蔡曉棟
目前有線電視網(wǎng)絡正朝著業(yè)務綜合化、數(shù)字化發(fā)展，其中雙向數(shù)據(jù)通信越來越多，作為現(xiàn)代通信領(lǐng)域的重要技術(shù)之一的CRC算法，目前除了在計算機網(wǎng)絡、電信網(wǎng)中應用，還可以在HFC網(wǎng)絡的軟硬件通信設(shè)備中得到充分的應用。CRC自身機制確保有效克服惡劣的網(wǎng)絡通信環(huán)境的干擾，有效降低通信誤碼率，實現(xiàn)信號的正確傳輸，保障了網(wǎng)絡業(yè)務的開展，因此，CRC數(shù)據(jù)校驗技術(shù)作為提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量、高效檢錯的有力手段，將在HFC中大有用武之地。
傳統(tǒng)意義上，我們將有線電視HFC網(wǎng)絡定義為寬帶網(wǎng)絡，是信息高速公路的“最后1 km”，而將電信的固話網(wǎng)絡定義為窄帶網(wǎng)絡，因為它僅能提供簡單的語音和低速的數(shù)據(jù)服務。但從多年的發(fā)展和運營來看，HFC網(wǎng)絡的寬帶特性并不明顯，業(yè)務的發(fā)展遠落后于固話網(wǎng)絡的一次又一次變革，尤其是在固話網(wǎng)絡xDSL技術(shù)不斷發(fā)展的今天，HFC網(wǎng)絡承受著巨大的挑戰(zhàn)，寬帶的優(yōu)勢正在面臨著嚴重的威脅。究其原因，是HFC的寬帶特性在實際應用上和我們的預期有些出入，HFC并不是完全意義上的寬帶網(wǎng)絡，它也有其一定的局限性和弱點，各種不可回避的問題，使HFC網(wǎng)絡變“窄”了。
1HFC網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)使其成為一個“窄帶”的網(wǎng)絡
我們將HFC網(wǎng)絡定義為寬帶網(wǎng)絡，是從光纜和電纜的特性而言的。毫無疑問，從帶寬特性來說，光纜是寬帶網(wǎng)絡使用最廣泛的干線、超干線傳輸媒介，是被各個通信運營商用得最為廣泛的寬帶傳輸媒介，HFC網(wǎng)絡被稱為“寬帶”網(wǎng)絡的根本原因在于采用了同軸電纜作為最終的入戶媒介。單純地從傳輸媒介而言，相對于固話網(wǎng)絡雙絞線，同軸電纜的頻帶特性確實稱得上是“寬帶”，但這是僅就電纜本身特性得出的結(jié)論，并不能就此說HFC網(wǎng)絡就是完全意義上的寬帶網(wǎng)絡。
我們熟知的傳統(tǒng)HFC網(wǎng)絡采用的都是星樹型的拓撲結(jié)構(gòu)，前端提供所有的信號源并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，從前端發(fā)送光信號到各個光節(jié)點，各個光節(jié)點往下全部采用同軸電纜進行電信號的分配，可以看出，所有的用戶分享的是前端的帶寬。所以，對于1個550 MHz或750 MHz的系統(tǒng)，真正平均到每個用戶的帶寬有限，前端覆蓋的范圍越大，服務的用戶越多，實際的網(wǎng)絡帶寬越“窄”。
過去，我們經(jīng)常這樣對比：HFC網(wǎng)絡是個550 MHz或750 MHz的寬帶網(wǎng)路，而固話網(wǎng)絡只是傳輸3.4 kHz語音的窄帶網(wǎng)絡。這種對比其實還僅僅是對電纜傳輸特性的對比，而并未從網(wǎng)絡的整體考慮，事實上，所謂的固話網(wǎng)絡3.4 kHz是單個用戶的帶寬，而HFC的550 MHz或750 MHz是網(wǎng)絡的總體帶寬，兩者并不完全可比。過分強調(diào)這樣的對比，只能影響我們對網(wǎng)絡發(fā)展的思考。 2噪聲的存在使HFC網(wǎng)絡變“窄”
