双向有线电视光纤同轴电缆网基础与设计

双向有线电视光纤同轴电缆网基础与设计第一页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二1、必须符合国标、行标

及各省、市、自治区的相关法规第二页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

关于有线电视系统的部分国标、行标

P-GB50200-1994《有线电视系统工程技术规范》

GB/T6510-1996《电视和声音信号的电缆分配系统》

GY5063-1998《市、县级有线广播电视网设计规范》GY/T106-1999《有线电视广播系统技术规范》

GY/T170-2001《有线数字电视广播信道编码与调制规范》

GY/T180-2001《HFC网络上行传输物理通道技术规范》

GY5075-2005《城市有线广播电视网络设计规范》

GY/T221-2006《有线数字电视系统技术要求和测量方法》第三页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二2．有线电视在现有各种宽带网络中的位置

除有线电视双向光纤电缆混合网CATVTWOWAYHFC以外，目前，具备规模的各种宽带网络还有：

电信网，PSTN→ISDN→ADSL→VDSL；

以太网，ETHERNET→FE→GE→TE；

电力线通信网PLC。

此外，还有无线局域网WLAN。

存在即合理，各种网络均有各自的生存空间。事实上，各种网络各有优缺点，但是，都在进行着数据、声音、图像三网融合的工作，都在努力地争取着数字电视业务。

各种网络之间，又竞争、又联合，形成了错综复杂的局面。

第四页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

各种宽带网络开展三网融合业务各有优缺点

电信网数字用户多，但是，设备配置需升级、线路老化需更新。

以太网是最集约化的网络，但是需全线更新为更高级别的线速路由交换机。

移动网是最方便的随身网络，但是流量小、价格高。

有线电视双向HFC是最佳大容量透明传输网、是最佳广播网、是唯一兼容模拟和数字信号的网络、是目前唯一可传输高清晰度电视HDTV的现实网络。其缺点是，非数字基带信号传输，必须使用大量调制解调器；信号幅度小，容易被干扰。

必须充分认识各种宽带网络的优缺点，知己知彼、扬长避短，方能立于不败之地。

第五页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

交换式数字广播SDB

数字电视总前端的全部广播、窄播信号，不进行多节目传输流MPTS的组合，不进行QAM调制，以数字基带单节目传输流SPTS群的方式输出；

总前端至分前端，采用至少10千兆位的电信级城域以太网10GEMAN，大容量地向各分前端传输；

各分前端只选择总前端送来SPTS群中的广播信号和与本分前端有关的窄播信号，组成若干MPTS，一一对应于边缘IP-QAM调制器群，向HFC网络传输。为尽量缓解MAN的压力，靠缓冲服务器解决重复点播的问题。电缆调制解调器终端系统CMTS设在分前端，负责双向通信。

第六页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

2．1广电系统数字化三步走的战略

2003年开始，发展有线数字电视；

2005年开始，开展卫星直播数字业务和地面数字电视；

2008年开始，大力发展地面数字电视并开播高清晰度电视。卫星直播、网络电视，将成为有线电视强有力的主要竞争对手。

卫星直播的优点是接收方便、节目量大；缺点是没有用户喜闻乐见的当地节目、难以交互。第七页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

2．2有线电视从模拟整体转换为数字的时间表

2005年，直辖市、东部地以上、中部部分地以上、西部省会；

2008年，东部县以上、中部大部分县以上、西部少数县以上；

2010年，中部县以上、西部大部分县以上；

2015年，西部所有县。我国将关闭模拟电视。由于种种原因，有线数字电视计划2003年100万户、2004年1000万户、2005年3000万户的计划没有完成，至2006年底总共只完成了1000万户，但是，迫于残酷的竞争形势，经过上下努力，2007年必定是大发展的一年。美国原定2006年12月31日全境关闭模拟电视，现在已推迟到了2009年2月17日。令人欣喜的是，美国有线电视业从2000年起数字化改造，采用SDB、双向HFC结构，2004年起，收入已反超电信业。第八页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

2．3有线数字电视的发展策略变化广电总局普及有线数字电视的策略：政府领导、广电实施、社会参与、群众认可、整体转换、市场运作。理念转变：网络为王→内容为王→服务为王。用户关心：内容、服务、性价比，不关心技术；努力做到使用户，需要，离不开。

服务项目：视频服务，直播、点播、时移；信息服务，阳光政务、社区服务、网络游戏、互动广告、电视短信、交通服务；

电子商务，家庭银行、电视商城、证卷交易、彩票业务；

IP电话，可视电话。第九页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

2．4卫星、地面、有线数字电视的调制方式卫星数字电视广播DVB-S，采用正交相移键控QPSK调制，效率低，但抗宇宙空间的干扰、噪声能力强；DVB-S2，HDTV采用H.264编码。地面数字电视广播DVB-T，采用编码正交频分复用COFDM调制；地面数字多媒体广播DMB-T，采用时域扩频同步正交频分复用TDSOFDM。均抗多途径干扰、适应临界区无缝换站接收，适用于地面移动接受和固定接收。有线数字电视广播DVB-C，采用多值正交调幅m-QAM调制，效率高（m值16、32、64、128、256、512、1024）。数字多路微波分配系统MMDS、数字多路超高频分配系统MUDS，采用与DVB-C相同的调制方式。用于地面固定接收，适用于分散、空旷、边远地区的固定接收。第十页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

