有线电视网络的基本知识

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）
性，可开展多种业务。
链路
In te rn e t
SH 核心网络 SH SH
信息 中心
前端 前端 一级光链路 一级光链路
ON
HE
ON
ON
二级光链路
分配网 分配网
H E： 总 前 端
SH： 分 前 端
O N： 光 节 点
城域网广播信道基本结构模型
Internet
SC MC
无线接入
无线接入（公众用户）
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。
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、 1310 nm、1550 nm。
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
R
X FM
A
过渡带
下 行 业 务
广播业务 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
我国现有的CATV系统
上限频率 300MHz 450MHz 550MHz 750MHz 860MHz 标准频道 DS-6～DS-12 DS-6～DS-12 DS-6～DS-22 DS-6～DS-42 DS-6～DS-56 增补频道 Z-1～Z-16 Z-1～Z-35 Z-1～Z-37 Z-1～Z-42 Z-1～Z-42 可传套数(TV) 23 42 54 79 93
广电网络的基本知识
陈 柏 年
浙江传媒学院
广播电视技术系统基本构成示意图
卫星 无线发射台 无线用户
现场信号源 有线用户 电台、电视台 微波 光缆干线网 有线广播电视 分配网
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
我国有线电视传输与分配系统示意图
传输 分配
有线电视前 端系统
光缆干线
（4）光纤的性能
性能参数
损耗系数α
定义 量纲 单位距离（1公 里）光信号能 [dB/km] 量衰减的分贝 值。
单位波长间隔 （1纳米）的光 [ps/nm*k 经单位距离（1 m] 公里）光纤后 的时延值。
原因
散射损耗、 吸收损耗、 辐射损耗
色散系数D
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。
铝管同轴电缆
四屏蔽电缆
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
上 行 Rb ：20.2-58.6MHz 业 Rc ：58.6-65.0MHz 务 65-87 MHz 87-108MHz 110-1000MHz Ra：5.0-20.2MHz
业务内容
上行窄带数据业务、网络管理 （上行） 上行宽带数据业务 上行窄带数据业务、网络管理 （上行）
CM
HFC 接入（公众用户） LAN接入 （集团用户）
核心网络
SC
SC
OU
LAN
信息 中心
LAN接入 （公众用户）
MC：主中心 SC：分中心 CM：线缆调制解调器 ：光接收单元 OU
城域网交互信道结构模型
图2 城域网交互信道结构模型 （骨干环型，多种接入方式）
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。
（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
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
有 线 电 视 综 合 业 务 宽 带 网 络
视频业务
模拟节目 数字节目
1、多路模拟节目，2、模拟加减扰节目 单向分配式 双向分配式 1、实时播出，2、非实时播出 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 音频业务 数据业务 1、调频广播，2、 多路数字广播，3、音乐点播 单向广播式 图文广播 本地信息发布 双向通信式 1、国内通信，2、本地信息查询， 3、接入 Internet 1、国内通信，2、接入公用电话网
市地有线电视 分配网
各省市有线电视网络公司
各地有线电视网络公司
用户
有线数字电视广播示意图
数字电视内容
有线广播电视分配网
电视机成为 家庭多媒体 信息终端
视频 点播
在线 游戏
电视 短信
信息 服务
网上 冲浪
两个重要定义
• 有线电视CATV （Cable Television）
• 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 （ Hybrid Fiber Coax CATV network ）
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65～87 MHz；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。
家 庭 用 户 接 入 连 接
TV HFC Plant PC Ethernet Connection
Twisted Pair RJ-11 connection
有线广播电视网的三类业务
1. 基本业务（Basic Service） 2. 扩展业务（Extend Service） 3. 增值业务（ Supplementary /Increment Service）
广电宽带城域网定义
• 广 电 宽 带 城 域 网 ： （ Broadband Metropolitan
Area Network for Broadcast &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。
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
1. 正型-本征型-负型光电二极管PIN-PD（Positive-IntrinsicNegative Photodiode）： 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
•
固体激光器：掺钕钇铝石榴石Nd:YAG （Neodymium Yttrium Aluminum Garnet）。用Fra Baidu bibliotek 正向。
VSB-AM光发射机
• 两种类型：
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。
• 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
分前端
光节点
干线放大器
分前端
分前端
集中分配 集线器 Cable modem
分前端
00:45 2 13 45 7 68 90
同轴电缆传输网 一级光纤干线 二级光链路
用户分配接入网
“最后一公里”接入网
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、逆程图文，2、全程图文
话音业务
电话通信 可视电话 个人通信
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
速脉冲和模拟电视的光/电转换。
2. 雪崩光电二极管APD（Avalanche Photodiode）： 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。
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（Laser Diode）
1. 分布反馈式激光二极管DFB-LD（Distributed Feed Back-LD）用于正向。 2. 法布里-珀罗激光二极管F P - LD（Fabry-Perot LD）。 用于反向。