Hybrid fiber -koaksial - Hybrid fiber-coaxial
Hybrid fiber koaksial ( HFC ) er en telekommunikasjonsindustrien betegnelse for et bredbåndsnettverk som kombinerer optisk fiber og koaksialkabel . Det har vært vanlig ansatt globalt av kabel -TV -operatører siden begynnelsen av 1990 -tallet.
I et hybridfiber-koaksialkabelsystem blir fjernsynskanalene sendt fra kabelsystemets distribusjonsanlegg, headend , til lokalsamfunn gjennom optiske fiberabonnentlinjer . I lokalsamfunnet oversetter en boks som kalles en optisk node signalet fra en lysstråle til radiofrekvens (RF), og sender det over koaksiale kabelledninger for distribusjon til abonnentboliger. De fiberoptiske stammelinjene gir tilstrekkelig båndbredde for å tillate fremtidig ekspansjon og nye båndbreddeintensive tjenester som internettilgang via DOCSIS .
Beskrivelse
Det fiberoptiske nettverket strekker seg fra kabeloperatørenes hovedoverskrift , noen ganger til regionale overskrifter, og ut til et nabolags hubs, og til slutt til en koaksial kabelnode som tjener alt fra 25 til 2000 hjem. En master Enden vil vanligvis ha parabolantenner for mottak av fjerntliggende videosignaler, så vel som IP- aggregering rutere . Noen master headends huser også telefoniutstyr (for eksempel automatiske telefonsentraler ) for å tilby teletjenester til samfunnet.
En regional eller områdeoverskrift/knutepunkt vil motta videosignalet fra hovedoverdelen og legge til den offentlige, pedagogiske og offentlige tilgang (PEG) kabel -TV -kanaler som kreves av lokale franchisemyndigheter eller sette inn målrettet annonsering som vil appellere til en lokal område. De forskjellige tjenestene er kodet, modulert og oppkonvertert til RF -bærere , kombinert til et enkelt elektrisk signal og satt inn i en optisk bredbåndssender.
Denne optiske senderen konverterer det elektriske signalet til et nedstrøms optisk modulert signal som sendes til nodene. Fiberoptiske kabler forbinder hovedenden eller navet til optiske noder i et punkt-til-punkt eller stjerne topologi , eller i noen tilfeller, i en beskyttet ring topologi.
Fiberoptiske noder
En fiberoptisk node har en bredbåndsoptisk mottaker, som konverterer det nedstrøms optisk modulerte signalet som kommer fra headend eller hub til et elektrisk signal som går til hjemmene. Fra 2015 er signalet nedstrøms et RF -modulert signal som vanligvis begynner på 50 MHz og varierer fra 550–1000 MHz i den øvre enden. Den fiberoptiske noden inneholder også en revers- eller returbane-sender som sender kommunikasjon fra hjemmet tilbake til headend. I Nord -Amerika er dette revers -signalet en modulert RF som spenner fra 5–42 MHz, mens området i andre deler av verden er 5–65 MHz. Den optiske kobleren kombinert med den optiske mottakeren danner en node. Dette elektriske signalet sendes deretter gjennom koaksialkabel for å danne en koaksial stamme.
Den optiske delen av nettverket gir stor fleksibilitet. Hvis det ikke er mange fiberoptiske kabler til noden, kan bølgelengde divisjonsmultipleksering brukes til å kombinere flere optiske signaler på samme fiber. Optiske filtre brukes til å kombinere og dele optiske bølgelengder på enkeltfiberen. For eksempel kan nedstrømsignalet være på en bølgelengde ved 1490 nm og retursignalet kunne være på en bølgelengde ved 1310 nm.
Endelig forbindelse til kunder
Den koaksiale stammedelen av nettverket kobler 25–2000 hjem (500 er typisk) i en tre-og-gren-konfigurasjon utenfor noden. RF -forsterkere brukes med intervaller for å overvinne kabeldempning og passive tap av de elektriske signalene forårsaket av splitting eller "tapping" av koaksialkabelen.
Stammekoaksialkabler er koblet til den optiske noden og danner en koaksial ryggrad som mindre distribusjonskabler kobles til. Stammekabler bærer også vekselstrøm som tilføres ledningen på vanligvis enten 60 eller 90 V med en strømforsyning (med et blybatteri i batteriet inne) og en strøminnføringsenhet. Kraften tilføres ledningen slik at optiske noder, bagasjerom og distribusjonsforsterkere ikke trenger en individuell, ekstern strømkilde. Strømforsyningen kan ha en kraftmåler ved siden av den, avhengig av lokale kraftselskapers forskrifter. Stammekabler kan ha stammeforsterkere.
Fra stamkablene er mindre fordelingskabler koblet til en port på bagasjeforsterkeren for å bære RF -signalet og vekselstrømmen nedover de enkelte gatene. Om nødvendig øker linjeforlengere, som er mindre distribusjonsforsterkere, signalene for å holde TV -signalet på et nivå som TV -en kan godta. Distribusjonslinjen "tappes" deretter inn i og brukes til å koble de enkelte dropene til kundehjem.
Disse kranene passerer RF-signalet og blokkerer vekselstrømmen med mindre det er telefonienheter som trenger sikkerhetskopieringseffekten som koaksialstrømsystemet gir. Kranen ender i en liten koaksial dråpe ved hjelp av en standard skruetype kontakt kjent som en F -kontakt .
