利用1550nm直调光发射机构建楚雄州IPQAM互动点播传输网.doc

利用 1550nm 直调光发射机构建楚雄州 IPQAM 互动点播传输网王文明刘文斋邬前胜王敦纯云南广播电视信息传输网络股份有限公司楚雄州分公司北京凌云光子技术有限公司摘要: 本文介绍了利用 1550nm 直调光发射机的插播技术, 在 860MHz 的射频广播频段内利用光波复用的方式实现频分复用, 以实现互动 IP QAM 点播节目的插播传输, 从理论分析和工程实践上给出了城域网 IP QAM 互动点播传输 技术的最优化方案。关键词: 1550nmIP QAM直调插播 EDFA MER1( 860) MHz 之间, 在数字 QAM 调制频点之后。模数混传的单向广播网只需要使用一台外调制发射机, 由于 互动 IPQAM 频点所承载的并发用户数是有限的, 就 需 要 根 据 互 动 数 字 电 视 并 发 用 户 数 来 确 定 复 用 IPQAM 的频点数量, 在模数广播混传的条件下, 用于 互动点播频率资源有限, 只能增加 IPQAM 的数量来 复用有限( 相同) 的点播频点。1550nm 外调制发射机 价格一台 10 万元以上, 大中城市城域网得需要几十 台外调制发射机才能满足点播要求, 造价将十分昂 贵; 1550nm 直调光发射机不同于外调光发射机, 省去 复 杂 昂 贵 的 外 调 制 技 术 , 是 专 门 适 用 于 边 缘 QAM ( IPQAM) 插播应用的产品技术。1550nm 直调插播就 是将载有不同频点的两个 1550nm 系列光源耦合到 一根光纤中传输, 看起来光载波的复用, 本质上是频 率的复用, 如图 1 所示。单向广播网只需要使用两台 外 调 制 发 射 机 ( 使 用 光 开 关 以 实 现 热 备 份 ) , 而 IPQAM 点播频点使用的是价格便宜的 1550nm 直调 发射机, 将互动点播节目插入到现行的网络中, 并且 插播后的广播和插播信号指标的劣化均很小。如图 2 所示, 1550nm 直调发射机就是用于插播引言近年来光纤有线电视网在中国得到了迅猛的发展, 特别是有线电视网的数字平移的推广普及和双向 化网络改造的深入开展, 用户对电视节目的需求已进 入了新的阶段, 观众不再只是被动接收电视广播节 目, 还可以自主选择观看电视内容, 而且用户可以通 过各种交互式的服务进行互动, 如视频点播、时移电 视、远程教育、电视电子商务等。为了满足上述多业务 的需求, 既要根据网络规模大的特点顺利地保质保量 地开展各种业务, 又要节省成本提高性价比; 1550nm 直调插播技术及其组网方式既能完全满足业务的需 求, 又能节省成本并灵活的插入到现有广电网络中 去。2直调插播技术三大类电视信号( 模拟、QAM 和 IPQAM) 均采用模 拟 调 制 传 输 方 式 。 对 模 拟 电 视 , 频 段 取 110 550MHz, 调制方式为 AM- VSB; 而对于数字电视, 频 段 取 550 750 ( 860) MHz, 调 制 方 式 为 64QAM ( 256QAM) , 其中 IPQAM 的副载波频点也在 550750的直调发射机,它将双向互动点播的 IPQAM 信号送入直调发射机, 经复用器将插播光信号与主路光信号图 1 A 平台节目频率分布图 2 1550nm 直调发射机的应用实例最大可用于插播的带宽为 210MHz( 650860MHz) 。按照楚雄目前频率配置状况, 每台 IPQAM 给 16 个频点 ( 128MHz 带宽) , 每个频点提供 16 个 MPEG- 4 节目 流( 每个节目流 2M 带宽) , 这样一台 IPQAM 最多可 提供 256 个基于 MPEG- 4 的视频点播流。这样, 楚雄 市市区播出的电视节目频点目前构成为: 模拟调制器39 个载波, 数字调制器 27 个频点, 互动点播 IPQAM频点 16 个, 共 82 个频点。由于 860MHz 可用带宽的约束, 限制了分配给 IPQAM 调制器的带宽, 所以需要增加 IPQAM 的数量 来增加带宽提高对互动点播并发用户的承载力。目前 城域网使用 3 个 IPQAM 调制器, 满足城区用户的互 动点播需求, 根据城区用户点播率的提高, 可以适当 下移 1550 直调光发射 机 的 耦 合 位 置 来 提 高 覆 盖 密 度。