有线电视网络技术-通信工程毕业论文(4)
2013-08-20 01:05
导读：在HFC宽带接入网中，模拟电视和数字电视、综合数据业务信号在前端或分前端进行综合，合用一台下行光发射机，将下行信号用一根光纤传输至相应的光节
在HFC宽带接入网中，模拟电视和数字电视、综合数据业务信号在前端或分前端进行综合，合用一台下行光发射机，将下行信号用一根光纤传输至相应的光节点。在光节点，将下行信号变换成射频信号。每个光节点通过同轴电缆，以星树形拓扑结构覆盖用户。从用户来的上行信号在光节点变换为上行光信号，通过上行光发射机和上行回传光纤传回前端或分前端。上下行信号在光传输中采用的是空分复用，在电缆传输中采用的是频分复用。
HFC网采用频分复用技术，将5-1000MHz的频段分割为上行和下行通道。5-65MHz为上行通道，87-1000MHz为下行通道。上行通道为非广播业务，主要传输包括状态监控信号、视频点播信号以及数据通信业务等。下行通道将87-550MHz为普通广播电视业务，该频段全部用于模拟电视广播时，除调频广播业务外，可安排约54个频道的模拟电视节目。550-750MHz为下行数字通信信道，用于传输数字广播电视、VOD数字视频以及数字电话下行信号和数据，上行数据一般利用5-65MHz频段，为了提高抗干扰能力，采用QPSK(或16QAM)调制。
有线电视HFC网上综合多种数字业务是依靠电缆调制解调器Cable modem和机顶盒Set-top-Box。Cable modem系统由置于用户端的Cable modem(CM)和设置于前端的CMTS(电缆调制解调端接系统)组成。用户端CM的基本功能是将上行的数字信号调制成RF信号，将下行的RF信号解调为数字信号。HFC接入网的主要优势为：巨大的接入带宽，可提供各种模拟和数字业务；Cable modem系统的下行速率高是显著的优势，提高了网络资源的利用率；同时，还具有永久在线、无须拨号的优点。
有线电视接入网络的主要业务可分为两大类，即广播电视业务和交互业务。广播电视业务包括目前的模拟电视节目的传输和正在逐步发展的数字广播、数字电视等其它广播业务。交互业务包括INTERNET接入、视频点播VOD、可视电话、会议电视、远程教育、远程医疗等。
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５ 有线电视电缆传输网络
有线电视电缆传输网络，作为有线电视城域网的一部分，其规划设计，从规划思路、设计标准、技术指标、施工工艺规范等方面，都发生了很大变化。有线电视电缆传输网络已不再象以往那样：每个小区都自成体系，具有接收电视信号的前端、传输外线和楼内分配网络，属于封闭的、小型独立的共用天线系统。今天的电缆传输网络不需要前端，要建成双向传输宽带网络，它不但要符合达到相关的国家标准，还必须执行所在地域有线电视网的总体技术要求。
5．1双向传输的实现方式：
在HFC接入网中，为了实现信号的双向传输，同时采用了空分复用、频分复用和时分复用技术。从光节点至前端(或骨干网的分前端)的光纤传输链路中，上下行信号采用空分复用：从光节点到用户的电缆网中，上下行信号采用频分复用，数据传输采用时分复用方式，
5．2回传通道的噪声
在HFC网络中，反向通道的汇集噪声是影响双向数据传输的主要问题。由于反向噪声大，数据传输链路的C／N大大降低。因此，解决反向回传通道的噪声问题，是Ⅲc网络顺利开展双向业务的关键。
上行通道中汇集的噪声来源于多种形式。其中，影响上行信号传输的主要是信号的削波失真、网络结构噪声和侵入噪声。
(1)削波失真主要由系统中的反向回传光发射机和双向放大器等传输设备的非线性失真造成。
(2)结构噪声主要来源于系统中的有源设备的器件自身产生的基础热噪声。同时，由于放大器的级联以及各支路回传信号的汇集，造成噪声的功率叠加，形成“漏斗效应”。
(3)侵入噪声主要由外界电磁波的侵入造成。是一种随机的、不规则的射频干扰。它是HFC网络开展双向数据通信需要努力克服的技术难题。系统中的侵人噪声主要有两种，即：A窄带短波信号的干扰：B冲击脉冲干扰：主要包括雷电、电动机、发动机，以及家用电器设备产生的脉冲干扰。
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5．3电缆分配网络的组成
1、传输系统
包括光节点中的正、反向RF放大模快、双向延长放大器、线路分支器、分配器、供电器、同轴电缆等。光节点中的正向光接收机将下行光信号转换成电信号后，经置于光节点内的RF宽带放大器放大至较高电平，再由延长线上的延长放大器、同轴电缆和线路分支、分配器，将信号下行信号分路传送给各分配系统。来自分配，系统的反向回传上行信号，从分配放大器的输入端口沿着正向传输的途径进行反向回转，经同轴电缆、线路分支器、分配器、延长放大器，进入光节点，送人回传激光器。
