广电城域网及HFC网络

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1、广电城域网及HFC网络 中国传媒大学 金立标,内容简介,一、广电城域网建设现状 二、广电城域网的体系结构 三、光设备和HFC网络,第一部分 广电城域网的现状与发展,一、我国有线电视网络的现状,1、全国有线电视网的规模 3万8千多公里国家广播电视光缆干线网； 10万公里省级干线网； 300万公里地市有线电视传输网络。,一、我国有线电视网络的现状,2、广电城域网的改造特点 模拟信号和数字信号并存 频分复用和时分复用并存 信号分配和信号交换并存 光缆和电缆并存,一、我国有线电视网络的现状,3、目前存在的问题 网络分散，体制不一 网络建设和改造方面重于“建”而疏于“管” 传输介质宽带优势目前并未成为现

2、实优势 各地节目雷同，节目交互平台尚在建立之中，目前在提供用户内容上也并不占优势,二、广电城域网的改造目标,1、构筑和完善广播和交互两种业务信道； 2、构建多媒体业务网络 3、完善的网络管理和监控,三、广电城域网的业务开展,1、基本业务 （1）电视业务 模拟电视一般应传送中央、省及本地重要节目，总数应不少于20套。 逐步增加数字电视广播节目，数字电视节目总数建议应达到45套以上。 （2）广播业务 要传送15套以上的调频广播，行标要求不得少于5套。,三、广电城域网的业务开展,2、增值业务 数据广播：股票浏览器、信息广播等。 EPG（电子节目指南）、VOD（视频点播）等。 视频会议、视频游戏等。,

3、四、三网融合,1、技术融合 广电城域网能保证综合业务的逐步开展； 逐步与通信网接轨 2、网络融合 逐步实现与Internet和其他网络互连互通。 3、业务融合 4、终端融合,第二部分 广电城域网的体系结构,一、广电城域网的结构,1、基本定义 （1）、广电城域宽带网(Broadband Metropolitan Area Network for Broadcast &Television)是由广播、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, 简称城域网(MAN:Metropolitan Area Netw

4、ork)。 五个要素：信道构成、物理介质、作业任务、处理对象和功能特点。,一、广电城域网的结构,（2）两种信道 广播信道（BC）是一个单方向传输宽带广播式信号（包括视频、音频及数据）的传输信道。利用广播信道构建的传输和分配平台称为广播平台（即以往所称的“A平台”）。 交互信道（IC）是一个双向传输交互式信号、建立在业务提供商和用户之间的、用来为用户提供业务的传输信道。利用交互信道构建的传输、分配和交换平台称为交互平台（即以往所称的“B平台”）。交互信道又分为反向交互通道和正向交互通道。,一、广电城域网的结构,2、广播信道的基本结构模型 广播信道基本结构模型通常由一个总前端和若干分前端、一级和二

5、级光链路干线、用户分配网三大部分组成。 一级光链路采用“路由走向环型、物理连接星型”拓朴结构； 二级光链路一般采用星型拓朴结构，按需也可组成环型拓朴。 大型城域网中可能存在三级光链路。,一、广电城域网的结构,一、广电城域网的结构,3、交互信道的基本结构模型 （1）参照公用电信网 长途网 中继网 接入网 （2）参照宽带IP网 骨干层 汇聚层 接入层,一、广电城域网的结构,（3）广电城域网 骨干网是指有线电视城域网交互信道中由主中心和多个分中心组成的完成核心层加汇聚层功能构件的集合。 接入网是指有线电视城域网交互信道中从分中心至用户数据终端之间完成接入层功能构件的集合。 构筑有线电视城域网交互信道

6、的目的在于发挥有线电视城域网传输介质的宽带优势，开展双向交互性的扩展和增值业务。,一、广电城域网的结构,（4）基本结构模型 骨干网通常采用环型拓朴结构； 接入网采用星型拓朴结构； 目前的接入方式主要有主要面向集团用户光纤接入和面向公众用户的HFC接入、以太网接入及无线接入。 见下图,一、广电城域网的结构,一、广电城域网的结构,4、两个信道的关系 有机统一和分隔方式 广播信道的一级光链路干线和交互信道骨干网光纤通过“同缆不同芯”的空间分隔方式组合在一起。 广播信道的二级光链路干线和同轴电缆用户分配部分与交互信道接入网通过“各自占用不同的频段”的频分复用/时分复用方式加以区分。 两个信道的路由一致