2．5交互式业务是必然趋势要满足用户不同的个性化需求，就必须互动，互动功能是开展增值业务的前提。有线电视系统中的各种互动方式可以是：双向HFC是主流。还有：单向HFC＋以太网、单向HFC＋无线局域网、单向HFC＋电话线、单向HFC预定可选、单向HFC用硬盘录像PVR等。

数字电视广播可暂用单向，交互业务必须双向。

第十一页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二2．6有线数字电视机顶盒为开展数字业务，有线数字电视机顶盒STB必不可少。带有用户管理系统SMS信息的IC卡，由当地有线数字电视网络运营商控制。为给用户提供方便，应有电子节目指南EPG、或电子信息指南EIG。为适应自由选用条件接受系统CAS，机顶盒应该通用，方向是软硬分离、机卡分离。目前，三个方案待市场选择：清华大卡USB2.0、国微大卡PCMCIA、交大小卡SC。电视机更新周期长、机顶盒更新周期短，两种更新周期不同的产品不宜合二为一，电视机内置机顶盒基本否定。机顶盒大体分为基本型、增强型、豪华型三类，但是三者之间无严格的界线。第十二页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二功能比较完善的机顶盒应该具备：Java中间键；既有下行解调器，又有上行调制器(DOCSIS2.0以上)；MPEG-Ⅱ、MPEG-Ⅳ、H.264解码，具有自主知识产权的AVS有望取代所有编解码洋标准，以便各种宽带网之间互连互通；SDTV、HDTV兼容；既有模拟音像输出，又有数字音像输出；具有存储功能；具有电缆调制解调器CM的功能；具有IP电话的功能；可以连接其他数字家庭终端设备。机顶盒更进一步的发展是家庭网关：具有RJ-11、RJ-45、USB、IEEE1394、HDMI（具有高带宽内容保护HDCP功能，2006年7月10日已升级至HDMIv1.3，由165MHz、4.95Gbps，升至340MHz、10.2Gbps）、电缆、光纤等各种入出接口；电缆接口具有QPSK、COFDM、TDSOFDM、m-QAM等解调功能；……。第十三页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

时移电视

时移电视，没有特别严格的定义。一般意义上讲，就是实时存储、带时间标记的延时播放。有几种方法可以实现：

1、实时存储+事后TVOD（自定时延时播放）；

2、实时存储+事后NVOD（分时段延时播放）；

3、无须前端存储，带硬盘录像的PVR机顶盒，也可以实现事先自主时移电视。

第十四页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二3．频分复用FDM频谱配置

3．1频谱配置及调制方式

国内的四种上下行频率分割方式：

30/47MHz；（原美标、原行标）

42/54MHz；（现美标）

55/70MHz；（现日标）

65/87MHz。（现欧标、现行标）

选择上下行频率分割方式的原则：

首选现行标65/87MHz，原因是，符合行标、有效上行通带最宽；

与当地有线电视网络采用的分割方式相同，以便对接。第十五页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二低端上行：5～65MHz，适应不同速率的业务，频道带宽分别为0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.4MHz。送入STB或电缆调制解调器CM的时分复用TDM数字信号，经QPSK、或m-QAM调制器，符合FDM的要求。调频广播：87～108MHz，每频道0.2MHz，载频间隔≥0.4MHz，最多52个频道，调频FM调制。系统管理：108～111MHz，频移键控FSK调制。模拟电视：111～550MHz，每频道8MHz，最多54个频道，调幅残留侧边带AM-VSB调制。数字业务：550～862(750)将来87~862MHz，每频道8MHz，最多96个频道，TDM的数字信号，经m-QAM调制器符合FDM的要求。高端上行：900～1000MHz，预留。至今，高端上行国内外从未用过；而且，随着交互式数字电视业务的开展，下行带宽显得越来越紧张。2004年以来，一些国际大公司，已经将下行带宽上限扩展至1000MHz，下行又可以增加17个频道，变成了最多113个频道。第十六页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

3．2设备频率范围（MHz）前端 光节点 双向宽放下行：光发47～862、光收47～862、宽放47～862。上行：光收5～≥200、光发5～≥200、宽放5～65。无源设备5～1000。其中，上行光收发65~≥200MHz，用于在光节点通路口EXIT加入电缆分配网以外的信号，提高了上行通道的通信能力，模拟电视信号多时，用DFB上行光发；另一个用途是，光节点的各电缆端口均为5~65MHz输入，分别经频谱搬移至65~≥200MHz，再共用一台上行光发射机的技术，国内还无应用。第十七页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

3．3数字信号容量

调制信号的占有带宽，即噪声带宽为

BWocc=(1+)×fs。

式中：

α是滤波器的滚降系数。对M-QAM，α=0.15；对QPSK，α=0.35；

fs是调制的符号率（或Rs）。每频道8MHz的M-QAM调制方式，fs=6.875Mbaud；得噪声带宽BWocc=（1+0.15）×6.875=7.91MHz。

将星座图的符号点数记为M，总共比特率（或Ru）fb=m×fs。

式中：m=10log2M=10logM/log2。

M-QAM所载传输流的每个包长为204字节，减去每包16字节的RS（里德索罗门）纠错码，每包可用188字节。

则：可用比特率fb=总共比特率fb×188/204。第十八页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二M（M-QAM点数）1632641282565121024m=10logM/10log245678910总共比特率fb（Mbps）=m×fs（8MHz频道fs=6.875）27.5034.3841.2548.1355.0061.8868.75可用比特率fb（Mbps）=m×fs×188/20425.431.738.044.450.757.063.4C/N门限（dB）17.720.723.726.729.732.735.7中国下行8MHz频道速率表

