HFC电缆分配网的规划和设计.ppt

电缆分配网的规划和设计,陈柏年浙江传媒学院,2,电缆分配网的规划和设计,目的：按照指标分配原则，设计放大器的工作状态，电缆路由，合理选择器件的规格，确保系统输出口电平符合行业标准。设计任务：同轴电缆线路设计（从光节点到最后一级放大器）无源分配系统设计（从最后一级放大器到用户系统输出口）楼栋间分组设计楼栋内用户分配设计,3,1、系统输出口电平,系统输出口电平：用户终端盒输出端口的电平。要求：不能过高或过低，否则，对接收质量均有不良影响。输出电平对接收质量的影响情况,4,（2）系统输出口电平主要规定,图像载波电平6080dBV。调频载波电平4770dBV（单声道或立体声）。伴音载波电平比图像载波电平低17dB，并在-174dB间可调。任意频道间图像载波电平差10dB，在任意60MHz范围内频道间图像载波电平差8dB，相邻频道间图像载波电平差3dB。任意调频频道间载波电平差8dB，在任意600kHz范围内调频频道间载波电平差6dB。,5,2、确定光节点,光节点的服务户数应该控制在500户以下。（1）从结构上提高网络的可靠性。部分支线的故障不影响其它线路，线路的故障也容易判别和排除。由于每支线覆盖较少的用户，即使发生故障也影响面较小。（2）在交互的业务中，一方面可以克服用户太多引起的汇聚噪声问题，另一方面可以防止用户过分集中，上行带宽不足的问题。按照上述原则，根据设计范围的用户分布情况、建筑物结构和地理特点，结合光缆传输系统的设计过程确定光节点的位置。确定光节点开始进入线路设计。,6,一、同轴电缆线路设计,根据：设计区域内建筑物的分布和路由情况，结合楼栋设计情况，进行线路设计。原则：参照“单位增益原则”。延长放大器的位置应放在电缆引起的电平损耗刚好超出放大器要求输入电平的位置（需要考虑预留，以补偿将来电缆老化引起的电缆损耗增加）。一般延长放大器不宜超出两级。拓扑结构：首选星形结构，使串联的放大器最少，同时便于控制上行通道的衰减。,7,举例：具体设计任务,基本情况：设某小区面积500m500m，光节点位于小区中央，用户数量约500户；设计要求：传送频道数q=40CH，下行上限频率fmax=862MHz；最远传距D=300m；指标要求：CNRD(dB)49dB，CTBD(dB)60dB。,8,同轴电缆线路最差指标计算,以光工作站东侧最远楼幢情况为例，进行计算同轴电缆线路的技术指标。同轴电缆线路包括两级延长放大器和一级楼幢放大器组成。,9,同轴电缆线路基本设计步骤,1、确定设计要素；2、确定采用延长放大器型号；3、确定采用电缆型号和放大器级数；4、计算电缆线路CNR；5、计算电缆线路CNR的占比；6、计算电缆线路CTB；,7、计算电缆线路CTB的占比；8、确定楼幢放大器型号；9、确定最远端楼放的允许指标；10、确定最远端楼放的工作电平；11、计算楼放的实际工作指标；12、计算电缆分配网（干线和楼放）的实际合成指标。,10,同轴电缆线路具体设计步骤,1、确定电缆传输线路基本结构（1）确定采用延长放大器型号，列出主要参数；（2）确定采用电缆型号和延长放大器级；（3）估算电缆传输线路的指标。2、确定楼幢用户分配放大器（1）确定最远端楼放的允许指标（所应达到的指标）；（2）确定最远端楼放的工作电平；（3）计算楼放的实际工作指标。,11,同轴电缆线路具体设计步骤,3、确定电缆分配网性能（1）计算电缆分配网（延长放大器电缆干线和楼放）的实际合成指标估算电缆传输网合成指标；（2）确定电缆传输网供电方式。4、确定电缆分配网技术资料（1）全部设计验算完成后，整理设计计算的数据，列出电缆分配网设计结果；（2）绘制电缆分配网接示意图，图中重点注明放大器、供电器、过电流分支、分配器的型号、输入输出电平和参数；（3）列出电缆分配网基本数据表，表中包括各种有源、无源器材的名称、编号和数量等。,12,13,小区北面（9栋楼其中3栋）供电等效电路,14,15,供电等效电路图,16,17,二、双向无源用户分配网设计要点,（1）双向无源用户分配网组成和分配误差双向无源用户分配网组成两个部分。