有线电视技术概述

有线电视技术概述昌平分公司于欣1•早期电视的接收方式1941年美国建立第一座电视台纽约WNBT电视台接收开路信号，信号质量差，频道少第一阶段（1975—1985年）小型天线系统阶段•共用天线电视系统MATV（MasterAntennaTelevision）随着开路电视节目的增多，对电视接收质量要求提高，为了改善接收条件，多个用户共用一组优质天线，以有线方式将电视信号分送到各个用户的电视系统。第二阶段（1985—1995年）大型共用天线系统阶段有线电视技术发展阶段有线电视技术发展阶段•有线电视CATV(CableTelevision)用射频电缆、光缆、多路微波或其组合来传输、分配和交换声音、图像及数据信号的电视系统。共用天线在城市发展中，高层建筑物不断兴起而造成了接收障碍（阴影区和重影干扰）人们期望更高质量的图像质量多频道节目传输的需要能提供双向传输实现信息交换第三阶段（1996-现在）有线电视系统阶段有线电视系统传输技术•拓扑结构①环型：总前端到分前端传统模拟信号：1550nm加光放、1310nm数字信号：TS码流传输QAM调制信号传输②星型：分前端到光节点，1310nm或1550nm③多级星型（树型）光节点到终端：电缆分配网：放大器加分支分配器EPON：1310nm/1490nm/1550nm•传输技术及方式①模拟广播电视信号：视频采用调幅，伴音采用调频方式②数字电视信号：QAM调制，占用8MHz带宽③双向数据通讯：EPON、CABLEMODEM（符合DICSIS标准）FTTX+LAN歌华有线北京市环网拓扑建国门门头沟昌平延庆平谷密云顺义通州皂君庙房山大兴左家庄歌华有线数字电视信号传输iLYNX郊区环网分公司建国门iLYNX数字调制数字调制解码器解码器模拟调制模拟调制TS码流编码器编码器复用器复用器网内节目现有网：57套模拟，44套数字，18套立体声平移网：42套模拟，129套数字，18套立体声有线电视系统的组成由三部分组成：前端系统、传输系统和电缆分配系统。·前端：位于信号源和传输系统之间，对传输信号进行各种技术处理的设备组合。·传输系统：对于超大型或大型CATV系统而言，传输系统指远距离传输的超干线或干线。它位于前端系统和电缆分配系统之间。传输系统一般分别采用光缆方式。·电缆分配系统：位于传输系统和用户终端设备之间,把前端经干线系统传输的信号进行放大和分配。对于双向有线电视系统还必须符合反向回传通道的技术要求。电缆传输Cable光纤传输Fiber微波传输MMDS电缆分配系统前端歌华有线昌平前端电视系统歌华有线昌平区电视环网马池口阳坊流村3118951012814南口3267南邵6283霍营374625834750575022506453沙河11185回龙观3746百善3844天通400851312003630名佳枫树置业5745小汤山3007405712511000昌平688518005872崔村200兴寿527昌平有线二级机房设备连接图1550TXEDFA光分路器光接收机1310TX混合器CMTSFM调制器光分路器昌平前端机房天通苑机房1550TXEDFA光分路器光接收机切换开关有线电视系统传输技术•HFC概念(Hybridfibercoax)HFC光纤同轴电缆混合网作为一种（接入网）的结构模式，是美国AT&T公司在1993年提出的，是采用光纤和有线电视同轴电缆网络传输信号、数据的宽带接入技术。•(HFC)典型模式典型的HFC网是用光缆把有线电视前端节目信号传送到居民小区（每光接收机覆盖用户小于500户），通过光接收机将光信号转换为射频电信号后，再由电缆分配网传送至最终用户。•目前HFC网主流方式歌华有线网络已全部实现光缆到小区、到村，现正全面升级，实现光缆到楼，光缆到单元（每光接收机覆盖用户小于200户）。最终将实现光缆到户。