（一）第十九页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二（二）0.8bps/Hz信号速率（r=6.4Mbps/8MHz）MbpsM（M-QAM点数）1632641282565121024m=10logM/10log245678910R=mr

25.632.038.444.851.257.664.0C/N门限（dB）17.720.723.726.729.732.735.7第二十页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二上行频道速率表0.8bps/Hz信号速率（Mbps）M（M-QAM点数）rQPSK8163264128256m=10logM/10log212345678频道宽度MHz0.20.160.320.480.640.800.961.121.280.40.320.640.961.281.601.922.242.560.80.641.281.922.563.203.844.485.121.61.282.563.845.126.407.688.9610.243.22.565.127.6810.2412.8015.3617.9220.486.45.1210.2415.3620.4825.6030.7235.8440.96第二十一页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

目前，下行全数字信号的最大容量：

每台下行光发射机，

64-QAM时，96×38=3.6Gbps、113×38=4.3Gbps；

256-QAM时，96×50=4.8Gbps、113×50=5.7Gbps。

64-QAM时，每户最高38Mbps；

256-QAM时，每户最高50Mbps。

目前，上行全数字信号的最大容量：

每台上行光发射机，

64-QAM时，9×30=270Mbps。

每户最高30Mbps。

数字设备配置与全部交互式业务用户的比例，以最高服务速率并发率估算：

图像、乐音1:4（1：10~1：2）；数据、通话1:10。第二十二页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

4．分贝表示法及其计算

有线电视系统中，数据的表述、计算，大量使用分贝。好处是：大数变小数、乘除变加减。

4．1基本公式

两种对数表示法的基本单位：

奈培ln(px/py)，基本单位N，不常用。

贝尔lg(px/py)，基本单位B，常用分贝尔dB。

功率10lg(px/py)(4-1)

10lg(px/py)=10lg〔(ux2/R)/（uy2/R)）=10lg(ux/uy)2

电压20lg(ux/uy)(4-2)第二十三页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

4．2八种分贝表示法

四种相对电平：

增益+dB，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，真数部分比值＞1

衰减-dB，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，真数部分比值＜1

指标+dBc，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，真数部分比值＞1

指标-dBc，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，真数部分比值＜1

四种相对电平，除非特殊需要，在一般文语中均用dB，有使用场合及前言后语的限定，不会发生误解；第二十四页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

四种绝对电平：

功率dBm，10lg(px/10-3)；

逆运算px=10(xdBm/10)×10-3

电压dBmv，20lg(ux/10-3)；

逆运算ux=10(xdBmv/20)×10-3

电压dBμv，20lg(ux/10-6)；

逆运算ux=10(xdBμv/20)×10-6

场强dBμv/m，20lg(ux/10-6)/m第二十五页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

4．3三种绝对电平的相互换算

0dBm变为dBmv，20lg［(10-3×75)1/2/10-3］=48.75dBmv

0dBm变为dBμv，20lg［(10-3×75)1/2/10-6］=108.75dBμv

dBmv变为dBμv，dBmv＋20lg(103)=dBmv＋60dB

dBμv变为dBmv，dBμv－20lg(103)=dBμv－60dB

绝对电平转换加值表

4-1

转换加值(dB)↘

dBmdBmvdBμvdBm——＋48.75＋108.75dBmv－48.75——＋60dBμv－108.75－60——第二十六页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

4．4六种分贝计算方法

乘除变加减：

10lg(xy)=10lgx+10lgy或

20lg(xy)=20lgx+20lgy(4-3)

10lg(x/y)=10lgx－10lgy或

20lg(x/y)=20lgx－20lgy(4-4)

增益、衰减的加减：

直接加减，单位是dB。

增益、衰减与绝对电平的加减：

直接加减，单位服从绝对电平。第二十七页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

+dBc的指标叠加及分离：

Z＝-Clg(10(-X/C)＋10(-Y/C))(4-5)X＝-Clg(10(-Z/C)－10(-Y/C))(4-6)-dBc的指标叠加及分离：

Z＝Clg(10(X/C)＋10(Y/C))(4-7)X＝Clg(10(Z/C)－10(Y/C))(4-8)

功率（电压）的叠加及分离：

Z＝Clg(10(X/C)＋10(Y/C))(4-9)X＝Clg(10(Z/C)－10(Y/C))(4-10)

不同频率的信号相加是功率叠加。相同频率的信号相加是电压叠加；电压叠加与相位有关。

第二十八页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二4．5叠加及分离系数C

叠加及分离系数C表

4-2C/CSO/C/CTB

外调制光链路

直调制光链路

电缆线路

外调制光链路

121010直调制光链路

101515电缆线路

101510/20C/N是10NPR是综合表现，应分别使用C/N、C/CSO、C/CTB各自的系数

P是10；U是20第二十九页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

纯电缆网，一种指标，一种系数，由前向后，顺序计算；

光纤电缆混合网，一种指标，几种系数，只能先在每段相同系数的范围内计算；然后，再依次在不同系数的段间计算。第三十页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

5．噪声和失真

5．1噪声

光链路噪声：

光发相对强度噪声、光电转换量子（散粒）噪声。工程上用光链路损耗与C/N对照表查得；

光纤噪声，每dB光纤损耗造成C/N下降0.1dB。

宽放热噪声:

Un0=20lg(un0/10-6)

=20lg［(pn0×R)1/2/10-6］

=20lg［(KTB×R)1/2/10-6］

=20lg［(1.38×10-23×(273+℃)×B×75)1/2/10-6］

(5-1)

Pn0=Un0－108.75dB(5-2)第三十一页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

热噪声电平Un0、Pn0对照表

5-1

BMHz（1Hz）

0.20.40.81.63.25.756.48.0Un0dBμv20℃

-65.2

-12.2-9.2-6.2-3.1-0.12.4

2.93.860℃

-64.6-11.6-8.6-5.6-2.60.43.03.44.4Pn0dBm20℃

-173.9-120.9-117.9-114.9-111.9-108.9-106.3-105.9-104.960℃

-173.4-120.4-117.4-114.3-111.3-108.3-105.8-105.3-104.3第三十二页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

5．2失真

失真，包括：线性失真、非线性失真。

线性失真包括：幅度失真、相位失真。

非线性失真，即：多信号工作时，非线性器件产生的新生频率成分。在有线电视系统中，谈到失真，如无特指，都是指非线性失真。

非线性失真，采用三信号fa、fb、fc，三阶以内，三角函数分析法分析。结果如下。

第三十三页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二二阶失真三种：

直流成分，设备中的隔直流电容，令其不会叠加；

二次谐波，2fa、2fb、2fc；

二次互调，fa±fb、fa±fc、fb±fc。第三十四页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

二次谐波、二次互调，统称复合二次互调CSO，CSO是一个电平值。载波电平C与复合二次互调电平CSO的差值，就是载波复合二次互调比C/CSO。

C―CSO是+dB，CSO―C是-dB。两种表示方法，绝对值相同，正负号不同。

载波电平C每升高1dB，复合二次互调电平CSO就升高2dB，两者的差值即载波复合二次互调比C/CSO就减少1dB。

第三十五页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二电平频率①C+1dB②CSO+2dB③C/CSO-1dB第三十六页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

三阶失真五种：

基波成分，与原信号同频同相，忽略不计；

三次谐波，3fa、3fb、3fc；

三次互调，2fa±fb、2fa±fc、2fb±fa、

2fb±fc、2fc±fa、2fc±fb；

三次差拍，fa±fb±fc；

交扰调制，每频道(N－1)个。

第三十七页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二三次谐波、三次互调、三次差拍，统称复合三次差拍CTB，CTB是一个电平值。载波电平C与复合三次差拍电平CTB的差值，就是载波复合三次差拍比C/CTB。

C―CTB是+dB，CTB―C是-dB。两种表示方法，绝对值相同，正负号不同。

载波电平C每升高1dB，复合三次差拍电平CTB就升高3dB，两者的差值即载波复合三次差拍比C/CTB就减少2dB。

载波电平C与交扰调制电平CM的差值，就是载波交扰调制比C/CM。

载波电平C每升高1dB，交扰调制电平CM就升高3dB，两者的差值即载波交扰调制比C/CM就减少2dB。

一般，在一个系统中，两种三次失真，只核算最差的一种：

当频道数N少于30时，只核算按算术规律增加的C/CM；

当频道数N多于30时，只核算按指数规律增加的C/CTB。

现在，几乎所有的系统，频道数N均多于30，今后还会更多。所以，三次失真只需核算C/CTB即可。第三十八页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二①C+1dB②CTB+3dB③C/CTB-2dB电平频率第三十九页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

5．3双向HFC光电传输上下行通路的噪声和失真

噪声和失真是光电传输的一对基本矛盾，两者同等重要，不能顾此失彼。

正确的处理原则只能是：

噪声失真平衡。

第四十页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

噪声失真平衡要求：

模数共传时，各项系统指标数值不同，噪声和最差的一种失真，电平余量相等；

全数字信号，噪声失真都视同为噪声，噪声和最差的一种失真，指标数值相等。

模数共传时，系统对噪声和失真要求不同，C/N要求较低，是43dB；而对C/CTB、C/CSO要求较高，是54dB。全数字信号，系统对噪声和失真要求相同，是统一的NPR要求，相比之下，原来的C/N低了，C/CTB、C/CSO高了；必须通过提高光发入、宽放出的工作电平，提高C/N，降低C/CTB、C/CSO，达到NPR最高且一致。即，与模数共传时相比，全数字信号所需的信号总功率必然提高了。

系统的数字信号误码率≤10-6

。第四十一页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二两种信号下的噪声、失真：

模数共传时，各模拟电视频道的载波功率，都集中在图像载频上，因此，有载噪比C/N、载波复合二次互调比C/CSO、载波复合三次差拍比C/CTB之分，而且，均可分别测量；

全数字信号，由于各数字频道内的载波功率都是平均分布的，C/CSO、C/CTB也成了载波互调噪声CIN，噪声、失真难以区分，C/N、C/CTB、C/CSO无法分别测量，只能用统一的功率噪声比NPR代替。

必须清醒地认识到，全数字信号只有NPR，是就表现和测量两个角度而言的，噪声、失真产生的机理，不会随着模拟改数字而发生改变。因此，全数字信号，虽然，噪声、失真指标只有NPR，但是，具体的噪声、失真，仍然是分别计算C/N、C/CTB、C/CSO。

第四十二页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二fvfcfafo模拟频道频谱数字频道频谱第四十三页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二模数共传时数字信号的传输环境：

