有线电视系统设计_第1页
有线电视系统设计_第2页
有线电视系统设计_第3页
有线电视系统设计_第4页
有线电视系统设计_第5页
已阅读5页,还剩47页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、有线电视系统课程设计指导书沈阳化工学院信息工程学院电子信息工程教研室第1章 设计进程和评分标准51.1 设计进程安排51.2 评分标准61. 3 总结报告要求6第2章 设计任务和设计要求72.1设计任务72.2设计要求8第3章 相关基础知识93.1 HFC网络技术及其发展趋势93.2 HFC光纤同轴混合网的国内现状103.3 光纤通讯技术123.3.1 光纤通讯的基本原理123.3.2 光纤的特点133.3.3 光纤通信系统的原理133.4 光纤通讯系统的主要性能指标143.4.1 光纤数字通讯系统的基本构成143.4.2 传输辅助系统143.4.3 1550nm和1310nm光纤网络在工程运

2、用中的优劣分析143.4.4 系统指标分配173.5 设计依据193.5.1 设计依据193.6 计算公式203.6.1功率计算203.6.2分光比计算203.7 设备选型203.7.1 选择和使用光端机203.7.1.1 光端机选用原则213.7.1.2光端机的优化选用方案213.7.2 光分路器的正确选择243.7.2.1 熔融拉锥光纤分路器243.7.2.2 平面光波导功率分路器253.7.2.3两种器件的主要参数对比总结263.7.2.4如何选择器件263.8工程实施273.8.1 光缆的铺设273.8.1.1 光缆线路的路由复测及光缆质量的检查273.8.1.2 架空光缆273.8.

3、1.3 管道光缆283.8.1.4 埋式光缆293.8.2 光端机的施工293.8.2.1 线路铺设部分293.8.2.2 光端机安装部分303.8.2.3 使用部分303.9有线电视系统的防雷接地措施313.9.1 雷电特性313.9.2 防雷措施323.9.2.1 前端的防雷措施323.9.2.2 光节点的防雷措施323.9.2.3 电缆网的防雷措施33第4章 参考实例344.2.1 功率计算34422 分光比计算38第5章 报告要求47前言本指导书主要用于本院“电子信息工程”和“通讯工程”专业的有线电视系统课程设计。根据教学计划安排在第5学期,时间为2周。本指导书的目的就是给学生提供一些

4、规范化的工程设计实例,并通过对设计思路的详细讲解,帮助学生逐步建立工程设计的思维模式。本次课程设计的题目是县级HFC(Hybrid Fiber Coaxial)局域网系统设计。HFC是一种新型的宽带光纤通讯网络,采用光纤到服务区,而在进入用户的“最后1公里”采用同轴电缆。和同轴电缆网相比,HFC网损耗小、可靠性高、抗干扰能力强、带宽更宽,为网络多功能综合业务的开发创造了有利条件。本次课程设计首先研究HFC及其相关知识;然后,根据GY5063-1998市、县级有线广播电视网设计规范,系统地对HFC网络进行总体规划;随后,依据HFC网络设计原则绘出本次任务中的HFC光缆网络标准拓扑图,确定光传输系

5、统中主要设备的类型和技术参数,计算并复核光传输系统的功率和光分比;最后,进行数据传输平台的设计,包括组网方式、 设备的选型及工程施工,在工程施工中还应注意光缆的铺设、避雷措施及日后的设备维护。本指导书共分五章,详细说明了设计思路、调试方法和各项技术指标。本书由信息工程学院电子信息工程教研室编写。第1章 设计进程和评分标准1.1 设计进程安排本设计题目是县级HFC(Hybrid Fiber Coaxial)局域网系统设计。要求在2周内完成HFC光缆网络标准拓扑图,确定光传输系统中主要设备的类型和技术参数,计算并复核光传输系统的功率和光分比;最后,进行数据传输平台的设计,包括组网方式。推荐的进程如

6、下:(1) 第一周:系统学习HFC系统设计基础知识采取老师讲解学生自学相结合的方式学习的具体内容包括:1) 光纤通讯技术2) 光纤通讯系统的主要性能指标3) 设计依据4) 设计思想5) 光网络拓扑图及链路计算表6) 设备选型7) 设计及施工8) 查阅资料(2) 第二周:具体设计1) 写出设计说明;2) 确定总体方案;3) 线路设计:路由设计、功率计算;4) 设备选型5) 供电防雷6) 施工与调试7) 写设计报告、答辩1.2 评分标准 平时成绩 30分 报告成绩 40分答辩成绩 30分1. 3 总结报告要求总结报告应包括以下内容:(1) 设计题目;(2) 学生姓名、班级、学号;(3) HFC混合

7、网络关键技术及设计标准;(4) 光网络拓扑图;(5) 链路计算表;(6) 设备选型;(7) 工程实施说明;(8) 安全说明。第2章 设计任务和设计要求2.1设计任务有线电视发展之初县内各乡镇以及乡镇下属各村,单独建立了大大小小几十个接收中央和各省台卫视的有限电视网。这些各自独立的乡镇,网大的有一千户,小的仅一百户,独立的乡镇网在有限电视发展初期对农村电视的普及和发展起到了积极的推动作用,但随着时间的推移和技术的发展以及国家对有限电视发展管理的总体要求,突出体现在技术落后、管理混乱,不符合国家对广播电视发展管理规划要求,故需建立一个全县的光纤传输有线电视网。全县共二十三个乡镇,在本次光缆联网规划

