS)來管理，只需通過前端的PC機運行NMS程序就可以對所有的系統參數進行設定和控制。

(2)線纜調制解調器(Cable Modem,CM)

線纜調制解調器用在用户端，它接收CATV網絡上的數據，並將其轉換為以太網數據格式通過以太網接口傳送給用户PC；用户發送的以太網格式的數據經線纜調制解調器轉換為CATV網絡數據格式並調製發送到CATV網絡上。家用線纜調制解調器包括QAM解調器、QPSK調製器、TDMA控制器和10Base－ T以太網接口等功能模塊。

線纜調制解調器是雙通道的線纜調制解調器，接收從下行通道來的數據，並通過上行通道發送數據。下行通道數據峯值傳輸速率10Mbps，上行通道數據峯值速率2.56Mbps。線纜調制解調器將PC接入HFC網，使PC能與前端設備通過HFC網進行全雙工的數字通信；而且，線纜調制解調器採用了先進的信號處理技術，能有效地利用電纜的可用帶寬。

(3)系統組網結構

系統結構取決於CATV網絡的結構和需服務的用户數量，一般情況下，系統包括以下三個子系統：位於前端的網絡管理系統，用來控制系統中所有的ZXHGW和 CM；位於前端或分前端上的一個或多個HFC網關(ZXHGW)，每個網關把HFC網絡服務區中的用户聯結到本地服務器和訪問Internet的路由器上；用户端的電纜調制解調器(CM)，將用户計算機接入HFC網，提供PC與ZXHGW的雙向通信，CM也有橋接功能，可以連接到本地以太網的HUB上。

由一個ZXHGW組成的系統。Internet資源、ISP服務器和VOD服務器中的信息經快速以太網交換機處理，通過HFC網關ZXHGW送到混合器和模擬電視信號一起處理，分別在自己的頻段經光發射機轉換成光信號送到HFC網絡的光纖傳輸網；在用户端先由光節點機取出信號並變成電信號，再通過分配器到達用户的電視機或經電纜調制解調器後到達計算機。用户的上行信號從計算機經電纜調制解調器、光節點機、光傳輸網絡、光接收機送到服務器；另一路回傳電視信號可以實現可視電話、視頻會議和家庭防盜報警等功能。

HFC網絡系統是介於全光纖網絡和早期CATV同軸電纜網絡之間的一個系統，它具有頻帶寬、用户多、傳輸速率高、靈活性和擴展性強及經濟實用的特點.為實現寬帶綜合信息雙向傳輸提供了可能，許多廠商都在瞄準這一領域。當然，它的功能上還需要完善，還有因網絡結構使每個光節點的用户數不宜太多 (300～500户)的不足。總之，要大範圍普及這種系統還有大量工作要做。