发信人: walnuts()
整理人: tango_gg(2001-04-17 14:20:22), 站内信件
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2 多媒体宽带网络的传输平台
2.1 网络体系结构综述
按照网络的结构，可以将网络分为3个主要部分：骨干网络、接入网络和用户
端网络。前端设备将外部的各种服务连接至骨干网络上，网络集线器把骨干网络
连接到HFC接入网络。用户端网络设备，包括机顶盒和本地网关，将HFC接入网络
连接到用户端网络。
骨干网络协议及其设备具有最高的可靠性和灵活性。其设备主要包括前端和小
型集线器。前端可接收卫星及广播电视信号（必要时需将其编码成MPEG-2格式）
，然后通过SDH传输设备将数字信号同INTERNET数据一同传送到骨干网络上。集线
器则在骨干网络上接收这些数字信号，并将其转换为接入网络上所使用的格式。
接入网络是有下列功能的设备和基础设施的集合：除骨干网络和服务器以外
给定区域内的业务/应用信息流的传输、复用、收集和广播；相应的控制和管理功
能；其他业务（电话、模拟电视、N-ISDN业务等）的传送。
接入网络主要的功能模块有接入节点（AN，Access Node），分配网络（DN，
Distribution Network）和网络终端（NT，Network Terminal），如图1所示。
接入网络可能有应用和交叉连接功能，但没有交换功能。接入节点的功能是在
骨干网络和接入网络之间进行适配，使信息能在所选的分配网络内进行传送。分
配网络负责骨干网络到用户端网络的信号实际传送，可能采用各种结构方式，如
点到点星形拓扑或树型拓扑结构。分配网络内部的传输媒体和传输协议和骨干网
络相比可能有变化。接入网络的另一功能是将接入网媒体和接入网中使用的技术
进行转接，并转换到用户端网络中不同的媒体和不同的传输技术。例如在光纤接
入的情况下，光信号被网络终接并转换到用户家中的同轴电缆或双绞线上。在需
要的情况下，接入网络还可以附加运行和维护功能，如测量功能，使网络运营者
可以检查和监视接入的质量。
用户端网络包括机顶盒、有线电视调制器、PC、网络设备和互联媒体等。用
户通过携带着视频、语音和数据等射频信号的同轴电缆连接器，实现与有线电视
网络的连接。通过用户端网络，各式各样的应用工具可以访问部分或者全部这些
信息服务，并将其转化为便于使用的格式。按网络内部功能的不同，用户端网络
可分为无源网络和有源网络两种。无源网络完成接入网络的终接，并可能有一些
无源滤波器被用来与用户端网络适配。有源网在完成接入网络终接的同时，将有
一些有源器件来适配、转换和改变从接入网到用户端网络的媒体和传输技术。
2.2 HFC双向传输网络是目前传输多媒体业务的最佳接入网络形式
由于”信息高速公路”要求的必须是宽带入户，国际上对用户接入网络进行了
大量的研究，分析比较了光纤到户（FTTH）、光纤到楼（FTTB）、光纤到路边（
FTTC）以及光纤同轴混合（HFC）、数字用户线（xDSL）等方案，结果表明：光纤
同轴混合网（HFC）是目前宽带业务最经济可行的用户接入方案，是”信息高速公
路”最后1公里的最佳选择。
HFC网为光纤、同轴电缆混合结构网络，从前端或中心局到光节点（用户服务区
）的传输介质采用光纤，一般组成星形或环形结构；从光节点以下，在用户服务
区采用同轴电缆传输介质，组成树型结构。HFC网比较合理有效地利用当前成熟的
先进技术，融数模传输为一体，集光电功能于一身，能够同时提供高质量、多频
道的模拟广播电视节目、较好性能价格比的电话服务，高速数据传输服务和多种
信息增值业务，还可以逐步开展交互式数字视频应用等，俗称线性宽带综合信息
网。HFC网络结构产生后，立即显示出强大的生命力，并在世界各国许多先进的有