双向无源用户分配网的总体分配误差为3dB分组分配分支器组分组分配和分支器组分配误差各占1.5dB左右。,18,（2）无源分配的基本要领,尽量采用星形分配，尽量减少串接分支器的数量。经计算，采用一连串串接分支器的链形分组方式使各分配点处频率低端积累分配误差很大（往往达到20多dB），频率高端分配误差太大（近20多dB），远超过分配误差允许的范围。因此，若能使分组分配输入电平的倾斜量=频率高端分配损耗中心值频率低端分配损耗中心值，则分配电平的误差为零。,19,用无源分配器保证均等分配,均衡主要取决于电缆。相对电缆来说，分配器的高低端损耗差值要小得多（约小一个数量级），可近似认为无源分配器的分配损耗、插入损耗与频率无关。因此，正好可利用分配器的这个特性来保证各分配点处功率的均等分配。在无源用户分配网中，频率高低端损耗差值可近似认为是由电缆所造成，因此，各分配点的均衡主要是对电缆高低端损耗差值进行均衡。,20,尽量多采用等功率分组分配方式，不等功率分组分配必须合理选用无源器件和电缆。,对于相同用户组的情况，一般都应采用等功率分组分配方式。对于用户分配放大器带用户数不同的几个单元楼的不等功率分组分配情况，可根据具体情况从两个方面考虑。按单元楼用户数不同，合理搭配无源器件组合（如分配器后接分支器方式）保证用户数最多的单元楼分得最大的电平，用户数最少的单元楼分得最小的电平。合理选用长短粗细不同的电缆，在无源分配的相同结构层次中，长的电缆采用粗电缆，短的电缆采用细电缆，将有可能达到无论电缆长短，频率高端损耗、频率低端损耗、频率高低端损耗差大体相似。,21,22,尽量多采用集中分支器组，减少串接分支器组中分支器数量。,集中分支器组方式将分支器组中多个分支器集中安装在一处并加装外屏蔽箱，通过电缆线损与分支器插损互补，以星形方式连接各用户终端。串接分支器组方式分支器分别安装在不同地点，构成链形分支器串接，电缆线损与分支器插损积累，从各分支器的分支端连接用户终端。,23,集中分支器组,24,串接分支器的设计原则,先分析分串方案、平衡缆损、分户方案、后综合，先算损耗、后算电平；星形分串，分配器为主，串接分支器为辅，无源器件分串损耗尽量一致，减小功率浪费；星形分户，集中分支器为主，串接分支器（串3个）为辅；串接分支器从最小分支损耗起搭串，每增加时：低频累损+高频累损2总档差；链形暗装，分串、分户连接处加全通带均衡器，均衡量=分串均衡量+分户均衡量/2；,25,无源分配的基本要领,具体计算表明，集中分支器组方式在电平均匀度、可靠性、方便计算和管理方面都优于串接分支器组方式。在串接分支器组方式中，采用分支端数多的分支器串接（如68分支器）优于分支端数少的分支器（如12分支器）。若采用串接分支器组方式时，则应采用分支端数多的分支器串接，以减少串接分支器的数量。,26,集中分支器组方式举例,27,三、楼栋分配设计,由于在楼栋分配设计中遇到的居民住宅楼大多是多层建筑，具有一定的相似性。为简化设计，可对具有代表性的楼栋进行标准化设计。标准化设计完成后，对楼栋结构相近的建筑可以直接套用标准设计或稍作修改。具体任务楼栋间分组结构设计楼栋内用户无源分配网设计,28,确定分组分配结构,（1）设定楼幢间分组分配要素，如距离、连接电缆等；（2）提出楼幢间分组分配一个方案，并用文字和图表说明。,29,楼幢间无源分组分配举例（1台楼幢放大器在六个门洞单元之间分配）,30,用户无源分配网结构图,31,四、用户无源分配网常规设计,任务：按照“正推法”和“倒推法”，对用户分配放大器后的（包括楼间或楼内）用户无源分配网进行具体设计。具体设计任务举例：按照城市单体楼房的一般结构，设计862MHz双向HFC网络楼幢放大器以后的无源用户同轴电缆分配网标准设计、安装和施工模板。楼内分配形式可在集中分配方式和三层一分支分配方式中选择一种；推荐使用终接负载型集中分支器组成的分支器组以保证用户间的相互隔离44dB；单体楼房结构可在一体1户、一体2户、一体3户和一体4户中选择一种；楼房层数定为最高为12层。,32,楼内无源用户分配网设计,要求：按照选定单体楼房结构设计出用户同轴电缆分配网标准设计、安装和施工模板。