有线电视系统传输技术光纤同轴混合网的结构光接收机光分路器光纤放大器星型光纤网同轴电缆分配网光发射机有线电视系统传输技术HFC由模拟向数字化平稳过渡•提高了电视节目的质量图象质量达到DVD水平，伴音达到环绕立体声效果噪声没有积累，各用户的信号质量一样图像尺寸（取样数×扫描行）720×480主观评价与模拟的3级左右相比，图像等级提高至少1级•信号无失真再生•增加了电视节目的数量1个8MHz模拟频道可以传8～10套数字电视节目•可方便实现加密／解密•多功能业务电视网站股票•交互式应用HFC系统可实现的业务广播电视业务•基本业务模拟电视技术指标提高带宽拓展节目容量增多•数字电视节目播出和传输条件接收（CA）用户管理（SMS）电子节目指南（EPG)HFC系统可实现的业务CATV网上的双向数据通信•FTTB+LAN方式•CableModem技术•光无源网络技术——PON技术（EPON/GPON)////////////////1550nm广播电视1490nm数据下行1310nm数据上传有线数字电视的标准美国标准ATSC（AdvancedTelevisionSystemCommittee先进电视制式委员会）欧洲标准DVB（DigitalVideoBroadcasting数字视频广播）日本标准ISDB（IntegratedServicesDigitalBroadcasting综合业务数字广播）中国《有线数字电视广播信道编码和调制规范》2001年国家广电总局颁布行业标准,该标准等同于DVB-C标准。DVB数字广播传输系统利用了包括卫星、有线、地面等所有通用电视广播传输媒体。它们分别对应的DVB标准为DVB-S、DVB-C、DVB-T等。数字电视、数字电视机和数字电视机顶盒数字电视是指节目信号从节目录制到用户收看的整个数字化过程。数字电视机是指能接收数字电视信号的电视机（目前市场上销售的绝大多数“数字电视机”并不是真正意义的数字电视机）。数字电视机机顶盒是目前接收数字电视信号必要的附加设备，它接收并处理数字电视节目信号，再利用普通电视机进行显示。数字电视的优势（一）易于实现，操作简单用户只需加装一台数字电视机顶盒，不必再对家里的有线电视线路和电视机作任何改动，就可以用现在的模拟电视机接收数字电视节目和网站信息；而且用户不需要任何专业知识，只要会使用电视机的遥控器，就可以完成对机顶盒的所有操作。（二）海量信息的接收模拟有线电视网的带宽达到862MHZ，经过数字化之后，其理论带宽达到4085MB。昌平地区经过数字电视信号转换的用户，可以收看到129套数字电视节目，其中包括2套高清电视和16套立体声广播。昌平电视台3套节目也实现了数字化，用户可以通过机顶盒收看到画质更加清晰的本地自办节目。数字电视的优势（三）安全可靠性高由于采用了数字压缩技术和加密手段，彻底杜绝了对有线电视网进行非法插播情况的出现。（四）用户易于接受用户承担较少的支出，不仅可以在电视机上欣赏到与DVD、CD相媲美的视频、音频效果，还有丰富多彩的各种应用可以使用，是目前性价比最高的普及性文化娱乐形式。（五）家庭多媒体终端随着技术的不断发展，数字电视机顶盒将成为集高清晰度电视、杜比5+1立体声音响、宽带互联网、可视电话、家庭网关于一体的数字信息多媒体终端，最终完成与计算机的融合，真正实现家庭网络化、信息化和智能化。数字电视的服务种类DVD画质的数字电视信号CD效果的音质海量、免费的电子政务和便民服务信息NVOD准视频点播股票行情、电子节目预报本地人机交互式游戏数字电视－机顶盒内容数字电视–机顶盒内容数字电视–数字昌平机顶盒发展方向基本型机顶盒交互式机顶盒高清机顶盒HDTVPVR机顶盒个人视频录像机有线电视网设计主要参照标准•国家标准（GB50200——94）最常用的有线电视工程国家标准，设计、施工及验收•广电部（GY/T106——1999）广播电视总局发布最重要、最常用的广播电视系统的技术规范技术指标的根据•IEC60728-1-2001电视和声音信号电缆分配系统第1部分：测量方法和系统性能•GY/T143-2000有线电视系统调幅激光发送机和接收机入网技术条件和测量方法•GY/T131-1997有线电视网中光链中系统技术要求和测量方法•GY/T180-2001HFC网络上行传输物理通道技术规范基础知识•邻频传输技术连续每隔8MHZ安置一个频道传输，为防止干扰，其关键是在邻频前端要用频道处理器和调制器对信号进行处理，使其达到邻频传输的技术要求。