数字电视光纤传输网络设计论文

1、 / 34数字电视光纤传输网络设计 / 34 数字电视光纤传输网络设计TheThe DesignDesign ofDigitalofDigital TVTV fiberfiber opticoptic TransmissionTransmission NetworkNetworkI / 34 摘 要随着时代的发展，网络的发展越来越快，光纤网络随着科技的发展不断的向不同的用户延伸，偏远地区光纤网络需要覆盖到所有的地区，部分村和区需要的不只一个光节点；再是为适应传输有线数字电视节目和交互数字信息的需求，有线电视网络逐步向改造升级为综合宽带信息网方向发展。为了适应发展的要求，必须对 IPTV/DVB

2、 的传输网络进行整体的规划和设计。本课题对 DVB 和 IPTV 传输系统的特点和功能进行详细的分析，然后从实际出发，对宜都市城域网的传输部分进行完整的设计，设计出两种方案，分别是双向 HFC 网络和单向 HFC 网络+IP 网络，之后讨论如何从最好的配置方法和成本等等方面来设计一个完整的传输网络，经过一系列选择，选定单向 HFC+IP 网络完成宜都市城域网的传输网络的设计，对选定的方案即 DVB/IPTV 传输网络进行详细的配置，画出路由图，计算出指标分配，经验算后，得出最后的方案。关键词：DVB IPTV 传输网络 II / 34AbstractAbstractThe developmen

3、t of the network more and more quickly, the fiber with the development of science and technology constantly extending to different users, remote area optical network need to cover all the area, part of the village area needs more than one node; another is to adapt to the transmission of digital cabl

4、e television program and interactive digitalinformation needs, cable television network to transform upgrade forintegrated broadband information network development. In order to meet the requirements of the development, must carry on the overall planning and design of the IPTV/DVB transmission netwo

5、rk.In the subject, we on the DVB and IPTV transmission system features and functions in detail, and then from the reality, transmission parts of ametropolitan area of Yidu city for the complete design, we design two schemes, respectively is the bidirectional HFC network and one-way HFC Network + IP

6、network, and then discuss how to the best configuration method and funds to design a complete man transmission network, the designselected one-way HFC+IP network transmission network of Yidu Citymetropolitan area network, the selected scheme that DVB/IPTV transmission network detailed configuration,

7、 draw the route chart and index allocation map, after a series of operations, that our final result, shows that its application in practice.KeywordsKeywords:DVB IPTVTransmission networkIII / 34 目 录摘要 IAbstractAbstractII绪论 11 DVB/IPTV 传输系统 21.1 DVB 传输系统 21.2 IPTV 传输系统 32 设计要求与指标分配 62.1 设计依据 62.1.1 相关

8、技术标准 62.1.2 网络功能和网络发展规划 62.2 方案选择 62.2.1 双向 HFC 网络 72.2.2 单向 HFC+宽带 IP 网82.3 宽带网络组网方式82.4 网络组成和指标分配 92.4.1 光发射机和光放大器 102.4.2 光接收机 102.4.3 有线电视系统的指标分配 103 DVB/IPTV 网络设计 143.1 网络概况 14IV / 343.2 指标分配 143.3 光功率分配 143.4 前端光发射机与 EDFA 的配接153.5 指标验算 153.6 网络配置图 163.7 宽带网络设备配置 17结论 18致 19参考文献 201 / 34绪 论 传输网

9、络是指用一系列的介质（光纤，双绞线等）经过电路的调整变化依据网络传输协议来进行通信的过程。其中网络传输需要线路，也就是网络中发送方与接收方之间的物理通路，它对网络的数据通信具有一定的影响。常用的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输媒介。实现 IPTV/DVB 的混合传输有着巨大的战略意义，其是实现三网融合的前提条件，实现三网的融合不仅是将现有网络资源有效整合、互联互通，而且会形成新的服务和运营机制，并有利于信息产业结构的优化，以与政策法规的相应变革。融合以后，不仅信息传播、容和通信服务的方式会发生很大变化，企业应用、个人信息消费的具体形态也将会有质的变化。它并不是现有三网的简单延伸和叠

10、加，而应是其各自优势的有机结合。将电信网、计算机网和广播电视网合并在一起，让电信与电视和数据业务结合为一体，构成可以提供现有在三种网络上提供的话音、数据和视频各种业务的新网络。 我国现在已经开始进行三网融合的工作，而传输网络将会是其中最重要的环节之一。2 / 34 1 DVB/IPTV 传输系统1.1 DVB 传输系统DVB 是数字视频广播 Digital Video Broadcasting 的英文缩写,它的组成由是用统一的一系列受到国际承认的公开标准组成。数字视频广播项目即 DVB 项目是一个由多个成员组成的工业组织，数年前，在欧洲，数个组织成立了 DVB 组织即国际数字视频广播组织。这个