模拟信号系统指标C/N≥43dB、C/CTB≥54dB；

数字信号需要的C/N，64-QAM时≥26dB、256-QAM时≥30dB。

通常，数字频道功率比模拟频道低，64-QAM时低10dB，256-QAM时低6dB。两种数字频道电平的差值，正好是两种数字频道C/N的差值。

64-QAM时：

C/N≥43-10-10lg（8/5.75）≥43-11.4≥31.6dB；

C/CTB≥54-10-10lg（8/0.3）≥54-24.3≥29.7dB。

256-QAM时：

C/N≥43-6-10lg（8/5.75）≥43-7.4≥35.6dB；

C/CTB≥54-6-10lg（8/0.3）≥54-20.3≥33.7dB。

结论：合格的模拟信号系统传输数字信号毫无问题。

但是，有些模拟信号系统并不合格，为了保证数字信号的正常传输，模拟信号系统中，加入数字信号的频道，指标下限不得低于：

C/N≥43-（31.6-26）≥37.4dB；

C/CTB≥54-(29.7-26)≥50.3dB。第四十四页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二光发入：

噪声失真平衡。取决于光发驱动电平，即调制度，低时噪声差、失真好，高时噪声好、失真差；

光收输入光功率同时影响噪声。

宽放出：

输入电平决定噪声，输出电平决定失真，增益不宜太高。

模数共传时，干放应噪声失真平衡；支放不属于传输，而属于分配，以失真合格为前提，使用最高输出电平。

全数字信号，无论干放、支放，无论下行、上行，均应以各自统一的NPR为准，噪声失真平衡。只是下行支放，稍有特殊。下行支放的输出电平，由用户分配部分的需要决定，一般，会偏离噪声失真平衡电平，但是，必须予以严格限制。第四十五页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二SiSoC/NC/CTBSi+G=SoG第四十六页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

5．4指标分配原则众所周知，系统的噪声和失真，是由各部分有源设备叠加而成的，必须控制各部分有源设备的指标，才能保证整个系统的指标。关于指标分配，有两种思路：

第四十七页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二第一种思路，以指标分配比例为基础，先分配指标，后选配设备。将各部分指标分配比例，按下列各式，计算成为分指标（系统指标基础都是系统指标+1dB）：

C/NX=C/NS+1－10lg(x%)(5-3)C/CSOX=C/CSOS+1－Clg(x%)(5-4)C/CTBX=C/CTBS+1－Clg(x%)(5-5)

由于系统规模千差万别，产品又各不相同，要事先正确合理地设定分配比例，并且事后准确无误地实现分配比例，可能性很小；况且，静态的指标分配，不符合系统实际，指标余量各留1dB远远不够；不少情况下，是倒过来，根据产品指标，确定指标分配比例，再反过来，算回产品指标，比如，光链路指标，基本属于这种情况。因为，光链路指标，是由光收发产品决定的，改变了，就破坏了噪声、失真平衡的原则。

第四十八页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二第二种思路，以合理使用产品为基础，根据规模、实力、环境，先优选设备，后核算指标。原则是：前端指标尽量高；光电传输噪声失真平衡；分配放大器充分利用最恶劣条件下前端、光电传输叠加后剩余的系统指标，确定输出电平范围。这种思路的优点是：可操作性强，强调动态合格，符合系统实际。缺点是：必须由前向后逐段认真计算，比较麻烦。

第四十九页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

6．前端

前端是系统的信号源，应尽可能选用高质量设备。

此外，还应注意：

应根据广播、窄播的需要，搭好多路混合的架子，避免随加随改的麻烦；采用插入损耗小的分配式多路混合器，空闲端口必须终接；为了保证噪声和失真，不宜采用带放大器的混合器。

大中型系统，前端肯定需要宽频带放大器。前端宽放，是系统的首台干放，必须严格控制噪声和失真。必须采用高线性（硅前馈、砷化镓倍功率）、低增益（18~22dB）宽放，必须使用干放中心输出电平，宁可并行多台，也要避免串接。

执行两次一点接地的原则。每个插盒在机柜内的汇流条（棒、板、管）第一次一点接地；每个机柜的汇流条单独引线，在机房的地线汇流条第二次一点接地。同时，机房内必须执行电源地、信号地彻底分离的原则，所有插盒电源插头的地线端必须无效。送入各下行光发射机的信号，信号交流声比≥60dB，即≤0.1%。

前端上下行信号强而集中，容易相互干扰，无论射频、音视频，均应采用高屏蔽电缆和连接器。第五十页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

7．光纤、光缆、连接器、分路器

主用G-652二氧化硅石英玻璃单模光纤，相互熔接的两根光纤，模场直径必须一致；

主要使用光纤素线光缆、谨慎使用带状光纤光缆；

跳线做设备互联；

尾纤做光缆转接或设备连接；

专用尾缆做光缆与室外光节点的转接；

光连接器（含两个插头、一个法兰盘），主用SC/APC，尽量少用FC/APC，彻底更换光缆线路中的PC连接器（C/N、C/CSO将严重劣化），并定期清洁。第五十一页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二各种损耗：