8、设计之内要完成县乡一级HFC,光电混合网的工程设计,传送59套中央、各省上星及自办节目。具体地形见下图 三岔代马沟西北岔徐家莲河桦树河狮子桥杨木桥东兴老道沟三新山牛心山牛心山村共和乡共和所和平头道沟双宁5km13.7km1.37km5.7km3.65km0.5km7km7km12.7km12.5km11km7km20km0.5km15km9km21km7km18km10km8km11.5km6.5km2.3km3.5km森调队一场十三公里龙爪沟泉眼河说明:一期共二十三个光点,穆棱所穆棱林业局一期光缆架设路由示意图筒子沟红岩28.5km3.5km4km2.2设计要求1) 网络路由设计画出网络拓扑

9、图;2) 完成功率计算;3) 完成分光比计算;4) 完成设备选型;5) 写出施工说明。第3章 相关基础知识3.1 HFC网络技术及其发展趋势HFC(Hybrid Fiber Coaxial)网是指光纤同轴电缆混合网,它是一种新型的宽带网络,采用光纤作传输干线同轴电缆作分配传输网,即在有线电视前端将CATV信号转换成光信号后用光纤传输到服务小区(光节点)的光接收机,由光接收机将其转换成电信号后再用同轴电缆传到用户家中,而在进入用户的“最后1公里”采用同轴电缆。有线电视HFC网主要由光发射机、光接收机、光纤干线以及同轴电缆网等组成。 HFC网目前多采用星形式星一树形拓扑结构,光纤干线以前端为起点,

10、呈辐射状到各光节点,再以光节点为起点,经呈辐射状或树枝状结构的同轴电缆网传到用户的家中。随着信息社会的到来,信息交换成为人类最重要的资源,它主要表现为图像、声音和文本(数据)三种形式1。可以看出,信息网络的发展方向是数字化、综合化、智能化、宽带化和个人化。虽然全数字化网络具有明显的优势,但由于目前 广泛使用的电视机、电话机都是模拟的,不能直接利用数字方式服务。现在合理的方案应该是既能支持目前的模拟和数字服务又能逐步过渡到今后的全数字化服务。HFC网就是目前世界上公认的较好方式,是解决信息高速公路最后1公里宽带接入网的最佳方案。HFC综合网可以提供电视广播(模拟及数字电视)、影视点播、数据通信、

11、电信服务(电话、传真等)、电子商贸、远程教学与医疗、以及增值服务(电子邮件、电子图书馆)等极为丰富的服务内容。它比较合理有效地利用了当前的先进成熟技术,融数字与模拟传输为一体,集光电功能于一身,同时提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务,还可以逐步开展交互式数字视频应用。 HFC网又常常被赋予新的含义,特指利用混合光纤同轴来进行宽带数字通信的CATV网络2。目前依据CATV网络的信号流向将HFC网络分为单向HFC和双向HFC两种,但由于单向HFC只能运营广播业务,而双向HFC则可以运营各种数字业务,通常把双向HFC网

12、络称为HFC,而将单向HFC称为CATV。3.2 HFC光纤同轴混合网的国内现状HFC网以其覆盖范围广、频带宽和接续时间长等优点,被认为是综合业务宽带接入向光纤到户(FTTC)过渡的理想方案。和同轴电缆网相比,HFC网损耗小、可靠性、抗干扰能力强、带宽更宽,为网络多功能综合业务的开发创造了有利条件。1998年3月,国际电联ITU-T第9研究组批准了一批新的J系列建议,其中J.93(有线电视系统中数字电视二次分配的条件接入要求),J.112(交互有线电视业务的传输系统)和J.113(通过PSTN/ISDN的数字视频广播交互通道)等建议规范了HFC接入方式,为HFC交互业务的大规模商业应用铺平了道

13、路,将有力推动HFC网向多功能应用的方向发展。我国目前有线电视网络用户已达8000多万,并以每年500万户的速度增长,同时由于同轴电缆可提供较宽的工作频带和良好的信号传输质量,所以基于现有有线电视网设施的HFC接入网技术越来越引起人们的重视。HFC接入网是以模拟频分复用技术为基础,综合应用模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术、射频技术及高度分布式智能技术的宽带接入网络。通过对现有有线电视网进行双向化改造,使得有线电视网除了可提供丰富良好的电视节目之外,还可提供电话、Internet接入、高速数据传输和多媒体等业务。目前国内HFC混合式光纤网主要用于传送广播电视节目,有些地区已进行了电话及互联

14、网业务试验,如青岛和深圳市。HFC网的拓朴结构为星形与树形结合形状,干线以光缆为主,通常是星形分布;光缆与同轴电缆的连接点称为光结点,光结点到用户是传统的同轴电缆分配网,基本为树形分布。光结点设备是HFC系统的关键,不仅要将来自干线的下行光信号转化为射频电信号,再经由同轴电缆传给用户,还要将来自用户的上行射频信号转化为光信号回传给前端,从而具备双向传输功能,这样HFC网才能充分发挥其宽带优势。  当今大多新HFC系统带宽确立为750MHz或1000MHz,典型的频率安排如下:547MHz用于上行数据回传;47550MHz用于模拟电视节目,传输60个模拟PAL频道;550750MHz用