11、新的组织决定了这项新的技术的走向，它必须是建立在 MPEG-2 压缩算法上的数字技术，而且必须是以用户端为导向的数字技术。为可使在此系统的各种传输方式之间能有个最灵活的转换方式，所以数字视频广播组织的宗旨是要设计一个通用的数字电视系统，尽最大的努力增加通用性。数字视频标准提供了一套完整的、适用于不同介质的数字电视系统体系。数字广播传输系统利用了包括卫星、有线、地面与所有通讯方式在的所有通用电视广播传输媒体。数字视频广播标准（DVB）的传输系统分为两个部分，分别为信源编解码（Source Coding）和信道编解码（Channel Coding）。Source Coding 采用MPEG-2 码

12、流，在最开始需要对音频和视频进行复用，在之后将很多个电视节目流进行传输复用。在接受端进行相应的解复用和解码。Channel Coding 包括：前向纠错编码、译码、调制、解调和上、下变频 3 部分。卫星传输采用 4 相相移键控调制方式，有线传输采用正交振幅调制方式，地面传输采用 COFDM（编码正交频分复用）或 16VSB（16 电平残留边带调制）方式。DVB-S-数字卫星直播系统标准：数字卫星传输系统是为了满足卫星转发器的带宽与卫星信号的传输特点而设计的。该标准以卫星作为传输介质。将视频、音频以与资料放入固定长度打包的 MPEG-2 传输流中，信号在传输过程中有很强的抗干扰能力，然后进行信道

13、处理。通过卫星转发的压缩数字信号，经过卫星接收机后由卫星机顶盒处理，输出视频信号。这种传输覆盖面广，节目量大。数据流采用四相相移键控调制（QPSK）方式，在使用 MPEG-2 的 MPML（主类主级）格式时，用户端达到 CCIR601 演播室质量的码率为 9Mb/s，达到 PAL 质量的码率为 5Mb/s。在 DVB-S 标准公布以后，几乎所有的卫星直播数字电视均采用该标准，我国也选用了 DVB-S 标准。3 / 34DVB-C 数字有线广播系统标准：该标准以有线电视网作为传输介质，应用围广。有线电视系统分为两部分：CATV 前端和综合解码接收机（IRD）。采用 MPEG-2压缩编码的传输流，

14、由于传输介质采用的是同轴电缆，与卫星传输相比抗外界干扰能力强，信号强度相对较高。调制方式有 16、32、64QAM 三种方式，对于QAM 调制而言，传输信息速率越高，抗干扰能力越低。采用 64QAM 正交振幅调制时，一个 PAL 通道的传输码率为 41.34Mb/s。DVB-C 传输系统的具有如下几点主要特点：可与多种节目源相适配。DVB-C 传输系统所传送的节目既可来源于从卫星系统接收下来的节目，又可来源于本地电视节目，以与其它外来节目信号；可用于标准数字电视又可用于 HDTV。DVB-T 数字地面广播系统标准：此系统的标准是 1998 年通过的，这是最复杂的DVB 传输系统。不用编码正交频

15、分复用（COFDM）调制方式，8MHz 带宽能传送 4套电视节目，而且传输质量高。采用 MPEG-2 数字视频、音频压缩编码技术。地面数字发发射的传输容量，在理论上大至与有线电视系统相当，本地区覆盖好。此系统有利于数字与模拟电视共存，在与现行模拟电视混合传输方面显示出优势。DVB-T 标准中主要规的是发送端的系统结构和信号处理方式，对接收端则是开放的，各厂商可以开发各自的 DVB-T 接收设备，只要该设备能够正确接收和处理发射信号，并满足 DVB-T 中所规定的性能指标。DVB-MS 是高于 10GHZ 的数字广播 MMDS 分配系统标准：MMDS 是采用调幅微波向多点传送，分配多频道电视节目

16、的系统。该系统基于 DVB-S，使携带大量节目的微波信号直接入户。用 DVB-S 接收机配上一个 MMDS 频率交换器就可以接收DVB-MS 信号。1.2 IPTV 传输系统 IPTV 是一种利用宽带有线电视网，即交互式网络电视，它包括了互联网、多媒体、通讯等技术，向个人用户端提供包括数字电视在的多种交互式服务的技术。个人用户端在家可以享受 IPTV 服务以下 3 种服务，计算机，网络机顶盒+普通电视机和手机，平板等。它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。交互式网络电视既不同于传统的模拟式有线电视，也不同于经典的数字电视。因为，传统的和经典的数字电视都具有频分制、定时

17、、单向广播等特点，尽管经典的数字电视相对于模拟电视有许多技术革新，但只4 / 34是信号形式的改变，没有触与媒体容的传播方式。IPTV 是以宽带有线电视网为基础设施，交互式网络电视主要以以家用电视机为主，通过互联网络协议来提供包括电视节目在的多种数字媒体服务。特点表现在：用户端可以接收到非常高的质量的媒体服务。用户可有极为广泛的自由度选择宽带 IP 网上各提供的视频节目。实现媒体提供者和媒体消费者的实质性互动。IPTV 采用的播放平台将是新一代家庭数字媒体终端的典型代表，它能根据用户的选择配置多种多媒体服务功能，包括数字电视节目，可视 IP，DVD/VCD播放，互联网游览，电子，以与多种在线信

