有线电视网络技术培训教材.docx

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有线电视网络技术培训教材

有线电视网络技术

培

训

教

材

寿宁县广播电视事业局

二0一一年二月二十二日编制

有线电视网络技术培训

第一部分：

有线电视网络概述

第二部分：

有线电视光缆传输系统介绍

第三部分：

有线电视光缆传输系统设计

第一部分有线电视网络概述

有线电视网络（CATV）：

有线电视网络是一种采用同轴电缆、光缆或者微波等媒介进行传输，并在一定的用户中分配或交换声音、图像、数据及其他信号，能够为用户提供多套电视节目乃至各种信息服务的电视网络体系。

早期称：

共用天线电视系统（CommunityAntennaTelevision）现在称：

有线电视，电缆电视（CableTelevision）。

电缆，窄义上是指同轴电缆，广义上讲可以是电缆、光缆、无线通道。

发展历程：

1950年：

美国诞生共用天线电视系统；

1973年：

中国第一个共用天线电视系统在北京饭店建成；

80年代中期：

大型共用天线电视系统在厂、矿企业发展；

80年代末期：

有线电视在城市发展。

2003年开始启动有线数字化，截止到2010年底：

我国有线数字电视用户保有量达到8800万户，有线数字化程度达47.6%，全年有线数字电视用户增长超过2300万户。

有线电视网络的发展：

小型----大型共用天线电视系统---城市电缆电视系统-----光纤/电缆混合网（HFC）----双向HFC宽带网络

1．1网络分类

可以按技术、业务、拓扑结构、管理部门以及地域进行分类

按业务技术可以分成有线网和无线网两大类

4种不同的传输手段：

卫星、微波、电缆和光纤。

无线固定接入网

无线网

无线移动接入网

网络

电力网

有线网电信网

计算机网

有线电视网

（1）有线电视网络主要参考模式

共用天线电视系统

同轴电缆电视网

HFC光纤同轴混合网

（2）有线电视网络分为：

基础网络：

双向HFC网络+增值基础网络

业务网络：

模拟光电传输通道（可开展模拟电视传输业务、单向、双向数字电视业务、宽带数据业务、IP电话业务等）+宽带数据网络（含各种专网）。

即：

具备承载模拟和标准清晰度数字电视节目、高清晰度电视、广播、视频点播、宽带数据接入、语音服务等多种业务的能力。

1、城域网：

有线电视双向网的城域网由两部分构成

①第一部分为总前端和分前端构成的广播网络。

广播网络一般采用星型和/或环型架构，能够提供数字和模拟电视广播的功能；

②第二部分为由IP网络核心路由、交换和传输以及汇聚交换构成的高速数据主干网络。

数据主干网络一般网状联结，具有提供大容量高速数据路由、交换、转发以及汇聚的功能。

2、接入网：

有线电视双向网的接入网有两种基本结构

①一种是基于光纤和同轴电缆的双向数据传输网络。

②另一种是基于光纤和五类线的双向数据传输网络。

3、用户端：

有线电视双向网的用户端接入线路有两种类型

①一类采用同轴电缆入户的接入类型。

②另一类是采用五类线入户的接入类型。

1．3同轴电缆网络

同轴电缆网络也叫电缆电视系统CATV：

CableTelevision。

电缆电视系统是在大型共用天线电视系统的基础上形成的，信号源逐步取消开路接收形式，以卫星天线接收为主以及超干线和自办节目，信号传输采用邻频传输方式，电缆干线可达10~15公里。

1.4HFC光纤同轴电缆混合网络

电缆缺点：

①损耗高：

-12电缆，7.7dB/100米（860MHz）②平坦度指标差，受温度影响大③抗干扰差

光纤优点：

①频带宽、容量大②损耗低：

0.4dB/公里1310nm，0.25dB/公里1550nm③抗干扰强

HFC光纤同轴电缆模型

HFC光纤同轴电缆模型（CMTS）

HFC光纤同轴电缆模型（EPON+EOC）

1．5三网融合

三网是指电信网、计算机网、有线电视网。

融合是指技术的融合、业务的融合，下一代网络（NGN，NextGenerationNetwoke）发展的方向-----宽带化、综合化、智能化、光纤化。

《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》明确指出：

“加强宽带通信网、数字电视网、下一代互联网等基础设施建设，推进‘三网融合’，健全信息安全保障体系。

”

