第5章有线电视接入网(2h)

第5章有线电视接入网宽带接入网技术2本节主要内容——Fiber+Cable1.我们的电视信号是模拟信号2.模拟信号的指标3.什么是CATV4.什么是HFC5.HFC中的关键技术6.HFC的双向问题7.电缆调制解调器宽带接入网技术3HFC：HybridFiber/Coax光纤同轴混合网本节所涉及的英文缩写1/3CATV：CommunityAntennaTelevision共用天线电视系统CableTelevision有线电视系统SCM：SubcarrierMultiplexing副载波复用MSCM：MicrowaveSCM微波副载波复用Headend：有线电视前端(头端)DOCSISDataOverCableServiceInterfaceSpecification宽带接入网技术4本节所涉及的英文缩写2/3HFC：HybridFiber/Coax光纤同轴混合网FTTH：FiberToTheHome光纤到户SNR：Signal-to-NoiseRatio信噪比CTB：CompositeTripleBeat(Distortion)组合三阶失真CSO：CompositeSecondOrder(Distortion)组合二阶(失真)CMTS：CMControlSystemCM控制系统CM：CableModem电缆调制解调器CNR：CarriertoNoise载噪比宽带接入网技术5PAL：PhaseAlternatingLine逐行倒相NTSC：NationalTelevisionStandardsCommitteeAM-VSB：AmplitudeModulationVestigial-Side-Band残余边带调制SECAM：SequentialCouleurAvecMemoireSequentialColourwithMemory本节所涉及的英文缩写3/3宽带接入网技术6我们的电视信号是模拟信号1.电视的制式：NTSC、PAL、SECAM2.电视信号的调制方式：视频调幅、音频调频3.电视图像的频谱：AM-VSB宽带接入网技术7三种制式其信号特征电视制式NTSCPAL-DSECAM-D扫描行数525625625场频(Hz)59.945050色度信号调制方式正交双相调制正交双相逐行倒相行顺序调频色副载波频率(MHz)3.5804.4344.25伴音载波频率(MHz)4.5MHz6.5MHz6.5MHz视频带宽(MHz)4.2MHz6.0MHz6.0MHz可归纳为(1)色度信号调制方式不同(2)色副载波频率不同(2)同步信号制式(即：扫描行数，场频)不同宽带接入网技术8有线电视频带划分(VHF)宽带接入网技术9有线电视频带划分(UHF)宽带接入网技术10什么是CATV ?1.CATV系统是40年代出现的一种电视接收系统(多台电视接收机共用一套天线的设备)2.公共天线将接收来的电视信号先经过适当处理(如：放大)，然后由专用部件将信号合理地分配给各电视接收机3.采用公用天线的原因：安全、效果好、便于加入自办节目4.系统采用同轴电缆作为信号传输线，因而CATV系统后来又被称为：电缆电视系统(CableTV)5.目前正在发展有线电视(原有的名字反而被淡忘了)CATV的起源：Community Antenna TV (system)共用天线电视(系统)宽带接入网技术11电视台电视机城市村镇电视机衰减、干扰开路(无线)传输示意图•频带受限：无线频率管制•受干扰：重影、杂波等•衰减影响：高楼、高山….家用卫星接收机卫星个人用户电视机不允许！