18、息咨询、娱乐、教育与商务功能。为网络发展商和节目提供商提供了广阔的新兴市场。当前中国通信事业正在迅猛地发展，用户对信息服务的要求越来越高，特别是宽带视频信息。可以说中国已基本具备了大力发展 IPTV 的技术条件和市场条件。 一般所说的 IPTV 与数字电视，有一样的地方也有不同的地方。一个著名网络公司的技术专家从下面几方面阐述了二者的异同。一是技术体系上，IPTV 系统又叫交互电视，再是它的系统结构主要包括流媒体服务、节目采编、存储与认证计费等子系统，主要存储与传送的容是以 MPEG-4 为编码核心的流媒体文件，基于 IP 网络传输，通常要在边缘设置容分配服务节点，配置流媒体服务与存储设备，用

19、户终端可以是任何个人用的客户端，如手机。有线数字电视的广播网采取的是 HFC 网络体系，与传统的模拟有线电视网络体系架构一样，而开展新型的交互式业务情况下（如 VOD），网络体系会有所不同。有线数字电视 VOD 系统主要包括 VOD 服务、节目采编、存储与认证计费系统，主要存储与传送的容是 MP-2TS 流，采用 IPOVERDWDM 技术，基于DVDIP 光纤网传输，与 IPTV 的分布式架构不同，有线数字电视 VOD 系统采用的是集中式的服务架构，在 HFC 分前端并不需要配置用于容存储与分发的视频服务器，只需要放置 DWDM 接收机与 GAM 调制等设备即可，大大降低了系统的运营成本与管

20、理复杂度，用户终端是数字机顶盒+电视机。目前国已经基本形成数字电视产业链，出现了众多的数字电视机顶盒制造商、前端设备制造商、系统集成商。IPTV 具有很好的交互特性，这是因为 IPTV 它具有 IP 网的先天优势即 2 对称交互。其节目在网，可采用广播，组播，单播多种发布方式。可以很好的完5 / 34成现实生活中的种种功能，比如遥控器上的所有功能，电子菜单等等。另外基于因特网的其它容业务也可以展开，如 E-Mail 等。IPTV 最大的卖点就是它的交互性能，与因特网业务的扩充。IPTV 还可以非常容易地将电视服务和互联网浏览、E-Mail，以与多种在线信息咨询、娱乐、教育与商务功能结合在一起，

21、在未来的竞争中处于优势地位。6 / 342 设计要求与指标分配2.1 设计依据设计 CATV 光纤网络系统，一是依据相关技术标准和规，二是依据网络功能和网络发展规划的要求。2.1.1 相关技术标准主要有：GB/T65011996 电视和声音的电缆分配系统GB502001994 有线电视系统工程技术规GY/T1061999 有线电视广播系统技术规GY/50631998 市、县级有线广播电视网设计规GY/T1311997 有线电视网中光链路系统技术要求和测量方法这些标准和规中，对各级光链路应采用的工作波长、网络拓扑结构、光链路级联指标核算、频率配置等都有明确规定。设计中应根据实际的标准和要求的等等

22、一些情况确定相关参数。2.1.2 网络功能和网络发展规划一般由有线电视系统主管部门根据当地政治、经济、地理、人口分布情况制定有线电视系统总体规划，确定各阶段计划实现的网络功能和发展规模。容包括：模拟电视广播节目频道数，广播节目频道数；数字电视、数字声音广播的发展规划；图文电视、数据广播、远程教学、远程医疗、电视会议、电视购物、视频点播发展规划；数据信息交换(计算机联网)，Internet 接入、数字通信等综合信息服务发展规划；网络广立系统规划。网络设计中应根据网络规划功能和现阶段要现的功能与发展规模统筹安排，选择合适的传输体制、组网方式和设备配置。2.2 方案选择有线电视广播系统是在单向模拟电

23、视广播网络的基础上发展起来的。为了使用网络功能的扩展，需要建立广播信道和交互信道两种传输信道。以便于创造属于自身业务相对应的综合宽带信息网络。 如果要建造一个综合的宽带信息网络一般是采用以下两种组网方式：一是7 / 34采用数字调制技术和频分复用组建 HFC(hybrid fiber Coaxin)网络，即双向光纤同轴电缆混合网；二是采用同缆分纤方式组建单向 HFC+宽带 IP 网。2.2.1 双向 HFC 网络图 2-1 双向 HFC 网络系统 目前用于双向 HFC 网络数据传输主要标准为国际电联电信标准DOCSIS(DataOverCableServiceInterfaceSpecific

24、ation)。这个标准按照规定老看其中的上行数字信号采用 QPSK 或 16QAM 调制方式，而下行数字信号采用64QAM 或 256QAM 调制方式。 根据有线电视系统技术规，对有线电视系统的波段划分带表 2-1 所示。 表 2-1 波段划分波段频率围(MHz)业务容R565上行业务X6587过渡带FM87108广播业务A1101000模拟电视、数字电视、数据业务 调制解调头端设备CMTS（Cable Modem Termination System）模拟信号数模混合 下行光发射机 下行光接收机光 纤电 缆数模分离模拟信号数字信号 分/复接接口转换 上行光接收机 上行光发射机光 纤数字信号