1．6业务内容

·模拟电视和广播节目

·基本数字电视和广播（DVB和DAB）

·准视频点播（NVOD）和视频点播（VOD）

·单向、双向付费数字电视

·宽带Internet接入、VOD、IP电话（Cablemoden）

·专网业务：

预留了光纤资源可为集团用户构建光纤物理专网；广电宽带数据网可为集团用户构建VPN或IP-VPN专网。

·宽带数据业务：

广电宽带数据网可为集团用户提供高速Internet接入，计算机局域网互联，提供视频会议系统及其它多媒体业务应。

第二部份：

有线电视光缆传输系统介绍

2.1光缆有线电视系统

·1970年美国首先研制出20dB/km光纤，同时激光器研制成功。

·1989年开始有线电视光纤传输。

·我国1992年开始使用光纤传输多路电视信号。

2.1.1光缆传输与电缆传输相比突出的优点

·频带宽：

载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。

光波频率达1014Hz，比同轴电缆106高出108倍。

光纤在最低损耗区的频带宽度可达到30000GHz（不同频率损耗不一样），单个光源占用带宽很小，采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围内安排2000个光载波进行波分复用，可以容纳上百万个频道。

·损耗低：

0.4dB/公里1310nm，0.25dB/公里1550nm。

光纤传输损耗还有两个特点，一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗，不需要像电缆干线需要引入均衡器进行均衡；二是其损耗几乎不随着温度而变化。

·重量轻、敷设方便、可靠性高：

光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4~10μm，外径125μm，加上防水层、加强筋、护套等，用4-48根光纤组成的光缆直径还不到13mm，比标准同轴电缆直径47mm要小得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有直径小、重量轻等特点，安装敷设方便。