15、于数字电视,可传400个标准数字频道;7501000MHz保留用于个人通信。目前,HFC在一个500户左右的光节点覆盖区可以提供60路模拟广播电视节目、下行速率至少10Mbs以上的数据业务,利用550750MHz频带还可提供至少200路MPEG-2的数字电视业务以及其它双向数据业务。随着技术的发展,HFC网可向用户提供语音、数据、视频等综合通信服务,从而成为宽带多媒体接入网的主体。在欧美等发达国家,近年陆续通过立法打破以前电信与CATV相互独立运营、不得经营对方业务的局面,以此促进CATV与电信的充分竞争,加快国家信息基础设施(NII)的建设。我国大多数CATV网络规模不大,网络质量参差不齐,

16、且经营分散,各自为政,未形成一家覆盖全国的网络,目前,国家有关部门正在积极筹建全国联网的大型网络集团公司。宏观上并不具备同电信部门平等竞争实力。考虑到国情及避免重复投资,我国暂时CATV及电信业不得超出原有经营范围,目前国内CATV网络仍以提供模拟电视节目为主,有线电视数字节目也出现于各大型台站。随着网络综合业务日益受到重视,CATV经营者面临巨大的机遇与挑战,HFC网与电信网很有可能各自发展并互相融合。 3.3 光纤通讯技术3.3.1 光纤通讯的基本原理(1)光纤传输原理光纤是由单根玻璃光纤、紧靠纤心的包层、一次涂履层以及套塑保护层组成。纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成,内部

17、的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高,因此当光从折射率高的一侧射入折射率低的一侧时,只要入射角度大于一个临界值,就会发生反射现象,能量将不受损失。这时包在外围的覆盖层就象不透明的物质一样,防止了光线在穿插过程中从表面逸出。         由发光二极管LED或注入型激光二极管ILD发出光信号沿光纤传播,在另一端则有PIN或APD光电二极管作为检波器接收信号。为确保信号的有效传输,在光发送端之前需增加光放大器,以提高入纤的光功率,在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大,以提高接收能力。(2)光纤类型 

18、;根据光在光纤中的传播方式可将光纤划分为两种类型:即多模光纤和单模光纤。多模光纤又根据其包层的折射率进一步分为突变型折射率光纤和渐变型折射率光纤。多模光纤主要用于短距离、低速率的通信,用于干线传输网建设的光纤主要有三种,即G.652常规单模光纤、G.653色散位移单模光纤和G.655非零色散位移光纤。而其中的G.653光纤除了在日本等国家的干线网上有应用之外,在我国的干线网上几乎没有应用。G.655光纤中的新型光纤最多,如低色散斜率光纤、大有效面积光纤、无水峰光纤等。G.652单模光纤:在C波段15301565nm和L波段15651625nm的色散较大,系统速率达到2.5Gbit/s以上时,需

19、要进行色散补偿,在10Gbit/s时系统色散补偿成本较大,它是目前传输网中敷设最为普遍的一种光纤。 G.653色散位移光纤:在C波段和L波段的色散很小,在1550nm是零色散,系统速率可达到20Gbit/s和40Gbit/s,是单波长超长距离传输的最佳光纤。但是,由于其零色散的特性,在采用DWDM扩容时会出现非线性效应,产生四波混频(FWM),导致信号串扰,因此不太适用于DWDM。G.655非零色散位移光纤:在C波段和L波段的色散较小,避开了零色散区,既抑制了四波混频,也可以开通高速系统。新型的G.655光纤可以使有效面积扩大到一般光纤的1.52倍,大有效面积可以降低功率密度,减少光纤的非线性

20、效应。(3)光缆的种类按敷设方式分有:自承重架空光缆、管道光缆、铠装地埋光缆和海底光缆。      按光缆结构分有:束管式光缆、层绞式光缆、紧抱式光缆、带式光缆、非金属光缆和可分支光缆。      按用途分有:长途通信光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。3.3.2 光纤的特点(1) 传输频带宽、通信容量大;(2) 光纤传输损耗低、中继距离长;(3) 光纤传输的信号不受电磁的干扰、保密性强、使用安全;(4) 光纤具有抗高温和耐腐蚀的性能,因而可以抵御恶劣的工作环境;(

21、5) 光纤的体积小、重量轻,便于敷设; (6) 制作光纤的原材料丰富,石英光纤的主要成分是二氧化硅(SiO2)。3.3.3 光纤通信系统的原理光纤通信系统的原理方框图如图2·1所示4。图中给出了一个方向的传输结构,反方向的传输结构是相同的。其中,电端机的作用是对来自信息源的信号进行处理,如模/数变换、多路复用等,它是常规的通信设备。图2·1 光纤通信系统的原理方框图光端机的发射端将电信号变成光信号,输入光纤中传输。光端机的接收端将光信号还原成电信号,经放大、整形及再生恢复原形后,输入到电端机,完成整个光信号的传输过程。中继器对衰减和畸变了的光信号进行放大、整形,再生成一定强

