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文檔簡介
1、<p> 數(shù)字電視光纖傳輸網(wǎng)絡設計</p><p> 系 別:信息科學與技術學院</p><p> 專 業(yè) 班:電子信息工程1103班</p><p><b> 姓 名: </b></p><p><b> 學 號: </b></p><p&
2、gt;<b> 指導教師: </b></p><p><b> 2015年5月</b></p><p> 數(shù)字電視光纖傳輸網(wǎng)絡設計</p><p> The Design of Digital TV fiber optic Transmission Network</p><p><b
3、> 摘 要</b></p><p> 隨著時代的發(fā)展,網(wǎng)絡的發(fā)展越來越快,光纖網(wǎng)絡隨著科技的發(fā)展不斷的向不同的用戶延伸,偏遠地區(qū)光纖網(wǎng)絡需要覆蓋到所有的地區(qū),部分村和區(qū)需要的不只一個光節(jié)點;再是為適應傳輸有線數(shù)字電視節(jié)目和交互數(shù)字信息的需求,有線電視網(wǎng)絡逐步向改造升級為綜合寬帶信息網(wǎng)方向發(fā)展。為了適應發(fā)展的要求,必須對IPTV/DVB的傳輸網(wǎng)絡進行整體的規(guī)劃和設計。</p>
4、<p> 本課題對DVB和IPTV傳輸系統(tǒng)的特點和功能進行詳細的分析,然后從實際出發(fā),對宜都市城域網(wǎng)的傳輸部分進行完整的設計,設計出兩種方案,分別是雙向HFC網(wǎng)絡和單向HFC網(wǎng)絡+IP網(wǎng)絡,之后討論如何從最好的配置方法和成本等等方面來設計一個完整的傳輸網(wǎng)絡,經(jīng)過一系列選擇,選定單向HFC+IP網(wǎng)絡完成宜都市城域網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡的設計,對選定的方案即DVB/IPTV傳輸網(wǎng)絡進行詳細的配置,畫出路由圖,計算出指標分配,經(jīng)驗算后,得出
5、最后的方案。</p><p> 關鍵詞:DVB IPTV 傳輸網(wǎng)絡 </p><p><b> Abstract</b></p><p> The development of the network more and more quickly, the fiber with the development of science an
6、d 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 cable te
7、levision program and interactive digitalinformation needs, cable television network to transform upgrade forintegrated broadband information network development. In order to meet the</p><p> In the subject,
8、 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
9、is the bidirectional HFC network and one-way HFC Network + IP 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 netw
10、ork transmission network of Yidu Citymetropol</p><p> Key words:DVB IPTV Transmission network</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 摘要I</b></p><p>
11、; AbstractII</p><p><b> 緒論1</b></p><p> 1 DVB/IPTv傳輸系統(tǒng)2</p><p> 1.1 DVb傳輸系統(tǒng)2</p><p> 1.2 IPTV傳輸系統(tǒng)3</p><p> 2 設計要求及指標分配6</p>
12、<p> 2.1 設計依據(jù) 6</p><p> 2.1.1 相關技術標準 6</p><p> 2.1.2 網(wǎng)絡功能和網(wǎng)絡發(fā)展規(guī)劃 6</p><p> 2.2 方案選擇 6</p><p> 2.2.1 雙向HFC網(wǎng)絡 7</p><p> 2.2.2 單向HFC+寬帶I
13、P網(wǎng)8</p><p> 2.3 寬帶網(wǎng)絡組網(wǎng)方式8</p><p> 2.4 網(wǎng)絡組成和指標分配 9</p><p> 2.4.1 光發(fā)射機和光放大器 10</p><p> 2.4.2 光接收機10</p><p> 2.4.3 有線電視系統(tǒng)的指標分配10</p>&l
14、t;p> 3 DVB/IPTV網(wǎng)絡設計14</p><p> 3.1 網(wǎng)絡概況14</p><p> 3.2 指標分配14</p><p> 3.3 光功率分配14</p><p> 3.4 前端光發(fā)射機與EDFA的配接15</p><p> 3.5 指標驗算15</p&g
15、t;<p> 3.6 網(wǎng)絡配置圖16</p><p> 3.7 寬帶網(wǎng)絡設備配置17</p><p><b> 結(jié)論18</b></p><p><b> 致謝19</b></p><p><b> 參考文獻20</b></p>
16、<p><b> 緒 論</b></p><p> 傳輸網(wǎng)絡是指用一系列的介質(zhì)(光纖,雙絞線等)經(jīng)過電路的調(diào)整變化依據(jù)網(wǎng)絡傳輸協(xié)議來進行通信的過程。其中網(wǎng)絡傳輸需要線路,也就是網(wǎng)絡中發(fā)送方與接收方之間的物理通路,它對網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通信具有一定的影響。常用的傳輸介質(zhì)有:雙絞線、同軸電纜、光纖、無線傳輸媒介。</p><p> 實現(xiàn)IPTV/DVB的混合傳
