有线电视传输系统培训

有线电视传输系统培训,jiezhuang凌云光子技术集团上海凌云天博光电科技有限公司http:/www.TeraB,庄杰,有线电视系统指标有线电视系统网络结构1310nm与1550nm传输系统比较有线电视系统光设计依据有线电视系统网络的工程开通调试,载噪比（CarriertoNoiseRatio）用C/N或CNR表示定义：图象载波功率PC与噪声功率PN比值，用分贝数（dB）表示C/N=10Lg(PC/PN)=20Lg(UC/UN)单级干线放大器输入载波功率PC、噪声系数F与C/N关系C/N=10Lg(PC/FPN)=10LgF-10LgPN=10LgPC-F(dB)-2.4其中F为放大器的噪声系数，2.4为基础热噪声电平K级设备串联后的C/N指标公式C/N=-10Lg(10-(C/N)1/10+10-(C/N)2/1010-(C/N)K/10)其中(C/N)1，(C/N)2，(C/N)K为第1级到第K级的单级载噪比,差的C/N在电视屏幕上出现“雪花”导致C/N劣化的原因载波电平过低没有足够的放大增益,45dBC/N,35dBC/N,25dBC/N,20dBC/N,34dBMER,23dBMER,22.5dBMER,22dBMER,载波组合三次差拍（CompositeTripleBeat)CTB定义：组合三次差拍CTB是指有源器件非线性产物落在某一频道内所有三次差拍成分的总合其群聚在图象载波15KHz内K级设备的CTB叠加公式CTB=-15Lg(10-CTB1/15+10-CTB2/1510-CTBK/15),载波组合二次失真（CompositeSecondOrderDistortion)CSO定义：组合二次失真CSO是指有源器件非线性产物落在某一频道内所有二次失真成分的总合其群聚在图象载波0.25MHz和1.25MHz处的15KHz内K级设备的CSO叠加公式CSO=-10Lg(10-CSO1/10+10-CSO2/1010-CSOK/10),交流声调制（HUM）或用C/H表示定义：电源频率（50Hz）或其谐波，对某一图象载波峰值功率调制时所产生的不需要的旁波的比值，其单位为分贝C/H=20Lg【M/100】其中M为以百分比表示的调制深度这种方式的失真是因为系统的供电对某一图象载波产生了不必要的调制K级设备的C/H叠加公式C/H=-20Lg(10-C/H1/20+10-C/H2/2010-C/HK/20),HUM现象是出现一条水平横杠（50/60Hz）或两条水平横杠（100/120Hz）导致HUM的原因放大器的供电差同轴电缆上的接地环路差的地理环境差的接地，前端接地环路妨碍了调制器的供电机房布线：电源线和无源线缆应分开布线,系统指标的国标要求系统载噪比CNR43dB,预留1dB余量，CNR44dB系统载波组合三次差拍CTB-54dB,预留1dB余量，CTB-55dB系统载波组合二次失真CSO-54dB,预留1dB余量，CSO-55dBHFC系统组成：前端、光缆主干线、电缆支干线、分配网络CTB、CSO指标主要受有源器件非线性失真影响，分配时有源器件考虑多一些前端设备位于混合器之前，首先，载波信号不存在CTB、CSO指标要求，其次，调制器均采用高电平输出调制，混合器均采用无源混合，混合后的多路载波信号亦不存在CTB和CSO的影响，所以在系统指标分配时前端可以不考虑CTB和CSO指标分配，仅考虑CNR的分配。现在有一些前端增加了前置放大模块，或者前端质量比较差，可适当考虑分配比例,有线电视系统指标有线电视系统网络结构1310nm与1550nm传输系统比较有线电视系统光设计依据有线电视系统网络的工程开通调试,传输系统组成：前端光发射机光纤线路（有的包括光放大器）光节点同轴线路（有的包括同轴放大器）电缆分支分配器电缆用户线,三种网络形式：树型、星型、环型从可靠性和成本考虑一般采用星型光纤芯数极少的情况下才采用树型环型可靠性最高但成本也最高HFC环型网络实际为一种物理环，在路由走向上形成一种环路，分为：树型环网：环路上采用树型设计结构星型环网：环路上采用星型设计结构,网络拓扑结构定义：把各种结构的用户网络，从几何学上抽象、概括成一种典型结构。是网络基本技术之一通信线路和节点的几何排列图形，亦即网络节点的位置与相互连接的几何布局结构网络的拓扑结构对网络设计、功能配置、高可靠性等有重要影响,树型网络定义：采用了较多的光分路器，信号从前端逐步分向各光节点，光纤采用共享的方式优点：适用于线路紧张情况下的网络改造建设，费用低廉缺点：不利于网络管理和开展交互式业务，故障率高，光纤线路增加了不连续点，易受RIN（相对强度噪声）和IIN（干扰强度噪声）影响，差的网络建设噪声甚至劣化10-20dB,星型网络定义：将具有控制和交换功能的星型耦合器作为中心节点（设在前端），中心节点向四周辐射，与个节点以独立链路相连。