我們可以將HFC網(wǎng)絡上的噪聲簡單劃分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲。內(nèi)部噪聲包括放大器中的熱噪聲、散粒噪聲，光設(shè)備的量子噪聲等。外部噪聲主要分為兩部分，一部分是來自于用戶終端的噪聲，這部分噪聲和信號混疊在一起，當它們落在同一個頻帶內(nèi)，很難進行控制；另一部分是來自于傳輸線路的侵入噪聲，如各種電器設(shè)備產(chǎn)生的瞬時脈沖、各種無線通信設(shè)備產(chǎn)生的持續(xù)的電磁干擾等。外部噪聲是不可預知、不可控的，而內(nèi)部噪聲中，傳輸器件的噪聲是可預知的，而來自用戶終端的噪聲也有很多的未知性。
HFC網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)不同于固話網(wǎng)絡，固話網(wǎng)的傳輸線路是平衡傳輸，有較強的抵御外部干擾的能力，而同軸電纜采用的是非平衡的傳輸方式，抗干擾能力弱，當屏蔽層導體接地不良時，問題更加突出。對于HFC網(wǎng)絡的星樹型拓撲結(jié)構(gòu)，在上行信道上是個匯聚的網(wǎng)絡，帶來的問題就是噪聲的疊加，同軸電纜的傳輸長度越長，噪聲控制能力越差。按照當前的頻譜規(guī)劃，5～65 M為上行頻帶，事實上，在很多地方，由于大量噪聲的存在，5～30 M基本不能被使用，30 M以上也僅部分可用，這就使得可用帶寬被大大縮減；另一方面，也正因為噪聲的存在，使得調(diào)制方式受到限制，例如，在很多的運營網(wǎng)絡中，上行只能采取QPSK等低效率的調(diào)制方式，下行一般只能采用64QAM，所以，不僅HFC的可用帶寬受到了限制，傳輸速率也受到了限制。
3信息的有效性使HFC網(wǎng)絡變“窄”
寬與窄，是相對于業(yè)務方式而言的。傳統(tǒng)上，我們將電視業(yè)務看作是寬帶業(yè)務。就模擬電視而言，1套電視占用8 MHz的頻帶，即便數(shù)字電視，一套節(jié)目的碼率基本也大于4 Mbps，要用固話的雙絞線同時傳送數(shù)十套電視節(jié)目，顯然是不行的。所以，我們自然將HFC網(wǎng)絡定義為寬帶網(wǎng)絡。
但我們必須看到，盡管電視業(yè)務是寬帶業(yè)務，但它的業(yè)務特征是廣播，所有的用戶接收相同的信號，這些信號攜帶了大量的信息，但這些信息并不都是用戶需要的或能夠被用戶使用的。信息的價值在于它的可用性或者有效性，雖然傳統(tǒng)的廣播電視也攜帶了大量的信息，但對單個具體的用戶而言，并不是到達用戶的所有的信號都被使用了，用戶也并不是總能接收全部信息。事實上，對于用戶而言，用戶感興趣的或者能被用戶利用的信息只是其中很小的一部分。
對于網(wǎng)絡來說，因為對相同的信息只需發(fā)送并且傳輸一次，網(wǎng)絡的效率提高了，但對于用戶來說，卻是大量的無用信號占用了信道，大量的廣播式業(yè)務的應用，使HFC可被利用的信道變“窄”了。
而現(xiàn)在的寬帶網(wǎng)絡，，是基于互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的計算機信息網(wǎng)絡，在該網(wǎng)絡上，有價值的信息在信號中的百分比提高了，只有被用戶選中的信息才會以信號的方式傳送到用戶端，即用戶參與到了信號的傳送中而不再只是被動地接收——最多就是和電視機的互動，信道的利用率被大大提高了，信息的時效性也明顯提高。當然，在寬帶網(wǎng)絡上也流動著大量的無用信息，如垃圾郵件，病毒等，但這些都是人為因素，不是技術(shù)因素。
所以，從信息的有效性看，HFC網(wǎng)絡是個信號的寬帶網(wǎng)絡而并不總是信息的寬帶網(wǎng)絡，所以當前即便是HFC網(wǎng)絡的看家業(yè)務——廣播電視業(yè)務本身也在遭受著寬帶網(wǎng)絡的沖擊。
4用戶密集的特點使HFC網(wǎng)絡變“窄”
同軸網(wǎng)絡被稱為信息高速公路的“最后1 km”，被認為是三網(wǎng)融合的最佳入戶傳輸媒介，所以為了開展多項業(yè)務，充分利用HFC網(wǎng)絡的頻帶資源，許多運營商都對HFC網(wǎng)絡進行了雙向改造，開展了寬帶業(yè)務。但從技術(shù)上說，這“最后1 km”放到實際的運營網(wǎng)絡中，就要打個折扣了。
