하이브리드 섬유-동축

Hybrid fiber-coaxial

하이브리드 광섬유(HFC)는 광섬유와 동축케이블을 결합한 광대역통신망을 일컫는 통신산업 용어다. 1990년대 초부터 케이블 텔레비전 사업자에 의해 세계적으로 보편적으로 고용되어 왔다.

하이브리드 광섬유 동축 케이블 시스템에서는 케이블 시스템의 유통 설비인 헤드엔드에서 광섬유 가입자 회선을 통해 지역 사회로 텔레비전 채널을 전송한다. 지역 커뮤니티에서는 광학노드라는 박스가 광선에서 무선주파수(RF)로 신호를 번역해 동축케이블 회선을 통해 가입자 거주지에 배포하는 방식이다. 광섬유 트렁크 라인은 향후 확장 및 DOCSIS를 통한 인터넷 접속과 같은 새로운 대역폭 집약적인 서비스가[citation needed] 가능하도록 적절한 대역폭을[weasel words] 제공한다.

설명

공통 HFC 아키텍처

광섬유 네트워크는 케이블 사업자의 마스터 헤드엔드에서 때로는 지역 헤드엔드까지, 그리고 이웃의 허브 사이트까지, 마지막으로 25개에서 2000개까지 모든 가정에 서비스를 제공하는 동축 케이블 노드로 확장된다. 마스터 헤드엔드는 대개 IP 통합 라우터뿐만 아니라 먼 거리의 비디오 신호를 수신하기 위한 위성 안테나를 가지고 있다. 일부 마스터 헤드엔드에는 지역사회에 통신 서비스를 제공하기 위한 전화 장비(자동 전화 교환 등)도 내장되어 있다.

지역 또는 지역 헤드엔드/허브는 마스터 헤드엔드로부터 영상 신호를 수신하여 지역 프랜차이즈 당국이 요구하는 대로 공공, 교육 및 정부 액세스(PEG) 케이블 TV 채널을 추가하거나 지역에 어필할 수 있는 표적 광고를 삽입한다. 다양한 서비스는 인코딩, 변조 및 상향 변환되어 단일 전기 신호로 결합되고 광대역 광 송신기에 삽입된다.

이 광학 송신기는 노드로 전송되는 다운스트림 광학 변조 신호로 전기 신호를 변환한다. 광섬유 케이블은 헤드엔드 또는 허브를 지점간 또는 항성 위상에서의 광학 노드에 연결하거나 경우에 따라 보호 링 위상에서의 광학 노드에 연결한다.

섬유 스플라이스 케이스가 있는 광학 노드(검은색)
트렁크 증폭기
분배 앰프(라인 익스텐더)
유통 라인에서 사용하지 않는 포트에 종단기가 있는 일련의 탭(호텔의 여러 객실 제공)

광섬유 노드

광섬유 노드에는 광대역 광학 수신기가 있으며, 이는 헤드엔드 또는 허브에서 나오는 다운스트림 광학 변조 신호를 가정으로 가는 전기 신호로 변환한다. 2015년 현재, 다운스트림 신호는 RF 변조 신호로, 일반적으로 50 MHz에서 시작되며, 상부 끝의 범위는 550–1000 MHz이다. 광섬유 노드는 또한 가정에서 헤드엔드로 통신을 다시 전송하는 역방향 또는 복귀 경로 송신기를 포함하고 있다. 북미에서 이 역방향 신호는 5-42 MHz의 변조된 RF인 반면, 세계의 다른 지역에서는 5–65 MHz의 범위가 된다. 광학 커플러가 광학 수신기와 결합하여 노드를 형성한다.[clarification needed] 이 전기 신호는 동축 케이블을 통해 출력되어 동축 트렁크를 형성한다.

네트워크의 광학적 부분은 많은 양의 유연성을 제공한다. 노드에 광섬유 케이블이 많지 않을 경우 파장분할 멀티플렉싱을 사용해 동일한 광섬유에 여러 광신호를 결합할 수 있다. 광학 필터는 광학 파장을 단일 섬유에 결합하고 분할하는 데 사용된다. 예를 들어, 다운스트림 신호는 1490 nm의 파장에, 리턴 신호는 1310 nm의 파장에 있을 수 있다.

