有线电视网络的基本知识

广电网络的基本知识陈柏年浙江传媒学院现场信号源电台、电视台节目采编、制播远距离传输本地发射/分配接入本地用户接收光缆干线网卫星微波有线广播电视分配网无线发射台广播电视技术系统基本构成示意图有线用户无线用户我国有线电视传输与分配系统示意图有线电视前端系统传输市地有线电视分配网各地有线电视网络公司光缆干线各省市有线电视网络公司分配用户有线数字电视广播示意图电视短信视频点播在线游戏信息服务网上冲浪有线广播电视分配网电视机成为家庭多媒体信息终端数字电视内容两个重要定义有线电视CATV（CableTelevision）用射频电缆、光缆、多路微波或其组合来传输、分配和交换声音、图像及数据信号的电视系统。光纤同轴电缆混合有线电视网HFC（HybridFiberCoaxCATVnetwork）用光纤和射频同轴电缆的组合来传输、分配和交换声音、图像和数据信号的有线电视网络。HFC网络典型结构

铝管同轴电缆四屏蔽电缆00:451234567890集中分配集线器光节点干线放大器一级光纤干线二级光链路用户分配接入网同轴电缆传输网“最后一公里”接入网Cablemodem分前端分前端分前端分前端广电网络的“三化”目标1.光缆化-光缆尽量向下延伸，做到最后一级光节点所带用户小于500户，地理范围小于1公里，光节点后放大器延长串接数不超过2级。2.宽带化-本地网络的带宽做到农村750MHz，城市862MHz。3.双向化-本地网络具备双向传输的能力，主要采用HFC接入、EPON+LAN或EPON+EOC接入。双向HFC网频率规划

波段频率范围业务内容RRa：5.0-20.2MHz上行业务上行窄带数据业务、网络管理（上行）Rb：20.2-58.6MHz上行宽带数据业务Rc：58.6-65.0MHz上行窄带数据业务、网络管理（上行）X65-87MHz过渡带FM87-108MHz下行业务

广播业务A110-1000MHz模拟电视及数字电视广播网络管理控制（下行）下行宽带数据业务上行通道UPPATH下行通道DOWNPATH56587108566111223463470862958RFMEDAB1B2C2C1频率规划图f[MHz]频率（MHz）安排5~65数据上行87~108调频（FM）、数据广播业务111~223A频段223~463B频段，又分为B1、B2两个频段463~470未用470~566C频段，又分为C1、C2两个频段566~862D频段862~958E频段，待定我国现有的CATV系统上限频率标准频道

增补频道可传套数(TV)300MHzDS-6～DS-12Z-1～Z-1623450MHzDS-6～DS-12Z-1～Z-3542550MHzDS-6～DS-22Z-1～Z-3754750MHzDS-6～DS-42Z-1～Z-4279

860MHzDS-6～DS-56Z-1～Z-4293广电宽带城域网定义广电宽带城域网：（BroadbandMetropolitanAreaNetworkforBroadcast&Television）由广播、交互两个信道组成的用射频电缆、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。广电宽带城域网的五个要素1、信道构成-具有广播和交互两个信道，分别用于完成广播式和交互式业务；2、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；3、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；4、处理对象-图像、声音及数据三种信号；5、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。城域网广播信道基本结构模型

InternetInternet信息信息中心中心核心网络SC无线接入CMOUHFC接入（公众用户）

图2城域网交互信道结构模型

（骨干环型，多种接入方式）无线接入（公众用户）LANLAN接入（集团用户）LAN接入（公众用户）SCSCMC

MC：主中心

SC：分中心

CM：线缆调制解调器OU：光接收单元城域网交互信道结构模型广电宽带城域网的结构（一）广播信道1、前端：一个总前端和若干个分前端2、干线：一级和二级光链路干线（1）一级光链路：总前端和分前端之间的光纤链路。（2）二级光链路：分前端和光节点之间的光纤链路。3、分配网：同轴电缆分配网（1）光节点到用户分配放大器之间由延长放大器组成的同轴电缆传输线路。（2）用户分配放大器在楼栋之间的电缆无源分配线路。（3）楼栋内部用户之间的电缆无源分配线路。广播信道1、基本特征：宽带广播信号（包括视频、音频及数据）的传输和分配信道。2、组成部分：前端系统、传输干线、同轴电缆分配网络和用户终端。3、开展业务：模拟电视广播业务、数字电视广播业务和数据广播业务。4、信号来源：①卫星传送信号，②经光缆、电缆或微波传送信号。③开路收转信号。④自办节目信号。5、频率规划：上行5～65；过渡带65～87MHz；调频广播（FM）、数据广播业务87~108MHz；模拟电视、数字电视和数据业务111~958MHz，共分为A、B、C、D、E五个频段。广电宽带城域网的结构（二）交互信道（正向交互信道和反向交互信道）1、骨干网：（1）一个主中心和若干分中心（2）主中心和分中心之间连接骨干光纤链路。2、接入网：对HFC来说（1）分中心和光节点之间二级光纤链路。（2）光节点和用户终端之间同轴电缆。分布式HFC网络（主流模式）