Dråpen er deretter koblet til huset der en jordblokk beskytter systemet mot herreløse spenninger. Avhengig av utformingen av nettverket, kan signalet deretter sendes gjennom en splitter til flere TV -er eller til flere set -top -bokser (kabelbokser) som deretter kan kobles til en TV. Hvis det brukes for mange splittere for å koble til flere TV -er, vil signalnivået reduseres og bildekvaliteten på analoge kanaler reduseres. Signalet i TV -er forbi disse splitterne vil miste kvalitet og krever bruk av en "drop" eller "house" forsterker for å gjenopprette signalet.
Transport over HFC -nettverk
Ved å bruke frekvensdivisjonsmultipleksering kan et HFC-nettverk bære en rekke tjenester, inkludert analog TV, digital TV ( SDTV eller HDTV ), video on demand , telefoni og internettrafikk. Tjenester på disse systemene overføres på RF -signaler i frekvensbåndet 5 MHz til 1000 MHz.
HFC-nettverket drives vanligvis toveis, noe som betyr at signaler overføres i begge retninger på samme nettverk fra headend/hub-kontoret til hjemmet og fra hjemmet til headend/hub-kontoret. Den fremtids banen eller nedstrøms signaler bære informasjon fra hovedende / hub kontoret til hjemmet, for eksempel videoinnhold, tale og internettrafikk. De aller første HFC-nettverkene, og de veldig gamle, uoppgraderte HFC-nettverkene, er bare enveis systemer. Utstyr for enveis systemer kan bruke POTS eller radionettverk for å kommunisere til headend.
Den retursti eller oppstrøms signaler bære informasjon fra hjemmet til hovedende / hub kontor, slik som styresignaler for å bestille en film eller Internett oppstrøms trafikk. Forløpsbanen og returveien føres over den samme koaksialkabelen i begge retninger mellom den optiske noden og hjemmet.
For å forhindre forstyrrelse av signaler er frekvensbåndet delt inn i to seksjoner. I land som tradisjonelt har brukt NTSC System M , er seksjonene 52–1000 MHz for signaler fremover og 5–42 MHz for returbanesignaler. Andre land bruker forskjellige båndstørrelser, men er like ved at det er mye mer båndbredde for nedstrøms kommunikasjon enn for oppstrøms kommunikasjon.
Tradisjonelt, siden videoinnhold bare ble sendt til hjemmet, var HFC-nettverket strukturert for å være asymmetrisk : den ene retningen har mye mer datakapasitet enn den andre. Returbanen ble opprinnelig bare brukt for noen kontrollsignaler for å bestille filmer osv., Noe som krevde svært liten båndbredde. Ettersom tilleggstjenester har blitt lagt til i HFC -nettverket, for eksempel internettilgang og telefoni, blir returbanen utnyttet mer.
Operatører med flere systemer
Multisystemoperatører (MSOer) utviklet metoder for å sende de forskjellige tjenestene over RF-signaler på fiberoptiske og koaksiale kobberkabler. Den opprinnelige metoden for å transportere video over HFC-nettverket og, fremdeles den mest brukte metoden, er ved modulering av standard analoge TV-kanaler som ligner metoden som brukes for overføring av luftsendinger.
En analog TV-kanal har et 6 MHz bredt frekvensbånd i NTSC- baserte systemer, eller et 8 MHz bredt frekvensbånd i PAL- eller SECAM-baserte systemer. Hver kanal er sentrert på en bestemt frekvensbærer, slik at det ikke forstyrres av tilstøtende eller harmoniske kanaler. For å kunne se en digitalt modulert kanal, hjemmet eller utstyr for kunder (CPE), f.eks. Digitale fjernsyn, datamaskiner eller set-top-bokser , kreves det for å konvertere RF-signalene til signaler som er kompatible med displayenheter som f.eks. analoge fjernsyn eller dataskjermer. Den amerikanske føderale kommunikasjonskommisjonen (FCC) har bestemt at forbrukere kan få et kabelkort fra sin lokale MSO for å godkjenne visning av digitale kanaler.
Ved å bruke digital videokomprimeringsteknikk kan flere standard- og HD-TV-kanaler transporteres på en 6 eller 8 MHz frekvensbærer, og dermed øke kanalens bæreevne til HFC-nettverket med 10 ganger eller mer kontra et helt analogt nettverk.
Sammenligning med konkurrerende nettverksteknologier
Digital abonnentlinje (DSL) er en teknologi som brukes av tradisjonelle telefonselskaper for å levere avanserte tjenester (høyhastighetsdata og noen ganger video) over tvunnede kobbertelefontråder. Den har vanligvis lavere datakapasitet enn HFC-nettverk, og datahastigheter kan begrenses av linjelengder og kvalitet.
Satellitt -TV konkurrerer veldig godt med HFC -nettverk om å levere kringkastingstjenester. Interaktive satellittsystemer er mindre konkurransedyktige i urbane miljøer på grunn av deres store forsinkelsestider , men er attraktive i landlige områder og andre miljøer med utilstrekkelig eller ingen utplassert terrestrisk infrastruktur.
Analogt med HFC, fiber in the loop (FITL) -teknologi brukes av telefonbaserte lokale sentralbaserte operatører for å tilby avanserte tjenester til telefonkunder over den vanlige gamle telefontjenesten (POTS) lokalsløyfen .
På 2000 -tallet startet teleselskaper betydelige distribusjoner av fiber til x (FTTX), for eksempel passive optiske nettverksløsninger for å levere video, data og tale for å konkurrere med kabeloperatører. Disse kan være kostbare å distribuere, men de kan gi stor båndbreddekapasitet spesielt for datatjenester.