17、輸有著巨大的戰(zhàn)略意義,其是實現(xiàn)三網(wǎng)融合的前提條件,實現(xiàn)三網(wǎng)的融合不僅是將現(xiàn)有網(wǎng)絡資源有效整合、互聯(lián)互通,而且會形成新的服務和運營機制,并有利于信息產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,以及政策法規(guī)的相應變革。融合以后,不僅信息傳播、內(nèi)容和通信服務的方式會發(fā)生很大變化,企業(yè)應用、個人信息消費的具體形態(tài)也將會有質(zhì)的變化。它并不是現(xiàn)有三網(wǎng)的簡單延伸和疊加,而應是其各自優(yōu)勢的有機結(jié)合。將電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)合并在一起,讓電信與電視和數(shù)據(jù)業(yè)務結(jié)合為一體,構(gòu)成可
18、以提供現(xiàn)有在三種網(wǎng)絡上提供的話音、數(shù)據(jù)和視頻各種業(yè)務的新網(wǎng)絡。</p><p> 我國現(xiàn)在已經(jīng)開始進行三網(wǎng)融合的工作,而傳輸網(wǎng)絡將會是其中最重要的環(huán)節(jié)之一。</p><p> 1 DVB/IPTV傳輸系統(tǒng)</p><p> 1.1 DVB 傳輸系統(tǒng)</p><p> DVB是數(shù)字視頻廣播Digital Video Broadcasti
19、ng的英文縮寫,它的組成由是用統(tǒng)一的一系列受到國際承認的公開標準組成。數(shù)字視頻廣播項目即DVB項目是一個由多個成員組成的工業(yè)組織,數(shù)年前,在歐洲,數(shù)個組織成立了DVB組織即國際數(shù)字視頻廣播組織。這個新的組織決定了這項新的技術的走向,它必須是建立在MPEG-2壓縮算法上的數(shù)字技術,而且必須是以用戶端為導向的數(shù)字技術。為可使在此系統(tǒng)內(nèi)的各種傳輸方式之間能有個最靈活的轉(zhuǎn)換方式,所以數(shù)字視頻廣播組織的宗旨是要設計一個通用的數(shù)字電視系統(tǒng),盡最大的
20、努力增加通用性。數(shù)字視頻標準提供了一套完整的、適用于不同介質(zhì)的數(shù)字電視系統(tǒng)體系。數(shù)字廣播傳輸系統(tǒng)利用了包括衛(wèi)星、有線、地面及所有通訊方式在內(nèi)的所有通用電視廣播傳輸媒體。</p><p> 數(shù)字視頻廣播標準(DVB)的傳輸系統(tǒng)分為兩個部分,分別為信源編解碼(Source Coding)和信道編解碼(Channel Coding)。Source Coding采用MPEG-2碼流,在最開始需要對音頻和視頻進行復用,在
21、之后將很多個電視節(jié)目流進行傳輸復用。在接受端進行相應的解復用和解碼。Channel Coding包括:前向糾錯編碼、譯碼、調(diào)制、解調(diào)和上、下變頻3部分。衛(wèi)星傳輸采用4相相移鍵控調(diào)制方式,有線傳輸采用正交振幅調(diào)制方式,地面?zhèn)鬏敳捎肅OFDM(編碼正交頻分復用)或16VSB(16電平殘留邊帶調(diào)制)方式。</p><p> DVB-S-數(shù)字衛(wèi)星直播系統(tǒng)標準:數(shù)字衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)是為了滿足衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬及衛(wèi)星信號的傳輸特
22、點而設計的。該標準以衛(wèi)星作為傳輸介質(zhì)。將視頻、音頻以及資料放入固定長度打包的MPEG-2傳輸流中,信號在傳輸過程中有很強的抗干擾能力,然后進行信道處理。通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的壓縮數(shù)字信號,經(jīng)過衛(wèi)星接收機后由衛(wèi)星機頂盒處理,輸出視頻信號。這種傳輸覆蓋面廣,節(jié)目量大。數(shù)據(jù)流采用四相相移鍵控調(diào)制(QPSK)方式,在使用MPEG-2的MP@ML(主類@主級)格式時,用戶端達到CCIR601演播室質(zhì)量的碼率為9Mb/s,達到PAL質(zhì)量的碼率為5Mb/s。
23、在DVB-S標準公布以后,幾乎所有的衛(wèi)星直播數(shù)字電視均采用該標準,我國也選用了DVB-S標準。</p><p> DVB-C 數(shù)字有線廣播系統(tǒng)標準:該標準以有線電視網(wǎng)作為傳輸介質(zhì),應用范圍廣。有線電視系統(tǒng)分為兩部分:CATV前端和綜合解碼接收機(IRD)。采用MPEG-2壓縮編碼的傳輸流,由于傳輸介質(zhì)采用的是同軸電纜,與衛(wèi)星傳輸相比抗外界干擾能力強,信號強度相對較高。調(diào)制方式有16、32、64QAM三種方式,對
24、于QAM調(diào)制而言,傳輸信息速率越高,抗干擾能力越低。采用64QAM正交振幅調(diào)制時,一個PAL通道的傳輸碼率為41.34Mb/s。DVB-C傳輸系統(tǒng)的具有如下幾點主要特點:可與多種節(jié)目源相適配。DVB-C傳輸系統(tǒng)所傳送的節(jié)目既可來源于從衛(wèi)星系統(tǒng)接收下來的節(jié)目,又可來源于本地電視節(jié)目,以及其它外來節(jié)目信號;可用于標準數(shù)字電視又可用于HDTV。</p><p> DVB-T數(shù)字地面廣播系統(tǒng)標準:此系統(tǒng)的標準是1998