光纤损耗，1310nm0.29～0.35dB/Km，1550nm0.18～0.22dB/Km；

设计平均值0.32dB/Km，0.20dB/Km；

熔接损耗，素线≤0.03dB，带状≤0.05dB，最大≤0.08dB；

连接器损耗，选用≤0.25dB；

分路器附加损耗，两路0.2dB，三路0.3dB，四路0.4dB，

五、六路0.5dB，七、八路0.6dB，九、十路0.7dB……；

分路器严禁空端，否则，反射损耗严重降低，C/N、C/CSO变差。

微弯损耗将导致反射损耗降低，应避免。1550nm的微弯损耗比1310nm更严重。调制信号传输时，不能利用微弯损耗代替光衰减器。

第五十二页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

8．双向HFC接入网的光电交接

光链路：光发高频入至光收内光电转换出的线路。

下行光收内，光电转换后的宽放，属于电缆线路中的第一台宽带放大器，具有两重性：光节点下有宽放时，按干放使用；无宽放时，按支放使用。

光节点：下行接收光电转换、上行发射电光转换的组合。

至少光纤到支线FTTF，光节点以下≤2000户、串接宽放≤3台；

一般光纤到路边FTTC，光节点以下≤500户、串接

宽放≤2台；

最好光纤到建筑FTTB，光节点以下≤125户、串接

宽放≤1台。第五十三页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二宽放宽放光/电电/光光链路电缆网光发射机光接收机第五十四页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二第五十五页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二第五十六页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二第五十七页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二第五十八页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

当下行窄播占一半频带时，双向交互群体规模如下（初期可归并）：

MPEG-2编码，约2000户；

MPEG-4编码，约4000户；

H.264编码，约6000户。

光发带光收：

下行FTTF约1台、FTTC约4台、FTTB约16台；

上行均1对1；若干上行光收混合中继时，应严格控制上行光收的数量，以避免过多的噪声叠加。

光节点尽量小，系统可靠性高，且：

下行通道，信号质量高；

上行通道，户均速率高、干扰噪声小。

第五十九页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

FTTC与FTTB的比较

FTTB比FTTC串行环节少，任何一条从前端至用户线路的串行可靠性肯定提高了。但是，虽然FTTB比FTTC少了一级宽放，全系统光设备的数量却大大增加了，是FTTC的四倍；而且，任一光设备中均包含光、电两部分电路。所以，全系统的并行可靠性并未提高。

一台光节点的上行光发，对应前端的一台上行光收；由于FTTB光节点的数量是FTTC的4倍，在CMTS总数不变的前提下，每个上行解调器接入上行光收的数量，FTTB是FTTC的4倍。每个上行解调器的NPR，以FTTC为基准，FTTB会降低10lg4=6dB；如保持FTTC时的NPR，FTTB时上行解调器的数量，必须增加至FTTC时的4倍。

所以，FTTC、FTTB各有利弊。第六十页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二下行光发平坦输入电平设置：根据下行光发射机说明书设置平坦输入电平。基于87~550MHz正常电平，550MHz悬崖跌落10dB。模数共传时，以AM-VSB为准，FM和64-QAM－10dB、256-QAM－6dB。以AM-VSB为准，QAM电平最大范围，-10~0dB

（GY/T170）。全数字信号，以原C/N0、C/CTB0、C/CSO0和原平坦输入电平为基数，为达到NPR一致，应将电平提高xdB：

C/N0+x=C/CTB0－2xx=(C/CTB0－C/N0)/3(8-1)

或

C/N0+x=C/CSO0－xx=(C/CSO0－C/N0)/2(8-2)

以上两个x，以小者为准。特殊的，若两x相等，恰好符合下式：

C/N0+x=(C/CTB0－2x+C/CSO0－x)/2C/N0+x=1/2C/CTB0+1/2C/CSO0－1.5xx=(1/2C/CTB0+1/2C/CSO0－C/N0)/2.5(8-3)第六十一页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二下行光发平坦输入电平提高xdB之后，核算NPR的最简算式是：

NPR=C/N0+x(8-4)

或依(10-1、2、3)被取中者，分别用：

NPR=C/CTB0－2x或(8-5)NPR=C/CSO0－x或(8-6)NPR=(C/CTB0－2x+C/CSO0－x)/2(8-7)

公式(8-4)与(8-5、6、7)中的被取中者，NPR的计算结果相同。模数共传时，一/二级光链路指标：

C/N≥50/48dB、C/CSO≥60/58dB、C/CTB≥65/63dB。全数字信号，一/二级光链路指标：以模数共传时的一/二级光链路指标为基础，用公式(8-1~7)算得，NPR≥55/53。一/二级光链路的数字信号误码率BER≤10-8/10-7

。下行光发数字信号输入电平。模数共传时，数字信号比模拟信号低6~10dB；全数字信号，提高了6~10dB，同时，由于NPR的统一，又增加了约5dB，两项之和，总共提高了约11~15dB。

第六十二页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

9．下行1550nm光链路

光发射机：DFB恒定光源无Chirp噪声，外调制有效降低了二次失真，受激布里渊散射SBS抑制提高了注入光纤功率，输出双路≥6mw。

掺铒光纤放大器EDFA：输入0～10dBm，饱和输出光功率13～22dBm系列，只附加噪声、几乎无失真。钇铒共掺光纤放大器YEDFA，饱和输出光功率达27dBm，现有线电视系统中应用极少。

光发经光放送入光链路，实用光放入3～6dBm，注入光纤功率≤光发SBS限制（16.5、18、19dBm）；防色散宜≤100Km，超出时，如用G-652标准光纤应加色散补偿光纤或色散补偿器，或改用G-655非零色散位移光纤；输入光功率低时应使用拉曼光放大器。