22、度的光信号,继续向前传送。3.4 光纤通讯系统的主要性能指标3.4.1 光纤数字通讯系统的基本构成由光发送机、光接收机、光放大器、光缆等设备组成。3.4.2 传输辅助系统监控告警系统、公务联络系统、主备倒换系统、供电系统(网络、电信48v,有线电视220v)。3.4.3 1550nm和1310nm光纤网络在工程运用中的优劣分析(1)采用1550nm的光纤传输方法县到各乡镇。在乡镇利用小功率的光纤放大器对信号直接进行光功率放大,然后再向本地各村进行分配,其优点在于网络最终光节点指标高,造价较便宜。它的优越性在于,适合大范围和远距离的联网,其特点在它的光纤损耗小,能够直接进行光放大,而放大器对CT

23、B和CSO几乎没有影响,只对CNR有所劣化,但可合理设计,将劣化值控制在1dB左右。因而1550nm系统光纤可进行多次光放大的中继,这就为营造大范围、远距离的大模拟网络奠定了基础。随着我国经济的腾飞,农村科技文化水平的提高,网络覆盖面大,进入村村户户是必然趋势。“县乡镇村”的光纤网络属于较大型的传输系统,因此采用1550nm光纤模拟系统的设计是最理想的方案,具有较高的性价比。由于1550nm系统可在直接进行光放大的中继方式下,更能充分体现出系统的优越性和实用性。在“县乡镇村”的光纤1550nm模拟网络系统,其指标分配如表2.4 所示。计算方法如下: CNR=设计值44-10lg(百分比); C

24、TR=设计值(-55)+20lg(百分比); CSO=设计值(-55)+15lg(百分比)。该方案在“县乡镇村”光缆部分中,可能包含有几级光放大,特别是在乡镇中,为便于管理,一般每乡镇设置一台光放大器EDFA,或几个乡镇合用一台EDFA。EDFA的功率可根据该乡镇规模的大小来决定。这台EDFA对光信号进行放大后再经光分路器将信号送到各个村光节点,如图2·2所示。就网络系统而言,不论是乡镇的EDFA或其他位置上的EDFA,整个1550nm光纤网络系统的CTB和CSO指标均保持不变。虽然各级光放大器对CNR 有劣化,但在县级网络系统,把村庄光节点的CNR设计到50dB是完全可以实现的,因

25、而从技术上分析,这是一个理想可行的方案。图2·2 “县乡镇村”1550nm模拟光纤网络示意图其不足之处在于1550nm系统所存在的问题是色散,但县区范围一般不超过100km,只要设计合理,其缺点是不必考虑的。但当覆盖范围大于200km时,可采用非零色散位移光纤来充当传输媒介。(2)采用1310nm光纤网络如果在其“县乡镇”和“乡镇村”的光纤网络系统中都不存在中继,只在乡镇进行一次“光/电/光”形式的中继,在传送满频道节目数的情况下,指标在系统各部分中的分配如表2·2所示。表2·1 采用直接光放大中继方式的1550nm系统的有线电视系统指标分配表项目设计值/dB前端

26、比例/ dB“县乡镇村”的光纤干线网络和光纤网络比例/ dB电缆分配系统比例/ dBCNR 44±0.55 % 57±0.525 % 50±0.570% 46±0.5CTB 55±0.510% -70±0.530 % -65±0.560% -59±0.5CSO 55±0.510% -70±0.520 % -65±0.5 70% -57±0.15表2·2 采用直接光放大中继方式的1310nm系统的有线电视系统指标分配表项目设计值/dB前端比例/ dB一级光纤干线网络比

27、例/ dB二级光纤分配网络比例/ dB电路分配系统比例/ dBCNR 44±0.55% 57±0.512.5% 53±0.512.5% 53±0.570% 46±0.5CTB 55±0.510% -75±0.530% -65±0.530 % -65±0.530% -65±0.5CSO 55±0.510% -70±0.520% -65±0.520 % -65±0.550% -60±0.5在这个系统中,我们把“县乡镇”的光纤网络称为“一级光纤干线网络

28、”,而把“乡镇村”的光纤网络称为“二级光纤分配网络”。从表2·2得出结论,CNR指标容易达到要求,只要在两级光纤网络系统中,适当提高光设备的光功率,将CNR设计高一些,使其在光缆部分中占去的比例减小,还是可以满足电缆分配系统的要求。其缺点在于因CTB和CSO指标主要决定于设备,不能用提高光功率来解决问题,大部分光设备的CTB和CSO分别在一级光纤网络和二级光纤网络中均被占去30%和20%,从而留给电缆分配系统的比例只剩下30%和50%,由此可见在电缆分配系统中,信号放大器的级数就很有限度。例如CTB指标在电缆分配系统中的比例仅为30%,要求设计为-65dB,根据CTB=CTB(单台指