25、年通過的,這是最復雜的DVB傳輸系統(tǒng)。不用編碼正交頻分復用(COFDM)調(diào)制方式,8MHz帶寬內(nèi)能傳送4套電視節(jié)目,而且傳輸質(zhì)量高。采用MPEG-2數(shù)字視頻、音頻壓縮編碼技術。地面數(shù)字發(fā)發(fā)射的傳輸容量,在理論上大至與有線電視系統(tǒng)相當,本地區(qū)覆蓋好。此系統(tǒng)有利于數(shù)字與模擬電視共存,在與現(xiàn)行模擬電視混合傳輸方面顯示出優(yōu)勢。DVB-T標準中主要規(guī)范的是發(fā)送端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信號處理方式,對接收端則是開放的,各廠商可以開發(fā)各自的DVB-T接收設備,
26、只要該設備能夠正確接收和處理發(fā)射信號,并滿足DVB-T中所規(guī)定的性能指標。</p><p> DVB-MS 是高于10GHZ的數(shù)字廣播MMDS分配系統(tǒng)標準:MMDS是采用調(diào)幅微波向多點傳送,分配多頻道電視節(jié)目的系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于DVB-S,使攜帶大量節(jié)目的微波信號直接入戶。用DVB-S接收機配上一個MMDS頻率交換器就可以接收DVB-MS信號。</p><p> 1.2 IPTV傳輸系統(tǒng)
27、</p><p> IPTV是一種利用寬帶有線電視網(wǎng),即交互式網(wǎng)絡電視,它包括了互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通訊等技術,向個人用戶端提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式服務的技術。個人用戶端在家可以享受IPTV服務以下3種服務,計算機,網(wǎng)絡機頂盒+普通電視機和手機,平板等。它能夠很好地適應當今網(wǎng)絡飛速發(fā)展的趨勢,充分有效地利用網(wǎng)絡資源。交互式網(wǎng)絡電視既不同于傳統(tǒng)的模擬式有線電視,也不同于經(jīng)典的數(shù)字電視。因為,傳統(tǒng)的和經(jīng)典的數(shù)字
28、電視都具有頻分制、定時、單向廣播等特點,盡管經(jīng)典的數(shù)字電視相對于模擬電視有許多技術革新,但只是信號形式的改變,沒有觸及媒體內(nèi)容的傳播方式。</p><p> IPTV是以寬帶有線電視網(wǎng)為基礎設施,交互式網(wǎng)絡電視主要以以家用電視機為主,通過互聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議來提供包括電視節(jié)目在內(nèi)的多種數(shù)字媒體服務。特點表現(xiàn)在:用戶端可以接收到非常高的質(zhì)量的媒體服務。用戶可有極為廣泛的自由度選擇寬帶IP網(wǎng)上各網(wǎng)站提供的視頻節(jié)目。實現(xiàn)媒體
29、提供者和媒體消費者的實質(zhì)性互動。IPTV采用的播放平臺將是新一代家庭數(shù)字媒體終端的典型代表,它能根據(jù)用戶的選擇配置多種多媒體服務功能,包括數(shù)字電視節(jié)目,可視IP電話,DVD/VCD播放,互聯(lián)網(wǎng)游覽,電子郵件,以及多種在線信息咨詢、娛樂、教育及商務功能。為網(wǎng)絡發(fā)展商和節(jié)目提供商提供了廣闊的新興市場。當前中國通信事業(yè)正在迅猛地發(fā)展,用戶對信息服務的要求越來越高,特別是寬帶視頻信息??梢哉f中國已基本具備了大力發(fā)展IPTV的技術條件和市場條件。
30、</p><p> 一般所說的IPTV與數(shù)字電視,有相同的地方也有不同的地方。一個著名網(wǎng)絡公司的技術專家從下面幾方面闡述了二者的異同。一是技術體系上,IPTV系統(tǒng)又叫交互電視,再是它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括流媒體服務、節(jié)目采編、存儲及認證計費等子系統(tǒng),主要存儲及傳送的內(nèi)容是以MPEG-4為編碼核心的流媒體文件,基于IP網(wǎng)絡傳輸,通常要在邊緣設置內(nèi)容分配服務節(jié)點,配置流媒體服務及存儲設備,用戶終端可以是任何個人用的客戶
31、端,如手機。</p><p> 有線數(shù)字電視的廣播網(wǎng)采取的是HFC網(wǎng)絡體系,與傳統(tǒng)的模擬有線電視網(wǎng)絡體系架構(gòu)相同,而開展新型的交互式業(yè)務情況下(如VOD),網(wǎng)絡體系會有所不同。有線數(shù)字電視VOD系統(tǒng)主要包括VOD服務、節(jié)目采編、存儲及認證計費系統(tǒng),主要存儲及傳送的內(nèi)容是MP-2TS流,采用IPOVERDWDM技術,基于DVDIP光纖網(wǎng)傳輸,與IPTV的分布式架構(gòu)不同,有線數(shù)字電視VOD系統(tǒng)采用的是集中式的服務架
32、構(gòu),在HFC分前端并不需要配置用于內(nèi)容存儲及分發(fā)的視頻服務器,只需要放置DWDM接收機及GAM調(diào)制等設備即可,大大降低了系統(tǒng)的運營成本及管理復雜度,用戶終端是數(shù)字機頂盒+電視機。目前國內(nèi)已經(jīng)基本形成數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)鏈,出現(xiàn)了眾多的數(shù)字電視機頂盒制造商、前端設備制造商、系統(tǒng)集成商。</p><p> IPTV具有很好的交互特性,這是因為IPTV它具有IP網(wǎng)的先天優(yōu)勢即2對稱交互。其節(jié)目在網(wǎng)內(nèi),可采用廣播,組播,單播多
33、種發(fā)布方式。可以很好的完成現(xiàn)實生活中的種種功能,比如遙控器上的所有功能,電子菜單等等。另外基于因特網(wǎng)的其它內(nèi)容業(yè)務也可以展開,如E-Mail等。</p><p> IPTV最大的賣點就是它的交互性能,及因特網(wǎng)內(nèi)業(yè)務的擴充。IPTV還可以非常容易地將電視服務和互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、E-Mail,以及多種在線信息咨詢、娛樂、教育及商務功能結(jié)合在一起,在未來的競爭中處于優(yōu)勢地位。</p><p> 2