线电视网络中得到了应用。
HFC网络具有很好的线性宽带特征。由于HFC干线采用光纤，传输损耗小，远距
离传输无须用放大器，不存在噪声和非线性失真积累，光节点以下电缆传输放大
器的级连控制在5级以下，大大改善传输指标，有效克服上行噪声积累所形成的瓶
颈效应。HFC网能够支持模拟和数字信息的传输，而不产生相互影响，使原来只传
输模拟电视节目的有线电视开展其他数字信息业务成为可能。HFC网络光纤传输速
率达到Gb/s量级，是”信息高速公路”最理想的多媒体信息传输载体。
HFC之所以是当今多媒体宽带网络的最佳选择，主要是由于HFC的结构能满足当
前和将来的需要。HFC支持所有现存的和发展的窄带及宽带业务，并能提供简单的
能直接过渡到”光纤到户（FTTH）”的网络。而且HFC是当今所能用的窄带网和宽
带网最经济的选择，是许多重要的宽带网方案中最为现实的，因为它与目前的用
户终端设备互相兼容，网络的发展可以根据需要逐步投入资金，以较低的资金进
入视频服务和宽带服务的市场，并可更新换代，能够在终端升级，进行交互式服
务，向用户提供综合信息服务。
HFC网络的建设投资可以可以随着服务种类的开展，分期滚动投入；可以根据需
要逐步增加容量，几乎没有限制；可以比较有效的利用现有CATV网络的资源；可
以把各种新技术：电信服务、计算机联网，多媒体交互式业务、数字压缩、存储
处理、ATM交换、影视点播、按次付费电视等较方便的纳入HFC网络内。HFC技术方
案能够根据市场需求平滑的扩容和升级、逐步向全数字化和全光纤化过渡，减少
网络投资风险。通过HFC网络能把国家政府机构、科研单位、图书馆、大学、企事
业以及成千上万的家庭计算机连接起来，使网内用户在办公室或家中利用其终端
设备，如传真、电脑、电视等，象平常使用电视机那样方便迅速地传递或处理信
息，从而最大限度地实现信息资源共享和信息使用的极端个人化。
典型的HFC网络的结构如图2所示。
光纤从接入节点（AN，Access Node）延伸到邻近的光节点，再连接100到500个
用户，这些用户共用电缆的传输容量，因此必须考虑安全保密等问题。同时也需
要有媒体接入控制（MAC，Media Access Control）来防止上行的冲突。
2.3 基于SDH的ATM网络是目前传输多媒体业务的最佳骨干网络形式
骨干网络为内容提供系统和业务提供系统提供相应的相互交换连接，并通过接
入网络与终端消费系统相连。骨干网络可以很小，只有一个交换机，也可以是全
球网络。骨干网络的主要功能有传输、交换、网络连接和网络管理，在内容提供
系统、业务提供系统和接入系统之间进行信息的可靠传输和交换，而接入网络则
是负责对终端用户的信息分配。
同步数字系列（SDH）是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用热点。
SDH网络是一个将复接、线路传输及交换功能融为一体的、并由统一网管系统操作
的综合信息网络，可以实现诸如网络的有效管理、开业务时的性能监视、动态网
络维护、不同供应厂商设备之间的互通等多项功能，大大提高了网络资源利用率
，并显著降低管理和维护费用，实现灵活、可靠和高效的网络运行与维护，因此
是当前乃至未来的信息传输网络的理想选择。
目前一般用于干线的SDH网都为STM-16，传输速率为2.488Gb/s（STM即同步传输
模块）。它包括16个155Mb/s的STM-1数据流，这是很高的速率因而具有很高的容
量。但是，由于需要将业务集成在一个网络中而对传输带宽提出的日益增长的需
求，使我们对更高速率的网络又提出了要求。现已有向10Gb/s网络STM-64或WDM发
展的趋势。
SDH在传输上的基本网络单元主要有终端复用器（TM）、再生器（REG）、分插
复用器（ADM）和同步数字交叉连接设备（SDXC）等，虽然其功能各异，但却都有
