有线电视业务和HFC网络架构

有线电视业务和HFC网络架构 2 有线电视业务 3 历史的回顾 有线电视网络技术的发展接收开路节目 自行制作节目几个频道 上百个 几百个频道几十个用户 几百万用户几百米 几百公里隔频传输 邻频传输单一的电缆 光缆 微波 电缆单一的传输电视 多种信息的传输单向 双向 4 有线电视的系统组成 有线电视系统的组成信号源前端干线传输用户分配用户终端 5 有线电视的系统组成 信号源电视接收天线调频广播接收天线卫星地面站微波站其他有线电视网的节目有线电视台自己制作的节目 6 有线电视的系统组成 前端即位于信号源和干线传输系统之间的设备 其任务是报导从信号源送来的信号进行滤波 变频 放大 调制 混合等 使其适于在干线传输系统中进行传输 7 有线电视的系统组成 干线传输系统其任务是报导前端输出的高频电视信号高质量地传输给用户分配系统 传输方式主要为三种光纤 微波 同轴电缆 8 有线电视的系统组成 光纤传输通过光发机将高频电视信号调制到红外光波段1310 1550 远端用光收机将光信号解调 频带宽 单模光纤10G 损耗小 1550nm0 25dB km 抗干扰力强 保真度高 性能可靠成本低 在长距离传输中优先考虑但光端机设备价格较为昂贵 9 有线电视的系统组成 微波传输将高频电视信号变频或调制到微波频段 定向或全向向服务区发射中间无需媒体 只需建立微波发射机 接收机 以及收发天线即可 成本低 工期短 收效快更改线路容易 信号质量也较高容易受建筑物的阻挡和反射容易受天气的影响 10 有线电视的系统组成 电缆传输技术最简单 成本低 设备可靠 安装方便对信号电平损失较大 每几百米要加放大器引入较多的噪声和非线性失真一般用于小系统或大系统的最后分配部分 11 有线电视的系统组成 用户分配系统由线路放大器 分支器 分配器 用户终端以及之间的分支线 用户线和各个用户的无源器件 要求有较高的隔离度和合适的输出电平 12 有线电视的系统组成 网络中所使用的设备前端设备 包括各种接收天线 节目源 调制和监控设备 本地电视台等 干线网络 光发机 光缆 光接收机 监控设备 光无源分配器件及各接续附件等分配网络 光节点放大部分 同轴电缆 分支器 分配器 用户终端等 同轴电缆不超过200米 13 有线电视的系统组成 用户终端终端盒 VHF插座 FM插座 电视机 14 电视原理 电磁辐射和可见光谱无线电波 红外线 可见光谱 紫外线 X射线 射线可见光780 620nm红光620 590nm橙光590 560nm黄光560 530nm黄绿光530 500nm绿光500 470nm青光470 430nm蓝光 15 电视原理 成像原理采用三基色和人眼视觉原理 采用相加混色 1 利用人眼的视觉惰性 快速轮换不同的颜色而产生彩色感觉 2 利用人眼的分辨率 在足够近同一表面投射不同比例的三基色就能产生彩色的感觉 3 生理混色法 利用两只眼睛同时分别观看两种不同颜色的同一景象获得混色效果 16 电视原理 现有有线电视的制式 NTSC PAL SECAM其中的区别 主要体现在两个色差信号对副载波的调制方式不同 都兼容黑白电视的亮度信号 17 电视原理 我国的有线电视为PAL D制式带宽为8MHz视频载波和音频载波相差6 5MHz视频载波和色度信号载波相差4 43MHz视频载波和音频载波电平相差17dB以上 为了减少互调干扰 18 电视原理 有线电视质量的评定频率范围 系统输出端电平 包括用户端信号电平 技术规定范围为 60 80dBuV 频道间电平差及频道内幅度频率特性等内容 图象信号质量 其中主要包括载噪比 交扰调制 相互调制 交流声调制 微分增益 微分相位及频率的稳定度等内容 19 电视原理 噪声指标 信噪比S N 视频信号功率与噪声功率之比载噪比C N 高频载波电压有效值与噪声电压均方根值之比 信噪比与载噪比之间的关系 S N dB C N dB 6 4 dB 国家标准规定 系统的载噪比不得低于43dB 噪声系数 噪声系数表示信号通过电气设备之后 噪声增加 信噪比下降的程度噪声系统 F 输入端载噪比 输出端载躁比 20 电视原理 交扰调制传输网络中宽带放大器电路的非线性失真 将使所接收频道的图象载波为干扰频道的波形所调制 这就是交扰调制 交调 由此而产生交调干扰 现象 在被干扰频道的图象上出现白色的 缓慎向左或向右移动的经条 即 雨剧 干扰 一般而言 交扰调制是低电平频道的载波受到高电平频道调制波的调制 CM 20log 需要的调制电平 其他频道转来的调制电平 dB交扰调制比越大 表示交调干扰越小 系统质量越高 国标规定 CM 46dB 21 电视原理 相互调制有线电视系统中 某一频道图象载频的谐波 或其他几个频道之间差拍后产生的新的频率分量落入某一频道的带宽之内 和该频道的有用信号一起进人接收机 