34、 設計要求及指標分配 </p><p><b> 2.1 設計依據(jù)</b></p><p> 設計CATV光纖網(wǎng)絡系統(tǒng),一是依據(jù)相關技術標準和規(guī)范,二是依據(jù)網(wǎng)絡功能和網(wǎng)絡發(fā)展規(guī)劃的要求。</p><p> 2.1.1 相關技術標準</p><p><b> 主要有:</b></p&
35、gt;<p> GB/T6501—1996 《電視和聲音的電纜分配系統(tǒng)》</p><p> GB50200—1994 《有線電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范》</p><p> GY/T106—1999 《有線電視廣播系統(tǒng)技術規(guī)范》</p><p> GY/5063—1998 《市、縣級有線廣播電視網(wǎng)設計規(guī)范》</p><p>
36、; GY/T131—1997 《有線電視網(wǎng)中光鏈路系統(tǒng)技術要求和測量方法》</p><p> 這些標準和規(guī)范中,對各級光鏈路應采用的工作波長、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、光鏈路級聯(lián)指標核算、頻率配置等都有明確規(guī)定。設計中應根據(jù)實際的標準和要求的等等一些情況確定相關參數(shù)。</p><p> 2.1.2 網(wǎng)絡功能和網(wǎng)絡發(fā)展規(guī)劃</p><p> 一般由有線電視系統(tǒng)主管部門
37、根據(jù)當?shù)卣巍⒔?jīng)濟、地理、人口分布情況制定有線電視系統(tǒng)總體規(guī)劃,確定各階段計劃實現(xiàn)的網(wǎng)絡功能和發(fā)展規(guī)模。內(nèi)容包括:模擬電視廣播節(jié)目頻道數(shù),廣播節(jié)目頻道數(shù);數(shù)字電視、數(shù)字聲音廣播的發(fā)展規(guī)劃;圖文電視、數(shù)據(jù)廣播、遠程教學、遠程醫(yī)療、電視會議、電視購物、視頻點播發(fā)展規(guī)劃;數(shù)據(jù)信息交換(計算機聯(lián)網(wǎng)),Internet接入、數(shù)字通信等綜合信息服務發(fā)展規(guī)劃;網(wǎng)絡廣立系統(tǒng)規(guī)劃。</p><p> 網(wǎng)絡設計中應根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)劃功能
38、和現(xiàn)階段要求實現(xiàn)的功能及發(fā)展規(guī)模統(tǒng)籌安排,選擇合適的傳輸體制、組網(wǎng)方式和設備配置。</p><p><b> 2.2 方案選擇</b></p><p> 有線電視廣播系統(tǒng)是在單向模擬電視廣播網(wǎng)絡的基礎上發(fā)展起來的。為了使用網(wǎng)絡功能的擴展,需要建立廣播信道和交互信道兩種傳輸信道。以便于創(chuàng)造屬于自身業(yè)務相對應的綜合寬帶信息網(wǎng)絡。</p><p&g
39、t; 如果要建造一個綜合的寬帶信息網(wǎng)絡一般是采用以下兩種組網(wǎng)方式:一是采用數(shù)字調(diào)制技術和頻分復用組建HFC(hybrid fiber Coaxin)網(wǎng)絡,即雙向光纖同軸電纜混合網(wǎng);二是采用同纜分纖方式組建單向HFC+寬帶IP網(wǎng)。</p><p> 2.2.1 雙向HFC網(wǎng)絡 </p><p> 圖2-1 雙向HFC網(wǎng)絡系統(tǒng)</p><p> 目前用于雙向
40、HFC網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸主要標準為國際電聯(lián)電信標準DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification)。這個標準按照規(guī)定老看其中的上行數(shù)字信號采用QPSK或16QAM調(diào)制方式,而下行數(shù)字信號采用64QAM或256QAM調(diào)制方式。</p><p> 根據(jù)《有線電視系統(tǒng)技術規(guī)范》,對有線電視系統(tǒng)的波段劃分帶表2-1所示。</p><p>
41、 表2-1 波段劃分</p><p> 在雙向光纖和同軸電纜相結(jié)合的混合網(wǎng)絡中,在現(xiàn)實情況下一般采取在110~550MHz的頻帶傳輸模擬電視廣播節(jié)目,在550~750MHz頻帶傳輸數(shù)字電視廣播節(jié)目,750~1000MHz頻帶傳輸通信和數(shù)據(jù)業(yè)務的頻率配置方式。</p><p> 在雙向光纖和同軸電纜相結(jié)合的混合網(wǎng)絡系統(tǒng)中,每個用戶實際正向傳輸帶寬與一臺正向光發(fā)射機所帶的用戶數(shù)有關。在下
42、行200MHz模擬頻帶內(nèi),采用64QAM調(diào)制時,數(shù)據(jù)傳輸能力為1000Mbps。如果一臺正向光發(fā)射機服務一千個用戶,按10:1用戶同時使用率,有一百個用戶共享1000Mbps帶寬,每個用戶分享2Mbps帶寬。因此,建造雙向HFC網(wǎng)絡時,每一個正向光發(fā)射機帶的用戶數(shù)越少越好。</p><p> 2.2.2 單向HFC+寬帶IP網(wǎng)</p><p> 單向HFC+寬帶IP網(wǎng)系統(tǒng)是采用同纜分
43、纖方式,平行構(gòu)建單向HFC網(wǎng)絡和寬帶以太網(wǎng)。單向網(wǎng)絡作為一個廣播頻道,寬帶以太網(wǎng)作為交互通道,兩個通道相對獨立,互不干擾。其網(wǎng)絡組成見圖2-2。</p><p> 圖2-2 單向HFC+寬帶IP網(wǎng)</p><p> 這種組網(wǎng)方式相比于雙向HFC網(wǎng)絡來說更為靈活,兩種不同的網(wǎng)絡分別獨自設計,一個一個的組網(wǎng)。而且是在組建單向HFC網(wǎng)絡時作好規(guī)劃并預留纖芯。當交互業(yè)務需求的時候再組建寬帶以
