有線電視網(wǎng)絡基本知識

1、廣電網(wǎng)絡的基本知識廣電網(wǎng)絡的基本知識陳陳 柏柏 年年浙江傳媒學院浙江傳媒學院現(xiàn)場信號源現(xiàn)場信號源電臺、電視臺電臺、電視臺節(jié)目 采編、制播遠距離傳輸本地發(fā)射/分配接入本地用戶 接收光纜干線網(wǎng)光纜干線網(wǎng)衛(wèi)星衛(wèi)星微波微波有線廣播電視有線廣播電視分配網(wǎng)分配網(wǎng)無線發(fā)射臺無線發(fā)射臺廣播電視技術系統(tǒng)基本構成示意廣播電視技術系統(tǒng)基本構成示意圖圖有線用戶有線用戶無線用戶無線用戶我國有線電視傳輸與分配系統(tǒng)示意我國有線電視傳輸與分配系統(tǒng)示意圖圖有線數(shù)字電視廣播示意圖有線數(shù)字電視廣播示意圖電視電視短信短信 視頻視頻點播點播 在線在線游戲游戲 信息信息服務服務 網(wǎng)上網(wǎng)上沖浪沖浪 有線廣播電視分配網(wǎng)有線廣播電視分配網(wǎng)電視

2、機成為電視機成為家庭多媒體家庭多媒體信息終端信息終端數(shù)字電視內(nèi)容數(shù)字電視內(nèi)容兩個重要定義兩個重要定義 有線電視有線電視CATV （Cable Television） 用射頻電纜、光纜、多路微波或其組合來傳輸、分配和交換聲音、圖像及數(shù)據(jù)信號的電視系統(tǒng)。 光纖同軸電纜混合有線電視網(wǎng)光纖同軸電纜混合有線電視網(wǎng)HFC（ Hybrid Fiber Coax CATV network ） 用光纖和射頻同軸電纜的組合來傳輸、分配和交換聲音、圖像和數(shù)據(jù)信號的有線電視網(wǎng)絡。HFC網(wǎng)絡典型結構網(wǎng)絡典型結構 鋁管同軸電纜四屏蔽電纜00:451 2 3 4 56 7 8 9 0集中分配集中分配集線器集線器光節(jié)點光節(jié)點

3、干線放大器干線放大器一級光纖干線一級光纖干線二級光鏈路二級光鏈路用戶分配接入網(wǎng)用戶分配接入網(wǎng)同軸電纜傳輸網(wǎng)同軸電纜傳輸網(wǎng)“最后一公里最后一公里”接入網(wǎng)接入網(wǎng)Cable modemCable modem分前端分前端分前端分前端分前端分前端分前端分前端廣電網(wǎng)絡的廣電網(wǎng)絡的“三化三化”目標目標1.光纜化光纜化-光纜盡量向下延伸，做到最后一級光節(jié)點所帶用戶小于500戶，地理范圍小于1公里，光節(jié)點后放大器延長串接數(shù)不超過2級。2.寬帶化寬帶化-本地網(wǎng)絡的帶寬做到農(nóng)村750MHz，城市862MHz。3.雙向化雙向化-本地網(wǎng)絡具備雙向傳輸?shù)哪芰?，主要采用HFC接入、EPON+LAN或EPON+EOC接入。雙

4、向雙向HFC網(wǎng)頻率規(guī)劃網(wǎng)頻率規(guī)劃 波段頻率范圍業(yè)務內(nèi)容RRa：5.0-20.2MHz上行業(yè)務上行窄帶數(shù)據(jù)業(yè)務、網(wǎng)絡管理（上行）Rb ：20.2-58.6MHz上行寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務Rc ：58.6-65.0MHz上行窄帶數(shù)據(jù)業(yè)務、網(wǎng)絡管理（上行）X65-87 MHz過渡帶FM87-108MHz下行業(yè)務 廣播業(yè)務A110-1000MHz模擬電視及數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡管理控制（下行）下行寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務上行通道上行通道UP PATH下行通道下行通道DOWN PATH56587108566111223463 470862958RFMEDAB1B2C2C1頻率規(guī)劃圖頻率規(guī)劃圖fMHz頻率（頻率（ MHz ）安排安排