25、QAM 解调QAM调制QPSK 解调 分/复接 接口转换 QPSK调制 调制解调器CM（Cable Modem）8 / 34在双向光纤和同轴电缆相结合的混合网络中，在现实情况下一般采取在110550MHz 的频带传输模拟电视广播节目，在 550750MHz 频带传输数字电视广播节目，7501000MHz 频带传输通信和数据业务的频率配置方式。在双向光纤和同轴电缆相结合的混合网络系统中，每个用户实际正向传输带宽与一台正向光发射机所带的用户数有关。在下行 200MHz 模拟频带，采用64QAM 调制时，数据传输能力为 1000Mbps。如果一台正向光发射机服务一千个用户，按 10：1 用户同时使用

26、率，有一百个用户共享 1000Mbps 带宽，每个用户分享 2Mbps 带宽。因此，建造双向 HFC 网络时，每一个正向光发射机带的用户数越少越好。2.2.2 单向 HFC+宽带 IP 网单向 HFC+宽带 IP 网系统是采用同缆分纤方式，平行构建单向 HFC 网络和宽带以太网。单向网络作为一个广播频道，宽带以太网作为交互通道，两个通道相对独立，互不干扰。其网络组成见图 2-2。图 2-2 单向 HFC+宽带 IP 网这种组网方式相比于双向 HFC 网络来说更为灵活，两种不同的网络分别独自设计，一个一个的组网。而且是在组建单向 HFC 网络时作好规划并预留纤芯。当交互业务需求的时候再组建宽带以

27、太网。2.3 网络组成和指标分配 有线电视光纤网络一般由光纤、光接收机、光发射机、光纤连接器、光分光发射机光接收机千兆 交换机光纤 收发机光纤 收发机二层/十 层交换机广播信号光 纤电 缆广播信号交互信号 光 纤 电 缆交互信号9 / 34路器等组成。在前端，多频道信号经混合后从电视台机房传送到光端机机房，以适当的电平送入光发射机，转换成光信号后送入光纤，光信号通过光缆向下传送，途中可能会经过一个或几个光分配器，最后到达目标的各个节点，光接收器的光信号将被恢复为射频信号。2.3.1 光发射机和光放大器直接调制光发射机采用高线性度，低噪声，波长分布反馈半导体激光器DFB-LD(Distribut

28、edFeedback-LD),光输出功率小于 20mW(13dBm)。外调制光发射机采用钇铝石榴石 YAG 激光器或 DFB 激光器与铌酸锂 LiNbO调制器组成。外调制光发射有多路光输出接口，每路光输出功率为 4dBm 到310dBm。外调制光发射机一般与光放大器 EDFA(ErbiumDopedFiberAmplifier)配合使用。EDFA 输出光功率(4dBm23dBm)。光传输系统，单模光纤的光功率时产生的光纤的布里渊散射（受激布里渊散射）严重影响光链路的性能和稳定性。网络的设计必须保证光纤线路单光纤在光纤的光功率到光发射机标称值。2.3.2 光接收机AM 光接收机采用宽带低噪声匹配

29、电路、自动输出电平控制电路，既适用于1310nm 也适用于 1550nm 波长;RF 输出信号带宽分为 750MHz、860MHz 等几个频率围，适用于所有电视标准，包括 NTSC、PAL、SECAM。 一般的 AM 光接收机的光电二极管接收电路和放大电路相连接，输出电平可达 95 到 102dBV，射频输出平坦度一般为1dB1. 5dB。通过面板上的监测口与调节旋钮，可对 RF 输出电平的高低进行一定围的调整(20dBV )。在面板上还可以监测工作电源、光中断与否与接收光功率正常与否。光接收机本身带有输入光纤引线，可直接与光缆相连接。其输出为射频 75 标准输出口，可通过 F1 电缆接头与电

30、缆相连接。在发光器件的光接收机反向循环增加，更多的反向反馈信号的光发射机、光接收机，则可使光纤系统成为双光纤的双向传输系统。2.3.3 有线电视系统的指标分配有线电视系统由三个部分组成，分别是前端、干线和同轴电缆分配系统。10 / 34前端为系统广播信道的信号源，是交互信道的数字信息处理交换中心。现代有线电视干线是由光纤网络，通常有一个或多个光发射器和接收器的光链路。信号传输质量的电缆系统由系统载噪比决定，和三阶非线性失真指标击败，确定二次差拍。系统的这些指标又是由三个部分合成，分别是前端、干线和分配系统。假如有两个分系统的载噪比分别为 43dB、70dB，整个系统的指标基本决定于 43dB

31、指标，即系统总指标被低指标分系统卡住。高指标分系统指标无论如何提高，也只会增加总系统的造价，而对总系统指标的提高不起作用。光缆干线传输系统，使传输干线指标得以改善，但从系统指标“匹配”的角度看，前端系统和电缆分配系统的指标也不能过低。否则光缆干线传输质量高的优越性从整体上体现不出来，这一点在设计一个有线电视网络的指标分配方案时，必须多方考虑，仔细权衡，找出一个最佳分配方案。系统指标分配是非常重要的，要严格的根据国标 GB651086HEGBJ89民用建筑电缆电视系统工程技术规的要求，结合县(市)级本地网的客观情况，综合分析 CATV 光传输设备的性能，尽可能合理地分配有线电视系统各子系统的性能

