电视传输系统

共6页第1页某园区有线电视光缆传输系统设计简介自动化通信所白素月摘要本文以某园区有线电视系统的设计为例，简要介绍了有线电视系统的组成和光缆传输系统中的几个常用的基本概念，给出了光链路损耗的计算方法关键词光链路损耗、分光比一、项目概况及需求分析1、项目概况某大学隶属国家教育部，近几年，随着扩招人数的增加，旧校区越来越不能满足学校的教学要求，因此，学校立项在郊区建设新校区，新校区占地面积约2400亩，建筑总面积约80万平方米，分教学区、学生宿舍区和运动区，教学区包括图书馆、公共教学楼、各学院楼、行政办公楼、科技馆等。2、需求分析由于学校为综合性大学，在校生既包括国内学生，又有来自不同国家的留学生，且学校的外语教学也颇具特色，因此，学校对有线电视系统的建设非常重视，经与相关部门协商，考虑到学校应用的特殊性，最后确定在科技馆设置独立的卫星电视接收系统，系统共接收40套节目，不仅包含国内部分省的卫视节目，还包含美国、韩国、日本等多个国家的卫星节目和两套自办节目，以满足不同师生的收看需求。二、有线电视系统总体方案有线电视系统主要由信号源（前端）、干线传输、分配网络三部分组成。1.信号源（前端）系统信号源由卫星电视信号、自办节目信号、公共广播音频信号和回传信号等组成。各个信号源的信号经调制器调制成为不同频段的射频（RF）信号并混合后通过干线传输至分配网络。本系统信号源数量比较多而且还有回传信号在网络中传输，基于以上两点我们将电视系统设计带宽为5MHz～860MHz，采用分频隔离、邻频共缆传输方式。带宽资源划分为上行频率为5MHz～65MHz，下行频率为87MHz～862MHz，其中调频广播占用87MHz～108MHz频段。2.干线传输干线传输系统是电视系统的重要组成部分，位于前端和分配网络之间，其作用是将前端输出的各种信号稳定而且不失真地传输给分配网络。网络传输媒介主要包括：电缆、光缆和共6页第2页微波。电缆投资成本低、施工方便，光缆具有传输损耗小、传输距离远、不受外界电磁波干扰等优点。我们根据该校区电视系统覆盖面积大的特点，将干线传输网络设计为光电混合网（HFC）。远距离使用光缆，近距离使用电缆。光缆传输部分由前端机房开始经光发射机、光缆和接续盒至各个楼头光接收机，光接收机输出射频信号再由电缆传送到各建筑物的分配网络。3.分配网络分配网络是电视系统中直接与用户终端相连接的部分，分布面最广最大。分配网络采用分支分配方式。三、有线电视系统光缆传输系统中光链路的设计1.基本概念1.1光功率单位光功率单位常采用mw或分贝值dB/mW(简写为dBm)，在工程计算中通常采用dBm更方便，1mW定义为0dBm，mW与dBm的转换关系为：PdBm=10lgP（P的单位为mW）（dBm）。1.2光分路器及其技术指标与同轴电缆传输系统一样，光网络系统也需要将光信号进行耦合、分支、分配，这就需要光分路器来实现。光分路器又称分光器，是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，常用M×N来表示一个分路器有M个输入端和N个输出端。在实际运用中，常常用光分路器把光发射机输出的光信号分成强度不等的几路输出，光强较大的一路传输到较远的设备，光强较弱的一路传输到较近的距离，以使各个光节点都能得到近似相等的光功率。1.2.1分光比光分路器对各支路光功率分配的比例称为分光比，分光比K定义为光分路器某输出端输出光功率与光分路器输出端总的输出光功率之比。1.2.2附加损耗光分路器把输入端的光信号按照预定的分光比对各个支路进行分配时，光信号通过光分路器时除分光损耗外，还有光分路器本身对光信号产生的损耗，这种损耗称为光分路器附加损耗。对于1*N单模标准型光分路器附加损耗如下表所示：共6页第3页分路数2345678910111216附加损耗（dB）0.20.30.40.450.50.550.60.70.80.91.01.21.2.3分光损耗不同的分光比对光信号产生的损耗就叫做分光损耗，其值为-10lgK。1.2.4插入损耗插入损耗包括分光损耗和附加损耗两部分，即插入损耗(dB)=-10lgk+附加损耗。此外，隔离度、均匀性、回波损耗、方向性、PDL都在光分路器的技术指标中占据非常重要的位置。2.光链路的设计2.1光链路设计原则1）根据前端光发射机到各个分前端的光纤长度L计算出各条光纤通路的损耗。