针对 1550nm 城域网系统中各个分配光链路对并 发流不同的需求状况, 设计的方案采用 1550nm 直调 光发射机直接光学耦合的方式实现按区域插播覆盖; 对点播率高的区域增加多台 IPQAM 和 1550nm 直调 光发射机( 比如楚雄烟厂) , 其他区域点播率要低些, 因此每套 IPQAM 和 1550nm 直调光发射机覆盖范围 要大。该方案可继续升级, 可通过增加分前端的光分 路或下移直调光发耦合位置来进一步的减小分前端混合, 经一级或者多级 EDFA 和光分路器传送到各个光节点的光接收机。直调插播的频点与主路信号不重叠, 由于两路光 信号同时进光接收机, 光接收机是不能分辨的, 只需 要调节好输出电平就能达到最好的指标, 其中主要是 调整插播光信号与主路光信号的比例和输入直调发 射机的电平。为了减小插播信号的光对主路信号光的 影响, 主路光信号比插播光信号要高 610dB。3楚雄州市区城域网介绍楚雄州市区城域网用户 4.7 万, 以 1550nm 传输技术为主, 广播节目目前为模数混传方式, 模拟电视39 个频点, 数字电视 27 个频点, 共 528MHz, 再加上 避开前面的五个低频频点和本地开路台的几个频点,图 3 楚雄城域网( A+B 平台) 示意图点播流的覆盖用户密度。目前, 楚雄市市区城域双向网的优化整改正在进 行中, 以整体转换为契机、搭建以有线数字电视为基 础的双向全业务运营平台。城域网设计可采用 A+B 网模式: 其中 A 网是 1550nm 广播单向环网, 传输模 拟节目, 数字节目和 IPQAM 点播下行节目; B 网是数 据环网, 将 IPQAM 需要的 IP 数据流传输到各个分前 端, 并且提供付费电视、资讯电视、IPTV、短信点播、网上商城、网上支付、有线时移电视等业务服务, 实现互动点播、实时查询、在线支付、网站浏览, 并且还可以 利用搭建好的网络平台实现通信增值, 平安城市等功 能。楚雄州内( 九县一市) 共一个总前端, 楚雄市市区 有两个分前端, 规划构建城域环网设计, 采用 1550nm 环网技术, 构建全套远程网络化管理的模拟传输系 统, 热备份的 1550nm 城域传输环网( 利用 1550nm 传图 4 直调插播应用方案表1表2广播网采用 1550nm 波长; B 平台数据网采用三种接入方式: EPON+LAN; 扩网器+收发器+LAN; 扩网器+收 发 器+EOC。 其 中 EPON 的 1490nm 为 下 行 波 长 ,1310nm 为回传波长。IPQAM 和直调发射机组合, 将互动点播节目通 过 1550 单向广播网传输下去。如图 4 所示, 在测试点输技术光放大中继的技术优势和成本优势) 和城域数据骨干平台, 为未来电信级网络系统的建设奠定基 础。环网设计可有效提高 A 平台网络的可靠性, 并且 基于 1550nm 技术的 A 平台能最大程度地保证系统 的各项指标( 不经过光电光转换) , 基本不对非线性指 标产生影响, 同时减轻总前端的设备压力, 为后续的 城域数据 B 平台建设打好基础。IPQAM 作为 VOD 的 过渡解决办法, 后续的技术发展将推动未来的 VOD 业务通过 IP 数据通道来实现。图 3 是楚雄州市区城域网的设计示意图。一个总 前端, 两个分前端构成自愈型环网结构, 分布式管理, 采用热备份做保护, 提高网络可靠性。从前端到小区 楼栋全部是无源光网络, 光节点到楼栋, A 平台单向主路信号经过了四级 EDFA,插播信号经过了三级EDFA。主路信号的频点很多, 有 39 个模拟和 27 个数字, 共 66 个频点, 数字频点输入发射机的电平比模拟 频点的电平小 10dB。主路 1550 外调制发射机传输的数字 QAM 信号 背靠背指标如表 1 所示。数字 QAM 频点的 MER 大于36dB。