29、标)+ 20lgN(N:放大器的串接级数),如果采用较理想的功率倍增式放大器,其单台的CTB 指标可按-74dB计算,得N<3,说明在电缆分配系统中最多还不能做到三级放大。这就告诉我们在全县范围的光纤网络中,应尽量避免这种“光/电/光”转换的中继方式。对中等规模的县区而言,采用1310nm光纤网络系统并不是很理想的。1310nm光纤网络系统的光纤损耗大,且不能进行直接光放大,在解决远距离传输时,只能依靠再次发射的中继方法,即只能进行“光/电/光”转换中继。根据上述理论分析,这并不是理想的方案。但对已施工的1310nm光纤网络能否采取补救措施:一是在二级光纤分配网络中大量设置光节点,减少每

30、一个光节点的覆盖面及其所带动的用户数,直到满足要求;二是在两级光纤网络中均另启用一条备用光纤、增加一套光端机设备,使每条光纤中所传输的节目数量减少一半。前一种补救方法需要在二级光纤分配网络中增加大量光设备,费用昂贵,显然不经济实用。后一种补救方法,从技术角度考虑是可行的,它是通过减少在一条光纤中传输的节目数量来提高各项指标。节目数量减少一半,CTB优化20lg2,即6dB,CSO 优化15lg2,即4.5dB,CNR优化20lg2,即3dB。在这种情况下,在乡镇可继续采用以前的“光/电/光”转换中继方式。从表中显示的数据可见,这种解决方式可有效地提高光纤网络中的指标,从而令指标在电缆分配系统中

31、的比例大大增加。这种方式可运用在光纤网络改造中,它在“县乡镇”可使光纤干线网络或在“乡镇村”二级光纤分配网中都必须要多占用一根光纤,多增加一倍的设备,使工程造价提高,但作为改造工程是完全可行的。从技术分析和经济实用的角度概括,采用1550nm光纤网: (1) 为减小各乡镇EDFA对CNR的劣化,要求将EDFA的光输入功率Pin设计大一些(一般Pin>3.5dBm,可将劣化值控制在1.5dB左右),它只需要把光放大器的功率提高约一倍,光发射机不需要增加,而光放大器的功率越大,平均每毫瓦的造价就越低。目前国外已研制出一种掺铒钇双备份泵源的高可靠性大功率的光纤放大器,为这一应用提供了较经济的途

32、径。(2) 只需在乡镇设置一台EDFA,且只要将村庄光节点的CNR设计为50dB。关键是乡镇的EDFA的造价要低。采用1310nm的网络扩容后需: 多占用一根光纤,提高了网络造价; 只需要把CNR设计为满频道50dB(一半节目为53dB),但它需要两套光端机设备,且每个光节点需要两台光接收机或特制的双输入口的光接收机。根据以上分析,“县乡镇村”光纤网络的最佳方案应采用EDFA 直接光放大中继方式的1550nm系统,特别是构造大范围、远距离的有线电视模拟光纤网络时,应做为最佳选择。3.4.4 系统指标分配全系统由前端、光缆网、同轴电缆分配网3部分组成,主要考虑载噪比(C/ N)、二次差拍(CSO

33、)、三次差拍(CTB)3大指标。(1) 载噪比(C/ N)在CATV系统中,C/N值是衡量图像质量的重要指标,要保证系统的图像质量达到4级以上,C/N必须达到43dB以上。采用光缆作干线,可有效提高C/N值,因此极大地延伸了信号的传输距离。C/ N值可根据HFC网的特点在前端、光链路和分配系统之间进行分配,C/ N在前端占20%,在光链路和分配系统各占40%。(2) 三次差拍(CTB)大容量、多业务是HFC系统的发展趋势,随着系统传输频道的增加,CTB在系统中变得更为重要,它较真实地反映了多频道系统内的射频非线性失真。前端各频道几乎不存在互相干扰问题,非线性指标可不分给前端,而在光链路及分配网

34、络中,所有频道都是混合传输,各频道互相串扰,因此把CTB指标分给这两部分,CTB在光纤系统占30 %,在电缆分配系统占70%。(3) 二次差拍(CSO)在光纤系统中,二次失真因不能被抵消而显得尤为重要,在分配比例上,CSO在前端占10%以下,在光纤系统占30%,在电缆分配系统占60%。(4) 系统设计指标 系统带宽:5750MHz;用户终端电平:(69±6)dBV;用户终端指标:C/ N= 43dB,CTB=54dB,CSO=54dB。系统各组成部分指标与系统总指标关系为:C/ N=44-10lgK (2·1)CTB=55-20lgK (2·2)CSO=55-15

35、lgK (2·3)式中K为各组成部分分配比例系数。我们在选用前端调制器,光传输设备及放大器等设备时严格把好各部份设备技术指标。其中选购设备指标均优于表2·3中的数值,则系统出口指标C/N、CSO、CTB均优于设计值。表2·3 系统主要指标分配项目国标(dB)系统设计指标(dB)总前端光缆系统支干线电缆分配系统分配系统(%)分配值(dB)分配系统(%)分配值(dB)分配系统(%)分配值(dB)C/N4344105440485047CSO5455107530656059CTB5455107040615061(5) 一级光纤网(1550nm)一级光网络下行传输共22个点

