光电网络的基本知识.ppt

广电网络的基本知识,陈 柏 年 浙江传媒学院,节目 采编、制播,远距离传输,本地发射/分配接入,本地用户 接收,广播电视技术系统基本构成示意图,我国有线电视传输与分配系统示意图,有线电视前端系统,传输,市地有线电视分配网,各地有线电视网络公司,光缆干线,各省市有线电视网络公司,分配,用户,有线数字电视广播示意图,有线广播电视分配网,电视机成为 家庭多媒体 信息终端,数字电视内容,两个重要定义,有线电视catv （cable television） 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。 光纤同轴电缆混合有线电视网hfc（ hybrid fiber coax catv network ） 用光纤和射频同轴电缆的组合来传输、分配和交换声音、图像和数据信号的有线电视网络。,hfc网络典型结构,铝管同轴电缆,四屏蔽电缆,集中分配,集线器,光节点,干线放大器,一级光纤干线,二级光链路,用户分配接入网,同轴电缆传输网,“最后一公里”接入网,cable modem,分前端,分前端,分前端,分前端,广电网络的“三化”目标,1.光缆化-光缆尽量向下延伸，做到最后一级光节点所带用户小于500户，地理范围小于1公里，光节点后放大器延长串接数不超过2级。 2.宽带化-本地网络的带宽做到农村750mhz，城市862mhz。 3.双向化-本地网络具备双向传输的能力，主要采用hfc接入、epon+lan或epon+eoc接入。,双向hfc网频率规划,频率规划图,fmhz,我国现有的catv系统,广电宽带城域网定义,广电宽带城域网： （broadband metropolitan area network for broadcast &television） 由广播、交互两个信道组成的用射频电缆、光缆、微波、数据电缆或及其组合来传输、分配和交换图像、声音及数据信号的城域宽带、多业务有线广播电视网络。,广电宽带城域网的五个要素,1、信道构成-具有广播和交互两个信道，分别用于完成广播式和交互式业务； 2、物理介质-可采用射频电缆、光缆、微波、数据电缆或及其组合多种传输介质； 3、作业任务-对广播式和交互式业务信号进行传输、分配和交换三种作业； 4、处理对象-图像、声音及数据三种信号； 5、功能特点-覆盖整个城域范围，具有宽带通信网的特性，可开展多种业务。,城域网广播信道基本结构模型,城域网交互信道结构模型,广电宽带城域网的结构,（一）广播信道 1、前端：一个总前端和若干个分前端 2、干线：一级和二级光链路干线 （1）一级光链路：总前端和分前端之间的光纤链路。 （2）二级光链路：分前端和光节点之间的光纤链路。 3、分配网：同轴电缆分配网 （1）光节点到用户分配放大器之间由延长放大器组成的同轴电缆传输线路。 （2）用户分配放大器在楼栋之间的电缆无源分配线路。 （3）楼栋内部用户之间的电缆无源分配线路。,广播信道,1、基本特征：宽带广播信号（包括视频、音频及数据）的传输和分配信道。 2、组成部分：前端系统、传输干线、同轴电缆分配网络和用户终端。 3、开展业务：模拟电视广播业务、数字电视广播业务和数据广播业务。 4、信号来源：卫星传送信号，经光缆、电缆或微波传送信号。开路收转信号。 自办节目信号。 5、频率规划：上行565；过渡带6587 mhz；调频广播（fm）、数据广播业务87108mhz；模拟电视、数字电视和数据业务111958mhz，共分为a、b、c、d、e五个频段。,广电宽带城域网的结构,（二）交互信道（正向交互信道和反向交互信道） 1、骨干网： （1）一个主中心和若干分中心 （2）主中心和分中心之间连接骨干光纤链路。 2、接入网：对hfc来说 （1）分中心和光节点之间二级光纤链路。 （2）光节点和用户终端之间同轴电缆。,分布式hfc网络（主流模式） （总前端+一级光纤+分前端+二级光纤+同轴分配网模式）,基本特点：以城市或区域有线电视网的总前端为中心的多个分前端传输模式。