光缆弯曲半径小、抗腐蚀、不怕潮，温度系数小，而且光纤系统中间环节少，可靠性高。

·抗干扰能力强：

光纤基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场作用，在其中传输的光信号不受电磁场影响。

·传输质量好、保真度高：

光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引入新的非线性失真。

只要激光器的线性好，就可高保真地传输电视信号。

·工作性能可靠：

光纤系统包含的设备数量少，发生故障机会少，可靠性高，另外，光纤设备寿命都很长。

2.1.2光缆传输基本原理

·定义：

光纤通信就是以光波做载波以光纤为传输媒介所进行的通信

·组成：

光发射机＋光纤＋光接收机+其他器件及部件（如光无源器件等）

·光波：

光纤通信所使用的波段位于近红外区，波长范围为λ=0.8～2.0μm，其中，0.8～1.0μm称为短波长段，1.0～2.0μm为长波长段。

目前光纤通信较常使用的波长有：

1.3μm、1.5μm（1310nm及1550nm）

2.1.3光缆有线电视系统基本组成（调幅AM）

光分路器

光纤同轴电缆用户家里

光接收机

光发射机

前端多路复

合RF信号

前端系统光纤系统干线电缆分配电缆

2.1.3光缆有线电视系统基本组成（调幅AM）

·光发射机把有线电视前端送来的多路混合后的高频电视信号进行

光强调制转换成光信号。

·送入光分路器，分成若干路，分别进入不同的光纤进行传输（若传输距离过大，则应在中途加光中继站，对光信号进行放大后再继续传输）

·到达接收端后，被光接收机接收下来，解调为电信号，再送入用户分配系统进行分配。

·还原出的电信号仍然是残留边带调幅电视信号，电视机可以直接进行收看。

2.1.4光缆传输系统调制方式

·电信号对光源的调制方式有内调制（直接调制）和外调制两类。

内调制是用射频信号直接对半导体激光器进行光强度调制。

内调制方式的光发射机价格便宜，使用方便，在有线电视系统中被大量采用，主要应用在1310nm光发射机；

外调制常用YAG固体激光器作为稳定光源，用电视信号通过光源后面的调制器来改变光的强弱。

外调制方式的光发射机输出信号噪声低，调制失真小，动态范围大，负载能力强，传输距离远，但需对失真进行补偿，且价格也较昂贵。

主要应用在1550nm光发射机。

·副载波复用系统（SCM）：

光纤系统中光波是载波，所以往往将电信号的载波称为副载波，而借助于一系列不同的副载波频率来实现多路电视的频分复用的光波系统。

·根据对电信号的处理，可分为下面三种调制方式：

（1）幅度调制光缆传输（VSB-AM）

（2）频率调制光缆传输（FM-IM）

（3）数字调制光缆传输（PCM-IM）

幅度调制光缆传输（VSB-AM）——模拟传输方式

常简称为AM光纤技术。

是电视信号对相应频道的载波（VHF或UHF）进行残留边带调幅调制，然后把各路已调制的载波混合在一起对激光器进行强度调制。

※优点：

可以与电缆CATV网兼容；光接收机输出信号可以直接作为电缆CATV网的输入信号，不需解调和调制。

目前，AM光缆传输是最便宜、应用最广泛的方式。

※缺点：

对激光器的线性要求非常严格。

AM光缆传输设备的典型指标为：

光损耗10dB，C/N为50dB、CSO/CTB为（60～63）dB。

一级AM光纤链路可达25km。

同样的距离如果用电缆需要50个放大器级联。

频率调制光缆传输（FM-IM）——模拟传输方式

首先，电视信号对每个频道的载波进行频率调制（FDM），然后把各个经过FDM调制后的信号混合起来对激光进行强度调制。

※优点：

①传输带宽27MHz，由于宽频带增益和加强增益，可以把S/N对C/N改善20dB以上。

②由于不易受到失真干扰影响，故可确保较高的光调制度，于是可大幅度放宽对LD性能要求，接收灵敏度高（-20dBm）。

③由于不易受到反射光影响，可进一步降低对接收光功率的要求。

传输距离相对AM光纤要长。

※缺点：

①与原电缆CATV系统不兼容，每个频道都需要调制器和解调器，因此成本较高。

②由于FM占用频带较宽，传输节目数量受到限制，一般可传输16个电视频道。

数字调制光缆传输（PCM-IM）

数字调制是先将模拟电视信号经过取样、量化、编码，转换成数字信号，后对光进行强度调制。

数字光缆传输采用脉冲编码调制（PCM）方式，一路电视信号编码数率为140Mb/s，经过压缩编码后可低于34Mb/s。

一根光纤能传输8～12路电视节目。

※优点：

在传输中无噪声积累，无非线性失真，可多次进行中继（单级传输距离达60km，其S/N可达60dB，CTB和CSO为70dB）。

※缺点：

同FM光缆一样，数字光缆和CATV分配网相联接时，需要增加调制解调器，其成本高于FM光缆。

目前视频数字压缩技术成熟，而且广播电视数字压缩标准MPEG-2已经实施，可将数字电视的原始数码压缩到1/50~1/11，再64QAM或256QAM正交调幅，在一个电视频道带宽（8MHz）内传送6~10套电视节目。

2.2光纤

光纤是光导纤维的简称，是一种传输介质，可以引导一定波长的光（或红外线）以及调制在其上的电视信号在其中传播。

光纤是传导光的介质，材料为高度透明的玻璃丝（高纯度石英），由二氧化硅玻璃经复杂的工艺拉制而成，外径为125μm。

2.2.1光纤结构

一根光纤从横截剖面上看基本由三部分组成：

·折射率较高的芯区（纤芯n1）

·包层（折射率较低n2），其中包层和芯区的作用是满足光纤能够导光的要求（n1＞n2）

·表面涂层（含一次涂覆和二次涂覆）。

涂层的作用纯粹是为了防止光纤表面不可避免的微小裂纹的扩大，从而增强光纤的机械强度。

2.2.