宽带接入网络的规划与设计(三) 

7.S-CDMA技术

CDMA（Code Division Multiple Access）技术由于具有抗干扰能力强，保密性能好，用户容量大的优点，在无线通信领域得到了广泛的应用。而S-CDMA同样具备了CDMA的优点，在HFC网络中也具有较好的应用前景。

S-CDMA技术在每6MHz带宽中使用14.7Mbit/s 的速率，通过频谱拓展技术，可以使上行传输免遭脉冲窄带干扰的影响。由于S-CDMA仅占6MHz的带宽，不对相邻频道产生影响，故该技术可以在HFC网络中与使用其它调制方式的传输，如正交移相键控（QPSK）、QAM等音、视频传输和谐共存。该技术形成CATV宽带网真正意义上的互联双向多媒体的服务，并赋予了该网络动态宽带设置、保密性强、多层次和大容量等无可比拟的优越性。S-CDMA技术，应用于HFC网络中，需要采取特殊的措施，这些措施主要有：

7.1测距和均衡校正措施

通过测距和均衡校正措施使所有HFC用户端的Modem与网络前端同步，并在每个用户单元与其他用户共享线路的基础上，扩频信号之间保持了良好的正交性，因而最大限度地克服了自生干扰，提高了信道的利用率。其中：

7.1.1测距（Ranging），用来确定每个Modem到前端路径的长度，以使距离前端较近处的发送信号的时间比距离前端较远处的发送信号的时间稍晚一些，保证所有的信号能在同一时刻到达前端接收机。

测距采用的算法是动态、连续和透明的，应考虑温度变化对物理线路的影响及线路的老化程度等。

7.1.2均衡（Equalization），即在每个发送端前置预编码器，在测定出用户到前端的信道响应H（w）后，对预编码器进行调整，使其幅频响应P(w)与信道响应呈倒数的关系，即P(w)=1/H(w)。预编码器的设置能消除信道响应带来的信号失真。

7.2进行功率控制

在HFC网络中应用S-CDMA，也应进行功率控制，以减少用户之间的相互干扰。但与无线通信不同的是，在无线通信中由于移动台位置不确定，无线信道质量稍差，使得功率控制较为复杂，而在有线通信中，由于一般用户的位置都比较确定，因此功率控制的方法比较简单。 
 
7.3 S-CDMA在HFC网络中应用

S-CDMA在HFC网络中应用有以下优点：

7.3.1可解决噪声干扰;标准IS-95码是一种在宽带传输中用于频谱拓宽的编码。普通的CDMA技术，尽管在用户之间没有互相的关联，但互相间却有影响和干扰，这种影响和干扰称之为自生噪声。自生噪声提高了网络中噪声的背景，也降低了网络的容量。而S-CDMA通过用6MHz的带宽取代CDMA所用的30MHz的带宽，可使富余频带对相邻的频道形成保护带，解决了邻频干扰的问题。

这样在S-CDMA的系统中，每一个6JMHz的带宽均用来传输6Mbit/s的多路数据流，每一路数据流的速率为64kbit/s，码型为Trellis码，以一特定层位的特定扩展码的形式进行传输。采用Trellis码，是为了使信道增加4.8dB的增益，并在长距离传输、噪声高达100μs时，系统不至于增加误码。

在S-CDMA系统中，还使用了前向纠错技术、分层经联步位传输技术及拓谱技术。前向纠错和分层经联步位传输技术可使数据传输有效地免受脉冲和宽带噪声的干扰，而拓谱技术则可为信道提供另外22dB的增益。这样S-CDMA系统就增加了近27dB的抗干扰能力，有在负CNIR(Carrier to Noise Plus Interference Ratio)的姿态下运行。

7.3.2可提高网络容量;在S-CDMA系统中，为使拓谱码维持下交状态而应用了先进一和分配两项技术。其分配法是通过不断在用户和前端之间测距实现对电缆传输状态变化，以及对系统运行进行控制，保证了时间的线性，使所有的编码（code）均可同时到达前端。其等量法是通过测量用户与前端的频响，和对一个发射机预置码进行调整，以及通过倒置频道和正交维持，达到有效减小用户和前端间干扰、极大地提高网络传输容量的目的。

7.3.3网络可有多种功能；S-CDMA通过不同数据定位技术来支持常码率CBR（Constant bit rate）、变码率VBR(Varable bit rate)和待用码率ABB （Available bit rate），因此可以实现一网多功能。特别是在高速互联、多个数据流用于可视电话会议时，可用单个64kbit/s数据流来传输普通电话等等，而这些传输都可通过同一同轴电缆来实现。