统一的标准光接口，能够在网络中的光缆段上实现横向兼容，即设备互通。有线
电视传输网络是非对称宽带传输网络，因此应采用具有广播功能（Drop&Continu
e）的ADM。
ATM技术是一种快速分组交换模式，通过采用相同的信包结构和不同虚通道/虚
通路的组合而具有包括话音、视频和数据在内的综合业务传送能力。为了完成通
信，它们需要建立和保持VC（Virtual Channel）这样的连接。针对不同的业务负
载，ATM在其网络适配层上有相应的适配协议（AAL，ATM Adaptation Layer），
目前已形成为标准的有AAL1、AAL2、AAL3/4和AAL5。AAL1主要支持电路仿真，可
以为话音或者视频图像提供恒定比特率（CBR，Constant Bit Rate）业务方式；
而AAL5则更适用于可变速率业务的传送或进行信令的传送。另一方面，ATM既可以
支持有连接的链路传送，也可以支持无链路的传送方式。通过这些协议，ATM网络
能够以多条无连接模拟有连接环境，在一定程度上保证了传输质量，避免了底层
信道竞争的损失。最后，ATM也考虑了对点到多点（Point-to-Multipoint）、多
连接（Multi-Connection）和第三方控制（Third-Party-Control）等功能的支持
。
ATM技术具有统一的信令和地址编码方案，地址编码方案采用ITU-T的E.164以
及ATM论坛定义的3种ATM终端系统寻址（AESA）方法。根据不同的应用场合要求，
ATM信令可以分为3个类别：
⑴ 用户网络接口（UNI，User-Network Interface），有ITU-T Q.2931（DSS2
）和ATM论坛的UNI3.1和4.0。
⑵ 公用网络结点接口（NNI，Network Node Interface），有ITU-T Q.2761（
B-ISUP）和ATM论坛的B-ICI 2.0。
⑶ 专用网络结点接口（PNNI，Private Network-Network Interface），有A
TM论坛的PNNI 1.0。
ATM技术具有丰富的网络管理能力，并能够采用通信业界所推崇的TMN网管体系
。在信令协议和选路协议的配合下，通过呼叫允许控制（CAC，Call Admission
Control）、一般参数控制（UPC，Universal Parameter Control）和信包丢失优
先级比特（CLP，Cell Loss Priority Bit）等手段，ATM 网络可以比较容易地借
助连接管理机制和通信整型监管技术来实现对服务质量的保证。这里，服务质量
Qos（Quality of Service）指为用户提供的各种类型和各种级别的服务质量。A
TM网络所提供的服务质量协商管理机制可以分为调用控制级、连接级和信元控制
级3个层次的质量参数集。并能够支持良好的计费功能。
模拟电视信号、广播信号、将来的数字电视以及其他数字业务，可以通过HFC
网络很轻易的传下去。但由于HFC网络不是纯粹的数字信息传输通道，作为数字骨
干网来说灵活性不够，速度容量不够，业务交换能力不够，交互功能差，因此，
支持多媒体业务能力不够。ATM是近几年才发展起来的最新信息传输技术，它的A
TM协议每两个半月就有一次升级，现在已有100多个协议。ATM网用于城域网的数
字传输有更大的优势，它能提供交换型多兆比特数据服务或是帧中继（FR）等技
术服务。ATM允许组成为星形、环形和网状拓扑结构，在配置上具有最佳的灵活性
；ATM网络允许不同链路以不同传输速率操作，每条链路的速率可根据需要加以改
变，具有可伸缩性；ATM采用了53字节的小信元交换，以虚连接来传送数据，兼有
电路交换和分组交换的优点；ATM具有很高的带宽，可以规定每个虚连接的服务品