고객에 대한 최종 연결

네트워크의 동축 트렁크 부분은 노드에서 떨어진 나무와 지점 구성으로 25-2000가구(500가구는 일반적으로)를 연결한다. RF 앰프는 동축 케이블을 분리하거나 "테이핑"하여 발생하는 전기 신호의 케이블 감쇠 및 수동적 손실을 극복하기 위해 주기적으로 사용된다.

트렁크 동축 케이블은 광학 노드에 연결되고 더 작은 분배 케이블이 연결되는 동축 백본을 형성한다. 또한 트렁크 케이블은 전원 공급 장치(납산 백업 배터리 내장)와 전원 인서터에 의해 보통 60 또는 90V의 케이블 라인에 추가되는 AC 전원을 운반한다. 광학 노드, 트렁크 및 분배 증폭기에 개별 외부 전원이 필요하지 않도록 케이블 라인에 전력을 추가한다. 전력 공급 장치는 국내 전력 회사 규정에 따라 그 옆에 전력 계량기가 있을 수 있다. 트렁크 케이블에는 트렁크 증폭기가 있을 수 있다.

트렁크 케이블에서 소형 분배 케이블이 트렁크 앰프의 포트에 연결되어 RF 신호와 AC 전원을 개별 도로로 전송한다. 필요한 경우, 소형 배전 증폭기인 라인 익스텐더는 TV가 수용할 수 있는 수준으로 텔레비전 신호의 출력을 유지하기 위해 신호를 증폭시킨다. 그런 다음 배전 라인을 "도핑"하여 개별 드롭을 고객 가정에 연결하는 데 사용한다.

이러한 탭은 동축 전력 시스템에서 제공하는 백업 전력 신뢰성이 필요한 전화 장치가 없는 한 RF 신호를 통과하여 AC 전원을 차단한다. 탭은 F 커넥터로 알려진 표준 나사형 커넥터를 사용하여 작은 동축 낙하로 종료된다.

그런 다음 낙하물은 접지 블록이 시스템을 유유한 전압으로부터 보호하는 집에 연결된다. 네트워크 설계에 따라, 신호는 분할기를 통해 여러 개의 TV 또는 여러 개의 셋톱 박스(케이블 박스)로 전달될 수 있으며, 그 다음 TV에 연결될 수 있다. 여러 대의 TV를 연결하는 데 너무 많은 스플리터를 사용하면 신호 레벨이 낮아지고 아날로그 채널의 화질이 저하된다. 이러한 분할기를 통과한 TV의 신호는 품질을 떨어뜨리고 신호를 복구하기 위해 "드롭" 또는 "하우스" 증폭기를 사용해야 한다.

HFC 네트워크를 통한 전송

주파수 분할 멀티플렉싱을 사용하여 HFC 네트워크는 아날로그 TV, 디지털 TV(SDTV 또는 HDTV), 주문형 비디오, 전화 및 인터넷 트래픽을 포함한 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 이러한 시스템의 서비스는 5MHz ~ 1000MHz 주파수 대역의 RF 신호로 수행된다.

HFC 네트워크는 일반적으로 양방향으로 운영되는데, 이는 신호가 헤드엔드/허브 사무소에서 홈으로, 홈에서 헤드엔드/허브 사무소로 양방향으로 전달된다는 것을 의미한다. 전방 경로 또는 다운스트림 신호는 헤드엔드/허브 사무소에서 가정으로 비디오 콘텐츠, 음성 및 인터넷 트래픽과 같은 정보를 전달한다. 최초의 HFC 네트워크, 그리고 매우 오래된 업그레이드되지 않은 HFC 네트워크는 단방향 시스템일 뿐이다. 단방향 시스템용 장비는 헤드엔드와 통신하기 위해 POTS 또는 무선 네트워크를 사용할 수 있다.

복귀 경로나 업스트림 신호는 집에서 헤드엔드/허브 사무소까지, 예를 들어 영화나 인터넷 업스트림 트래픽을 명령하는 제어 신호와 같은 정보를 전달한다. 전방 경로와 복귀 경로는 광학 노드와 가정 사이의 양방향으로 동일한 동축 케이블을 통해 운반된다.