36、,根据县乡有线网点数少、传输距离远、资金紧张的实际情况,下行传输网络决定采用树枝状网络结构,以降低工程建设费用。一级光网络中光放大器(EDFA)输入光功率3dBm,各光节点输入光功率按0dBm计算,一级光网络指标分配为(见产品说明书):C/N51dB;CTB65dB;CSO65dB。(6) 二级光纤网(1310nm)二级光网络各光节点输入光功率按-1dBm计算,二级光网络指标分配为(见产品说明书):C/N51dB ;CTB65 dB;CSO61dB 。(7) 电缆网(550MHZ带宽) 电缆网采用西安迈克产MIC-6330放大器,串接三级,输入电平65 dB,输出电平99 dB。C/N;CTB

37、;CSO各项指标查说明书如下:C/N=65-N-10logn-2.4=65-8-10log3-2.4=49.8dB;CTB=67-20logn-2(99-102)=67-20 log3-2(99-102)=63.5dB;CSO=66-15logn-(99-102)=66-15log3-(99-102)=61.8dB。3.5 设计依据3.5.1 设计依据(1)GY5063-98市、县有线广播电视网设计规范;(2)GB6510-9730MHz1GHz声音和电视信号的电缆分配系统;(3)GY/T118-95有线电视与有线广播共缆传输系统;(4)GY/T121-95有线电视系统测量方法;(5)GY/T

38、130-98有线电视用光缆入网技术条件;(6)GB7401-87 彩色电视图像质量主观评价方法;(7)GBJ-89民用建筑电缆电视系统工程技术规范;(8)GY/T106-92有线广播电视系统技术规范;(9)GB1583-79 彩色电视图象传输标准;(10)关于有线广播电视现阶段网络技术体制的意见;(11)中国有线广播电视系统主要参数要求;(12)工业企业通信设计规范;(13)建筑防雷设计规范;(14)工业企业通信接地设计规范。3.6 计算公式3.6.1功率计算功率计算公式: PT= (3·1)其中PT:接收端功率,:接收端功率(dB/km) =M + N + L×0.25

39、+ P + Q (3·2)M:最低标准:0dB,N:裕量:1dB,L:以前级光放为准至光收点的全长,P:分支衰减:L中包括的分支器数目和类型(2分支为0.2dB、3分支为0.3dB、4分支为0.4dB、6分支为0.6dB),Q:接头衰减:光通道中,通道衔接的接头数为:0.25dB×2。根据以上公式求出个支路接收端功率。3.6.2分光比计算分光比的计算同上面所进行的功率计算很相似。具体方法是:将各接收端功率求出,然后算出各分支器总功率,最后求出各接收端所占总功率的百分比。3.7 设备选型3.7.1 选择和使用光端机在近年来各市县的有线电视系统技术改造中,光纤传输以其损耗低、抗

40、干扰、容量大等诸多优点获得广泛应用,但由于这是一种新技术,如果系统设计和设备选用不合理,将会给系统带来不可弥补的损失7。 下面就市县HFC(光纤、同轴电缆混合传输)系统建设中如何合理选用光发射机、光接收机的问题进行探讨。3.7.1.1 光端机选用原则(1)较高的性价比;(2)可靠的质量保证体系;(3)良好的售后服务保障体系。在选择品牌时,厂家售后服务及时、保障系统安全运行也是选型的原则之一。 除了以上3条原则以外,产品是否经广电部门批准入网,是否经检测合格,以及厂家有关资质等也是在产品选型时必须考虑的因素。 国外名牌光端机,使用优异线性化的M-2光外调制器及优异的SBS抑制技术,加上先进的数字

41、化驱动电路及微处理机控制系统,可自动将系统性能调整在最优化的状态,与EDFA光放大器配合使用,可以传送CATV信号达120 km以上而仍能保持良好的信号品质,具有很好的适应性,通过后台软件控制SBS值可调整。同时由于是双光回路输出,可经济有效地适用于光环路网络,采用双电源备份设计,建立更可靠的网络系统。 3.7.1.2光端机的优化选用方案 (1)1310nm和1550nm光工作波长的合理选用 1310nm和1550nm光工作波长的经济投入比较 根据有关资料统计,采用1550nm光工作波长时光设备资金投入仅为1310nm光工作波长设备的50%。 1310nm和1550nm光工作波长发射机的优缺点

42、综合比较 1310nm光发射机方案:优点是单机成本低,更换设备时投入少;缺点是总体资金投入较大,传输距离短(最大传输距离约35km)。 1550nm光发射机方案:优点是可以远距离传输(无中继传输可达70km),总体资金投入少;缺点是一次性资金投入大,因单机覆盖面大,为保证信号不间断正常播出,备机资金投入大。 两种光工作波长光发射机优选方案 根据两种光工作波长的优缺点,针对不同情况进行选择:经济条件好的市、县,有足够的资金一次投入,可采用1550nm光工作波长方案,可节省大量资金。经济条件有限而且市、县接农村用户不可能同时进行的HFC网,建议采用1550nm和1310nm光波长混合传输方案。 (

43、2)光发射机的优化选型方案 光发射机品种较多,性能指标和单台价格也相差很大,进行合理选用对保证网络质量和降低建网成本有较大好处8。选用有国家入网证和经过广电总局检测合格的产品。合理选用1310nm和1550nm光工作波长的光发射机。乡镇级光纤网传输距离近最好选用1310nm波长光发射机,投资少,对于传输距离迅、光点又比较多的光纤网,选用1550nm波长光发射机为好,总投资要比1310nm光设备网的少。激光器是光发射机的核心,在选购光发射机,首先要重视激光器的选用,用户可指定选用奥特尔、朗讯、富士通等激光器。考察光发射机的性能参数,观看机内的生产工艺水平。根据对光纤网的设计计算出的所需总功率,合