采用星形分配方式：分串以分配器为主，分支器为辅；分户尽可能使用终接型分支器。符合均等、均衡的分配原则：（1）尽量星形分配，串接分支器尽量少；（2）无源决定均等，合理搭配分配方案；（3）电缆决定均衡，合理组合长粗短细。,33,楼内无源用户分配网设计步骤,1、确定设计要素（1）选择单体楼房结构，并按照实际情况设定层高，连接电缆长度等；（2）设定系统输出口电平和楼内的具体分配形式；（3）选择连接的电缆。2、确定楼幢内分支器组结构（1）选择一种较为合理的分配结构，确定分支器和分配器型号，列出其相关参数；（2）按照“正推法”和“倒推法”，反复计算并确定分配方式。,34,楼内无源用户分配网设计步骤,3、确定用户同轴电缆分配网标准模板（1）整理设计计算结果，综合成相应的说明文字或表格；（2）画出用户同轴电缆分配网标准模板设计图，图中应详细注明所在楼层，正向电平，反向损耗，电缆长度，分支器和分配器的实际型号、高/低端的插入损耗、输入/输出电平等。,35,电缆分配网络的电平计算,以系统上限频率为主要计算点，系统的下限频率为辅助计算点。（1）倒推法：从分配网络的最末端即用户终端开始，以最后一个用户电平为基础，电平范围一般取66dBV到74dBV之间。逐级往前加上电缆损耗、分支分配器损耗，最后计算出楼栋放大器的输出电平。（2）正推法：以最后一级放大器输出电平为基础，从前往后逐步减去电缆损耗、分支分配器损耗，最后得到用户电平。正推法和倒推法一般结合使用，在设计中可以相互验证计算结果。,36,楼房用户分配设计举例,采用7层楼，每栋楼4个单元，为一体2户的结构，总共9栋楼，504户。假设每层楼高3m，预留10m电缆，则7楼需要的电缆长度为31m，6楼为28m，以此类推。楼内通过楼栋放大器通过4分配器输送到4个单元，每个单元通过一个八分支器，每个分支器通过一个2分配器传输给每1层的2个用户。,37,38,用户分配网拓扑图,39,楼内分配网结构,40,楼内分配网准则验证,（1）8dB准则在5MHz时电缆损耗系数为1.33dB/100m七楼用户为：104-8-31*1.33/100-15-4-0.4*0=76.59dBV一楼用户为：104-8-13*1.33/100-15-4-0.4*6=74.43dBV76.59-74.43=2.16dB8dB，符合8dB准则。在65MHz时电缆损耗系数为4.8dB/100m七楼用户为：104-8-31*4.8/100-8-15-0.4*0=75.51dBV一楼用户为：104-8-13*4.8/100-8-15-0.4*6=73.98dBV75.51-73.98=1.53dB8dB，符合8dB准则。（2）32dB准则5MHz时，从信号最差用户到最近放大器站点回传损耗为104-74.43=29.57dB32dB。65MHz时，从信号最差用户到最近放大器站点回传损耗为104-73.98=30.02dB32dB。,41,五、电缆分配系统的指标计算（1）单级放大器的指标计算,CNR计算公式CNR=Si-NF-2.4dBCM计算公式CM=CMa+2（Sa-So）-Clg（N-1）/（Na-1）dBCTB计算公式CTB=CTBa+2（Sa-So）-20lg（N-1）/（Na-1）dBCSO计算公式CSO=CSOa+（Sa-So）-10lg（N-1）/（Na-1）dB,42,（2）多级放大器的合成指标计算,多级放大器的CNR按功率叠加规律计算公式多级放大器的CM按电压叠加规律计算公式多级放大器的CTB按电压叠加规律计算公式,43,平坦输出方式,CNR计算公式CNR=（VoG）-NF-2.4-10lgndBCTB计算公式CTB=CTBa+2（Sa-So）-20lg（N-1）/（Na-1）-20lgndBCSO计算公式CSO=CSOa+（Sa-So）-10lg（N-1）/（Na-1）-10lgndB,44,全倾斜输出方式,CNR计算公式同平坦输出方式。输出电平倾斜量为dB：CTB计算公式在平坦输出方式基础上改善dB。CSO计算公式在平坦输出方式基础上改善（/2）dB。,45,半倾斜输出方式,CNR计算公式中输入电平应用最低端的输入电平。输出电平倾斜量为dB：