93、HFC网络连接性与网络管理架构的优化算法研究

HFC网络连接性与网络管理架构的优化算法研究

1. HFC网络连接性问题概述

传统的有线电视网络采用混合光纤同轴（HFC）技术进行升级后，用户到分配中心的上行通道使有线电视用户能够实现高速数据访问。然而，上行通道中的噪声水平远高于下行通道，这给有效的HFC数据访问网络设计带来了重大挑战。当子节点的噪声在放大器中累积超过一定水平时，信号将无法从噪声中分离出来。

HFC网络的结构特点对噪声的产生和传播有重要影响。一个光节点单元（ONU）通过光缆连接到分配中心，二者之间的距离可能延伸到数十公里，分配中心和ONU形成星型网络。ONU将光信号转换为射频（RF）信号进行下行传输，反之进行上行传输。树状结构的同轴电缆将ONU和用户连接起来，树状网络中的每个节点代表一个放大器或分配器。

当节点出现故障或电缆段被切断时，故障点以下的节点将无法与ONU通信。而且，即使连接安全，上行通道也容易受到噪声的影响。同轴树状网络中的每个放大器会将其子节点的信号组合起来，组合信号被放大并传输到其父节点，混合在信号中的侵入噪声也会在向上传输过程中被放大。

2. 节点选择问题（NSP）

• 问题定义 ：当树T的每个节点i具有利润$p_i$、噪声$n_i$和阈值$c_i$时，节点选择问题（NSP）是在满足以下条件的情况下，从树中选择一组节点以最大化利润：
  1. 设$T_k$是树T的子树，其根节点为k，$S_k$是所选节点的集合，$S_k$中节点的噪声总和不能超过$c_k$，即$\sum_{i\in S_k}n_i\leq c_k$。
  2. 如果节点k未被选中，则$T_k$中的任何