44、太網(wǎng)。</p><p> 2.3 網(wǎng)絡組成和指標分配</p><p> 有線電視光纖網(wǎng)絡一般由光纖、光接收機、光發(fā)射機、光纖連接器、光分路器等組成。在前端,多頻道信號經(jīng)混合后從電視臺機房傳送到光端機機房,以適當?shù)碾娖剿腿牍獍l(fā)射機,轉(zhuǎn)換成光信號后送入光纖,光信號通過光纜向下傳送,途中可能會經(jīng)過一個或幾個光分配器,最后到達目標的各個節(jié)點,光接收器的光信號將被恢復為射頻信號。</p&g
45、t;<p> 2.3.1 光發(fā)射機和光放大器</p><p> 直接調(diào)制光發(fā)射機采用高線性度,低噪聲,波長分布反饋半導體激光器DFB-LD(Distributed Feedback-LD),光輸出功率小于20mW(13dBm)。</p><p> 外調(diào)制光發(fā)射機采用釔鋁石榴石YAG激光器或DFB激光器與鈮酸鋰LiNbO調(diào)制器組成。外調(diào)制光發(fā)射有多路光輸出接口,每路光輸
46、出功率為4dBm到10dBm。</p><p> 外調(diào)制光發(fā)射機一般與光放大器EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)配合使用。EDFA輸出光功率(4dBm~23dBm)。</p><p> 光傳輸系統(tǒng),單模光纖的光功率時產(chǎn)生的光纖的布里淵散射(受激布里淵散射)嚴重影響光鏈路的性能和穩(wěn)定性。網(wǎng)絡的設計必須保證光纖線路單光纖在光纖的光功率到光發(fā)射機標稱值。&l
47、t;/p><p> 2.3.2 光接收機</p><p> AM光接收機采用寬帶低噪聲匹配電路、自動輸出電平控制電路,既適用于1310 nm也適用于1550nm波長;RF輸出信號帶寬分為750MHz、860MHz等幾個頻率范圍,適用于所有電視標準,包括NTSC、PAL、SECAM。 </p><p> 一般的AM光接收機的光電二極管接收電路和放大電路相連接,輸出
48、電平可達95到102dBµV,射頻輸出平坦度一般為±1dB~±1. 5dB。通過面板上的監(jiān)測口及調(diào)節(jié)旋鈕,可對RF輸出電平的高低進行一定范圍的調(diào)整(20dBµV )。在面板上還可以監(jiān)測工作電源、光中斷與否及接收光功率正常與否。光接收機本身帶有輸入光纖引線,可直接與光纜相連接。其輸出為射頻75Ω標準輸出口,可通過F1電纜接頭與電纜相連接。</p><p> 在發(fā)光器件的光接
49、收機反向循環(huán)增加,更多的反向反饋信號的光發(fā)射機、光接收機,則可使光纖系統(tǒng)成為雙光纖的雙向傳輸系統(tǒng)。</p><p> 2.3.3 有線電視系統(tǒng)的指標分配</p><p> 有線電視系統(tǒng)由三個部分組成,分別是前端、干線和同軸電纜分配系統(tǒng)。前端為系統(tǒng)廣播信道的信號源,是交互信道的數(shù)字信息處理交換中心。現(xiàn)代有線電視干線是由光纖網(wǎng)絡,通常有一個或多個光發(fā)射器和接收器的光鏈路。信號傳輸質(zhì)量的電
50、纜系統(tǒng)由系統(tǒng)載噪比決定,和三階非線性失真指標擊敗,確定二次差拍。系統(tǒng)的這些指標又是由三個部分合成,分別是前端、干線和分配系統(tǒng)。假如有兩個分系統(tǒng)的載噪比分別為43dB、70dB,整個系統(tǒng)的指標基本決定于43dB指標,即系統(tǒng)總指標被低指標分系統(tǒng)卡住。高指標分系統(tǒng)指標無論如何提高,也只會增加總系統(tǒng)的造價,而對總系統(tǒng)指標的提高不起作用。光纜干線傳輸系統(tǒng),使傳輸干線指標得以改善,但從系統(tǒng)指標“匹配”的角度看,前端系統(tǒng)和電纜分配系統(tǒng)的指標也不能過低
51、。否則光纜干線傳輸質(zhì)量高的優(yōu)越性從整體上體現(xiàn)不出來,這一點在設計一個有線電視網(wǎng)絡的指標分配方案時,必須多方考慮,仔細權衡,找出一個最佳分配方案。</p><p> 系統(tǒng)指標分配是非常重要的,要嚴格的根據(jù)國標GB6510—86HEGBJ—89《民用建筑電纜電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范》的要求,結(jié)合縣(市)級本地網(wǎng)的客觀情況,綜合分析CATV光傳輸設備的性能,盡可能合理地分配有線電視系統(tǒng)各子系統(tǒng)的性能指標,使整個系統(tǒng)在在最
52、低的造價的情況下保持最好的效果。</p><p> ?。?) 載噪比C/N的分配</p><p> 前端是整個光纖有線電視系統(tǒng)信號的“源”,它的性能好壞對整個系統(tǒng)的影響最大,所以前端應盡可能采用性能較高的設備,如果我們采用進口的廣播級調(diào)制器。這類設備一般都有較高的載噪比(CNR>70dB)了;而頻道處理器的噪聲系數(shù)可以做到很好的效果。在這種方式中,只要有合適的輸入級,可以獲得較高的
53、載噪比率。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。</p><p> 對于點對點應用的AM光纖傳輸系統(tǒng)來說,當光發(fā)射機的發(fā)送功率決定后,原則上光纖鏈路的CNR與光纖的鏈路光損耗成正比。就現(xiàn)在的情況來說,當輸入光功率在-2dBm時,系統(tǒng)值可以達到51dB左右。這樣,CNR在單級光纖干線的分配比例相對于電纜干線可以低很多,一般為0.2到0.3左右。</p><p>
54、; 但在縣級本地網(wǎng)上實現(xiàn)光纖有線電視的大范圍覆蓋,由于一些鄉(xiāng)村光接收點的距離很遠,不可避免地要采用多級光纖鏈路系統(tǒng)進行傳輸。在多級光纖鏈路系統(tǒng)中,在每段的指標相同的情況下,每轉(zhuǎn)接一次,如果是第二傳輸段,則信號的CNR要固定地降低10 lg2dB即3dB;如果是第三傳輸段,則信號的CNR要固定地降低101g3dB即4.8dB,當轉(zhuǎn)接的次數(shù)較多時,最后一級接收點信號的指標會降得比較低。因為這些因素,在光纖干線的CNR分配比例要恰當?shù)亩嘁稽c