大中城市市内链环形，地至县、县至乡镇链形；在双向HFC系统中，双向网不用大功率集群分配。第六十三页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

1550nm链形逆算法：

先求输入分路器的两路光功率dBm，并转成mW：

Pa=Pr+La×0.20+(Ma+2)×0.03+Ca×0.25(dBm)，

pa=10(Pa/10)(mW)；

Pb=Pr+Lb×0.20+(Mb+2)×0.03+Cb×0.25(dBm)，

pb=10(Pb/10)(mW)。

再求各自的分路比、插入损耗：

a%=pa/(pa+pb)，la=10lga%－0.2；

b%=pb/(pa+pb)，lb=10lgb%－0.2。

任一路dBm与插入损耗的代数和，均为分路器的输入光功率：

Pi=Pa―la=Pb―lb。

第六十四页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

10．上下行1310nm光链路

下行光发射机：直接调制，DFB激光器光功率随信号变，2～20mw/3～13dBm系列光功率。为防止SBS，不用≥14dBm的光功率。

一/二级星形模拟光链路光收输入光功率：

-2～0/0～1dBm。第六十五页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

1310nm星形逆算法：

先求输入分路器的各路光功率dBm，并转成mW：

Pa=Pr+La×0.32+(Ma+2)×0.03+Ca×0.25(dBm)，

pa=10(Pa/10)(mW)；

Pb=Pr+Lb×0.32+(Mb+2)×0.03+Cb×0.25(dBm)，

pb=10(Pb/10)(mW)；

……

Pn=Pr+Ln×0.32+(Mn+2)×0.03+Cn×0.25(dBm)，

pn=10(Pn/10)(mW)

再求各自的分路比、插入损耗：

a%=pa/(pa+pb……+pn)，la=10lg(a%)－0.n；

b%=pb/(pa+pb……+pn)，lb=10lg(b%)－0.n；

n%=pn/(pa+pb……+pn)，ln=10lg(n%)－0.n

任一路dBm与插入损耗的代数和，均为分路器的输入光功率：

Pi=Pa―la=Pb―lb……=Pn―ln第六十六页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二上行光发射机和上行光接收机：

各种上行光发的C/N、NPR：FP≥30dB，带隔离FP≥40dB，DFB≥50dB（模拟电视必用）。

每个光节点内的上行光发射机，各对应分前端的一台上行光接收机，上行光接收机实用输入光功率的最大范围-7±3dBm。

常用的FP上行光发射机，至少有三种功率，分别适于不同的光缆长度：

-3dBm对应6±4.5Km；

0dBm对应15±4.5Km；

3dBm对应24±4.5Km。

则，上行光接收机的实际输入光功率-7±1.5dBm，只有0~1.5Km的光缆长度，会高≤0.5dB。

（以上条件是：光纤损耗0.32±0.3dB/Km，无微弯损耗，熔接损耗均≈0.03dB，两个插入损耗≤0.25dB的光连接器。如条件差异太大，须按1310nm星形逆算法另算。）

第六十七页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

11．射频同轴电缆

决定电缆损耗，最根本的是两个因素：高频集肤效应

、介质损耗。

高频集肤效应要求，内导体表面、外导体内表面电阻率必须小，为此，必须有防氧化措施。由于低频透入深度深，为保证低频损耗符合规律地小，外导体必须有足够的厚度，否则，低频损耗会增大。

理想的介质是真空，只有在真空条件下，才会是理想电缆。即，在双对数坐标上，电缆损耗特性，是一条斜的直线。但是，内外导体之间，必须有介质支撑，才能保持同轴，所以，不可能有理想电缆。实际电缆，总有高频跌落现象，介质损耗越大，高频跌落越严重。

第六十八页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二fα理想实际第六十九页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二内导体是回路线之一，其材料依直径不同，分别是：铜包钢、紫铜、铜包铝、铜管。

外导体是回路线之一，同时担负对内导体的屏蔽作用，其屏蔽系数：连续氩弧焊铝管≥120dB、四屏蔽≥100dB、两屏蔽≥60dB。为保证屏蔽系数、减少供电压降，室外应使用硬电缆。室内使用软电缆。注意：外导体的厚度不足时，由于低频干扰透入深度深，低频屏蔽系数会降低。

外护套，室外PE抗紫外线老化、绝水；室内PVC阻燃、柔软。

第七十页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二影响电缆损耗六因素：介质、频率、直径、长度、温度、老化。第七十一页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二介质：

对介质的基本要求是：尽量增大空气的比例，同时封闭防潮防水。

真空的介电常数ε0=1，空气的相对介电常数εr≈1，低密度高压聚乙烯的相对介电常数εr=2.3。

目前使用的竹节、物理发泡两种半空气电缆，参数中，没有εr，可以通过传输速率r（又称波长缩短系数），间接地得到εr。

因为r=1/（εr）1/2，则εr=（1/r）2(11-1)

进口竹节介质，r=0.93，εr=1.16；

进口发泡介质，r=0.89，εr=1.26；

国产发泡介质，r=0.87，εr=1.32；

全聚乙烯介质，r=0.66，εr=2.30；

如果电缆进水，r=0.11，εr=78。

介质的εr决定电缆损耗曲线高频端的弯曲度。εr越大，高频损耗越大；电缆损耗曲线高频端的弯曲度越大，越难校正。应该尽量选择传输速率r高，也就是相对介电常数εr小的介质。