•频率配置R波段5-65MHZ上行业务FM波段87-108MHZ广播业务A波段110-1000MHZ模拟电视、数字电视、数据业务1频道图像载波fv=49.75MHZ,频率范围fv-1.25至fv+6.75MHZ，伴音副载波fa＝fv+6.5MHZ•增补频道A1频段：110-167MHZZ1-Z7A2-B频段：223-465MHZZ8-Z37基础知识•计量单位的概念与换算在有线电视技术中我们用对数单位分贝（db）表示量值。用分贝表示是为了便于表达、叙述和运算。分贝是表征两个功率电平比值的单位。10lg(A*B)=10lgA+10lgB10lg(A/B)=10lgA-10lgB1、dBmdBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（绝对功率值/1mw）[例1]如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。（光传输设备）2、dBuVdBμV是一个考征电平绝对值的值，计算公式为：20lgV（绝对电平值/1μV）dBuV=90+dBm+10*log(R)，R为电阻值，有线电视系统中R=75Ω3、dBmV0dBmV＝60dBuVdBuV＝60+dBmV基础知识•载噪比C/NC/N值是衡量系统图象质量的重要指标。图象质量达到4级以上，C/N必须达到43dB以上。影响C/N的因素主要有信号源、传输设备、施工质量。•复合三次差拍比CTB随着系统传输频道的增加，组合三阶差拍指标变得越来越突出，它较真实地反映了多频道系统的射频非线性失真。CTB随着放大器工作输出电平的提高下降，放大器输出电平每升高1dB，CTB恶化2dB。≽54dB•复合二阶失真CSOCSO属于二阶失真，CSO也是多频道的产物，其特点与CTB相似。在同一种放大模块的放大器中，CSO随放大器工作输出电平每升高1dB，CSO将恶化1dB。≽54dB基础知识调制误差比(ModulationErrorRatio,MER)调制误差比定义为矢量幅度的有效值与误差幅度的有效值的比值，以分贝（dB）表示，IEC给出的要求MER＞30dB。测试中MER通常可由星座分析仪直接读出各种QAM下MER的最低要求64QAM:23dBMER256QAM:29dBMER基础知识比特误码率比特误码率（BER）定义为错误比特和发送的比特总数之比。图象质量优异:BER10-6图象质量有可感损伤:BER10-4有线电视网络设计－光缆部分•光缆规划光纤到路边（FTTC）光纤到楼（FTTB）：四个高电平输出端口的光工作站，在高密度用户区可带200~400户用户光纤到户（FTTH）•光缆纤芯规划采用4芯以上的光缆，一芯光纤传输下行数据、电视信号一芯回传其余二芯光纤备份（以太网数据传输、网管）有线电视网络设计－光缆部分下行光链路传输系统设计保证发射机到各光节点损耗的均匀性光接收机功率在-3～1dBm之间光放大器输入功率在1～5dBm之间线路损耗：13l0nnm的传输损耗0．36dBm／km；熔接损耗0.03dBm／km,每公里留余量0.01dBm／km,每公里实际线损按0.4dBm／km计算.1550nnm的传输损耗0.2dBm／km；每公里实际线损按0.25dBm／km计算.附加损耗:附加损耗主要考虑法兰盘的接头损耗,光分路器插入损耗，按每链路1.5dBm算有线电视网络设计－光缆部分光功率分配器分光比计算公式：Ki=100.1aLi/(100.1aL1+100.1aL2+……+100.1aLn）L1…n：l到n分路的光缆长度；a：光纤损耗常数；Ki：分光比。光链路损耗计算公式：A＝aL＋10LgKi＋B＋设计余量A：光链路损耗：a