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1安广网络有线数字电视市县联网长距离光传输系统的设计与实施方案书安徽广电信息网络股份有限公司二00六年三月八日2目录一、概述二、DVB-C•1550nm长距离光纤传输系统（一）、系统工作原理（二）、系统设计1、系统设计依据的标准安广网络有线数字电视市县联网长距离光传输系统的设计与实施方案一、概述安广网络有线数字电视市县联网项目涉及全省十七个地市和六十多个个县(市、区)，2003年底开始实施，现已完成10个地市的52个县(市、区)的联网，覆盖有线电视用户60多万户。到目前为止，已建系统运行正常，指标优越，为数字电视用户的发展提供了优质的传输通道，发展数字电视用户15000多户，取得了良好的社会效益和可观的经济效益。传输系统采用了基于DVB-C•1550nm长距离光纤传输技术，利用覆盖全省各市县的光纤网络进行联网，联网距离多数在100公里以上，最长距离达到400多公里，最大跨距达130公里。该系统的成功应用，打破了SDH在长距离传输数字电视信号的垄断，是电视节目数字化传输的创新和发展，由于该系统的高性价比，在有线数字电视市县联网工程中有着非常广阔的市场应用前景。3二、DVB-C•1550nm长距离光纤传输系统（一）、系统工作原理：安广网络的有线数字电视总前端设于合肥，每6路符合MPEG-2标准的数字电视TS流复用为一路DS3数据流，18路DS3数据流利用SDH网络的复用映射进行传输，送到市前端。在市前端将经过QAM调制混合后的数字电视信号分成2路，一路输出与市模拟VSB信号混合进入市HFC网中、另一路输出通过外调制1550nm发射机变成光调制信号再通过低噪声EDFA放大后进入光纤传送到县前端，在县前端利用低门限光接收机解调出QAM信号与县前端的模拟VSB信号混合后送入县HFC网中，最后通过HFC网将QAM信号送到用户终端机顶盒，由机顶盒解出高质量的音视频信号送入模拟电视机供用户收看。其原理框图如下图1：图1DVB-C•1550nm长距离光传输系统市前端SDH传输网络DS3DS3DS3县前端混合器RFRFRF分支器本地HFC网1550nm模拟长距离光传输(市县联网)QAM调制器QAM调制器QAM调制器光接收机本地HFC网机顶盒机顶盒分支器模拟RF混合器模拟RFQAMQAM4（二）、系统设计1、系统设计依据的标准《30MHz~1GHz声音和电视信号分配系统》GB6510-96《有线电视网中光链路系统技术要求和测量方法》GY/T131-1998《有线电视系统测量方法》GB/T121-95《有线电视系统设计安装调试验收规程》GB51/T46-91《民用建筑电缆电视系统工程技术规范》GBJ-89《有线电视广播系统技术规范》GY/T106-99《市、县级有线广播电视网络设计规范》GY5063―1998《有线电视系统工程技术规范》GB50200--94《工业企业通信设计规范》GBJ42-81《建筑物防雷技术规范》GB50057--94《工业企业通信接地设计规范》GBJ79-85《有线电视用光缆入网技术条件》GY/T130-1998《有线电视系统安装工程预算定额》GY5212/1997《通信光缆的一般要求》GB7424-87《光纤的传输特性和光学特性测量方法》GB8401-87《有线电视系统调幅激光发送机和接收机入网技术要求和测量方法》GY/T143-2000《有线电视网广播电视系统技术规范》GY/T106-1999《有线电视网中光链路系统技术要求和测量方法》GY/T131-1998《县级广播电视工程规范》GY5058-19965《有线电视频率配置》GB/T17786-1999《有线数字电视广播信道编码与调制规范》GY/T170-2001DVB-C相关标准2、系统设计要点(1)、网络结构的选择光纤网络的结构有环型、星型、树型3种。“星”型结构方式将光分路器作为中心结构，通过光纤连接各光节点，以此构成以中央结点为中心的结构形式。