55、,一般為0.4到0.5。</p><p> 在光纖有線電視系統(tǒng)中,一個光節(jié)點的用戶一般有數(shù)百個,電纜分配系統(tǒng)中放大器級聯(lián)數(shù)不超過三級,所以載噪比的分配比例可以適當?shù)托?,通常?.3到0.5左右。</p><p> ?。?) 非線性指標CTB、CSO的分配</p><p> 由于鄰頻前端無論使用調(diào)制器還是頻道處理器,各個頻道都是單獨進行處理,采用定向耦合器方式且相
56、互隔離度高的混合器進行混合,幾乎沒有任何的信道之間的相互干擾等問題,因此你不能參與指數(shù)分布。但考慮到實際情況可能并非如此理想,CTB、CSO在前端的分配一般還是要有,為1/10或更少。</p><p> 采用AM光纖傳輸系統(tǒng)時,只要確定了光發(fā)射機和光接收機,CTB和CSO指標與頻道數(shù)有密切關系。當使用頻道時,1310nmDFB光纖系統(tǒng)的CTB可以做到-65dB左右,CSO可以做到-62dB左右,1550nm外調(diào)
57、制光纖系統(tǒng)的CTB、CSO可以做到-65dB左右,CTB、CSO在光纖系統(tǒng)的分配一般為0.3~0.4。</p><p> 在光纖多級鏈路傳輸系統(tǒng)中,每轉(zhuǎn)接一次,信號的CTB、CSO都可能降低3~5dB左右,當轉(zhuǎn)接的次數(shù)較多時,信號的非線性指標會降得比較低。考慮到這些原因,CTB、CSO在光纖干線的分配應該適當高一些,一般為4/10~6/10。</p><p> 近年來,功率集成電路已相
58、當成熟,隨著推挽型、功率倍增型、四倍功率倍增型和前饋型等功率集成電路的出現(xiàn),放大器的CTB、CSO指標都相應提高,使得非線性指標CTB、CSO在分配系統(tǒng)的分配比例可以較低,一般為3/10~4/10。</p><p> 在縣級FTF光纖CATV網(wǎng)中,鄉(xiāng)村的分配系統(tǒng)一般放大器的級數(shù)不超過四級,考慮到造價的因素,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。建議以功率倍增型為主,級聯(lián)1級推挽型線路放大器,
59、輸出使用高電平,這樣以覆蓋更多的用戶,相應的CTB和CSO指標有所降低,所以分配系統(tǒng)中CTB,CSO的分配比例可以適當多一些,一般為4/10~5/10。</p><p> 在有線電視系統(tǒng)中,CNR, CTB和CSO這三大指標有時是相互矛盾的,但有時又相互是統(tǒng)一的。設計時要綜合考慮各方面的因素,建議在縣級光纖CATV網(wǎng)絡的設計中,單級傳輸系統(tǒng)采用如表2-2所示的指標分配方案,兩級傳輸系統(tǒng)采用如表2-3所示的指標分
60、配方案,三級傳輸系統(tǒng)采用如表2-4所示的指標分配方案。根據(jù)網(wǎng)絡實際情況加以變動,使整個系統(tǒng)在最低的造價情況下滿足國標要求。</p><p> 表2-2 建議的一級光纖CATV網(wǎng)絡系統(tǒng)指標分配表</p><p> 表2-3 建議的二級光纖CATV網(wǎng)絡系統(tǒng)指標分配表</p><p> 表2-4 建議的三級光纖CATV網(wǎng)絡系統(tǒng)指標分配表</p>
61、<p><b> 3 方案設計</b></p><p><b> 3.1 網(wǎng)絡概況</b></p><p> 湖北省監(jiān)利位于江漢平原、湖北的南部。監(jiān)利縣轄18個鎮(zhèn)、3個鄉(xiāng)及1個開發(fā)區(qū)管委會。根據(jù)《市、縣級有線廣播電視網(wǎng)設計規(guī)范》的設計要求,宜都市至各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的光纖網(wǎng)絡一定要采用波長為1550nm的光收發(fā)設備和光功率放大器(ED
62、FA),根據(jù)設計規(guī)范必須組成星形網(wǎng),而且以模擬方式傳輸。鄉(xiāng)以下的當?shù)乜蛻舳?,要求每個光節(jié)點加接線路延長放大器不超過二級。鄉(xiāng)至村的光纖網(wǎng)絡系統(tǒng),可以采用1550nm光鏈路。因此,宜都市的CATV光纖網(wǎng)絡方案如下:宜都市至鄉(xiāng)(鎮(zhèn)),采用1550nm光鏈路,鄉(xiāng)(鎮(zhèn))采用EDFA中繼放大后傳送到村,即宜都市至鄉(xiāng)鎮(zhèn)形成一級1550nm光鏈路,加上宜昌市至宜昌市的1550nm光鏈路,組成二級1550nm光鏈路級聯(lián)網(wǎng)絡。</p><
63、;p> 由于實際的原因,雙向HFC網(wǎng)絡需要更新很多的設備,費用較高,且混合傳輸會有干擾產(chǎn)生。所以我決定要采用單向HFC+IP網(wǎng)絡。在鄉(xiāng)(鎮(zhèn))節(jié)點采用光放大器中繼放大,節(jié)點輸入光功率要求為+3.5dBm到+10dBm。</p><p> 設計陸城鎮(zhèn)至鄉(xiāng)(鎮(zhèn))CATV光纖網(wǎng)絡,工作波長采用1550nm,網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)采用星形,節(jié)點數(shù)量9個。</p><p><b> 3.2
64、 指標分配</b></p><p> 單級傳輸系統(tǒng)采用如表3-1所示的指標分配方案。 </p><p> 表3-1 建議的一級光纖CATV網(wǎng)絡系統(tǒng)指標分配 </p>
65、;<p><b> 光功率分配</b></p><p><b> (1)計算分光比</b></p><p> 其實質(zhì)是每一條光路所需的光功率(mW)與所有光路所需光功率(mW)總和之比,即有公式:</p><p> Ki = (3-1)</p>
66、<p> 式中:Ki——各光路的分光比;Li-n——1-n分路的光纖長度;</p><p> ——光纖損耗常數(shù)(光纖每公里的損耗值) 。</p><p> 1550nm波長單模光纖包括熔接電損耗=0.25dB/km。</p><p> 各節(jié)點距離,光纖損耗,分光比計算結(jié)果見表3-2。</p><p> 表3-2 各節(jié)