5、565數(shù)據(jù)上行87108調頻（FM）、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務111223A頻段223 463B頻段，又分為B1、B2兩個頻段463 470未用470566C頻段，又分為C1、C2兩個頻段566862D頻段862 958E頻段，待定我國現(xiàn)有的我國現(xiàn)有的CATV系統(tǒng)系統(tǒng)上限頻率上限頻率標準頻道標準頻道 增補頻道增補頻道可傳套數(shù)可傳套數(shù)(TV)300MHzDS-6DS-12Z-1Z-1623450MHzDS-6DS-12Z-1Z-3542550MHzDS-6DS-22Z-1Z-3754750MHzDS-6DS-42Z-1Z-4279 860MHzDS-6DS-56Z-1Z-4293廣電寬帶城域網(wǎng)定義廣電寬帶城

6、域網(wǎng)定義 廣電寬帶城域網(wǎng)廣電寬帶城域網(wǎng)： （Broadband Metropolitan Area Network for Broadcast &Television） 由廣播、交互兩個信道組成的用射頻電纜、光纜、由廣播、交互兩個信道組成的用射頻電纜、光纜、微波、數(shù)據(jù)電纜或及其組合來傳輸、分配和交換微波、數(shù)據(jù)電纜或及其組合來傳輸、分配和交換圖像、聲音及數(shù)據(jù)信號的城域寬帶、多業(yè)務有線圖像、聲音及數(shù)據(jù)信號的城域寬帶、多業(yè)務有線廣播電視網(wǎng)絡廣播電視網(wǎng)絡。廣電寬帶城域網(wǎng)的五個要素廣電寬帶城域網(wǎng)的五個要素1、信道構成信道構成-具有廣播和交互兩個信道，分別用于完成廣播式和交互式業(yè)務；2、物理介質物理介質-

7、可采用射頻電纜、光纜、微波、數(shù)據(jù)電纜或及其組合多種傳輸介質；3、作業(yè)任務作業(yè)任務-對廣播式和交互式業(yè)務信號進行傳輸、分配和交換三種作業(yè)；4、處理對象處理對象-圖像、聲音及數(shù)據(jù)三種信號；5、功能特點功能特點-覆蓋整個城域范圍，具有寬帶通信網(wǎng)的特性，可開展多種業(yè)務。鏈路 Internet Internet 信息 信息 中心 中心 核核心心網(wǎng)網(wǎng)絡絡 SH SH SH HE ON ON ON 前端 前端 一級光鏈路 一級光鏈路 二級光鏈路 分配網(wǎng) 分配網(wǎng) HE ： 總 前端 SH ： 分 前端 ON ： 光節(jié)點 城域網(wǎng)廣播信道基本結構模型城域網(wǎng)廣播信道基本結構模型 InternetInternet信息

8、信息中心中心核心網(wǎng)核心網(wǎng)絡絡SC無線接入CMOUHFC接入（公眾用戶） 圖2城域網(wǎng)交互信道結構模型 （骨干環(huán)型，多種接入方式）無線接入（公眾用戶）LANLAN接入（集團用戶）LAN接入（公眾用戶）SCSCMC MC：主中心 SC：分中心 CM：線纜調制解調器 OU：光接收單元城域網(wǎng)交互信道結構模型城域網(wǎng)交互信道結構模型廣電寬帶城域網(wǎng)的結構廣電寬帶城域網(wǎng)的結構（一）廣播信道（一）廣播信道1、前端、前端：一個總前端和若干個分前端2、干線、干線：一級和二級光鏈路干線（1）一級光鏈路：總前端和分前端之間的光纖鏈路。（2）二級光鏈路：分前端和光節(jié)點之間的光纖鏈路。3、分配網(wǎng)、分配網(wǎng)：同軸電纜分配網(wǎng)（1）

9、光節(jié)點到用戶分配放大器之間由延長放大器組成的同軸電纜傳輸線路。（2）用戶分配放大器在樓棟之間的電纜無源分配線路。（3）樓棟內(nèi)部用戶之間的電纜無源分配線路。廣播信道廣播信道 1、基本特征基本特征：寬帶廣播信號（包括視頻、音頻及數(shù)據(jù)）的傳輸和分配信道。 2、組成部分組成部分：前端系統(tǒng)、傳輸干線、同軸電纜分配網(wǎng)絡和用戶終端。 3、開展業(yè)務開展業(yè)務：模擬電視廣播業(yè)務、數(shù)字電視廣播業(yè)務和數(shù)據(jù)廣播業(yè)務。 4、信號來源信號來源：衛(wèi)星傳送信號，經(jīng)光纜、電纜或微波傳送信號。開路收轉信號。自辦節(jié)目信號。 5、頻率規(guī)劃頻率規(guī)劃：上行565；過渡帶6587 MHz；調頻廣播（FM）、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務87108MHz；模擬