信号在节目源前端和各节点之间实现点对点传输。优点：只与前端实现信号交换，适合大型网络建设，便于网络管理维护和升级改造，易于开展多功能开发及实现网络的交互式功能，业务适应性强。缺点：光缆芯数使用量太大，使得初期建设费用较大,环型网络定义：所有节点都公用同一条公共链路，自成一个封闭回路。每个节点仅与两侧节点相连，每个节点可实现双向或单向传输。各节点组成环型，信号从前端出发，依次从一个节点流向下一个节点，最后传输回前端。优点：便于网络管理维护，开展多功能开发，尤其是数字信号传输，使线路设定的自由度和灵活性大为改善，易于节目的加入和接出。建立多个分前端，总体造价减少1/32/3，主要光缆不再多重累计到前端，造成光纤重复，光缆的施工难度也相应减少。网络技术难度大，对设备的可靠性要求严格,主前端,TB-EDFA,BK-1550nm外调制光发,环网星型构造示意图,1550,光分路器,光分路器,光开关,光开关,光开关,光开关,分前端,分前端,分前端,分前端,光缆,光缆,优点：可靠性高，管理方便。缺点：光纤资源需求大。,环网树型构造示意图,主前端,光开关,光开关,光开关,光开关,分前端,分前端,分前端,分前端,光缆,TB-EDFA,BK-1550nm外调制光发,光分路器,优点：节省光纤缺点：牵涉面大，光功率分配累积误差大。,光分路器,有线电视系统指标有线电视系统网络结构1310nm与1550nm传输系统比较有线电视系统光设计依据有线电视系统网络的工程开通调试,1310nm传输系统特性：单台1310nm光发射机成本低，但输出功率也低。1310nm组网方案简单灵活，可方便的实现网络的扩容。单台1310nm光发射机所带用户少，每户所分带宽充裕，有利于开展个性化服务，如VOD、Cablemodem业务。1310nm波长零色散传输特性，通过普通G.652光纤传输，色散其对系统的CTB和CSO指标基本没有损伤。1310nm光射机发采用激光器直接调制方式。,1310nm传输系统局限性：1310nm系统输出最大功率的局限性很大，最多20mW，约13dBm，工作在1290nm-1310nm带宽范围内的掺镨光纤放大器（PDFA）至今技术还不成熟，商业化路途遥远。这样使1310nm系统在远距离传输上失去可能。采用光电转换方式传输长距离，对网络系统指标C/N、CSO和CTB的损伤巨大，一次光电转换，传输信号指标下降C/N:3dBm，CSO:4.5dBm，CTB:6dBm。对网建设而言，多次的光电转换，指标劣化过快,最终用户指标将无法满足要求。1310nm在G.652光纤中的传输损耗高达0.4dBm/km，光功率消耗严重，使单位mW的光利用率大幅降低，网络造价提高。,1550nm传输系统特性：在普通G.652光纤中传输的损耗仅0.25dBm/km。有成熟的光放大技术；可以实现大功率13dBm-24dBm（20mW-250mW）的分配。这样大的功率覆盖是1310nm系统望尘莫及的。结合光分路器的使用，可实现功率的灵活分配，网络结构灵活多变，设备用量小。通过光放大，能实现光的中继，传输距离长，避免了光电转换，性能好，指标裂化小。相比1310nm传输成本低（单位mw价格低）,1550nm传输系统局限性：1550nm外调制光发射机仍以国外进口为主，国产性能还很不可靠，虽然进口产品的价格大幅下调，但是仍显得很高。因为1550nm系统覆盖范围很大，所以一旦发射机或放大器产生故障，将会导致大面积的信号中断。增加了网络的风险性，但可以通过光路环网热备份进行缓解。1550nm波长在普通G.652光纤传输时，存在色散影响，特别是长距离传输其对系统的CTB和CSO指标造成损伤。采用1550nm系统进行全市大范围联网，所有用户共享下行带宽。,1310nm光电转换构造:,1550nm放大级联构造:,激光调制概述,我们把欲传输的信息加载于激光副射的过程称为激光调制，把完成这一过程的装置称为激光调制器，由已调制的激光辐射中还原出所加载信息的过程则称为解调。由于激光起到“携带”信息的作用，所以称其为载波。通常将欲传递的信息称为调制信号。被调制的激光称为已调波或调制光。激光调制分为内调制和外调制两类。内调制是指加载的调制信号在激光振荡的过程中进行，以调制信号的规律去改变振荡的参数，从而达到改变激光输出特性实现调制的目的。例如通过直接控制激光泵浦源来调制输出激光的强度。内调制也可在激光谐振腔内放置调制元件，用信号控制调制元件，以改变谐振腔的参数，从而改变激光输出特性实现调制。