序号中心频点(MHz)电平(dBV)MER(dB)14039533.7241194.533.8341995.334.644279534.4543595.234.5644394.633.8745194.833.2845994.833.9947494.634.11048294.133.51149094.734.11249894.433.71350694.933.71451495341557094.933.9165789534.11758695.234.31859495.234.31960295.634.92061095.334.92161894.934.72262695.635.42363494.634.82464294.634.72577094.735.42677894.834.72778694.435.1序号中心频点(MHz)电平(dBV)MER(dB)140399.536.7241197.737.234199837.3442799.838.15435100.838.5644397.737.4745197.636.3845999.837.8947499.9381048299.737.91149010037.91249899.937.713506100.137.51451498.236.81557098.537.81657898.9381758699.1381859499381960299.237.92061099.238.22161895.9372262697.638.12363497.838.22464299.638.62577097.837.82677899.738.32778697.936.9表3级 EDFA, 信号指标如表 3 所示。在测点 IPQAM 频点的指标 MER 在 3436dB 之间。为了提高广播和插播信号的传输指标, 电视节目 频点的设置还可进一步优化调整, 将模拟载波信号都 放在整个频率的低频段( 110440MHz) , 数字 QAM 频 点位于中频段( 450670MHz) , 插播 IPQAM 频点位于 高频段( 680860MHz) ; 而且通过进一步优化城域网 的设计方案, 将现行插播设计方案中 EDFA 的级数由 三级简化为两级甚至一级。这样, 主路信号指标还能 提高 2dB, 数字频点的 MER 值都能高于 35dB; 插播 IPQAM 频点的 MER 值都能高于 35.5dB。4结束语综上所述, 云南省广播电视信息传输网络股份有限公司楚雄州分公司和北京凌云光子技术有限公司 通力合作, 利用直调插播技术将互动点播节目通过1550nm 单向广播网传输下去, 不仅指标好, 性能稳 定, 并且价格便宜。1550nm 直调插播技术及其组网方 式非常有效地解决 IPQAM 互动业务传送的问题; 既能完全满足业务的需求, 又能节省成本, 灵活加以接入。此次在楚雄州分公司用 1550nm 直调插播的方 式, 成功地实现了低成本投入的 IPQAM 互动点播。!主路信号在测试点经 4 级 EDFA 后指标如表 2所示。在测试点的主路 QAM 信号 MER 均高于 33dB,大部分高于 34dB。IPQAM 只有 16 个频点, 直调插播信号经过了三( 上接第 35 页)由于信号跨越了光缆和微波干线, 只要其中一个系统发生故障, 值班人员就能及时发现, 再通知技术人员 通过网管系统就能准确定位故障地点。2.5智能三选一码流切换器具备 ASI 数字信号监测应急切换功能, 三路信号 分别是主、备、辅助。本系统中主光纤信号接入主路, 微波信号接入备路, 备光纤信号接入辅助输入。切换 器的码流监测功能包括: 对码流表单进行全面解析、 监测信号是否中断、监测同步字节、PCR 和 PMT 丢失 或错误、指定单路或多路 PID 同时监测、主、备信号双 路检测等。切换功能包括: 主路信号故障自动切换到 备路信号、主路信号回复正常, 自动返回主路信号、系 统断电主路直通等。没有形成环路, 两套光缆系统还是同路由的, 只能做到设备保护, 不能做到路由保护。配置的数字微波系 统就是为了得到路由保护功能的, 数字微波系统除了 受天气、自然灾害影响可能中断外, 可靠性还是很高 的, 维护也比较简单, 只要做好台站几个点的维护就 可以了。整个系统基本不存在单一崩溃点, 具备了很 高的可靠性。经济性方面, 系统传输的是多节目数字信号, 能 直接进入数字有线前端, 相当于将数字前端的编码部 分迁移到播出地机房, 避免重复编码解码, 节约了投 资。同时, 系统具有良好的扩容能力, 增加节目只需增 加编码设备和解码设备, 具有较强的扩容能力。4实际运行效果3系统可靠性和经济性分析本系统于 2007 年 9 月建成, 运行一直稳定可靠,期间曾经出现过城区道路施工挖断光缆和今年年初 特大冰冻灾害引起数字微波天线损坏的情况发生, 都 由于系统有完善备份而没有中断台站的播出信号, 为 安全播出作出了贡献。!台站建传输干线是用于传送各台站播出信号的