宽带接入网技术12CATV方式电视台电视机城市电视机衰减、干扰卫星接收机卫星电视机电视机电视机•节目丰富：传输不受无线频率限制、可以加入自办节目•不受干扰：信号质量好•适用于单位、小区等宽带接入网技术13CATV的基本结构示意图‐1电视机电视台电视机同轴电缆网电视机电视机电视机城镇电视机城镇•节目丰富、传输不受无线频率限制•不受干扰、覆盖范围比较大(2Km~20Km)•电缆维护量大、供电、避雷•升级困难、电缆老化快、成本高宽带接入网技术14传统电缆方式电视台城镇-1城镇-2供电宽带接入网技术15什么是HFC ?Fiber+Coax=HFCHFCHybridFiber/Coax光纤同轴混合网宽带接入网技术16HFC是在CATV的基础上发展起来的，除可以提供原CATV网的业务外，还能提供数据和其他交互型业务，也被影视广播行业称做全业务网。CATV很难双向，很难监控现状：我国的有线电视经过了20多年的发展，全国有线电视网络线路总长度现在超过了300万公里，光纤干线达到26万公里，已经建立了一张覆盖全国城乡的HFC网络。宽带接入网技术17什么是光缆有线电视系统?简单的说就是：•用光作载波•用光导纤维作传输媒质•传输有线电视信号的技术宽带接入网技术18光缆有线电视系统分类1.数字有线电视信号(基带)传输技术：用于骨干网2.多路模拟有线电视信号(频带)传输技术：用于本地网或接入网3.单路模拟有线电视信号(基带)传输技术：节目交流宽带接入网技术19•单模光纤(SMF)•多模光纤(MMF)光纤的基本种类Single/MultiModeFiber宽带接入网技术20SMF芯7~10微米包层单模：8/125μm，9/125μm，10/125μm用途：“光通信”、“CATV”宽带接入网技术21芯微米包层50MMF多模：50/125μm(欧洲标准)62.5/125μm(美国标准)用途：计算机局域网、视频监控宽带接入网技术22FC/APC型SC/APC型HFC网络中的光连接器宽带接入网技术23宽带接入网技术24有线电视技术的由来•“有线电视”一词源于电缆有线电视•电缆有线电视一般指：多路模拟有线电视信号传输系统•公共天线系统：一栋或几栋楼•闭路电视系统：一个单位或一个小区•城市电缆有线电视系统宽带接入网技术25电缆有线电视系统的特点与开路传输方式相比，有如下优点：•传输频道较多•不受天气、地形及障碍物限制•传输质量较好缺点：•同轴电缆衰耗较大•电缆温度特性较差•易受周围电磁环境、雷击的影响•放大器供电麻烦、可靠性差宽带接入网技术26HFC示意图(下行)同轴分配网络光接收机同轴分配网络频道1(RF)频道2(RF)频道n(RF)宽带混合器音、视频信号调制器频道n(RF)光发射机光接收机宽带接入网技术27在设计配线网时采用服务区的概念可以灵活构成与电话网类似的拓扑，从而提供低成本的双向通信业务。将一个大网分解为多个物理上独立的基本相同的子网，每个子网为相对较少的用户服务，可以简化及降低上行通道设备的成本。各子网允许采用相同的频谱安排而互不影响，最大程度地利用了有限的频谱资源。服务区越小，各个用户可用的双向通信带宽越大，通信质量也越好，并可明显地减少故障率及维护工作量。服务区：指一个光节点所能够服务的区域。宽带接入网技术28回传光发回传光收回传光发回传光收回传光发回传光收前端机房HFC示意图(上行)宽带接入网技术29光缆有线电视传输系统的优点干线网中：•指标无损失，广播级传输本地网(接入网)中：•中继级数减少——减少指标损失•信号均衡传输，不用调整•抗环境电磁干扰能力强•成本低宽带接入网技术30HFC双向原理同轴分配网络回传光发下行光收HL双向光站回传光收前端机房下行光发80～850MHz5～65MHz宽带接入网技术31HFC宽带接入网络示意图同轴分配网络同轴分配网络宽带光节点宽带光节点InterNet前端前端光节点光节点宽带接入网技术32宽带接入网技术33传统的HFC架构广播前端节点分站2000户同轴网射频放大器UPS电源•单向的HFC网络•下行频宽分别为550、750、860MHz不等•每个光节点覆盖2000～3000户用户•有源同轴网络宽带接入网技术34双向HFC网(光纤延伸与无源同轴网)下行回传节点250～500户无源同轴网•每个光节点覆盖250～500个用户•同轴网的频宽高达1GHz•上行带宽可提供100Mb/s(以16-QAM调制)速率•无源同轴网络前端分站宽带接入网技术35具有DWDM的HFC架构广播(模拟+QAM)500户同轴网1550nm1310nm专播(DWDMQAM)节点前端分站反向业务宽带接入网技术36单光纤下行/回传方案分前端1x16WDM光节点RxRxRxRx前端TXRXCWDMCWDMCWDMCWDMTXRX1310nm1310nm1310nm1310nm1x16DWDM宽带接入网技术37HFC中光技术与数字信号中光技术的不同HFC“模拟信号系统”•系统要求低噪声、低非线性失真•信号劣化是累加的•对激光器要求极其严格——“预失真技术”…..•测试指标不一样：CNR/CTB/CSO•网络拓扑结构：树形(HFC)数字系统环形或者点对点数字光系统——“数字系统”•系统要求误码率低•本身就是非线性系统•信号劣化可以通过“再生”技术来消除——“长距离传输”•测试指标主要是：误码率(BER)•光器件工作点不同….宽带接入网技术38CATV的标准•T106-92《有线电视广播系统技术规范》•GB6510-86《30MHz-1GHz声音和电视信号的电缆分配系统技术指标》•GY/T106-99《有线电视广播系统技术规范》•GY/T131-97《有线电视网络中光链路系统技术要求与测试方法》•GB50200《(民用建筑)电视系统工程技术规范》•北京有线广播电视网络中心关于《电缆分配施工工艺要求(修正稿)》•京有视发(1998)9号《北京有线广播电视网电缆分配网设计规范》宽带接入网技术39单向HFC网络广播式业务双向、多协议HFC网络交互式业务有线电视运营商宽带业务运营商广电宽带网络的变迁宽带接入网技术40带宽分配100200300400500600700频率(MHz)射频电平85MHz550MHz8MHz数字电视高速数据高清电视IP电话视频点播回传广播专播宽带接入网技术41“广播”与“专播”广播(单向)=传输所有用户共享相同的信息专播(交互式)=传输仅供一个或一组用户的专有信息频率(MHz)数字电视高速数据高清电视IP电话视频点播模拟电视广播频道专播频道宽带接入网技术42什么是副载波——模拟信号的“复用技术”副载波技术指的是：1.将所要传输的电信号先进行调制(频谱搬移)2.将多路经过频谱搬移的信号合路(混合)——区别“复接”3.用合路后的射频调制发射光源(电信号频率搬运到光载频)宽带接入网技术43视频信号1音频信号1视频信号2音频信号2视频信号n音频信号n射频调制器(载频)1f射频调制器(载频)2f射频调制器(载频)nf混合器光发射机PONSCM示意图‐1宽带接入网技术44SCM示意图‐2PON光发射机电信号电视机电视机电视机电视机宽带接入网技术45为什么采用SCM技术1.提高频谱利用率：基带－射频－光频2.兼容现有的电视机3.目前不能采用数字方式：带宽不够、成本太高宽带接入网技术46HFC的双向传输问题宽带接入网技术47频带划分•5-65MHz频段用于反向数据业务；•87--550MHz频段用于模拟电视节目(下行)•550-860MHz频段用于正向数据业务宽带接入网技术48上行系统规划•上行回传带宽：指标要求：5~65MHz设计指标：5~200MHz(光缆系统)5~65MHz(电缆系统)•设计满足指标要求，可实现图像和数据信号的回传载噪比：图像C/N≥48dB，数据C/N≥30dB宽带接入网技术49NodeHeadend/RegionalDataCenterNodeNodeHubHubNodeNodeNodeHubNodeCOAXTapNodeNodeDrop600-2000HomesDropHomeArchitectureDistributionArchitectureHUBArchitecture有线电视网(HFC)的接入宽带接入网技术50机框示意图宽带接入网技术51•工作带宽45-870MHz•高密度配置，高性能价格比，符合当今HFC网络发展需要•高的非线性失真指标，CTB-70dBc,C