以目前國內(nèi)大多運營商采用的DOCSIS標準為例，在一個8 MHz的頻帶內(nèi)，能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率是40 Mbps，如果以１個E1，即1.554/2.048 Mbps作為寬帶的底線，一個8 MHz的頻帶只能分配給不到30個用戶同時使用。
在上行通道的3 MHz的頻帶內(nèi)，如果采用QPSK調(diào)制方式，能夠提供的數(shù)據(jù)傳輸速率為10 Mbps，同樣，參照ADSL的性能，上行速率最大768 kbps，那么1個3 MHz的頻帶內(nèi)，僅能供13個用戶同時共享。
實際上，在大多數(shù)運營網(wǎng)絡里，無論上行通道還是下行通道，每個通道都在被至少數(shù)百個用戶共享。也許按照當前所有寬帶運營商共同面對的問題，速度的瓶頸不在接入網(wǎng)絡，而在于寬帶出口，在于干線承載的壓力，但隨著骨干網(wǎng)絡的不斷擴容、出口的增加、本地寬帶應用服務的提升，傳輸瓶頸最終還會落實到接入網(wǎng)絡上來。
同軸網(wǎng)絡將會成為信息高速公路的“最后1 km”，這個說法來自于國外，但應用到國內(nèi)，這種說法并不一定準確。信息發(fā)達國家，基本都是經(jīng)濟發(fā)達國家，對于它們，這“最后1 km”可能就是一段傳輸線路，最終的用戶可能就是一個，但對于國內(nèi)，這“最后1 km”可能還是一個很大的分配網(wǎng)絡，這個分配網(wǎng)絡要分享這“1 km”上的帶寬資源，從前面的分析看，由于網(wǎng)絡拓撲、用戶規(guī)模等的限制，這“1 km”的寬帶事實上并不如我們想象的那樣寬。
如果為了克服用戶集中的問題，我們將同軸接入的半徑縮小，使之成為“最后半千米”甚至更小，就失去了同軸電纜作為中長距離傳輸?shù)囊饬x了，那時也許還是雙絞線的性價比更好，光纖接入則會占據(jù)高端市場，同軸電纜的壓力更大。
5簡單的信號處理方式使HFC變“窄”
眾所周知，HFC在開展寬帶業(yè)務的時候，在下行信道采取的是和電視業(yè)務一樣的廣播方式，即數(shù)據(jù)被發(fā)送到所有的Cable Modem上，由Cable Modem對信號進行擇取，將發(fā)送到本地的數(shù)據(jù)接收下來，摒棄非本地的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)在工作方式上有點類似HUB。在上行信道，用戶并沒有獨享的信道，采用的是TDM的方式分享信道，而在信號的傳輸上，采用的是信號混疊的方式，由于沒有獨占的信道，用戶終端只是在某一個時刻通過該公共信道向頭端發(fā)送數(shù)據(jù)，而無論是否發(fā)送數(shù)據(jù)，來自該用戶終端的噪聲卻持續(xù)地發(fā)送到信道上，在從用戶到頭端之間，經(jīng)過的都是分支分配器、放大器及光工作站等設(shè)備，他們對信道沒有控制能力，僅簡單地將來自節(jié)點下的信號通過功率疊加的方式向上傳送。
從以上分析可以看出，無論是上行還是下行，使用的都是公共信道，共享同一信道的用戶越多，數(shù)據(jù)的發(fā)送率就越高，但用戶的實際帶寬越“窄”。更為嚴重的是，在上行通道，任何用戶終端上發(fā)生問題，都會對該信道產(chǎn)生影響，頭端只能對公共信道進行處理，而不能夠針對單個用戶的終端進行處理。這樣，由于某個終端可能出現(xiàn)的問題，也使得HFC網(wǎng)絡可用性降低，帶寬變“窄”。
綜上所述，HFC網(wǎng)絡有先天優(yōu)勢，也有不足，HFC網(wǎng)絡應該走適合網(wǎng)絡本身特點的道路，網(wǎng)絡運營商也應從多方面認清自身的優(yōu)勢，而不僅僅局限于同軸的“寬帶”這一特長。