32、指标，使整个系统在在最低的造价的情况下保持最好的效果。 （1） 载噪比 C/N 的分配前端是整个光纤有线电视系统信号的“源”，它的性能好坏对整个系统的影响最大，所以前端应尽可能采用性能较高的设备，如果我们采用进口的广播级调制器。这类设备一般都有较高的载噪比(CNR70dB)了；而频道处理器的噪声系数可以做到很好的效果。在这种方式中，只要有合适的输入级，可以获得较高的载噪比率。所以，CNR 在前端分配的比例可以低一些，一般在 0.1 以下或者是更少。对于点对点应用的 AM 光纤传输系统来说，当光发射机的发送功率决定后，原则上光纤链路的 CNR 与光纤的链路光损耗成正比。就现在的情况来说，当输入光

33、功率在-2dBm 时，系统值可以达到 51dB 左右。这样，CNR 在单级光纤干线的分配比例相对于电缆干线可以低很多，一般为 0.2 到 0.3 左右。但在县级本地网上实现光纤有线电视的大围覆盖，由于一些乡村光接收点的距离很远，不可避免地要采用多级光纤链路系统进行传输。在多级光纤链路系统中，在每段的指标一样的情况下，每转接一次，如果是第二传输段，则信11 / 34号的 CNR 要固定地降低 10lg2dB 即 3dB；如果是第三传输段，则信号的 CNR 要固定地降低 101g3dB 即 4.8dB，当转接的次数较多时，最后一级接收点信号的指标会降得比较低。因为这些因素，在光纤干线的 CNR 分

34、配比例要恰当的多一点，一般为 0.4 到 0.5。在光纤有线电视系统中，一个光节点的用户一般有数百个，电缆分配系统中放大器级联数不超过三级，所以载噪比的分配比例可以适当低些，通常为0.3 到 0.5 左右。 （2） 非线性指标 CTB、CSO 的分配 由于邻频前端无论使用调制器还是频道处理器，各个频道都是单独进行处理，采用定向耦合器方式且相互隔离度高的混合器进行混合，几乎没有任何的信道之间的相互干扰等问题，因此你不能参与指数分布。但考虑到实际情况可能并非如此理想，CTB、CSO 在前端的分配一般还是要有，为 1/10 或更少。采用 AM 光纤传输系统时，只要确定了光发射机和光接收机，CTB 和

35、 CSO指标与频道数有密切关系。当使用频道时，1310nmDFB 光纤系统的 CTB 可以做到-65dB 左右，CSO 可以做到-62dB 左右，1550nm 外调制光纤系统的 CTB、CSO可以做到-65dB 左右，CTB、CSO 在光纤系统的分配一般为 0.30.4。在光纤多级链路传输系统中，每转接一次，信号的 CTB、CSO 都可能降低35dB 左右，当转接的次数较多时，信号的非线性指标会降得比较低。考虑到这些原因，CTB、CSO 在光纤干线的分配应该适当高一些，一般为4/106/10。近年来，功率集成电路已相当成熟，随着推挽型、功率倍增型、四倍功率倍增型和前馈型等功率集成电路的出现，放

36、大器的 CTB、CSO 指标都相应提高，使得非线性指标 CTB、CSO 在分配系统的分配比例可以较低，一般为3/104/10。在县级 FTF 光纤 CATV 网中，乡村的分配系统一般放大器的级数不超过四级，考虑到造价的因素，分配放大器可采用功率倍增型、四倍功率倍增型或推挽型放大器。建议以功率倍增型为主，级联 1 级推挽型线路放大器，输出使用高电平，这样以覆盖更多的用户，相应的 CTB 和 CSO 指标有所降低，所以分配系统中 CTB,CSO 的分配比例可以适当多一些，一般为 4/105/10。12 / 34在有线电视系统中，CNR, CTB 和 CSO 这三大指标有时是相互矛盾的，但有时又相互

37、是统一的。设计时要综合考虑各方面的因素，建议在县级光纤CATV 网络的设计中，单级传输系统采用如表 2-2 所示的指标分配方案，两级传输系统采用如表 2-3 所示的指标分配方案，三级传输系统采用如表 2-4 所示的指标分配方案。根据网络实际情况加以变动，使整个系统在最低的造价情况下满足国标要求。表 2-2 建议的一级光纤 CATV 网络系统指标分配表国标设计值前端(N)光纤干线(F)分配系统(D)项目dBdB比例dB比例dB比例dBCNB43442/10512/10516/1046.2CTB-54-551/10-753/10-656/10-59CSO-54-551/10-653/10-606/

38、10-57表 2-3 建议的二级光纤 CATV 网络系统指标分配表国标设计值前端(N)光纤干线(F)分配系统(D)项目dBdB比例dB比例dB比例dBCNB43441/10544/10485/1047CTB-54-551/10-754/10-635/10-61CSO-54-551/10-654/10-595/10-58表 2-4 建议的三级光纤 CATV 网络系统指标分配表国标设计值前端(N)光纤干线(F)分配系统(D)项目dBdB比例dB比例dB比例dBCNB43441/10545/10474/1048CTB-54-551/10-755/10-614/10-63CSO-54-551/10-6

