隨著電信業務的不斷拓展和通信網結構的不斷變化，廣大用戶對網絡速度的要求越來越高，從而促使各種各樣的接入網技術不斷涌現，如非對稱用戶環路(ADSL)、光纖到路邊(FTTC)、光纖到用戶大樓(FTTB)、光纖到用戶(FTTH)、光纖／同軸電纜混合方式(HFC)和無線接入等。由于我國擁有世界第一大有線電視網，因此，基于有線電視網的HFC接入技術在我國具有典型的現實意義和廣闊的發展前景，并逐漸引起業內人士越來越多的關注。
HFC的原理及特點
我國目前有線電視網絡用戶已達8000多萬，并正在以每年500萬戶的速度增長。由于同軸電纜可提供較寬的工作頻帶和良好的信號傳輸質量，所以，基于現有有線電視網設施的HFC接入網技術越來越引起人們的重視。HFC接入網是以模擬頻分復用技術為基礎，綜合應用模擬和數字傳輸技術、光纖和同軸電纜技術、射頻技術及高度分布式智能技術的寬帶接入網絡。通過對現有有線電視網進行雙向化改造，使得有線電視網除了可提供豐富、良好的電視節目之外，還可提供電話、Internet接入、高速數據傳輸和多媒體等業務。
在HFC網絡中，有線電視臺的前端設備通過路由器與數據網相連，并通過局用數據端機與公用電話網（PSTN）相連。有線電視臺的電視信號、公用電話網的話音信號和數據網的數據信號送入合路器形成混合信號后，由這里通過光纜線路送至各個小區節點，再經過同軸分配網絡送至用戶本地綜合服務單元，并分別將信號送到電視機和電話。數據信號經服務單元內的CableModem，送到各種用戶終端（通常為PC）。如果是多個用戶共享一個CableModem，則需在本地的CableModem中添加一個以太網集線器；如果是通過一個LAN與CableModem相連，則需在CableModem和LAN之間接一個路由器。反向鏈路則由用戶本地服務單元的CableModem將用戶終端發出的信號調制復接送入反向信道，并由前端設備解調后送往網絡。其中反向信道可以采用電話撥號的形式，也可利用經過改造的HFC網絡的反向鏈路。
和其他網絡相比，HFC網絡系統具有高速率接入、不占用電話線路、無需撥號專線連接的優勢，但要實現HFC網絡，必須對現有的有線電視網進行雙向化和數字化的改造。這將引入同步、信令和網管等難點，其中反向信道的噪聲抑制是主要的技術難題。
HFC中的CableModem
1.工作原理
CableModem是利用HFC網絡進行高速訪問的一個重要的通信設備，圖2表示了CableModem的內部結構。由圖可知，CableModem的結構要比傳統的Modem更為復雜。它的內部結構主要包括雙工濾波器、調制解調器、去交織／FEC模塊、FEC／交織模塊、數據成幀電路、MAC處理器、數據編碼電路和微處理器。同時，在CableModem中還有一些擴展口，用于插入一些新的功能模塊以支持多種應用。例如，用于工程和野外應用的維護模塊、用于單項網絡操作的電話恢復模塊，以及支持二路電話線的二路電話模塊。利用現有模塊和擴展模塊CableModem，不僅可以對Internet進行高速訪問，還可以提供音頻、視頻、訪問CD-ROM服務器以及其他服務。
2.工作過程
啟動后，CableModem掃描所有下行頻率，尋找可識別的標準控制信息包。這些信息包中含有來自線纜終端服務器為新連入的CableModem發送的下行廣播信息，其中有一條命令指定上行發送頻率。CableModem取得它的上行頻率后開始測距，通過測距判定它和前端的距離。這是實現同步的定時信息以及控制發射功率所需要的。所有MAC協議擁有一個系統級時鐘，以便CableModem知道何時發送信息。CableModem測距的操作是發送一個短信息給前端，然后測量發送與接收信息的間隔。測距后，CableModem準備接受一個IP地址和其他網絡參數。CableModem根據動態主機配置協議（DHCP）分得地址資源。當用戶申請地址資源時，CableModem在反向通道上發出一個特殊的廣播信息包——DHCP請求。前端路由器收到DHCP請求后，將其轉發給一個它知道的DHCP地址服務器，服務器向路由器發回一個IP地址。路由器把地址記錄下來并通知用戶。經過測距，確定上下行頻率及分配IP地址后，CableModem就可以訪問網絡了。