（总前端+一级光纤+分前端+二级光纤+同轴分配网模式）基本特点：以城市或区域有线电视网的总前端为中心的多个分前端传输模式。总前端通过干线向各个分前端传输信号，原则上节点由各分前端馈送信号。分前端除了可收转本地电视节目和自办节目外，还是数字光纤和模拟光纤传输平台的光分配与交换中心。适用场合：地级市以上网络Ethernet

ConnectionTwistedPairRJ-11connectionPCTVHFCPlant家庭用户接入连接有线广播电视网的三类业务基本业务（BasicService）扩展业务（ExtendService）增值业务（Supplementary/IncrementService）三类业务1、基本业务：为广大公众提供服务的喉舌性、宣传性、公益性、大众性广播业务、电视业务和数据广播业务。2、扩展业务：针对特定的人群的特殊需要用户所开展的带有广播特色的社会群体业务。3、增值业务：利用有线广播网的大容量、宽频带和双向化，开展数据通信、计算机联网具有双向交互功能的交互业务和多媒体业务。视频业务音频业务数据业务话音业务模拟节目电话通信1、实时播出，2、非实时播出单向分配式数字节目1、多路模拟节目，2、模拟加减扰节目双向分配式1、电话点播，2、准视频点播3、视频点播，4、游戏点播5、家庭服务1、调频广播，2、多路数字广播，3、音乐点播双向通信式单向广播式图文广播1、逆程图文，2、全程图文本地信息发布1、国内通信，2、本地信息查询，3、接入Internet可视电话1、国内通信，2、接入公用电话网个人通信有线电视综合业务宽带网络广电宽带城域网的主要特点1、模拟信号和数字信号并存2、多种复用方式和多种调制方式并存3、光缆和电缆并存4、信号分配和信息交换并存广电宽带城域网的发展趋势1、结构双向化2、整体数字化3、网络光纤化4、业务综合化5、服务个性化现代有线电视结构简图一、前端Headend

前端：接在信号源与光链路之间的设备组合。功能：有线电视系统的信息源和交换处理中心。完成对各种信号的接收、加工、处理、组合和控制，为全系统提供用户所需要的广播电视节目信号，以及与系统正常运行相关的参考信号。组成部分：①模拟前端②数字前端③数据前端三种前端1、模拟前端部分：主要完成模拟广播电视各类信号源的接收和下行模拟电视信号和调频声音广播信号的加工处理，并将各路信号混合成复合RF信号送给传输干线。2、数字前端部分：主要完成数字广播电视各类信号源的接收和下行数字电视信号和数字声音广播信号的加工处理，并将各路信号混合成复合RF信号送给传输干线。3、数据前端部分：主要完成交互信道中数据中心（枢纽）的功能。1、模拟前端架构图2、数字前端架构图3、数据前端架构图4、双向HFC网络前端/分前端简化方框图二、双向HFC的光链路光纤（1）光纤的结构:纤芯（光密媒质，传导光波），包层，纤外涂覆层和塑料保护层。（2）光纤的模式：表示光纤中电磁场（传导模）沿光纤横截面的场形分布和沿光纤纵向的传播速度。（3）光纤的三个低损“窗口”：850nm、1310nm、1550nm。（4）光纤的性能性能参数定义量纲原因损耗系数α单位距离（1公里）光信号能量衰减的分贝值。[dB/km]散射损耗、吸收损耗、辐射损耗色散系数D单位波长间隔（1纳米）的光经单位距离（1公里）光纤后的时延值。[ps/nm*km]模间色散，材料色散、波导色散光缆（1）光缆基本组成：缆芯、护套和外护套三部分。（2）光缆基本型式：层绞式、骨架式、中心束管式和带状式。（3）光缆敷设方法：管道敷设、直埋敷设、架空敷设和水下敷设。（4）光缆接续：包括光纤的接续和光缆接头盒两个方面。接续的方法有熔接、活动连接和机械连接。光纤的接续指标包括连接损耗、反射损耗、温度特性和机械强度。光纤接续使用专用机器（如熔接机）和专用工具。1、有线电视中使用的三类激光器