39、55/10-584/10-5913 / 343 方案设计3.1 网络概况省监利位于江汉平原、的南部。监利县辖 18 个镇、3 个乡与 1 个开发区管委会。根据市、县级有线广播电视网设计规的设计要求，宜都市至各乡(镇)的光纤网络一定要采用波长为 1550nm 的光收发设备和光功率放大器(EDFA)，根据设计规必须组成星形网，而且以模拟方式传输。乡以下的当地客户端，要求每个光节点加接线路延长放大器不超过二级。乡至村的光纤网络系统，可以采用1550nm 光链路。因此，宜都市的 CATV 光纤网络方案如下：宜都市至乡(镇)，采用 1550nm 光链路，乡(镇)采用 EDFA 中继放大后传送到村，即宜都

40、市至乡镇形成一级 1550nm 光链路，加上市至市的 1550nm 光链路，组成二级 1550nm 光链路级联网络。由于实际的原因，双向 HFC 网络需要更新很多的设备，费用较高，且混合传输会有干扰产生。所以我决定要采用单向 HFC+IP 网络。在乡(镇)节点采用光放大器中继放大，节点输入光功率要求为+3.5dBm 到+10dBm。 设计陆城镇至乡(镇)CATV 光纤网络，工作波长采用 1550nm，网络拓扑结构采用星形，节点数量 9 个。3.2 指标分配单级传输系统采用如表 3-1 所示的指标分配方案。 表 3-1 建议的一级光纤 CATV 网络系统指标分配 国标设计值前端(N)光纤干线(F

41、)分配系统(D)项目dBdB比例dB比例dB比例dBCNB43442/10512/10516/1046.2CTB-54-551/10-753/10-656/10-59CSO-54-551/10-653/10-606/10-5714 / 34光功率分配（1）计算分光比其实质是每一条光路所需的光功率(mW)与所有光路所需光功率(mW)总和之比，即有公式：Ki =(3-1)101011010LiLini式中：Ki各光路的分光比；Li-n1-n 分路的光纤长度；光纤损耗常数(光纤每公里的损耗值) 。 1550nm 波长单模光纤包括熔接电损耗=0.25dB/km。各节点距离，光纤损耗，分光比计算结果见表

42、 3-2。表 3-2 各节点距离，光纤损耗，分光比计算结果分前端距离 (km)iL光纤损耗(dB)iL光功率 Wi分光比 Ki容城镇30.751.1885 0.0104 上车湾镇112.751.88360.0165 汴河镇174.252.66070.0234 朱河镇256.254.21700.0370 棋盘乡297.255.30880.0466 桥市镇317.755.95660.0523 柘木乡4110.2510.59300.0930 白螺镇4611.514.12500.1240 尺八镇266.504.46680.0392 三洲镇348.507.07950.0621 红城乡20.501.122

43、00.0098 汪桥镇225.503.54810.0311 成集镇266.504.46680.0392 15 / 34毛市镇225.503.54810.0311 福田寺镇297.255.30880.0466 分盐镇317.755.95660.0523 黄歇口镇235.753.75840.0330 周老嘴256.254.21700.0370龚场镇338.256.68340.0587网市镇399.759.44060.0829新沟镇379.258.41390.0738合计113.94321.0000 （2） 计算光链路损耗Ai=Li-10lgKi+a+b （3-2）式中：Ai是第 i 路光链路损耗(

44、dB)；a 是光分路器的附加损耗(见表 3-3)。b 是光链路中的活动接头损耗与损耗余量，一般取 b=1.0dB。表 3-3 1n 单模宽带型光分路器附加损耗分路数 n2345678910111216附加损耗 dB0.20.30.40.450.50.550.60.70.80.91.01.2各个支路的光链路损耗分别为：容城镇： A1=0.75-10lg0.0104+1.0+1.0=22.58dB 上车湾镇: A2=2.75-10lg0.0165+0.7+1.0=22.28dB汴河镇: A3=4.25-10lg0.0234+0.7+1.0=22.26dB朱河镇: A4=6.25-10lg0.037

45、0+0.7+1.0=22.27dB棋盘乡: A5=7.25-10lg0.0466+0.7+1.0=22.27dB桥市镇: A6=7.75-10lg0.0523+0.7+1.0=22.26dB柘木乡: A7=10.25-10lg0.0930+0.7+1.0=22.27dB白螺镇: A8=11.50-10lg0.1240+0.7+1.0=22.27dB16 / 34尺八镇: A9=6.50-10lg0.0392+0.7+1.0=22.27dB三洲镇: A10=8.50-10lg0.0621+0.7+1.0=22.27dB红城乡: A11=0.50-10lg0.0098+1.0+1.0=22.59d