44、理组合确定光发射机的台数和各台光发射机的输出功率,光发射机功率瓦数大小确定之后,主要看光发射机链路损耗。不同厂家,由于采用的技术、元件加工工艺不一样,相同功率的光发射机链路损耗就不一样。就是同一厂家,由于元件和加工工艺不一样,相同功率发射机链路损耗也不一定一样。所以在选择光发射机时,不能只看功率数值,不关心链路损耗值,应是功率数为参考,主要是看光发射机的链路损耗数值。必须在相同传输频道数,相同C/N、CTB、CSO指标条件下,比较不同厂家生产光发机的链路损耗。如A厂家生产8mw的光发射机链路损耗为9dbm,而B厂家生产8mw的光发射机链路损耗为10dbm。我们就应选用B厂家生产的8mw光发射机

45、。从链路损耗方面考虑使用小于10mw的光发射机比较好,尽量少用大于16mw的光发射机。注意性能价格比,选用质量好、价格又比较便宜的光发射机。选用售后服务好的厂家或公司。 1550nm光发射机和光放大器 1550nm光发射机目前只有原装进口机,选择时最好选用双端口输出,1台光发射机带2台光放大器比较经济合理。 1550nm光放大器有原装进口和国内组装机型,同等功率价格相差较大,进口机运行稳定、质量可靠。 1310nm光发射机优化选用方案 光发射机的单台价格在210万元之间,在有线电视网络中应列为重要设备9。 在HFC网络中光纤传输拓扑结构有两种方式: 第一种:全星型结构,即以中心前端为核心,光纤

46、直接辐射到各光节点,这种结构的优点是信号质量损伤小(中间不经过二级转发),故障率低,缺点是光缆纤芯量大。第二种:双星型传输结构,即光纤传输网分为两级。第一级从中心前端将信号通过光纤传输到光节点,然后各个厂、矿、农村点将自办广播电视信号混合后再通过光发射机进行二级转发传送到各个光节点,这种结构的优点是光纤纤芯较第一种结构少,各种广播电视信号实现共缆传输。 (3)光接收机接收功率在两级光链路中,第一级光链路的光节点对信号质量要求相应高些,光接收功率定为01dB较合适,对第二级光链路的光节点的光接收功率一般可定惟-1-2dB,这比传统量高些,是出于两点考虑:一是光发射机会随着工作时间的延长发射功率会

47、逐渐减弱,二是将系统指标多分配一些给以后的同轴电缆部分,因为同轴电缆部分的质量指标较光缆部分难以保证。(4)光接收机RF输出电平 光接收机接收光功率每提高1dB,载噪比C/N会提高1dB,但二阶组合差拍比C/CSO将提高1.5dB,三阶组合差拍比C/CTB会提高2dB,相反接收机光功率每降低1dB,C/N降低1dB,C/CSO,C/CTB指标分别降低1.5dB和2dB,在光链路设计和调试时必须综合考虑这3个指标,使之都能满足设计要求。 国家有关技术标准规定:有线电视系统的C/N43dB,CSO54dB,CTB54dB,在设计时一般分别取C/N=44dB,CSO=55dB,CTB=55dB,将系

48、统指标再按一定的百分比分配到系统的各部分,分配到光链路部分的C/N一般在50dB左右,CSO,CTB在60dB以上。国内生产的光接收机均采用高电平输出,因此C/N都能满足,但有些光发射机组成的光链路不能满足CSO,CTB指标(最大为58dB,均低于设计值),必须采取以下补救措施:第一,减少系统传输频道数;第二,严格控制光接收机RF输出电平。这样当接收光功率在0dB时,其RF输出电平高达105dBV以上,这对于扩大光节点周围用户覆盖面、提高系统载噪比(C/N)是有利的,但对于传输多频道,特别是40路节目以上的网络是难以保证信号质量的。RF输出电平越高对系统CSO,CTB指标损伤越严重,因此必须严

49、格控制光接收机的输出电平。 (5)光接收机的特点与分类 品牌光接收机的两个主要特点 一是具有“双窗口”功能,即可适应1310nm和1550nm两种光工作波长,其优点是光发射机无论是1310nm或1550nm,光接收机都不改变;二是均预留回传通道,将来只需要添置回传发射模块便可构筑双向交互式宽带业务系统,开展多功能业务。 分类 按外型结构可分为室内型和室外型。室内型的优点是采用标准机箱,外观美观,易与机房内其他设备相协调;室外型的优点是密封性能好,易于防潮。按供电方式可分为集中供电和分散供电,按RF输出端口数量可分为单端口与多端口。 (6)光接收机的选用 在一级光链路的光节点宜选用室内型,二级光