这种“点对点”结构的连接，覆盖区节点独立，保密性好，易于升级，容易实现双向传输，业务适应能力强，可以最大限度的利用光纤带宽。“星”型结构固有的优点还有：光分配一次到位，所用光分路器少，活动接头少，链路损耗小；维护方便，一路发生故障时不影响其它支路。“星”型结构的以上优点也正是“树”型网络不具备的，“树”型网络唯一的优点是节省光纤。“环”型网络实际上是由两个路由互补的星型网络组成，因而也具有“星”型网络的优点，同时它具有冗余自愈能力，但需要双倍的光纤和设备来实现备份。受光纤资源的限制，本方案主要采用“树型”结构。（2）、传输波长的选择G.652光纤适合于光纤CATV信号传输的低损耗窗口有1310nm和1550nm，1310nm适合于35Km以内的传输，1550nm适合于长距离传输。具体设计时根据传输距离的长短不同选用1310nm或1550nm光传输系统，本方案设计主要为1550nm光传输系统。（3）、光链路指标分配设计6根据国际电工委员会IEC60728-1-2000的国际标准,在系统输出口处64QAM数字电视信号主要技术参数要求：载噪比（CNR）31dB，调制误差比（MER）30dB，误码率（BER）≤10-4。也就是说，保证了这3个指标，就保证了机顶盒的正常收视。其实，这3个指标是相互关联的。在模拟光传输系统中，载噪比（CNR）是最容易计算和测量的参数。保证了载噪比（CNR）31dB，其他指标也就得到了保证。根据行业标准的要求，59个频道下，县HFC网络的模拟CNR应该达到43dB，由于QAM信号输入光发射机的电平比模拟VSB信号低10dB，因此在县HFC网中，数字信号的CNR应该达到33dB。因此，市县联网光链路CNR指标要求可以根据下列公式C/N=-10lg(10(-C/N)1/10+10(-C/N)2/10)【C/N:系统设计值＝32dB，（C/N）1:县HFC系统指标＝33dB，（C/N）2:市县光链路指标】计算得出：对于市县光链路，传输59个QAM频道，要达到CNR≥39dB就可以满足要求。（4）、光链路计算①基本估算：G.652光纤损耗在1550nm窗口为0.25dB/km（含熔接损耗），光纤活动接头损耗0.3dB/个，n光分路器的附加损耗按(n/10)dB计。②各项参数的计算：根据每个光节点接收光功率，向前推算得出所需的总功率。选用合适功率的EDFA。计算分光比，确定光分路器。③计算公式主要有：（i=1,2,3,4……）7A、光链路功率计算公式：Pi（dBm）=αLi+L1+L2+Pin+余量（dB）上式中：α为链路中光缆每公里损耗；Li为该链路的光缆长度；L1为光分路器附加损耗，L2为活动接头损耗；Pin为接收功率。B、功率单位的换算：Pi（dBm）=10logPi（mW）C、总功率的计算：P（mW）=P1+P2+…Pi（mW）D、分光比的计算：Ki=Pi（mW）/P（mW）(5)系统供电设计：前端机房设置独立的配电室,并将机房、演播设备用电、动力、照明要求分别设置供电回路。配备UPS不间断电源,系统设备的供电设计成直流、交流双电源供电模式，保证传输平台的供电可靠性。（6）、系统安全可靠性设计机房的防雷、接地措施，应符合国标《GB50200－94》的具体要求；系统的施工，应保证每个接头都能可靠、牢固地连接；系统的中心机房，要求值班人员24小时不间断值班；系统配备一支高效、快捷的维护队伍，且能24小时不间断服务。（7）、系统网管设计网络管理系统采用三层分布式、B/S体系结构，为HFC网络管理提供了良好的可扩充性、灵活性以及客户端零维护等功能特性。8三、安广网络各地市到县联网方案及实施情况（一）、方案设计的具体要求根据《安广网络市县光纤联网路由图》提供的光缆路由进行联网设计，系统要求传输信号为经过64QAM调制的数字电视节目信号、占用PAL制模拟频道40个，频率范围87－750MHz，到用户端的信号指标能满足国际标准要求。