广电宽带城域网的基本结构

第1章有线电视系统概述 1 1节有线电视的发展历程1 2节我国有线广播电视网络的层次结构1 3节有线电视系统的基本组成1 4节有线电视系统的频率划分和频道配置1 5节相关基拙知识 选讲内容 1 1节有线电视的发展历程 第一阶段 公用天线电视 MATV MasterAntennaTelevision 系统 即是用一副公用天线接收无线信号的同轴电缆分配系统 第二阶段 在MATV系统的接收端插入了录像节目播放功能的所谓闭路电视 CCTV ClosedCircultTelevision 系统 第三阶段 20世纪90年代在干线传输突破后的城域网发展阶段 第四阶段 有线广播电视数字化发展阶段 1 1有线电视的发展历程有线电视的发展由20世纪40年代末开始到现在已经经历了半个多世纪的时间 从系统的技术 功能以及规模来看 大致经历4个阶段 1 2节我国有线广播电视网络的层次结构 1 2 1国家级广播电视干线网1 2 2省级广播电视干线网1 2 3地区级广播电视网和县级广播电视网1 2 4广电宽带城域网1 2 5广电宽带城域网的基本结构 1 2节我国有线广播电视网络的层次结构 我国有线广播电视网在结构层次上分为四级 国家级广播电视干线网 简称国干网 省级广播电视干线网 简称省干网 地区级广播电视网 简称地市网 县级广播电视网 图1 1我国广播电视传输网的构成 1 2 1国家级广播电视干线网 国家级广播电视干线网如图1一1所示 网络结构为多个环型结构 环型结构共分为华北五省环 北环 南环 西环 西南环 收集北环 收集南环 部分线路为链型结构 链型结构为北京线 东北线 浙赣湘线 粤桂线 石太线 国家级基础干线网分成两个平台 广播电视传输平台 A平台 和数据传输平台 B平台 广播电视传输平台采用DVB HDTV SDTV overSDH技术体制 传送信号分为 可重复编辑的信号和用于播出的信号 干线网上的接口标准应符合GB T17881 1999 广播电视光缆干线同步数字体系 SDH 传输接口技术规范 数据传输平台基于IPoverDWDM和IPoverSDH混合传输体制 逐步实现全国省 市广电数据平台高带宽 高冗余度 高可靠性以及高可扩展性的互连互通 可灵活地为用户提供数据交换业务以及其他各种增值业务 1 2 2省级广播电视干线网 全国许多省 市 区 相继建成省级广播电视SDH传输干线网 并实现上与国家广电干线网 下与市和县广电网的互连互通 基本形成从中央到地方 上下贯通的广播电视干线传输网络 目前省级传输干线网业务范围主要包括广播电视传输网络的建设和运营 广播电视传输网络的开发应用和广播电视节目传输服务等 1 2 3地区级广播电视网和县级广播电视网 地区级广播电视网和县级广播电视网已向城域宽带 多业务有线广播电视网络 即全面提供基本 扩展和增值业务的广电宽带城域网方向发展 广电宽带城域网是广电网络的重要组成部分 在地理位置上位于同一城市行政区域范围 在网络层次上位于广电骨干网之下 是广电骨干网在城域内部的延伸和扩展 在网络功能上主要实现用户业务的接人 传输与汇聚 起着广电上下网络互连和基础服务平台的作用 不仅是我国广电事业发展的基础 也是我国广电产业开发的基础 1 2 4广电宽带城域网 广电宽带城域网 BroadbandMetropolitanAreaNetworkforBroadcastingandTelevision 是由广播 交互两个业务平台组成的用射频电缆 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 广电宽带城域网具有五个要素 信道构成 具有广播和交互两种信道 分别用于完成广播式和交互式业务 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 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 处理对象 图像 声音及数据三种信号 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 1 2 5广电宽带城域网的基本结构 1 广播业务平台基本结构模型广播业务平台是以广播方式在广播信道上单向传递广播电视信号的多节目业务平台 主要用于开展模拟和数字电视 音频广播及数据广播等广播业务 按照GB T6510一1996 电视和声音信号的电缆分配系统 相关规定 广播信道由前端 Headend 干线 Trunk 用户分配网络 DistributionNetwork 三大部分组成 城域网广播信道基本结构模型如图1一2所示 通常它由一个总前端 HE 和若干分前端 SE 一级和二级光链路干线及光节点 ON 以下的同轴电缆分配网络三大部分组成 一级光链路采用 路由走向环型 物理连接星型 拓扑结构 二级光链路一般采用星型拓扑结构 按需也可组成环型拓扑 同轴电缆分配通常采用树型拓扑结构 城域网广播信道基本结构模型图 