50、链路的光节点一般环境比较差,可选用室外型。3.7.2 光分路器的正确选择随着光纤通信的投资方向由通信干线,城域网,局域网,专用网等向FTTP, FTTH的方向发展.FTTH的核心光器件-光分路器市场的春天也随之到来,市场需求不断扩大,国内外光器件厂家一致看好这一市场。目前有两种类型光分路器可以满足分光的需要:一种是传统光无源器件厂家利用传统的拉锥耦合器工艺生产的熔融拉锥式光纤分路器(Fused Fiber Splitter),一种是以博创科技为代表基于光学集成技术生产的平面光波导分路器(PLC Splitter),这两种器件各有优点,用户可根据使用场合和需求的不同,合理选用这两种不同类型的分光

51、器件,以下对两种器件作简单介绍,供参考。3.7.2.1 熔融拉锥光纤分路器熔融拉锥技术是将两根或多根光纤捆在一起,然后在拉锥机上熔融拉伸,并实时监控分光比的变化,分光比达到要求后结束熔融拉伸,其中一端保留一根光纤(其余剪掉)作为输入端,另一端则作多路输出端。目前成熟拉锥工艺一次只能拉1×4以下。1×4以上器件,则用多个1×2连接在一起。再整体封装在分路器盒中。 这种器件主要优点:拉锥耦合器已有二十多年的历史和经验, 许多设备和工艺只需沿用而已,开发经费只有PLC的几十分之一甚至几百分之一;原材料只有很容易获得的石英基板,光纤,热缩管,不锈钢管和少些胶,总共也不超过

52、一美元,而机器和仪器的投资折旧费用更少,1×2、1×4等低通道分路器成本低;分光比可以根据需要实时监控,可以制作不等分分路器。 主要缺点:损耗对光波长敏感,一般要根据波长选用器件,这在三网合一使用过程是致命缺陷,因为在三网合一传输的光信号有1310nm、1490nm、1550nm等多种波长信号;均匀性较差,1X4标称最大相差1.5dB左右,1×8以上相差更大,不能确保均匀分光,可能影响整体传输距离;插入损耗随温度变化变化量大(TDL);多路分路器(如1×16、1×32)体积比较大,可靠性也会降低,安装空间受到限制。 3.7.2.2 平面光波导功

53、率分路器平面光波导技术是用半导体工艺制作光波导分支器件,分路的功能在芯片上完成,可以在一只芯片上实现多达1X32以上分路,然后,在芯片两端分别耦合封装输入端和输出端多通道光纤阵列。 图4·1 内部结构示意图 图4·2 1X32 PLC光分路器实物照片这种器件的优点:损耗对传输光波长不敏感,可以满足不同波长的传输需要;分光均匀,可以将信号均匀分配给用户;结构紧凑,体积小(博创科技 1×32 尺寸:4×7×50mm),可以直接安装在现有的各种交接箱内,不需特殊设计留出很大的安装空间;单只器件分路通道很多,可以达到32路以上;多路成本低,分路数越多,

54、成本优势越明显。 主要缺点有:器件制作工艺复杂,技术门槛较高,目前芯片被国外几家公司垄断,国内能够大批量封装生产的企业也只有博创科技等很少几家;相对于熔融拉锥式分路器成本较高,特别在低通道分路器方面更处于劣势。3.7.2.3两种器件的主要参数对比总结如表4·1。这两种器件在性能价格方面各有优势,两种工艺技术也都在不断升级,不断克服各自的缺点。拉锥式分路器正在解决一次性拉锥数量不多和均匀性不良等问题;光波导分路器也在降低成本方面作不懈努力,目前两种器件在1X8以上成本已相差无几,随着分路通道的增加平面波导型分路器价格更优。 表4·1 熔融拉锥型分路器与平面光波导分路器参数比较

55、参数熔融拉锥形分路器平面光波导分路器工作波长范围1310(1550)±40nm1260-1650nm功率分配比例可变,不等分均分最大插入损耗(dB)1x4 7.2 1x8 10.5 1x16 14.0 1x32 17.51x4 7.2 1x8 10.5 1x16 13.5 1x32 16.5插入损耗均匀性(dB)1x4 1.61x8 1.81x16 2.41x32 3.01x4 0.61x8 0.81x16 1.21x32 1.7PDL(dB)0.30.2外形尺寸多通道体积很大(1x32:190x120x18mm)很小(1x32:4x7x50mm)波长敏感度高低价格低分路价格低,总体

56、价格高低分路价格高,总体价格低3.7.2.4如何选择器件 如何选用这两种器件,关键要从使用场合和用户的需求方面考虑。在一些体积和光波长不是很敏感的应用场合,特别是分路少的情况下,选用拉锥式光分路器比较实惠,如独立的数据传输选用1310nm拉锥式分路器,电视视频网络可选择1550nm的拉锥式分路器;在三网合一、FTTH等需要多个波长的光传输而且用户较多的场合下,应选用光波导分路器。3.8工程实施3.8.1 光缆的铺设光缆的种类较多,其分类的方法就更多10。按敷设方式可分为:架空光缆、管道光缆、埋式光缆和水底光缆。按光缆结构分有:束管式光缆,层绞式光缆,紧抱式光缆,带式光缆,非金属光缆和可分支光缆。按用途分有:长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。3.8.1.1 光缆线路的路由复测及光缆质量的检查(1)

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论