外调制是指加载调制信号在激光形成以后进行的，即调制器置于激光谐振腔外，在调制器上加调制信号电压，使调制器的某些物理特性发生相的变化，当激光通过它时即得到调制。所以外调制不是改变激光器参数，而是改变已经输出的激光的参数（强度、频率等）。外调制是当前人们较重视的一种调制方法。,直接调制的啁啾(Chirp)效应,激光器的注入电流的变化会引起激光腔温度的变化,温度对腔长的影响将产生对光的相位调制,即强度调制的同时必然伴随着相位调制，即啁啾效应,使得激光器的频谱展宽到几个GHz的量级。啁啾效应主要有两点影响：正面的效应：频谱的展宽降低了光在光纤中传输的非线性效应,如SBS效应,提高了发射机的SBS阈值功率,避免了SBS效应的困扰。负面的效应：频谱的展宽增加了光纤中色散的影响,降低CSO指标,限制传输距离。,直接调制的1310nm技术,1310nm波长的一个重要的特点：对于G.652光纤具有零色散特性，这使得色散其对系统的CSO指标基本没有损伤。从而使得1310nm技术得到了很大的发展。单台1310nm光发射机成本低。1310nm组网方案简单灵活，可方便的实现网络的扩容。,1310nm技术的限制1310nm没有可以应用的光放大技术，1310nm的发射机输出光功率仅十几mW.光功率成为限制，1310nm在光纤中的损耗过大，为0.30.4dB。1310nm级联造成过大的载噪比的变化。以上因素大大限制了1310nm长距离传输的应用，也使得大量光节点覆盖时成本大大增加。,1550nm外调制技术,正是由于1310nm的上述问题，人们开始使用1550nm的波长，EDFA与DWDM技术使得1550nm波长在光通信网发挥了巨大的作用。直接调制的啁啾效应和1550nm较大的色散使得人们优先开发了1550nm的外调制技术。外调制具有极小的啁啾。干涉型的外调制技术要求光具有极小的线宽，较小的线宽又会发生较大的SBS效应，此时又出现了SBS抑制技术。SBS效应：当入射光进入光纤，如果它的强度达到阈值电平时，将在光纤内激发出声子波该声子波会使光纤的特性发生变化，包括折射率的改变折射率的起伏导致入射光的散射，从而产生一个与入射光传播方向相反的反射波SBS抑制技术和预失真技术使得1550nm的外调制光发射机技术相当复杂，目前只有国外的几个品牌获得了很好的应用。即使这样，优良的性能使得1550nm的外调制发射机获得了大规模的应用，结合色散补偿技术，数字电视信号实现了600km的传输。,有线电视系统指标有线电视系统网络结构1310nm与1550nm传输系统比较有线电视系统光设计依据有线电视系统网络的工程开通调试,光纤损耗定义：当光从光纤的一端输入，而从另一端输出时，光强会衰减，这意味着光在光导纤维中传播时被衰减了（又称作光纤的“衰耗”或“损耗”）公式：A=-10Log（P出/P入）=-10LogP出+10LogP入单位：dB光功率表示mW指光发射机的绝对功率dBmW指用分贝表示功率，便于表示和计算，与dBm为同一个单位，dBm为dBmW缩写，较为常用。dB分贝是表征两个功率电平比值的单位,dB定义为A=10lgP2/P1，P2为输出功率，P1为输入功率，例如：一个系统的放大倍数为100倍，那么它的增益计算得到为:10lg100=20dB因电平单位是对数值，所以就不难理解电平会出现负值，如常见的光功率为-dBm,说明这时的光功率低于基准值，即低于1mW。,光链路损耗光缆损耗：对于1310nm工作窗口0.4dB/Km对于1550nm工作窗口0.25dB/Km上述两值包括光纤的熔接损耗、施工后的宏微弯损耗光纤熔接点损耗：约2公里/个，每个约0.05dB光纤跳线（尾纤）活动接头损耗：每个约0.3dB光分路器插入损耗=-10Lg(分光比）光分路器附加损耗=-10Lg(P出/P入），一般由生产厂家给出光链路损耗=光纤损耗+附加损耗+插入损耗+活动接头损耗光链路控制：总的光链路损耗4.8dBm，3mW）会导致光接收机的线性劣化，甚至导致光电二极管（PINDiode）损坏输入光功率过低会导致C/N指标劣化和输出射频电平过低,光接收机通电调试在射频输出口，用频谱分析仪或电平表检查射频输出信号电平信号电平的大小可以用插入衰减器来调整信号电平的斜率可以用插入均衡器来调整光接收机射频输出电平和输入光功率及光调制度关系输入光信号平均功率变化1dB，光接收机射频输出电平变化2dB光发射机射频驱动电平变化1dB，光调制度将变化0.5dB，最终光接收机射频输出电平将变化1dB检测并记录射频测试电平,系统指标的测试和验收主观评价方法：到最远端用户直接观看用户电视，进行五级评分,仪器测量方法：到最远用户端用户用仪器直接测量用户电平和用户处的C/N、CTB、CSO是否满足国标要求,测试仪器：大动态范围OTDR光时域反射仪；精确