S-CDMA可由前端设备控制宽带使用分配，其分配的比例可按用户需求设定。这项技术在把一定带宽分配给特定用户后，对其余的带宽还可以进行动态灵活地分配，因此可以使CATV台为不同的用户提供不同种类、不同价位的服务。

S-CDMA是非基于传输内容的系统，可以为HFC网络提供14.7Mbit/s码率上行智能数据传输的方式，以及可以用于ABR、CBR和VBR等多种方式的传输。

8.自愈环网

自愈环网是能在网络中出现意外故障时自动保护信息倒换并恢复业务的网络。目前，自愈环有如下2种结构和4种倒换方式：

在通道倒换中，业务信息的保护是以每个通道为基础的，根据环内每个通道信号质量的优劣来确定是否倒换。它使用专用保护，如图1所示。

8.1 2纤单向通道倒换环方式

2纤单向通道倒换环如图2所示：光纤Ｓ与光纤Ｐ分别在顺时针、逆时针方向传输相同的信号，每个节点均从两方向接收到相同的信号并选择两个方向来的信号中最好的一个。每根光纤在环上信号的传输方式是单向的，从Ａ节点发送的信号沿业务光纤Ｓ按顺时针方向传输，从Ｃ节点向Ａ节点发送的信号继续沿Ｓ光纤按顺时针方向传输；同时，发送侧送出的信号也送给保护光纤Ｐ，形成一个从Ａ发向Ｃ的备份信号，沿Ｐ光纤按逆时针方向从Ａ传到Ｃ，Ｐ光纤上从Ｃ向Ａ发送的备份信号继续沿Ｐ光纤按逆时针方向从Ｃ传到Ａ。当Ｂ节点至Ｃ节点间光纤同时被切断时，在Ｃ节点，由于从Ａ经Ｓ光纤按顺时针方向送来的信号已丢失，故接收端的倒换开关将由收Ｓ光纤转向收Ｐ光纤，倒换为接收从Ａ节点经Ｐ光纤按逆时针方向送来的信号，而Ｃ发向Ａ的信息仍经Ｓ光纤按顺时针方向传送。因此尽管Ｂ节点与Ｃ节点的通路失效，但信号仍然正常地流过节点。

8.2复用段倒换

倒换是以每一对节点间的复用段信号质量为基础的，当复用段有故障时，在故障范围内整个线路倒换到保护回路。复用段保护与通道保护不同，它使用的是共享保护，正常情况下保护通道是空闲的，保护通道由每对节点共享。双向环路倒换与单向环路倒换的重要区别是两节点之间的通信信息直接在两个节点之间双向传输，而没有从沿另一方向环绕环路传输，只有当节点之间发生意外中断后，相邻中断点的节点信息才从另一方向环绕环路传输。下面以我局在ＳＤＨ主干光纤环网与ＳＰＤＨ接入网光纤环网中使用的2纤双向复用段倒换光纤环网为例，说明双向复用段倒换方式。

如图3所示，环网中每个传输方向用一条光纤，并且在每条光纤上将一半容量分配给业务通路Ｓ，另一半容量分配给保护通路Ｐ。因此，可将2纤双向复用段倒换光纤环网看作与实际4纤环结构相当的逻辑4纤环。正常情况下，从Ａ节点进环以Ｃ节点为目的地的业务信号沿Ｓ1／Ｐ2光纤按顺时针方向传输，而从Ｃ节点进环以Ａ节点为目的地的业务信号则沿Ｓ2／Ｐ1光纤按逆时针方向传输。Ｐ1、Ｐ2通路是空闲的。当Ｂ、Ｃ节点间出现光纤、接收机、发送机、接点等断路时，Ｂ、Ｃ节点的倒换开关自动将Ｂ节点、Ｃ节点内的Ｓ1／Ｐ2、Ｓ2／Ｐ1两根光纤沟通，Ａ节点传输至Ｃ节点的信号从Ｓ1业务通路自动倒换至Ｐ2保护通路，从反方向将信号传输至Ｃ节点，同样：Ｃ节点至Ａ节点的传输信息从Ｓ2业务通路自动倒换至Ｐ1保护通路，从反方向将信号传输至Ａ节点。

在这种自愈环网中，应该引起注意的是光纤环网中的带宽分配。如在接入网中使用的ＯＭＵＸ－400，它的最大传输容量为64个Ｅ1（2.048Ｍｂ／ｓ），复用成4个Ｅ3（34Ｍｂ／ｓ）三次群信号在光纤中传输，ＯＭＵＸ－400构成自愈环网后，它的光路传输一半带宽，即其中的2条Ｅ3数据流闲置，从旁路方式连接每一端节点，用作备份环路，另外2条Ｅ3数据流作为工作环路，用于沿途上、下线传输信号。当在某通路处发生故障时，信号通过备用环路迂回传输，达到保护信号的目的。

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