3.內部的數據傳輸
通過內部的雙工濾波器接收來自ＨＦＣ網絡的射頻信號，將其送至解調模塊進行解調，HFC網絡的下行信號所采用的調制方式主要是64QAM或256QAM方式，用戶端CableModem的解調電路通常兼容這兩種方式。信號經解調后再由去交織／FEC模塊進行去交織和糾錯處理，送至成幀模塊成幀，最后通過網路接口卡到達用戶終端。在上行鏈路中，先由MAC模塊中的訪問協議對用戶的訪問請求進行處理，當前端允許訪問后，PC產生上行數據，并通過網絡接口卡（NIC）把它們送給線纜調制器。在線纜解調器中，先對數據進行編碼，再經交織／FEC模塊處理，送入調制模塊進行調制（上行鏈路通常采用對噪聲抑制能力較好的QPSK或S-CDMA調制方式），已調信號通過雙工濾波器送至網絡端。
4.關鍵技術問題
●反向通道噪聲抑制技術
在HFC網絡中，上下行通道的頻帶劃分為：上行采用5～42MHz的頻帶，下行采用50MHz以上的頻帶。對于反向通道來說，5～42MHz頻帶是具有良好衰減特性的低頻部分。但由于其他的服務也采用這一頻帶，導入噪聲就成為一個嚴重的問題。噪聲來源主要是戶內隔離較差的電器和共用通路失真。
抑制反向噪聲一直是困惑CableModem廠商的難題。現有的方法分為網絡側和用戶側兩部分。首先，在網絡側，在地區內的每個接頭附近都裝上全阻濾波器。濾波器禁止所有用戶反向傳送信息。當用戶要求雙向服務時，移去全阻濾波器并為用戶安裝一個低通濾波器，以限制反向通道，這樣就可以阻塞高頻分量。在用戶端，抑制技術主要體現在CableModem的上行鏈路所采用的調制技術。為了抑制反向鏈路噪聲，各廠家通常在QPSK、S-CDMA和跳頻技術中選擇一項作為反向鏈路的調制方式。但QPSK調制將限制上行傳輸速率，而S-CDMA和跳頻技術的設備復雜，所需費用太高。
●幀結構
最后一英里幀結構是指用戶與前端的封裝協議，侯選方案主要有ATM、MPEG-2和IP。從安全的角度考慮，ATM是首選方案，但其設備成本較高，而且要求線路為全光纖；IP包雖通用性較好，但數據傳輸又存在不可靠性；MPEG-2符合電視信號的規范，但對用戶的設備要求高。由于各標準化組織意見不統一，各廠家在成幀電路的設計上分歧較大。
●擴容技術
由于HFC網絡是一共享資源，當用戶增多及每個用戶使用量增加時，必須避免出現擁塞。為此，必須采用相應的技術擴容。目前主要的技術為：每個前向信道配多個反向信道；使用額外的前向信道，類似移動通信采取微區和微微區的方法將光纖進一步向小區延伸，形成更小的服務區。
前景展望
雖然還有許多技術難題需要解決，但與現在已開發的寬帶接入技術相比，基于CableModem技術的接入方法顯現出了較大的優勢，這就決定了該技術必將有著良好的發展前景。當前，已經有不少廠商看到了這一點，如3Com、AT&T、COM21、Motorola等20多家廠商已經在生產CableModem。Dataquest預計今年會有80萬個CableModem出售給那些率先使用此技術的公司。現在美國已經有一些公司在提供CableModem訪問服務，如Telecommunications和Coxcommunications等。