2、分配系统
包括双向分配放大器(即楼头放大器)，分支器分配器，双向用户终端和同轴电缆等。
延长线路将下行信号传送到各分配放大器的输入端。分配放大器将信号放大至所需电平后，经过同轴电缆、分配器、分支器，传送给每个用户终端。来自用户的反向回传上行信号，从用户应用设备的回传发射机，通过用户电缆回送人用户终端，经过分支器、分配器和同轴电缆，送到分配放大器的输出端，经分配放大器放大到合适的电平，从分配放大器的输入端送入传输系统。
5．4电缆分配网络的规划与设计
由于住宅小区的网络规划受土建规划的制约，各种形式风格住宅小区的土建设计千差万别，建筑物大小、高低、形状各异。特别是各小区内建筑群体布局各不相同。因此，住宅小区的网络规划也不可能有统一的模式，只能因地制宜。
1光节点的位置
光节点应设置在服务区的中心建筑物内，以达到尽量减少延长线电缆传输的最远距离，并减少延长放大器的级联的目的。进而降低传输信号的噪声和非线性失真。
2光节点服务区的划分
应按照各建筑物内的用户数量，将相近的建筑物组成500左右的服务区。由于不同结构的建筑物中的用户数量差别较大，因此不宜按照建筑物数量划分服务区。
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3、器材选用
(1)同轴电缆的选用
系统内所有电缆均选用物理发泡电缆。延长线的电缆，应选用外导体为铝管结构的一12电缆。所有外线电缆均采用稳定的聚乙烯外护套。
(2)延长放大器
由于光接点服务区都不太大，采用手动增益控制放大器(MGC)能够满足使用要求。延长放大器按使用的模块不同，有推挽放大器和功率倍增放大器延长放大器一般应选用双模块功率倍增放大器。
4、双向放大器上下行通道结构
双向放大器总体上由正向放大通道、反向放大通道、分波器、混合器、稳压电源组成。
正向放大通道由前置衰减器和均衡器、一级放大模块、级间衰减器和均衡器、二级放大模块组成。
反向放大通道由反向放大模块、衰减器和均衡器组成。
5、设计计算公式
(1)放大器输出信号的载噪比与噪声系数的关系：
C／N=Si-NF-2．4
式中：Si为放大器输入电平
NF为放大器的噪声系数
(2)放大器级联后的载噪比(各级放大器工作状态相同)
(C／N)n=(C／N)1-10Lgn式中：n为级联数
(3)放大器的C／CTB取决于放大器的输出
电平，输出电平增加ldB时，C／CTB下降2dB。
(4)放大器级联后的C／CTB(各级放大器工作状态相同)
(C／CTB)n=(C／CTB)1-20Lgn
式中：n为级联数
5．5用户分配网络
1住宅建筑(楼房)用户分配网的组成作为住宅小区网中的分配系统，主要包括用户分配放大器(即楼头放大器)、同轴电缆、分支分配器、用户终端。
2用户分配网使用的设备
(1)双向用户分配放大器
采用双模块功率倍增型或双模块推挽型。
(2)分配器和分支器
分配器和分支器都是无源网络设备，其主要功能为既对下行信号进行功率分配，对上行信号进行汇集。
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分配器是将下行信号均匀分成几路，在下行通道中起分路作用。常用的有二分配器(分两路)、三分配器(分三路)、四分配器(分四路)、六分配器(分六路)。
分支器是将下行信号不均匀分成几路，输出信号有主路输出和分支输出。主路输出衰减小，可持续进行再分配。分支输出有一系列的衰减量，供信号分配时选用。同时，将主路输出端和分支输出端的反向回传信号进行汇集。常用的有一分支器、二分支器、三分支器、四分支器、六分支器。
分配器的主要性能指标
A、分配衰减：指分配器的输人端的输入电平与输出端的输出电平的差值。分路越多的分配器，分配衰减越大。
B、相互隔离：指分配器的各输出端之间的隔离度。相互隔离表征了分配器各输出端相互影响的程度。相互隔离数值越大，相互影响越小。
C、端口阻抗与反射损耗
有线电视系统中的所有设备均采用75欧姆端口阻抗。反射损耗是表征各种设备的端口阻抗匹配的程度。反射损耗的数值越大，表示阻抗匹配越好。
分支器的主要性能指标
A、分支衰减：是指分支器的输入端输入电平与分支输出端输出电平的差值。
B、反向隔离：是指分支器的分支输出端与主输出端之间的隔离度。反向隔离表征了分支器的分支输出端与主输出端之间相互影响的程度。反向隔离越大，相互影响越小。
C、插入损耗：是指分支器输入端的输人电平与主输出端输出电平的差值。分支器的分支衰减越小，其插入损耗越大。
D、端口阻抗与反射损耗：同分配器。
(3)同轴电缆
分配系统中使用的电缆均采用物理发泡同轴电缆。分支器、分配器和用户终端之间的连接采用-5电缆。分配放大器输出端连接的分配器，其输出端的分路电缆距离较长，宜采用-7或-9电缆。为了降低回传通道的噪声，应选用四屏蔽电缆。