2 交互业务平台基本结构模型广电宽带城域网交互业务平台是以IP通信方式在交互信道上双向传输数据信号的视音频数据业务平台 主要用于开展互联网接人等宽带接人业务和HDTV DVR VOD等交互式电视业务 按照GY 代00 1 2一2004 HFC网络数据传输系统技术规范 相关规定交互信道是在HFC网上按该规范建立的IP透明传输通道 通常由骨干网和接入网组成 城域网交互信道骨干网 ICBackboneNetwork 是由主中心 MC 和多个分中心 SC 组成的环 星型结构的光分配系统 通常采用空间分割方式建立上 下行通道 城域交互信道接人网 ICAccesSNetwork 是指从分中心 sC 至用户数据终端之间的星 树型结构电缆分配业务系统 通常采用频谱分割方式建立上 下行信道 鉴于业务市场的多元化需求 目前宽带接入业务的接入方式亦呈多样化趋势 除HFC网络的CableModem接人方式外 还有ADSL SDSL 光纤 FITH LAN及固定 移动的无线接入 PLC等多种接人方式 1 3节有线电视系统的基本组成 1 3 1有线电视系统物理模型1 3 2有线电视系统分类1 3 3传统有线电视系统的基本组成1 3 4现代有线电视网络的基本组成 1 3 1有线电视系统物理模型 1 3 1有线电视系统物理模型有线电视系统是一个复杂的完整体系 它由许多各种各样的具体设备和部件按照一定的方式组合而成 从功能上来说 任何有线电视系统无论其规模大小如何 繁简程度怎样 都可抽象成如图1一3所示的物理模型 也就是说 任何有线电视线系统均可视为由信号源 前端 传输系统 用户分配网四个部分 或称四个功能模块 组成 图1一3有线电视系统的物理模型 1 3 2有线电视系统分类 有线电视系统有多种分类方法 按用户数量可分为A类系统 10万户以上的系统 和B类系统 10万户以下的系统 按干线传输方式可分为全电缆系统 光缆与电缆混合系统 微波与电缆混合系统 卫星电视分配系统等 按照是否利用相邻频道可分为邻频传输系统与非邻频传输系统 其中非邻频传输系统可按工作频段分为VHF系统 UHF系统和全频道系统 邻频传输系统按最高工作频率又可分为300MHz系统 450MHz系统 55OMHz系统 750MHz系统 1000MHz系统等 按信号传输方向可分为单向系统与双向系统之分 1 3 3传统有线电视系统的基本组成 这里所谓的传统有线电视系统 是指采用邻频传输方式 只传送模拟电视节目的单向有线电视系统 这种系统在我国极为普及 分布面广 至今仍大量存在 图1一4是这类系统基本组成的示意性框图 图1一4传统有线电视系统的基本组成 图1 有线电视系统原理方框图 1 3 3传统有线电视系统的基本组成 1 信号源传统的有线电视系统的节目来源通常包括多个卫星转发的卫星电视信号 当地电视台发送的开路电视信号 当地微波站发射的微波电视信号 其他有线电视网通过某种方式传输过来的电视信号 自办电视节目 自办或转播的视 音频节目等 接收或产生这些节目信号的设备共同组成了系统的信号源部分 这些设备包括 用于开路广播电视接收的高增益接收天线 通常是多单元强方向性的八木天线 用于卫星电视接收的卫星地面接收系统 1 3 3传统有线电视系统的基本组成 用于自办电视节目的自动播出系统 包括多台摄像机 电影电视设备 DVD播放设备 字幕机 切换矩阵 自动播出控制系统以及演播室 转播车等 用于接收其他有线网传送信号的相应设备 具体组成取决于传送方式 如采用微波 AML 则需要微波接收天线和下变频器 如采用AM光纤 则需要光纤接收机 而如果采用数字光纤传送 则除了光纤接收机外 还需要有将相应数字信号转化为模拟视 音频信号的专门设备 用于微波电视信号接收的微波接收天线和微波接收机 用于接收FM广播节目的天线 接收机和用于自办FM节目的立体声放音设备 播出控制设备 1 3 3传统有线电视系统的基本组成 2 前端前端是位于信号源和干线传输系统之间的设备组合 其任务是把从信号源送来的信号进行滤波 变频 放大 调制 混合等 使其适合在干线传输系统中进行传输 例如 对于当地强信号电视台发出的信号 一般要经过频率变换 把该频道的节目转换成其他频道 在线路中传输 以避免空中强信号直接窜人用户电视机而出现重影干扰 在VHF系统中 也需要把天线上接收到的UHF信号转换成VHF 的标准频道或增补频道 以免传输时信号损失太大 从卫星接收机 微波接收机输出的视频 音频信号 以及自办广播电视节目中产生的视频 音频信号 还需要进行调制 使其变为高频信号 才能进人混合器 使各个不同的节目互不干扰地在线路中传送 在邻频传输系统中 还应采用高质量的频道处理器来处理要传输的信号 以避免相邻频道的干扰等 1 3 3传统有线电视系统的基本组成 大型有线电视系统的前端不止一个 本地前端 相当于主前端 是指其中直接与系统干线或与作干线用的短距离传输线路相连的前端 远地前端 相当于本地前端的信号源前端 是指经过长距离地面或卫星传输把信号传递给本地前端的前端 