介质的发泡度，与内导体外径、外导体内径一起决定特性阻抗75Ω。如果发泡度不均匀，阻抗偏离，就会发生反射，造成某些频率的陷波现象。第七十二页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二频率：

对于r大、εr小的电缆，不同频率的电缆损耗，可以用下式近似求得：

Lx=Lh(fx/fh)1/2(11-2)

直径：

电缆越细，缆损越大。

长度：

电缆越长，缆损越大。

温度：

电缆温度系数0.2%/℃。

生产厂给出的是20℃时的电缆损耗值L0

，各地温度范围不同，应根据本地的电缆温度范围，确定中心缆温℃m和等值正负差±Δ℃，算出中心缆温的电缆损耗Lm

，及正负极限温度时的等值偏差±ΔL。

Lm=L0［1+0.2%/℃(℃m－20℃)］(11-3)

±ΔL=±Δ℃×0.2%/℃×Lm(11-4)第七十三页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二老化：

美国规定，电缆寿命50年，20年电缆损耗增加≤5%。

我国尚无规定，一般，按5年电缆损耗增加≤20%。

室外电缆，按老化后取段长；室内电缆，预留3dB老化余量。

第七十四页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二射频同轴电缆的时延

时延τ(S)=RC(ΩF)

射频同轴电缆的特性阻抗是75Ω，每米半空气介质射频同轴电缆的电容量是50×10-12F，则每米射频同轴电缆的时延是：

τ=75×50×10-12=3.75×10-9=3.75ns

每千米射频同轴电缆的时延是3.75μs第七十五页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二12．双向高频无源设备

分配器是可逆器件：正用分路；反用混合。

分支器的核心是定向耦合器，特点是：

电路全对称、对角线隔离、横向是插损、纵向是支损。

模数共传双向系统输出口：

TV、FM端内经高通、DP端双向损耗小。

数字信号双向系统输出口：

系统输出口仍是一体化铸铝外壳、塑料面板；

电路则以用户需要为准。只需一端的，就是一个转接器；需两端以上的，就是普通分配器电路。

应特别注意，由于没有滤波器隔离，不允许有空闲端；端口可以连接STB、CM，不允许直接连接普通电视机、调频广播接收机。第七十六页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二第七十七页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二第七十八页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二第七十九页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二第八十页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

13．下行宽带放大器(包括前端和光节点内宽放)

13．1两种宽放及其增益

双向宽带放大器分为干放、支放，两种宽放的基本配置大致相同，关键是增益不同。必须做到干支分离。

干放，低增益、中心输出电平、只级连、不带户；

支放，高增益、较高输出电平、不级连、只带户。

主输出模块：

硅推挽硅倍功率或砷化镓倍功率

砷化镓推挽

干放增益(dB)18～2218～2618～30

支放增益(dB)各种模块均为30～40第八十一页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二第八十二页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

13．2电平倾斜改善失真

平坦输出时的信号总功率PF=Ph+10lgN

倾斜输出时的信号总功率PS=(Ph+Pl)/2+10lgN

倾斜比平坦信号总功率降低了

PF－PS=Ph－(Ph+Pl)/2=(Ph－Pl)/2=Slope/2(13-1)

二次失真改善了Slope/2；三次失真改善了2Slope/2，即Slope。

干放按说明书使用倾斜，单模块干放不能使用倾斜；支放按用户分配部分的需要使用倾斜，并根据倾斜的变化量，相应修正失真。

为了保证倾斜不损失C/N，只能使用半倾斜方式，不能使用全倾斜方式。第八十三页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二Lf平坦倾斜PhPlPlSlopeSlope/2PmPm第八十四页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

13．3模数共传宽放电平

干放。先选二、三次失真差者与噪声一起求中心输出电平；根据中心输出电平求各单台干放的噪声、失真；然后，干放指标叠加。

支放。选二、三次失真差者与噪声一起，根据剩余指标，求输出电平范围。第八十五页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

13．3．1干放中心输出电平及其噪声、失真

宽放最低输出电平：

SOmin=C/N+G+NF+Un0+10lgn+ΔL(13-2)

宽放最高输出电平：

SOmax3=SO0－10lg(N/N0)－［C/CTB－(C/CTB0+Slope－Slope0)］/2－10lgn－ΔL(13-3)

或

SOmax2=SO0－10lg(N/N0)－［C/CSO－(C/CSO0

+Slope/2－Slope0/2)］－10lgn－ΔL(13-4)

两个SOmax应选用低的。

SOmin和SOmax共同描述的，就是传统的倒“V”形曲线。第八十六页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二

干放使用中心输出电平：噪声失真平衡；适应电平波动；级连能力最强。

第八十七页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二So10lgnSmaxSmidSmin第八十八页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二干放中心输出电平，即，最低、最高输出电平的平均值：

SOMID=(SOmin+SOmax)/2(13-5）

（13-5）式在合并同类项时，原来(13-2)、(13-3)、（13-4）式中的10lgn和ΔL均被约掉。说明，中心输出电平与宽放串接台数、波动电平无关。第八十九页，共一百二十五页，编辑于2023年，星期二一般情况下，宽放最差的失真是C/CTB，干放中心输出电平：

SOMID=｛C/N+G+NF+Un0+SO0－10lg(N/N0)－

［C/CTB－(C/CTB0+Slope－Slope0)］/2｝/2(13-6a)

干放一般Slope/2－Slope0