46、B汪桥镇: A12=5.50-10lg0.0311+1.0+1.0=22.57dB成集镇: A13=6.50-10lg0.0392+1.0+1.0=22.57dB毛市镇: A14=5.50-10lg0.0311+1.0+1.0=22.57dB福田寺镇: A15=7.25-10lg0.0466+1.0+1.0=22.57dB分盐镇: A16=7.75-10lg0.0523+1.0+1.0=22.56dB黄歇口镇: A17=5.75-10lg0.0330+1.0+1.0=22.56dB周老嘴： A18=6.25-10lg0.0370+1.0+1.0=22.57dB龚场镇： A19=8.25-10l

47、g0.0587+1.0+1.0=22.56dB网市镇： A20= 9.75-10lg0.0829+1.0+1.0=22.56dB新购镇： A21=9.25-10lg0.0738+1.0+1.0=22.57dB （3） 确定前端 EDFA 输出光功率和各乡(镇)节点光接收机输入光功率：由此确定前端光放大器 EDFA 功率为 22dBm。各节点输入光功率见表 3-6。3.4 指标验算1550nm 外调制 AM 光纤系统的 CTB、CSO 由厂家提供，不受光节点输入功率的影响。系统 C/N 与激光器、EDFA、光接收机、电放大器有关。据文献现代有线电视宽带网络技术实用手册，验算方法如下：2激光器 （

48、C/N)later=20lgm-10lg(2Bw)-RIN (3-3)其中，m调制度，一般取 m=4%；Bw信道带宽，PALD 制 Bw 为 5.75MHz；RIN 为激光器相对强度噪声，取 RIN=-155dB/Hz。 光放大器 （C/N)EDFA=158.92+20lgm-10lg(4Bw)+-NF(3-4)inP其中，光放大器输入光功率电平；inPNF光放大器噪声系数。光接收机光电检测器载噪比： （C/N)shot=151.93+20lgm-10lg(BW)-10lg+Pr（3-5）17 / 34光接收机电放大器载噪比： （C/N)Amp=161.94+20lg(m)+2 Pr-10lg

49、(2BW)（3-6）总载噪比：C/N=-10lg+0.5dBlaser(/) 1010C NEDFA(/) 1010C Nshot(/) 1010C NAmp(/) 1010C N 式中：m 为每个频道的调制系数，一般取 m=0.032；BW 为电视噪声带宽，对于 PAL-D 系统，BW=5.75MHZ；RIN 为激光器相对强度噪声，取 RIN=-160dB/Hz； 为光电检测的响应度，典型值为 1mA/Mw；Pr为光接收机接收光功率。 本设计中：（C/N)later=20lg0.032-10lg(25.75106)+160=59.50dB（C/N)EDFA=158.92+20lg(0.032

50、)-10lg(5.751064)+6-4.5=48.82dB（C/N)shot1=151.93+20lg0.032-10lg(5.75106)-0.57=53.87dB（C/N)shot2=151.93+20lg0.032-10lg(5.75106)-0.27=54.17dB（C/N)Amp1=161.94+20lg0.032+2(-0.57)-10lg(25.75106)=60.30dB（C/N)Amp2=161.94+20lg0.032+2(-0.27)-10lg(25.75106)=60.90dB C/N=-10lg+0.5dB=47.1dBlaser(/) 1010C NEDFA(/)

51、 1010C Nshot(/) 1010C NAmp(/) 1010C N C/N=-10lg+0.5dB=47.2dBlaser(/) 1010C NEDFA(/) 1010C Nshot(/) 1010C NAmp(/) 1010C N所得节点指标高于二级光链分配指标，符合设计要求。18 / 343.5 设计资料3.5.1 网络路由与光缆配缆图2968红城乡黄歇口镇周老嘴12新沟镇204汪桥镇成集镇3容城镇86龚场镇网市镇14分盐镇6117毛市镇福田寺镇11614上车湾镇汴河镇朱河镇棋盘乡46桥市镇16柘木乡5白螺镇268尺八镇三洲镇监利县3.1 网络路由图19 / 343.5.2 网络工

52、程配置图4.66% 29km 22.57dB -0.57dBm 福田寺镇Ki Li Ai Pr22dBm22dBmEDFA2EDFA14.66% 29km 22.27dB -0.27dBm 棋盘乡1.04% 3km 22.58dB -0.58dBm 容城镇0.98% 2km 22.59dB -0.59dBm 红城乡3.11% 22km 22.57dB -0.57dBm 汪桥镇3.92% 26km 22.57dB -0.57dBm 成集镇3.11% 22km 22.57dB -0.57dBm 毛市镇 1 12光分路器光发射机1.65% 11km 22.28dB -0.28dBm 上车湾镇2.34

53、% 17km 22.26dB -0.26dBm 汴河镇5.23% 31km 22.26B -0.26dBm 桥市镇9.30% 41km 22.27dB -0.27dBm 柘木乡12.4% 46km 22.27dB -0.27dBm 白螺镇3.92% 26km 22.27dB -0.27dBm 尺八镇6.21% 34km 22.27dB -0.27dBm 三洲镇 1 9光分路器3.70% 25km 22.27dB -0.27dBm 朱河镇5.23% 31km 22.56dB -0.56dBm 分盐镇3.30% 23km 22.56dB -0.56dBm 黄歇口镇3.70% 25km 22.57d