中心前端 相当于分前端 是指设置于服务区域的中心 其输人来自本地前端及其他可能信号源的辅助前端 一般说来 一个有线电视系统只有一个本地前端 但却可能有多个远地前端和多个中心前端 1 3 3传统有线电视系统的基本组成 3 干线传输系统干线传输系统的任务是把前端输出的高频复合电视信号优质稳定地传输给用户分配网 其传输方式主要有光纤 微波和同轴电缆三种 光纤传输是通过光发射机把高频电视信号转换至红外光波段 使其沿光导纤维传输 到接收端再通过光接收机把红外波段的光变回高频电视信号 光纤传输具有频带很宽 损耗极低 利用1 55脚的光 传输1公里的损耗仅0 2dB 抗干扰能力强 保真度高 性能稳定可靠等突出的优点 微波传输是把高频电视信号的频率变到几G珑到几十G比的微波频段 或直接把电视信号调制到微波载波上 定向或全方位向服务区发射 在接收端再把它变回高频电视信号 送人用户分配网 微波传输方式不需要架设电缆 光缆 只需安装微波发射机 微波接收机及收 发天线即可 因而施工简单 成本低 工期短 收效快 而且更改线路容易 所传输信号质量也较高 缺点是容易受建筑物的阻挡和反射 产生阴影区或形成重影 由于雨 雪 雾等对微波信号有较大的衰减 给多雨 多雾 多雪地区的应用带来不便 1 3 3传统有线电视系统的基本组成 电缆传输是技术最简单的一种干线传输方式 具有成本较低 设备可靠 安装方便等优点 但因为电缆对信号电平损失较大 每隔几百米就要安装一台放大器 故而会引人较多的噪声和非线性失真 使信号质量受到严重影响 过去的有线电视系统几乎都采用同轴电缆传输 而现在一般只在较小系统或大系统中靠近用户分配系统的最后几公里中使用 1 3 3传统有线电视系统的基本组成 4 用户分配网用户分配网的任务是把有线电视信号高效而合理地分送到户 它一般是由分配放大器 延长放大器 分配器 分支器 用户终端盒 也称系统输出口 以及连接它们的分支线 用户线等组成 分支线和用户线通常采用较细的同轴电缆 以降低成本和便于施工 分配器和分支器是用来把信号分配给各条支线和各个用户的无源器件 要求有较好的相互隔离 较宽的工作频带和较小的信号损失 以使用户能共同收看 互不影响并获得合适的输出电平 分配放大器和延长放大器的任务是为了补偿分配网中的信号损失 以带动更多的用户 与干线放大器在中等电平下工作不同 分配放大器和延长放大器通常在高电平下工作 输出电平多在100dB V以上 1 3 4现代有线电视网络的基本组成 图1一5现代有线电视网络的基本组成 1 3 4现代有线电视网络的基本组成 基于GY T221一2006 有线数字电视系统技术要求和测量方法 所描述的有线数字电视系统的典型结构 1 3 4现代有线电视网络的基本组成 基于DOCSIS标准的有线电视HFC交互系统参考结构 1 3 4现代有线电视网络的基本组成 县 市 有线数字电视系统前端的结构示意图 1 3 4现代有线电视网络的基本组成 某有线电视系统光网络结构简图 1 3 4现代有线电视网络的基本组成 MMDS覆盖示意图 1 3 4现代有线电视网络的基本组成 高层住宅小区有线电视无源分配系统网络结构简图 光站到用户终端无源集中分配 1 3 4现代有线电视网络的基本组成 21层高层建筑布线示意图 1 3 4现代有线电视网络的基本组成 烽火通信 FTTH解决方案 光纤直接入户 实现三网合一 可开展语音 数据 IPTV CATV业务 20公里覆盖半径 实现少局所 广覆盖 丰富的ONU类型 满足开展不同业务类型的需要 1 3 4现代有线电视网络的基本组成 烽火通信 FTTB解决方案 灵活经济的FTTB组网 光纤到达大楼或者楼型道 采用多用户以太网型ONU或多用户DSL型ONU 可为多用户提供以太网接口或DSL用户线 实现多个用户分摊EPON单线成本 ONU到用户端采用LAN或者DSLMODEN的方式来解决 在保障带宽的基础上大大降低建设成本 解决不同用户业务需求 纯数据 数据 语音 数据 语音 视频 烽火通信 FTTO解决方案 完善的DBA功能 不同用户享受不同带宽 可开展语音 数据 IPTV E1专线的业务 全面满足商业用户的需要 主干光纤保护 全线路保护 PON口冗余保护等多种保护方式满足商业用户对安全性的苛刻要求 1 4节有线电视系统的频率划分和频道配置 1 4 1电视频道的频带宽度1 4 2地面电视广播的频道配置1 4 3有线电视系统的频率配置 1 4 1电视频道的频带宽度 4 1电视频道的频带宽度由于无线电频率资源有限 不可能给一个电视频道太宽的频带 故地面电视广播中视频信号的调制都采用残留边带调幅 VSB一AM 方式 而卫星电视则采用调频方式 所谓残留边带调幅 即是用普通的双边带调幅方式 把带宽为6MHz的视频信号调制到图像载频fv上 得到带宽为12MHz的双边带调幅信号 再让该双边带信号通过一个残留边带滤波器 把下边带的绝大部分滤去 最后保留上边带的全部及下边带的少部分信号 同双边带传送相比 残留边