신호의 간섭을 방지하기 위해 주파수 대역을 두 섹션으로 구분한다. 전통적으로 NTSC 시스템 M을 사용해 온 국가에서는 전방 경로 신호의 경우 52–1000 MHz, 복귀 경로 신호의 경우 5–42 MHz의 섹션이 있다. 다른 나라들은 다른 대역 크기를 사용하지만, 다운스트림 통신을 위한 대역폭이 업스트림 통신보다 훨씬 더 많다는 점에서 비슷하다.

전통적으로, 비디오 콘텐츠가 가정으로만 전송되었기 때문에 HFC 네트워크는 비대칭으로 구조되었다. 한 방향은 다른 방향보다 훨씬 더 많은 데이터 전송 용량을 가지고 있다. 원래 반환 경로는 일부 제어 신호에서 영화 등을 주문하는 데만 사용되었는데, 대역폭이 거의 필요하지 않았다. 인터넷 접속, 전화 등 HFC 네트워크에 부가적인 서비스가 추가되면서, 반환 경로가 더욱 활용되고 있다.

다중 시스템 연산자

참고 항목: 브로드캐스트 텔레비전 시스템

다중 시스템 운영자(MSO)는 광섬유 및 동축 구리 케이블의 RF 신호를 통해 다양한 서비스를 전송하는 방법을 개발했다. HFC 네트워크를 통해 비디오를 전송하고 여전히 가장 널리 사용되는 방법은 표준 아날로그 TV 채널의 변조에 의한 것이며 이는 공중파 방송의 전송에 사용되는 방법과 유사하다.

한 아날로그 TV 채널은 NTSC 기반 시스템에서 6 MHz 폭 주파수 대역을, PAL 또는 SECAM 기반 시스템에서 8 MHz 폭 주파수 대역을 점유한다. 각 채널은 인접 또는 고조파 채널과 간섭이 없도록 특정 주파수 반송파를 중심으로 한다. 디지털 방식으로 변조된 채널, 가정 또는 고객 전용 장비(CPE)를 볼 수 있으려면 디지털 텔레비전, 컴퓨터 또는 셋톱 박스와 같은 RF 신호를 아날로그 텔레비전이나 컴퓨터 모니터와 같은 디스플레이 장치와 호환되는 신호로 변환해야 한다. 미국 연방통신위원회(FCC)는 소비자가 지역 MSO로부터 케이블 카드를 입수해 디지털 채널 시청을 허가할 수 있다고 판결했다.

디지털 비디오 압축 기법을 사용하면 6~8MHz 주파수 반송파에 여러 표준 및 고화질 TV 채널을 탑재할 수 있어, 올아날로그 네트워크 대비 HFC 네트워크의 채널 탑재 용량을 10배 이상 증가시킨다.

경쟁 네트워크 기술과 비교

DSL(Digital Subscriber Line)은 기존 전화회사들이 트위스트 페어 구리 전화선을 통해 고급 서비스(고속 데이터, 때로는 비디오)를 제공하는 데 사용하는 기술이다. 일반적으로 HFC 네트워크보다 데이터 전송 용량이 낮고 데이터 속도는 회선 길이와 품질에 따라 범위를 제한할 수 있다.

위성 텔레비전은 방송 비디오 서비스를 제공하는 데 있어서 HFC 네트워크와 매우 잘 경쟁한다. 쌍방향 위성 시스템은 왕복 지연 시간이 크기 때문에 도시 환경에서는 경쟁력이 떨어지지만, 지상 인프라가 불충분하거나 배치되지 않은 시골지역이나 그 밖의 환경에서는 매력적이다.

HFC와 마찬가지로, FITL(Fiber in the Loop) 기술은 전화 지역 교환 통신사가 일반 구형 전화 서비스(POTS) 로컬 루프를 통해 전화 고객들에게 고급 서비스를 제공하기 위해 사용한다.

2000년대 들어 통신사들은 영상, 데이터, 음성 등을 케이블 사업자와 경쟁하기 위해 passive 광학 네트워크 솔루션 등 x(FTTX)에 광섬유를 대폭 보급하기 시작했다. 이는 구축 비용이 많이 들 수 있지만 특히 데이터 서비스를 위해 큰 대역폭 용량을 제공할 수 있다.

참고 항목

참조

외부 링크