67、點距離,光纖損耗,分光比計算結(jié)果</p><p> (2) 計算光鏈路損耗</p><p> Ai=αLi-10lgKi+a+b (3-2)</p><p> 式中:Ai是第i路光鏈路損耗(dB);</p><p> a是光分路器的附加損耗(見表3-3)。</p><
68、p> b是光鏈路中的活動接頭損耗及損耗余量,一般取b=1.0dB。</p><p> 表3-3 1×n單模寬帶型光分路器附加損耗</p><p> 各個支路的光鏈路損耗分別為:</p><p> 容城鎮(zhèn): A1=0.75-10lg0.0104+1.0+1.0=22.58dB</p><p> 上車灣鎮(zhèn):
69、A2=2.75-10lg0.0165+0.7+1.0=22.28dB</p><p> 汴河鎮(zhèn): A3=4.25-10lg0.0234+0.7+1.0=22.26dB</p><p> 朱河鎮(zhèn): A4=6.25-10lg0.0370+0.7+1.0=22.27dB</p><p> 棋盤鄉(xiāng): A5=7.25-10lg0.0466+0.7
70、+1.0=22.27dB</p><p> 橋市鎮(zhèn): A6=7.75-10lg0.0523+0.7+1.0=22.26dB</p><p> 柘木鄉(xiāng): A7=10.25-10lg0.0930+0.7+1.0=22.27dB</p><p> 白螺鎮(zhèn): A8=11.50-10lg0.1240+0.7+1.0=22.27dB</p&g
71、t;<p> 尺八鎮(zhèn): A9=6.50-10lg0.0392+0.7+1.0=22.27dB</p><p> 三洲鎮(zhèn): A10=8.50-10lg0.0621+0.7+1.0=22.27dB</p><p> 紅城鄉(xiāng): A11=0.50-10lg0.0098+1.0+1.0=22.59dB</p><p> 汪橋鎮(zhèn):
72、 A12=5.50-10lg0.0311+1.0+1.0=22.57dB</p><p> 成集鎮(zhèn): A13=6.50-10lg0.0392+1.0+1.0=22.57dB</p><p> 毛市鎮(zhèn): A14=5.50-10lg0.0311+1.0+1.0=22.57dB</p><p> 福田寺鎮(zhèn): A15=7.25-10lg0.0
73、466+1.0+1.0=22.57dB</p><p> 分鹽鎮(zhèn): A16=7.75-10lg0.0523+1.0+1.0=22.56dB</p><p> 黃歇口鎮(zhèn): A17=5.75-10lg0.0330+1.0+1.0=22.56dB</p><p> 周老嘴: A18=6.25-10lg0.0370+1.0+1.0=22.57dB&l
74、t;/p><p> 龔場鎮(zhèn): A19=8.25-10lg0.0587+1.0+1.0=22.56dB</p><p> 網(wǎng)市鎮(zhèn): A20= 9.75-10lg0.0829+1.0+1.0=22.56dB</p><p> 新購鎮(zhèn): A21=9.25-10lg0.0738+1.0+1.0=22.57dB</p><p>
75、(3) 確定前端EDFA輸出光功率和各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))節(jié)點光接收機輸入光功率:</p><p> 由此確定前端光放大器EDFA功率為22dBm。各節(jié)點輸入光功率見表3-6。</p><p><b> 3.4 指標驗算</b></p><p> 1550nm外調(diào)制AM光纖系統(tǒng)的CTB、CSO由廠家提供,不受光節(jié)點輸入功率的影響。系統(tǒng)C/N與激光
76、器、EDFA、光接收機、電放大器有關。據(jù)文獻《現(xiàn)代有線電視寬帶網(wǎng)絡技術實用手冊》,驗算方法如下:</p><p> 激光器 (C/N)later=20lgm-10lg(2Bw)-RIN (3-3)</p><p> 其中,m——調(diào)制度,一般取m=4%;</p><p> Bw——信道帶寬,PAL—D制Bw為5.
77、75MHz;</p><p> RIN為激光器相對強度噪聲,取RIN=-155dB/Hz。</p><p> 光放大器 (C/N)EDFA=158.92+20lgm-10lg(4Bw)+-NF (3-4)</p><p> 其中,——光放大器輸入光功率電平;</p><p> NF——光放大器噪聲系數(shù)。<
78、/p><p> 光接收機光電檢測器載噪比:</p><p> ?。–/N)shot=151.93+20lgm-10lg(BW)-10lgρ+Pr (3-5)</p><p> 光接收機電放大器載噪比:</p><p> ?。–/N)Amp=161.94+20lg(mρ)+2 Pr-10lg(2BW) (3-6)&l
79、t;/p><p><b> 總載噪比:</b></p><p> C/N=-10lg[+++]+0.5dB</p><p> 式中:m為每個頻道的調(diào)制系數(shù),一般取m=0.032;</p><p> BW為電視噪聲帶寬,對于PAL-D系統(tǒng),BW=5.75MHZ;</p><p> RIN為激光
80、器相對強度噪聲,取RIN=-160dB/Hz;</p><p> ρ為光電檢測的響應度,典型值為1mA/Mw;</p><p> Pr為光接收機接收光功率。</p><p><b> 本設計中:</b></p><p> ?。–/N)later=20lg0.032-10lg(2×5.75×106
81、)+160=59.50dB</p><p> ?。–/N)EDFA=158.92+20lg(0.032)-10lg(5.75×106×4)+6-4.5=48.82dB</p><p> ?。–/N)shot1=151.93+20lg0.032-10lg(5.75×106)-0.57=53.87dB</p><p> ?。–/N)shot