总前端通过干线向各个分前端传输信号，原则上节点由各分前端馈送信号。分前端除了可收转本地电视节目和自办节目外，还是数字光纤和模拟光纤传输平台的光分配与交换中心。 适用场合：地级市以上网络,家庭用户接入连接,有线广播电视网的三类业务,基本业务（basic service） 扩展业务（extend service） 增值业务（ supplementary /increment service）,三类业务,1、基本业务：为广大公众提供服务的喉舌性、宣传性、公益性、大众性广播业务、电视业务和数据广播业务。 2、扩展业务：针对特定的人群的特殊需要用户所开展的带有广播特色的社会群体业务。 3、增值业务：利用有线广播网的大容量、宽频带和双向化，开展数据通信、计算机联网具有双向交互功能的交互业务和多媒体业务。,有线电视综合业务宽带网络,广电宽带城域网的主要特点,1、模拟信号和数字信号并存 2、多种复用方式和多种调制方式并存 3、光缆和电缆并存 4、信号分配和信息交换并存,广电宽带城域网的发展趋势,1、结构双向化 2、整体数字化 3、网络光纤化 4、业务综合化 5、服务个性化,现代有线电视结构简图,一、前端headend,前端：接在信号源与光链路之间的设备组合。 功能：有线电视系统的信息源和交换处理中心。完成对各种信号的接收、加工、处理、组合和控制，为全系统提供用户所需要的广播电视节目信号，以及与系统正常运行相关的参考信号。 组成部分： 模拟前端 数字前端 数据前端,三种前端,1、模拟前端部分：主要完成模拟广播电视各类信号源的接收和下行模拟电视信号和调频声音广播信号的加工处理，并将各路信号混合成复合rf信号送给传输干线。 2、数字前端部分：主要完成数字广播电视各类信号源的接收和下行数字电视信号和数字声音广播信号的加工处理，并将各路信号混合成复合rf信号送给传输干线。 3、数据前端部分：主要完成交互信道中数据中心（枢纽）的功能。,1、模拟前端架构图,2、数字前端架构图,3、数据前端架构图,4、双向hfc 网络前端/分前端简化方框图,二、双向hfc的光链路,光纤,（1）光纤的结构: 纤芯（光密媒质，传导光波），包层，纤外涂覆层和塑料保护层。 （2）光纤的模式：表示光纤中电磁场（传导模）沿光纤横截面的场形分布和沿光纤纵向的传播速度。 （3）光纤的三个低损“窗口”：850nm、1310 nm、1550 nm。,（4）光纤的性能,光缆,（1）光缆基本组成：缆芯、护套和外护套三部分。 （2）光缆基本型式：层绞式、骨架式、中心束管式和带状式。 （3）光缆敷设方法：管道敷设、直埋敷设、架空敷设和水下敷设。 （4）光缆接续：包括光纤的接续和光缆接头盒两个方面。接续的方法有熔接、活动连接和机械连接。光纤的接续指标包括连接损耗、反射损耗、温度特性和机械强度。光纤接续使用专用机器（如熔接机）和专用工具。,1、有线电视中使用的三类激光器,激光器是光发射机的光源，也是最重要的器件。 有线电视中主要使用两种半导体激光器：ingap/inp（发光半导体/基片材料）制作的激光二极管ld（laser diode） 分布反馈式激光二极管dfb-ld（distributed feed back-ld）用于正向。 法布里-珀罗激光二极管f p - ld（fabry-perot ld）。用于反向。 固体激光器：掺钕钇铝石榴石nd:yag（neodymium yttrium aluminum garnet）。用于正向。,vsb-am光发射机,两种类型： 直接调制光发射机：常采用dfb激光器，射频信号经过相应处理后直接驱动激光器，完成光强调制，其激光的产生和调制是合在一起的。 外调制光发射机：常采用yag固体激光器，其激光的产生和调制是分别进行的。,两种类型下行光发射机,（1）直接调制光发射机：常采用dfb激光器，射频信号经过相应处理后直接驱动激光器，完成光强调制，其激光的产生和调制是合在一起的。 （2）外调制光发射机：常采用yag固体激光器，其激光的产生和调制是分别进行的。,2、常见的光检测器pd,正型-本征型-负型光电二极管pin-pd（positive-intrinsic-negative photodiode）： pin光电二极管无增益，灵敏度低，但要求偏压小，暗电流小，动态范围大，适用于高速脉冲和模拟电视的光/电转换。 雪崩光电二极管apd（avalanche photodiode）： apd光电二极管有增益，灵敏度高，但要求偏压高，适用于小信号检测和数字信号的光/电转换。 有线电视系统中一般使用pin光电二极管。,光接收机,1、作用：把光信号还原为射频信号并加以放大。 2、光检测器的作用：利用半导体的光电效应（照射到金属或半导体上产生光电流的现象）将光信号转换成电信号，实现光/电转换。,光接收机框图,3、掺铒光纤放大器edfa原理和结构,光放大器,1、光放大器种类：掺杂光纤光放大器有1550nm波段的掺饵光纤放大器（edfa）和1310nm波段的掺镨光纤放大器。 2、光放大器原理：泵浦激光器为光放大器提供能量，通过光复用器进入一段掺杂（掺铒或掺镨）光纤，泵浦光激励掺杂光纤，使掺杂光纤感应并释放能量，从而达到光信号的放大。,4、分光器，光纤连接器,光无源器件,（1）光耦合器：对同一波长的光功率进行分路或合路的无源器件。 （2）光纤连接器：一种用于活动连接光纤的器件。 （3）光纤衰减器：一种用于对光功率进行衰减的器件。 （4）光隔离器：一种顺向低损耗、逆向高损耗的非可逆单向导光器件。,光纤适配器(法兰盘)，防水尾缆 光缆接头盒，光纤跳线,光纤活动连接器,1、型号：常用xx/yy表示 （1）xx指活动接头的结构和形状，分有螺旋接头fc、快速接头sc等； （2）yy指活动接头的端面形状，分有平型接头fc、物理接触接头pc、带角度物理接触接头apc等。 2、机房首选光纤活动连接器：fc/apc或sc/apc。,光纤熔接机，手掌光纤熔接机 手持式光功率计 ，光时域反射仪,光缆接头盒,三、电缆用户分配网,电缆用户分配网络的组成 组成： 有源器件（延长放大器、楼栋分配放大器、供电器） 无源器件（分配器、分支器、终端盒、接插件等） 同轴电缆。,同轴电缆,1、组成：内导体、绝缘体、外导体（屏蔽层）和护套。 2、三大特性： 传输特性：传输信号频率越高，衰减就越大。衰减量与电缆的长度成正比。 衰减系数：单位长度（一般取100米）电缆信号功率衰减的分贝值db/100m。 =10（1/l）lg（p2/p1）db/100m 2 db/100m = 1 db/100m （f2/f1）1/2 温度特性：一般电缆的温度系数是0.2%/摄氏度。 电缆衰减变化量= t tl 阻抗特性：标称特性阻抗均为75。,双向hfc同轴电缆网部分,1、射频同轴电缆结构,同轴电缆由内导体、绝缘体、外导体（屏蔽层）和护套4部分组成。 绝缘体（电介质）使内、外导体绝缘并保持轴心重合。,2、双向放大器 （two-way amplifier）,双向放大器：用于分离或合成正向通路和反向通路信号，并具有放大能力的装置。它主要由正向放大器、反向放大器和双向滤波器组成。,放大器实物,3、同轴电缆分配网供电器,光节点和放大器都通过同轴电缆进行供电； 电源通常为60vac的准方波电源； 60v供电器把220v交流市电转化成60v交流供电，并馈入射频线缆中供放大器使用。,输入,输出,分支输出,分支输出,输入,输出,输出,输入,输出,60v电源输入,输入,带通滤波器,输入,输出,高通滤波器,低通滤波器,输入,输出,输入,输出,输入,输出,分配器,分支器,均衡器,负载,电源插入器,4、分配网络常用无源器件图符,分配器,两种作用： 平均分配功率：将一路输入信号功率平均分配给几路输出(通常分为两路、三路或四路)； 进行功率合成：将输入、输出端倒过来使用，可将两路信号或多路信号混合起来。,定义：将一路输入信号电平（功率）均匀地分配给若干个输出端的无源器