10、電視、數(shù)字電視和數(shù)據(jù)業(yè)務111958MHz，共分為A、B、C、D、E五個頻段。廣電寬帶城域網(wǎng)的結構廣電寬帶城域網(wǎng)的結構 （二）交互信道（二）交互信道（正向交互信道和反向交互信道） 1、骨干網(wǎng)、骨干網(wǎng)： （1）一個主中心和若干分中心 （2）主中心和分中心之間連接骨干光纖鏈路。 2、接入網(wǎng)：、接入網(wǎng)：對HFC來說 （1）分中心和光節(jié)點之間二級光纖鏈路。 （2）光節(jié)點和用戶終端之間同軸電纜。分布式分布式HFC網(wǎng)絡網(wǎng)絡（主流模式主流模式） （總前端（總前端+一級光纖一級光纖+分前端分前端+二級光纖二級光纖+同軸分配網(wǎng)模式）同軸分配網(wǎng)模式） 基本特點基本特點：以城市或區(qū)域有線電視網(wǎng)的總前端為中心的多以城

11、市或區(qū)域有線電視網(wǎng)的總前端為中心的多個分前端傳輸模式。個分前端傳輸模式?？偳岸送ㄟ^干線向各個分前端傳輸信號，原則上節(jié)點由各分前端饋送信號。分前端除了可收轉本地電視節(jié)目和自辦節(jié)目外，還是數(shù)字光纖和模擬光纖傳輸平臺的光分配與交換中心。 適用場合：適用場合：地級市以上網(wǎng)絡Ethernet ConnectionTwisted PairRJ-11 connectionPCTVHFC Plant家庭用戶接入連接有線廣播電視網(wǎng)的三類業(yè)務有線廣播電視網(wǎng)的三類業(yè)務基本業(yè)務（基本業(yè)務（Basic Service）擴展業(yè)務（擴展業(yè)務（Extend Service）增值業(yè)務（增值業(yè)務（ Supplementary /

12、Increment Service）三類業(yè)務三類業(yè)務 1、基本業(yè)務、基本業(yè)務：為廣大公眾提供服務的喉舌性、宣傳性、公益性、大眾性廣播業(yè)務、電視業(yè)務和數(shù)據(jù)廣播業(yè)務。 2、擴展業(yè)務、擴展業(yè)務：針對特定的人群的特殊需要用戶所開展的帶有廣播特色的社會群體業(yè)務。 3、增值業(yè)務、增值業(yè)務：利用有線廣播網(wǎng)的大容量、寬頻帶和雙向化，開展數(shù)據(jù)通信、計算機聯(lián)網(wǎng)具有雙向交互功能的交互業(yè)務和多媒體業(yè)務。視頻業(yè)務音頻業(yè)務數(shù)據(jù)業(yè)務話音業(yè)務模擬節(jié)目電話通信1、實時播出，2、非實時播出單向分配式數(shù)字節(jié)目1、多路模擬節(jié)目，2、模擬加減擾節(jié)目雙向分配式1、電話點播，2、準視頻點播3、視頻點播，4、游戲點播5、家庭服務1、調頻廣播

13、，2、 多路數(shù)字廣播，3、音樂點播 雙向通信式單向廣播式圖文廣播1、逆程圖文，2、全程圖文本地信息發(fā)布1、國內(nèi)通信，2、本地信息查詢，3、接入 Internet可視電話1、國內(nèi)通信，2、接入公用電話網(wǎng)個人通信有有線線電電視視綜綜合合業(yè)業(yè)務務寬寬帶帶網(wǎng)網(wǎng)絡絡廣電寬帶城域網(wǎng)的主要特點廣電寬帶城域網(wǎng)的主要特點 1、模擬信號和數(shù)字信號并存、模擬信號和數(shù)字信號并存 2、多種復用方式和多種調制方式并存、多種復用方式和多種調制方式并存 3、光纜和電纜并存、光纜和電纜并存 4、信號分配和信息交換并存、信號分配和信息交換并存廣電寬帶城域網(wǎng)的發(fā)展趨勢廣電寬帶城域網(wǎng)的發(fā)展趨勢 1、結構雙向化 2、整體數(shù)字化 3、網(wǎng)