82、2=151.93+20lg0.032-10lg(5.75×106)-0.27=54.17dB</p><p> ?。–/N)Amp1=161.94+20lg0.032+2×(-0.57)-10lg(2×5.75×106)=60.30dB</p><p> (C/N)Amp2=161.94+20lg0.032+2×(-0.27)-10lg(
83、2×5.75×106)=60.90dB</p><p> C/N=-10lg[+++]+0.5dB=47.1dB</p><p> C/N=-10lg[+++]+0.5dB=47.2dB</p><p> 所得節(jié)點指標高于二級光鏈分配指標,符合設計要求。</p><p><b> 3.5 設計資料<
84、;/b></p><p> 3.5.1 網(wǎng)絡路由及光纜配纜圖</p><p> 3.5.2 網(wǎng)絡工程配置圖</p><p> 3.5.3 系統(tǒng)配置清單</p><p> 表3-4 系統(tǒng)配置清單</p><p> 3.5.4 光纜配纜清單</p><p> 表3-5
85、光纜配纜清單</p><p> 3.5.5 節(jié)點光鏈路指標登錄表 </p><p> 表3-6 節(jié)點光鏈路指標登錄表</p><p> 3.6 寬帶網(wǎng)絡設備配置</p><p> 組建雙向HFC網(wǎng)絡,協(xié)議要在前端設備CMTS和上行(回傳)光接收機,在光節(jié)點設置上行光發(fā)射機
86、。全縣總計有1600多個村級光節(jié)點,全部回傳到縣前端需要占用大量光纖,是不現(xiàn)實的。因此,采取在各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))設置CMTS設備,各村光節(jié)點上行信號回傳到鄉(xiāng)(鎮(zhèn))分前端,建立鄉(xiāng)(鎮(zhèn))雙向HFC網(wǎng)絡。鄉(xiāng)(鎮(zhèn))與縣前端之間采用單向HFC+IP網(wǎng)方式組網(wǎng)??h前端選用ACE公司的AS5240M核心交換機,鄉(xiāng)(鎮(zhèn))分前端選用BSR1000寬帶服務路由器(CMTS設備)。根據(jù)各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))距離選用相應的光纖收發(fā)器。配置方案見圖3-3。</p>&
87、lt;p> 圖3-3 監(jiān)利縣CATV寬帶IP網(wǎng)絡前端至鄉(xiāng)(鎮(zhèn))節(jié)點配置</p><p><b> 結(jié) 論</b></p><p> 實現(xiàn)DVB/IPTV同時傳輸?shù)哪康氖菫榱藢崿F(xiàn)三網(wǎng)融合,而三網(wǎng)融合這個問題已經(jīng)被提及多年,但發(fā)展的腳步還是非常慢的,畢竟涉及到了很多方面的問題,三網(wǎng)融合打破了電信和廣電的壟斷,涉及到了雙方的利益問題,隨著國家政府的政策開始落
88、實,三網(wǎng)融合正在往好的方向前進著。相信過不了多久,人們就可以享受到三網(wǎng)融合帶來的好處。而我這個課題便是實現(xiàn)的前提之一。</p><p> DVB/IPTV傳輸網(wǎng)絡在前文中已經(jīng)說過有兩種方案,分為數(shù)字調(diào)制和頻分復用技術組建雙向HFC網(wǎng)絡和同纜分纖方式組建單向HFC+寬帶IP網(wǎng)。兩種方案都是可行的,如果按照現(xiàn)在實際情況來看,如果采用第一種的話,首先硬件上需求很多新型設備,開支很大,而且如果采用雙向HFC網(wǎng)絡進行傳輸
89、,兩種信號之間會產(chǎn)生干擾。而第二種方法則相互獨立,且有現(xiàn)成寬帶網(wǎng)可用,所以第二種更為實用。</p><p> DVB/IPTV傳輸網(wǎng)絡,接入網(wǎng)技術和接收終端為一個整體,接入技術接收由傳輸網(wǎng)絡傳輸來的數(shù)據(jù)然后整合,傳入終端,即機頂盒。后倆課題由另外倆組員分別完成,共同組成一個完整的城域網(wǎng)設計。相信在不久的將來,隨著政策的放開,時代的前進,三網(wǎng)融合必將成為現(xiàn)實。</p><p><b&
90、gt; 致 謝</b></p><p> 轉(zhuǎn)眼間,大學四年時光如梭而過,隨著論文的截稿,平靜的校園生活也尾聲在即。在這短暫的四年時光里,和同學一起走過來有過歡聲笑語,也有過迷茫徘徊,有過堅持和收獲,也有過懈怠和遺憾。</p><p> 時間一晃而過,但我們卻經(jīng)歷了很多,一個班,二十個人,一起度過了這段難忘的日子。而在其中,對我們最大的好處便是得到了生活的歷練,不斷的用知
91、識充實了自己,這些比我們的努力更重要的便是老師們的無私教導和各種幫助,無論是學習上的還是生活上的,對我?guī)椭畲蟮谋闶俏业闹笇Ю蠋煾叻槔蠋?,從開題報告開始,高老師便不停的幫我們,在百忙之中抽出時間來替我們詳細的講解報告中的問題,讓我們對自己的課題有了充分的了解,在之后的畢業(yè)設計實際工作了節(jié)約了很多時間。高烽老師淵博的知識讓我深深的佩服,盡管我很愚笨單高老師還是堅持,指導我完成論文。在此,我想說聲謝謝。</p><p&g
92、t; 最后感謝大學認識的所有朋友和教導過我的老師,祝福大家都有一個美好的前程!</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1] 夏亮等,下一代廣播電視網(wǎng)(NGB)的構(gòu)造設計與關鍵技術的應用.有線電視技術,2010,(1).</p><p> [2] 吳方祥等編著. 現(xiàn)代電視系統(tǒng). 北京:清華大學出版社. 201
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97、gt;<p> 京郵電大學,2008.</p><p> [13] 肖磊,陳卓,鄭重等.流媒體技術與應用完全手冊[M].(第2版).北京:清華大學出版社,重慶大學出版社,2003:8-9.</p><p> [14] 黃孝建,陶蒙華.IPTV關鍵技術詳解.北京:北京郵電大學出版社. 2009. 7.</p><p> [15] 趙堅勇.
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