2）计算光分路器各条分光比。3）计算每条光纤链路的分支损耗。4）计算每条光链路损耗。5）根据链路损耗和需要达到的载噪比指标查看光发射机的参数表，选择适当的光发射机。2.2光链路损耗的计算方法光链路的计算有两种基本方法：计算功率损耗（即控制末端功率）和计算链路损耗（控制末端载噪比），两种方法虽同出一源，但后者更为便捷和切合实际，故在实际设计中经常采用后一种方法计算。光链路损耗包括三个部份：一是光缆对光信号强度产生的衰减；二是网络中各种接头、接点对光信号的衰减；三是网络中器件对光信号产生的衰减，例如光分路器的分光损耗和附加损耗。按照单模光纤在1310nm、750MHz系统AM-VSB光调制来考虑，光链路总损耗＝光纤损耗＋分光损耗＋附加损耗＋设计余量。1）单模光纤在1310nm方式下损耗为0.35dB/km。包括熔接点的损耗在内，按0.4dB/km计算。2）单模光纤活动连接器的损耗按0.5dB/个计算（光发射机和光接收机各有一个活动连接头）。共6页第4页3）光分路器的附加损耗可按上表计算。4）光接收机输入光功率为＋2～－3dBm，该设计中按-2dBm考虑。5）光链路总损耗计算公式：光链路总损耗可按下式计算：A=aL-10lgk+Ac+Af。式中：A为光链路全程损耗；aL为光纤对所传输光信号的衰减，α为光衰减系数，L为光缆长度。设计中光信号波长为1310nm时一般取α=O.4dB／km(包括熔接损耗)，光信号波长为1550nm时，可取α=0.25dB/Km(包括熔接损耗)；Ac为插头损耗，每个接头可按0.5dB计算（光发射机和光接收机各有一个活动连接头）；Af为光分路器附加损耗，设计中可按上表所示值计算。2.3光分比的计算2.3.1该园区光接收机的位置及其与园区电视中心的距离如下表：序号建筑物编号及名称与电视中心的距离1303号建筑物（学生公寓）2.8Km2305号建筑物（学生公寓）3.0Km3307号建筑物（学生公寓）2.2Km4309号建筑物（学生公寓）2.5Km5114号建筑物（经管、理工学院）2.0Km6115号建筑物（建筑、艺术学院）1.5Km7预留1.5Km2.3.2根据以上光接收机的分布位置绘出如下光网络图：共6页第5页2.3.3计算如下计算光分路器C的分光比。由于光接收端输入光功率过低，将导致输出的C／N值过低，过强会导致非线性失真过大且CTB、CSO指标恶化，从而达不到网络所需的指标要求，在此光接收机输入光功率取-2dBm作为设计值，计算中保留2位小数。AB1=0.4x2.8+1=2.12（dB）AB2=0.4x3.0+1=2.2（dB）AB3=0.4x2.2+1=1.88（dB）AB4=0.4x2.5+1=2.0（dB）AB5=0.4x2.0+1=1.8（dB）AB6=0.4x1.5+1=1.6（dB）AB7=AB6=1.6（dB）在保证光接收机的输入光功率为-2dBm时，B1~B7从光分路器C处得到的功率应为：PB1=10[[[(((-2+2.12)/10]=1.03(mW)PB2=10[[[(((-2+2.2)/10]=1.05(mW)PB3=10[[[(((-2+1.88)/10]=0.97(mW)PB4=10[[[(((-2+2)/10]=1(mW)PB5=10[[[(((-2+1.8)/10]=0.95(mW)PB6=10[[[(((-2+1.6)/10]=0.91(mW)PB7=PB6=0.91(mW)光分路器的输出总功率为：1.03+1.05+0.97+1+0.95+0.91+0.91=6.82（mW），计10lg6.82=8.34（dBm）共6页第6页C的分光比：KB1=1.03/6.82=15.1%KB2=1.05/6.82=15.4%KB3=0.97/6.82=14.3%KB4=1/6.82=14.7%KB5=0.95/6.82=13.9%KB6=0.91/6.82=13.3%KB7=KB6=13.3%对于1x7的分路器而言，附加损耗取0.55，则光分路器C所需的光输入功率为8.34+0.55=8.89（dBm），光发射机的输出功率为8.89+1=9.89（dBm），计10(9.89/10)=9.75mW，因此可选择输出光功率为10mW的1310nm的光发射机。参考文献：《有线电视光缆传输系统》编著：肖汝陶等