14、絡光纖化 4、業(yè)務綜合化 5、服務個性化現(xiàn)代有線電視結構簡圖現(xiàn)代有線電視結構簡圖一、前端一、前端Headend 前端：前端：接在信號源與光鏈路之間的設備組合。接在信號源與光鏈路之間的設備組合。 功能：功能：有線電視系統(tǒng)的信息源和交換處理中心。完成對各種信號的接收、加工、處理、組合和控制，為全系統(tǒng)提供用戶所需要的廣播電視節(jié)目信號，以及與系統(tǒng)正常運行相關的參考信號。 組成部分：組成部分：模擬前端數(shù)字前端數(shù)據(jù)前端三種前端三種前端 1、模擬前端部分模擬前端部分：主要完成模擬廣播電視各類信號源的接收和下行模擬電視信號和調頻聲音廣播信號的加工處理，并將各路信號混合成復合RF信號送給傳輸干線。 2、數(shù)字前端

15、部分數(shù)字前端部分：主要完成數(shù)字廣播電視各類信號源的接收和下行數(shù)字電視信號和數(shù)字聲音廣播信號的加工處理，并將各路信號混合成復合RF信號送給傳輸干線。 3、數(shù)據(jù)前端部分數(shù)據(jù)前端部分：主要完成交互信道中數(shù)據(jù)中心（樞紐）的功能。1、模擬前端架構圖、模擬前端架構圖2、數(shù)字前端架構圖、數(shù)字前端架構圖3、數(shù)據(jù)前端架構圖、數(shù)據(jù)前端架構圖4、雙向、雙向HFC 網(wǎng)絡前端網(wǎng)絡前端/分前端簡化方框圖分前端簡化方框圖二、雙向二、雙向HFC的光鏈路的光鏈路光纖光纖 （1）光纖的結構光纖的結構: 纖芯（光密媒質，傳導光波），包層，纖外涂覆層和塑料保護層。 （2）光纖的模式光纖的模式：表示光纖中電磁場（傳導模）沿光纖橫截面的

16、場形分布和沿光纖縱向的傳播速度。 （3）光纖的三個低損光纖的三個低損“窗口窗口”：850nm、1310 nm、1550 nm。（4）光纖的性能光纖的性能性能參數(shù)性能參數(shù)定義定義量綱量綱原因原因損耗系數(shù)損耗系數(shù)單位距離（1公里）光信號能量衰減的分貝值。dB/km散射損耗、吸收損耗、輻射損耗色散系數(shù)色散系數(shù)D單位波長間隔（1納米）的光經(jīng)單位距離（1公里）光纖后的時延值。ps/nm*km模間色散，材料色散、波導色散光纜光纜 （1）光纜基本組成：纜芯、護套和外護套三部分。 （2）光纜基本型式：層絞式、骨架式、中心束管式和帶狀式。 （3）光纜敷設方法：管道敷設、直埋敷設、架空敷設和水下敷設。 （4）光纜

17、接續(xù)：包括光纖的接續(xù)和光纜接頭盒兩個方面。接續(xù)的方法有熔接、活動連接和機械連接。光纖的接續(xù)指標包括連接損耗、反射損耗、溫度特性和機械強度。光纖接續(xù)使用專用機器（如熔接機）和專用工具。1、有線電視中使用的三類激光器、有線電視中使用的三類激光器 激光器激光器是光發(fā)射機的光源，也是最重要的器件。有線電視中主要使用兩種半導體激光器有線電視中主要使用兩種半導體激光器：InGaP/InP（發(fā)光半導體/基片材料）制作的激光激光二極管二極管LD（Laser Diode）分布反饋式激光二極管分布反饋式激光二極管DFB-LD（Distributed Feed Back-LD）用于正向。法布里法布里-珀羅激光二極管

18、珀羅激光二極管F P - LD（Fabry-Perot LD）。用于反向。1. 固體激光器：固體激光器：摻釹釔鋁石榴石Nd:YAG（Neodymium Yttrium Aluminum Garnet）。用于正向。VSB-AM光發(fā)射機光發(fā)射機兩種類型：兩種類型：直接調制光發(fā)射機直接調制光發(fā)射機：常采用DFB激光器，射頻信號經(jīng)過相應處理后直接驅動激光器，完成光強調制，其激光的產(chǎn)生和調制是合在一起的。1. 外調制光發(fā)射機外調制光發(fā)射機：常采用YAG固體激光器，其激光的產(chǎn)生和調制是分別進行的。 兩種類型下行光發(fā)射機兩種類型下行光發(fā)射機 （1）直接調制光發(fā)射機直接調制光發(fā)射機：常采用DFB激光器，射頻信