（二）、方案设计中三个主要问题及其解决办法1、超长距离传输根据业界对1550nm模拟光传输系统的研究表明，影响系统长距离传输的主要原因有以下几点：激光器的啁啾与光纤的色散对系统的CSO造成的恶化；光纤中的受激布里渊散射(SBS)现象与色散共同作用导致系统的CNR和CSO的恶化；光纤的折射率n随光强度P的变化与色散共同作用产生的自相位调制（SPM），对系统的CSO造成的恶化；系统中的光放大器EDFA的自发辐射噪声（ASE）对系统的CNR会产生影响，特别是系统中多个EDFA级联时CNR劣化很快，系统设计时需要综合考虑这些因素，使系统的指标达到最优。光纤色散：在1550波长大功率长距离光纤传输系统中，光纤色散不可忽略。基本的物理现象是：发送信号时对光波进行强度调制，不可避免也造成了相位调制，另外为了抑制SBS而采用激光器光频抖动法，也产生了寄生相位调制。已调光波的相位变化对应着光谱展宽。在色散介质中，光波的不同频率有不同的群速。因此在光纤的输出端形成不同延迟的包络分量的叠加，表现为光波的包络失真，其中以二9阶失真为主。这是一种相位-强度转换过程。光纤色散将造成系统CSO劣化。方案设计中除采用外调制技术外，采用了色散补偿技术来解决长距离传输问题，通常使用的G.652标准单模光纤，它的色散系数D的数值大于零，称之为正色散光纤，色散补偿技术则是在光纤链路中接入一个负色散光器件，用来部分或全部抵消光纤的正色散。SBS：SBS是一个物理现象，即入射光在光纤中被转换成后向散射的斯托克斯光，使前向传输的信号光被非线性地衰减，而后向传输的光可能返回发送机引起输出光功率的波动，形成噪声。SBS是一个光波与声波的参数作用过程，被声子散射的入射光转换成一个频率较低的斯托克斯光。在采用外调制器的光纤传输系统中，光源线宽非常窄，这虽然有效地克服了光纤色散的影响，然而却使光纤的SBS阈值降到了直流阈值的水平。这样若不采用SBS抑制措施，随着入纤功率的增加，系统载噪比会降低，当入纤功率超过SBS阈值时，系统载噪比就骤然恶化。因此，长距离1550nm光纤传输发送设备需要采用SBS抑制措施来增加传输的长度。方案设计中根据选用的1550发射机SBS值，在不影响CNR的前提下尽量提高了入纤功率，从而增加了传输跨距，达到增加传输总距离。自相位调制：在1550波长大功率长距离光纤传输系统中，光纤中的自相位调制现象不可忽略，它与光纤色散结合在一起，又通过前述的相位-强度转换过程，造成颇大的二阶失真，使系统CSO劣化。另外，为了增加1550nm系统传输的长度，除了采用以上技术外，选用非线性失真小、CNR高的1550nm发射机，噪声系数低的EDFA，灵10敏度高的光接收机也很重要。2、大跨距在具体路由中，有跨度100km以上的点，主要采用了的低功率接收技术。在满足光链路指标的情况下，选用低功率接收设备。其依据如下：在低功率接收的情况下，系统技术可行性的要求是能满足系统的C/N指标要求，C/N指标计算公式如下：（式中：M:光调制度，R:光探测器响应度，P0:平均发送光功率，a:光纤损耗系统（dB/KM），L:光纤长度，B:等效噪声带宽，NF：光探测器后放大器的噪声系数）各种因素对C/N的影响不同，分下面几种情况C/N对接收光功率()或光链路损耗的(al)关系：①由光探测器后放大器的热噪声所决定的C/N与接收光功率平方成正比，光链路损耗增加1dB，C/N下降2dB。②由光电转换散弹噪声所决定的C/N与接收光功率成正比，光链路损耗增加1dB，C/N下降1dB。③由激光器相对强度噪声所决定的C/N与接收光功率无关，也就与光链路损耗无关。把三方面综合在一起就知道C/N随光链路损耗增加而下降的速率取决于哪种噪声占主导地位，根据工厂实际测试结果表明，在光接收机光功率大于-10dB时，光电转换散弹噪声在总噪声中起主导作用，11基本上是光链路损耗增大1dB，C/N下降1dB。在接收光功率小于-10dB时，放大器噪声将显露作用，C/N随光链路损耗增大而下跌的速度会加快，基本上是光链路损耗增大1dB，C/N下降2dB。适当加大调制度可提高C/N