质（Qos）参数。ATM技术能将早期的各种数据的传输方案综合集成到宽带网内，
构造全业务的网络结构，提供更高的灵活性与安全性。它可以传送数字化的图像
、声音及其他业务，它可以提供局域网和广域网的接口，可以为计算机局域网、
企业网、服务器、程控交换机、帧中继交换机、路由器、网桥、网关、工作站、
PC机、传真机、摄像机、电话机、打印机、数字电视机、数字录像机等提供接入
服务，可以方便的实现VOD、AOD视音频点播。
由于单独的SDH网络只能提供固定的带宽，而大量的数据网络工作必须要由分
组交换网络组成，所以单独的SDH网络在这种情况下是不适用的，而ATM就是设计
来满足这种需求的，下表的ATM基本结构表达了这个事件的各项基本关系。
ATM基本结构
Video
Voice Data
IP
ATM
SDH
众多的优点说明，这种体系结构至少在今后十年内会保持领先地位。这其中最
重要的是普遍适用的、连续不断向前发展的ATM网络技术及服务。ATM系统的优越
Qos性能将会满足各种业务的需求。
2.4 多媒体宽带业务网络平台的基本结构
从拓扑结构上看，多媒体宽带业务网络平台应该包括三个层次：ATM核心交换
层，小区ATM接入交换层，用户HFC接入层。
⑴ ATM核心交换层：主要由各小区分中心ATM交换机和中心机房的ATM交换机组
成，交换机之间彼此用光纤连接，理想组网方式为网状连接，也可采用部分网状
或星形连接。
⑵ 小区ATM接入交换层：主要是在小区分中心机房内，由提供各种服务的设备
通过各种速率的接口接入小区的ATM交换机，如VOD服务器、DVB编解码器、Cable
Modem前端、LAN Switch、FR Switch等设备。
⑶ 用户HFC接入层：即HFC双向接入网。
多媒体宽带业务网络平台的基本结构如图3所示。
利用ATM交换技术建设多媒体宽带业务的网络平台，并不是否定HFC接入网络的
作用。相反，是为了扩展和补充双向HFC网络的应用领域，使之成为真正的多媒体
综合业务平台。ATM和HFC设计目的不同，服务对象不同，使它们在某一方面有无
可比拟的优越性。HFC是针对模拟射频信号的，建立小区分中心，只能缓解反向噪
声漏斗汇聚干扰；ATM是针对数字信号的，ATM只能解决数据交换和部分传输。AT
M存在一个严重的问题：即低成本宽带用户接入问题，光纤到户接入成本太高。A
TM以目前的经济成本来看，只适合于企业集团用户。有线电视网是中国目前唯一
进入千家万户的宽带网。而有线电视双向HFC网是由星形光纤、树形电缆组成的星
树形的网络。HFC是服务于千家万户的，是目前进行宽带综合业务接入最经济可行
的接入方案。可以说在一段时间内HFC技术将是用户接入网中首选的技术。虽然有
线电视HFC网有着宽带的特点，但目前有线电视双向HFC网是还不具备交换能力的
星树形网络结构，不适合于交互式多媒体通信。有线电视网要发展成为综合业务
平台，采用交换设备，建立小区分中心，是技术发展的必然趋势。目前的双向HF
C网络结构已具备了从前端到各小区的全星形光纤网络，只需在适当的地方建立小
区分中心，添加ATM交换机即可投入使用。ATM交换和HFC接入是互为补充，相互利
用的。
多媒体宽带网络发展的目标应该是：以ATM交换技术和HFC接入技术为基础建成
一个集图像、数据、语音传输为一体，实现宽带化、智能化、数字化的高速宽带
综合业务平台，从专业网络走向综合网络，全面提供综合业务服务，成为城市主
要的信息化基础设施。
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※ 来源:．月光软件站 http://www.moon-soft.com．[FROM: 202.98.110.176]
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