激光器是光发射机的光源，也是最重要的器件。有线电视中主要使用两种半导体激光器：InGaP/InP（发光半导体/基片材料）制作的激光二极管LD（LaserDiode）分布反馈式激光二极管DFB-LD（DistributedFeedBack-LD）用于正向。法布里-珀罗激光二极管FP-LD（Fabry-PerotLD）。用于反向。固体激光器：掺钕钇铝石榴石Nd:YAG（NeodymiumYttriumAluminumGarnet）。用于正向。VSB-AM光发射机两种类型：直接调制光发射机：常采用DFB激光器，射频信号经过相应处理后直接驱动激光器，完成光强调制，其激光的产生和调制是合在一起的。外调制光发射机：常采用YAG固体激光器，其激光的产生和调制是分别进行的。两种类型下行光发射机（1）直接调制光发射机：常采用DFB激光器，射频信号经过相应处理后直接驱动激光器，完成光强调制，其激光的产生和调制是合在一起的。（2）外调制光发射机：常采用YAG固体激光器，其激光的产生和调制是分别进行的。2、常见的光检测器PD正型-本征型-负型光电二极管PIN-PD（Positive-Intrinsic-NegativePhotodiode）：PIN光电二极管无增益，灵敏度低，但要求偏压小，暗电流小，动态范围大，适用于高速脉冲和模拟电视的光/电转换。雪崩光电二极管APD（AvalanchePhotodiode）：APD光电二极管有增益，灵敏度高，但要求偏压高，适用于小信号检测和数字信号的光/电转换。有线电视系统中一般使用PIN光电二极管。光接收机1、作用：把光信号还原为射频信号并加以放大。2、光检测器的作用：利用半导体的光电效应（照射到金属或半导体上产生光电流的现象）将光信号转换成电信号，实现光/电转换。光接收机框图3、掺铒光纤放大器EDFA原理和结构光放大器1、光放大器种类：掺杂光纤光放大器有1550nm波段的掺饵光纤放大器（EDFA）和1310nm波段的掺镨光纤放大器。2、光放大器原理：泵浦激光器为光放大器提供能量，通过光复用器进入一段掺杂（掺铒或掺镨）光纤，泵浦光激励掺杂光纤，使掺杂光纤感应并释放能量，从而达到光信号的放大。4、分光器，光纤连接器光无源器件（1）光耦合器：对同一波长的光功率进行分路或合路的无源器件。（2）光纤连接器：一种用于活动连接光纤的器件。（3）光纤衰减器：一种用于对光功率进行衰减的器件。（4）光隔离器：一种顺向低损耗、逆向高损耗的非可逆单向导光器件。光纤适配器(法兰盘)，防水尾缆

光缆接头盒，光纤跳线光纤活动连接器1、型号：常用XX/YY表示（1）XX指活动接头的结构和形状，分有螺旋接头FC、快速接头SC等；（2）YY指活动接头的端面形状，分有平型接头FC、物理接触接头PC、带角度物理接触接头APC等。2、机房首选光纤活动连接器：FC/APC或SC/APC。光纤熔接机，手掌光纤熔接机

手持式光功率计，光时域反射仪

光缆接头盒三、电缆用户分配网电缆用户分配网络的组成组成：有源器件（延长放大器、楼栋分配放大器、供电器）无源器件（分配器、分支器、终端盒、接插件等）同轴电缆。同轴电缆1、组成：内导体、绝缘体、外导体（屏蔽层）和护套。2、三大特性：①传输特性：传输信号频率越高，衰减就越大。衰减量与电缆的长度成正比。衰减系数α：单位长度（一般取100米）电缆信号功率衰减的分贝值[dB/100m]。α=10（1/L）lg（P2/P1）[dB/100m]α2[dB/100m]

=α1[dB/100m]×（f2/f1）1/2②温度特性：一般电缆的温度系数是0.2%/摄氏度。电缆衰减变化量=αT×ΔT×L③阻抗特性：标称特性阻抗均为75Ω。双向HFC同轴电缆网部分1、射频同轴电缆结构同轴电缆由内导体、绝缘体、外导体（屏蔽层）和护套4部分组成。绝缘体（电介质）使内、外导体绝缘并保持轴心重合。2、双向放大器

（two-wayamplif