19、號經(jīng)過相應處理后直接驅動激光器，完成光強調制，其激光的產(chǎn)生和調制是合在一起的。 （2）外調制光發(fā)射機外調制光發(fā)射機：常采用YAG固體激光器，其激光的產(chǎn)生和調制是分別進行的。2、常見的光檢測器、常見的光檢測器PD正型正型-本征型本征型-負型光電二極管負型光電二極管PIN-PD（Positive-Intrinsic-Negative Photodiode）： PIN光電二極管無增益，靈敏度低，但要求偏壓小，暗電流小，動態(tài)范圍大，適用于高適用于高速脈沖和模擬電視的光速脈沖和模擬電視的光/電轉換電轉換。雪崩光電二極管雪崩光電二極管APD（Avalanche Photodiode）： APD光電二極管有

20、增益，靈敏度高，但要求偏壓高，適用于小適用于小信號檢測和數(shù)字信號的光信號檢測和數(shù)字信號的光/電轉換電轉換。有線電視系統(tǒng)中一般使用一般使用PIN光電二極管光電二極管。光接收機光接收機 1、作用：把光信號還原為射頻信號并加以放大。 2、光檢測器的作用：利用半導體的光電效應（照射到金屬或半導體上產(chǎn)生光電流的現(xiàn)象）將光信號轉換成電信號，實現(xiàn)光/電轉換。光接收機框圖光接收機框圖 3、摻鉺光纖放大器、摻鉺光纖放大器EDFA原理和結構原理和結構 光放大器光放大器 1、光放大器種類光放大器種類：摻雜光纖光放大器有1550nm波段的摻餌光纖放大器（EDFA）和1310nm波段的摻鐠光纖放大器。 2、光放大器原理

21、光放大器原理：泵浦激光器為光放大器提供能量，通過光復用器進入一段摻雜（摻鉺或摻鐠）光纖，泵浦光激勵摻雜光纖，使摻雜光纖感應并釋放能量，從而達到光信號的放大。4、分光器，光纖連接器、分光器，光纖連接器光無源器件光無源器件 （1）光耦合器光耦合器：對同一波長的光功率進行分路或合路的無源器件。 （2）光纖連接器光纖連接器：一種用于活動連接光纖的器件。 （3）光纖衰減器光纖衰減器：一種用于對光功率進行衰減的器件。 （4）光隔離器光隔離器：一種順向低損耗、逆向高損耗的非可逆單向導光器件。光纖適配器光纖適配器( (法蘭盤法蘭盤) )，防水尾纜，防水尾纜光纜接頭盒，光纖跳線光纜接頭盒，光纖跳線光纖活動連接器

22、光纖活動連接器 1、型號：常用XX/YY表示 （1）XX指活動接頭的結構和形狀，分有螺旋接頭FC、快速接頭SC等； （2）YY指活動接頭的端面形狀，分有平型接頭FC、物理接觸接頭PC、帶角度物理接觸接頭APC等。 2、機房首選光纖活動連接器：FC/APC或SC/APC。光纖熔接機，手掌光纖熔接機手持式光功率計 ，光時域反射儀 光纜接頭盒光纜接頭盒三、電纜用戶分配網(wǎng)三、電纜用戶分配網(wǎng)電纜用戶分配網(wǎng)絡的組成電纜用戶分配網(wǎng)絡的組成組成組成：有源器件（延長放大器、樓棟分配放大器、供電器）無源器件（分配器、分支器、終端盒、接插件等）1. 同軸電纜。同軸電纜同軸電纜 1、組成組成：內(nèi)導體、絕緣體、外導體（

23、屏蔽層）和護套。 2、三大特性三大特性： 傳輸特性傳輸特性：傳輸信號頻率越高，衰減就越大。衰減量與電纜的長度成正比。 衰減系數(shù)：單位長度（一般取100米）電纜信號功率衰減的分貝值dB/100m。 =10（1/L）lg（P2/P1）dB/100m 2 dB/100m = 1 dB/100m （f2/f1）1/2 溫度特性溫度特性：一般電纜的溫度系數(shù)是0.2%/攝氏度。 電纜衰減變化量= T TL 阻抗特性阻抗特性：標稱特性阻抗均為75。X X/ /Y YX X/ /Y Y雙雙向向光光工工作作站站雙雙向向放放大大器器下下行行電電平平/ /上上行行電電平平分分配配器器雙向雙向HFC同軸電纜網(wǎng)部分同軸電纜網(wǎng)部分1、射頻同軸電纜結構、射頻同軸電纜結構 同軸電纜由內(nèi)導體、絕緣體、外導體（屏蔽層）和護套4部分組成。 絕緣體（電介質）使內(nèi)、外導體絕緣并保持軸心重合。2、雙向放大器、雙向放大器（two-way amplifier） 雙向放大器雙向放大器：用于分離或合成