将造成相互调制 互调 而产生互调干扰 互调干扰在电视屏幕上呈 网纹 状 有时也产生模条纹或竖条纹 22 电视原理 互调的产生有两种情况 一是几个频道之间所产生的干扰 称二次互调及三次互调等 另一种是同一频道内 图象载频 伴音载频和彩色副载波三者产生的干扰 称为 三音互调干扰 互调干扰的大小程度在有线电视中以载波互调比IM来衡量 IM 201g 图象载波电平 互调产物电平 23 电视原理 载波组合三次差拍 CTB 即指在多频道传输系统中 由于设备的非线性传输特性中的三阶项引起的所有互调产物 具体是指三次项谐波 例如3f 三次差拍 例如f f f等 三次互调 例如2f f等 等内容 载波组合两次差拍 CSO 即指在多频道传输系统中 由于设备的非线性传输特性中的二阶项引起的所有互调产物 具体是指二次项谐波 例如2f 二次差拍 例如f f f f等 二次互调 例如3f f等 等内容 24 电视原理 CTB CSO分量在图象中以类似于噪声的形式出现 在画面上产生一种横向的差拍干扰杂波 影响正常的收看 CTB与CSO两个指标是频道数比较多的系统的主要指标 经验公式 频道的功率提高1dB 则CTB恶化2dB CSO恶化1dB 25 电视原理 互调干扰和交调干扰都是系统非线性传输特性的产物 它们是同时发生的 传送的频道越多 互调产物也越多 干线网络中串接放大器的数量越多 互调干扰也越大 在频道数少的系统中为主要影响指标 26 电视原理 交流声调制HM交流声调制指某一电视频道的载波信号被电源频率或电源频率的高次谐波所调制 而产生交流声调制干扰 用交流声调制比HM来衡量 HM 交流声调制信号个峰电压 图象载波峰值电压 100 当系统出现这类交流声调制干扰时 画面上将产生交流50Hz的干扰信号 屏幕上出现横的 宽的干扰条纹以50Hz的频率上下滚动 这种情况即俗称的 滚条 现象 27 电视原理 反射当连接CATV网络的同轴电缆的特性阻抗与系统中各种有源 无源器件的阻抗不匹配时 所传输的高频信号将在系统中产生反射 电视画面上出现 重影 现象 28 电视原理 信号电平系统工作电平 指网络各个部分的输入 输出电平值 用户端输入电平 在VHF波段 甚高频30MHz 300MHz 为57 83dBuv 在UHF波段 特高频300MHz 3000MHz 为60 83dBuv 公司要求为68 3dBuv 当用户端的电平太低时 电视画面将出现 雪花 状的噪声 当用户端的电平太高时 将超出电视接收机内部放大电路的动态范围 使电路产生饱和 并产生非线性失真 画面上将出现各种干扰信号 严重影响接收效果 29 电视原理 对电视质量的主观评价载噪比图象上的噪声 即雪花干扰声音的质量背景噪声 丝丝声 哼声及蜂声载波交流声图象上下滚动的水平条纹 即滚条交扰调制比图象是移动的垂直或惯斜干扰 即串台载波互调图象中的垂直 倾斜或水平条绞干扰回波图象中沿水平方向分布在图象右边的 重影 色度亮度时延差彩色和亮度信号没有重合 即彩色鬼影 30 HFC网络架构和传输原理 31 一 HFC网络的基本概念 HFC混合光纤电缆网即在干线传输中使用光纤 在接入网部分使用同轴电缆分配到用户的一种传输方式 在干线上 发挥了光设备失真指标高 噪声系数小 传输距离远的优点 在接入网上 也发挥了同轴电缆网络便于分配 灵活多变 成本低廉的优点 32 二 HFC网络可承载的各项业务 模拟和数字电视传输业务有线广播业务INTERNET数据接入业务数据交互应用IP电话业务视频点播业务 33 三 HFC网络器件 光纤光放大器光分路器光波分复用器同轴电缆分支器分配器 34 光纤 光纤的结构全反射临界角为arcsin N2 N1 35 光器件 光器件光放大器光分路器光分波器 光合波器测试设备光功率计 测试光功率值 OTDR光时域反射仪 测试光纤长度 红光计 光缆中检查光纤的对应关系 36 光纤传输方式 有线电视网络中采用光纤传输能提高传输的可靠性 改善系统的性能 增加传输带宽 同时能降低运行维护费用 37 光纤传输方式 光纤1550nm窗口的损耗最小 随着工作波长为1550nm的掺铒光纤放大器 EDFA 和光发射机中受激布里渊散射 SBS 抑制电路的应用 使AM VSB1550nm光发射机和EDFA结合应用得到了很好的效果 这时因为由于EDFA的高增益和非线性指标好的特点 使EDFA用来中继时能在保证系统指标的情况下大大扩展传输覆盖的范围 38 同轴电缆 同轴电缆 四屏蔽 阻抗正比于lg D d 39 同轴电缆 高频电流流过金属导体时 由于电流集中于导体的表面 因而使导体的有效模截面积减小 电阻增大 我们将此现象称为趋肤效应 趋肤效应与导体的材料及结构以及通过此导体的信号频率有关 40 同轴电缆 对于同轴电缆 当物理结构及绝缘材料决定以后 其衰减值就取决于流过信号的频率 我们称信号经同轴电