54、B -0.57dBm 周老嘴5.87% 33km 22.56dB -0.56dBm 龚场镇8.29% 39km 22.56dB -0.56dBm 网市镇7.38% 37km 22.57dB -0.57dBm 新沟镇 图 3-2 网络工程配置图福田寺镇棋盘乡20 / 343.5.3 系统配置清单 表 3-4 系统配置清单序号名称型号单位数量1光发射机AOT155A 台22光放大器AOT155002AOA5860-C台23光接收机NORC860PTR3200台214光分路器112 单模带法兰19 单模带法兰台25光纤跳线FC/APC 5m 长根216光接续盒一进一出个30一进二出个10二进二出个1

55、7终端盒24 芯个21 个3.5.4 光缆配缆清单 表 3-5 光缆配缆清单序号规格数量(根)总长(km)14D128128D581316D18420D114524D16628D111732D19844D1221 / 343.5.5 节点光链路指标登录表 表 3-6 节点光链路指标登录表序号光节点输入光功率(dBm)C/N(dB)CSO(dB)CTB(dB)1容城镇-0.5847.165652红城乡-0.5947.165653汪桥镇 -0.5747.165654成集镇 -0.5747.165655毛市镇 -0.5747.165656福田寺镇 -0.57 47.165657分盐镇 -0.56 4

56、7.165658黄歇口镇 -0.5647.165659周老嘴 -0.5747.1656510龚场镇 -0.5647.1656511网市镇 -0.5647.1656512新沟镇 -0.5747.1656513上车湾镇 -0.2847.1656514汴河镇 -0.2647.1656515朱河镇 -0.2747.1656516棋盘乡 -0.2747.1656517桥市镇 -0.2647.1656518柘木乡 -0.2747.1656519白螺镇 -0.2747.1656520尺八镇 -0.2747.1656521三洲镇 -0.2747.165653.6 宽带网络设备配置22 / 34组建双向 HFC

57、 网络，协议要在前端设备 CMTS 和上行(回传)光接收机，在光节点设置上行光发射机。全县总计有 1600 多个村级光节点，全部回传到县前端需要占用大量光纤，是不现实的。因此，采取在各乡(镇)设置 CMTS 设备，各村光节点上行信号回传到乡(镇)分前端，建立乡(镇)双向 HFC 网络。乡(镇)与县前端之间采用单向 HFC+IP 网方式组网。县前端选用 ACE 公司的 AS5240M 核心交换机，乡(镇)分前端选用 BSR1000 宽带服务路由器(CMTS 设备)。根据各乡(镇)距离选用相应的光纤收发器。配置方案见图 3-3。 图 3-3 监利县 CATV 宽带 IP 网络前端至乡（镇）节点配置

58、 结 论AS5260M ACR1600 机架AFE-C160SC.SAFE-C160SC.SAFE-C160SC.SAFE-C160SC.SAFE-C160SC.SAFE-C160SC.SAFE-C160SC.SAFE-C160SC.SC1C2C20C21服务器 接市局 IP 网23 / 34实现 DVB/IPTV 同时传输的目的是为了实现三网融合，而三网融合这个问题已经被提与多年，但发展的脚步还是非常慢的，毕竟涉与到了很多方面的问题，三网融合打破了电信和广电的垄断，涉与到了双方的利益问题，随着国家政府的政策开始落实，三网融合正在往好的方向前进着。相信过不了多久，人们就可以享受到三网融合带来的

59、好处。而我这个课题便是实现的前提之一。DVB/IPTV 传输网络在前文中已经说过有两种方案，分为数字调制和频分复用技术组建双向 HFC 网络和同缆分纤方式组建单向 HFC+宽带 IP 网。两种方案都是可行的，如果按照现在实际情况来看，如果采用第一种的话，首先硬件上需求很多新型设备，开支很大，而且如果采用双向 HFC 网络进行传输，两种信号之间会产生干扰。而第二种方法则相互独立，且有现成宽带网可用，所以第二种更为实用。DVB/IPTV 传输网络，接入网技术和接收终端为一个整体，接入技术接收由传输网络传输来的数据然后整合，传入终端，即机顶盒。后俩课题由另外俩组员分别完成，共同组成一个完整的城域网设

60、计。相信在不久的将来，随着政策的放开，时代的前进，三网融合必将成为现实。24 / 34 致 转眼间，大学四年时光如梭而过，随着论文的截稿，平静的校园生活也尾声在即。在这短暂的四年时光里，和同学一起走过来有过欢声笑语，也有过迷茫徘徊，有过坚持和收获，也有过懈怠和遗憾。时间一晃而过，但我们却经历了很多，一个班，二十个人，一起度过了这段难忘的日子。而在其中，对我们最大的好处便是得到了生活的历练，不断的用知识充实了自己，这些比我们的努力更重要的便是老师们的无私教导和各种帮助，无论是学习上的还是生活上的，对我帮助最大的便是我的指导老师高烽老师，从开题报告开始，高老师便不停的帮我们，在百忙之中抽出时间来替我们详细