7、性 城域网中的两个信道尽量做到同一路由，同一光缆分纤，分前端和分中心原则上应使用同一机房。,二、交互信道骨干网建设意见,1、骨干网与国家广电干线、省级广电干线网的接口 各地城域网应以SDH/DWDM作为上下传输接口； 2、交互信道骨干网核心技术 IP技术 IP over ATM,二、交互信道骨干网建设意见,3、交互信道骨干网技术的选择建议 SDH上的包传送（POS）技术可用于省级、地级市和县（市）网络之间的互连互通。 交互信道骨干网应优先考虑采用千兆以太网技术。也可采用在ATM网上传输IP包（IP Over ATM）技术。 对于需要高安全性业务的用户，可采用千兆以太网技术，MPLS VPN技术

8、，或通过专线满足用户要求。 对于实时性要求较高的业务，可采用具有高带宽和服务质量保证措施的千兆以太网、IP Over ATM技术甚至专线方式。,三、交互信道接入网建设意见,集团用户可根据单位地理位置、已有局域网的配置、办公楼设施和用户数量等情况，选用光纤接入、以太网接入或HFC接入。 对上网对象分散、量大面广的个体用户，优先考虑HFC接入，使用有线调制解调器（CM）进行高速上网，通过有线调制解调器/个人计算机（CM/PC）或机顶盒/电视机（STB/TV）方式开展有线电视的扩展业务和增值业务。,三、交互信道接入网建设意见,对上网密度较高的楼群和已布好五类线新建住宅小区的个体用户，可采用五类线以太

9、网接入方式。 在新建的系统中，为提供全方位的服务，在同轴电缆入户的同时，可预留布放五类线接入的管孔和设备位置。 在具备相应条件的场合，也可因地制宜地采用本地多点分配业务（LMDS）、宽带无线接入模式。,四、城域网的网络管理,1、 ISO定义的网络管理应具备五大管理功能 故障管理：提供快速发现和修复故障的手段； 配置管理：用于监控网络所配置的数据； 性能管理：分析网络的运行情况； 安全管理：提供某种安全策略，实现对受管资源的访问； 记帐管理 ：监视和记录用户使用网络资源的数量和时间，调整网络资源的配额，并进行计费等。,四、城域网的网络管理,2、有线电视城域网的网络控制和网络管理体系结构的五个层次

10、 网元层（Network Element Layer）：网络设备具有数据接口或插入式数据应答模块，提供设备的状态参数和性能指标，实现与前端网管设备的通信，并接受网管系统的控制、调整指令，实施对设备的控制和调整。 网元管理层（Element Management Layer）：由网元管理软件EMS支持，建立与安装在设备中的应答器通信，收集并处理网络各种设备的状态和参数信息，对网络设备进行综合评价。,四、城域网的网络管理,网络管理层（Network Management Layer）：在软件的支持下。收集来自各EMS的信息，对域内的各种设备状态和参数显示并控制，对网络实施综合评价，并可支持对物理网

11、络的规划、设计，向高层提供信息。 业务管理层（Service Management Layer）：作为网络管理层和商务管理层之间的接口，收集并处理来自网络管理层的信息，接收并处理来自商务管理层的信息。用户的请求和报告、施工维修和车辆运行资料等数据处理和向有关人员发出指令均是此层的功能。 商务管理层（Business Management Layer）：是基于数据库技术和决策支持系统DSS的网控和网管的最高层，通过提供背景资料、协助明确问题、进行比较分析、列举可能方案、实现人机交互等方式，全面支持高层管理人员的研究和决策，提高工作效率。,第三部分 光设备,一、光纤基础,1、光纤的损耗特性 光纤的

12、损耗与它所传输光的波长有关 。 三个极小值，分别位于0.85m、1.31m和1.55m处，常把这三个波长称为光纤传输的三个窗口。 三个波长中，0.85m附近的损耗最大，约34dB/km，1.31m附近的损耗次之，约0.35dB/km，1.55m附近的损耗最小，可达0.19dB/km以下。,一、光纤基础,2、光纤的色散特性 所谓色散，是指输入信号中包含的不同频率或不同模式的光在光纤中传播的速度不同，不同时到达输出端，使输出波形展宽变形、形成失真的现象。 由于色散的存在，光信号在传输一定距离后，就会展宽波形到面目全非，而不可辨认的程度，影响了模拟信号的传输。类似的情况在数字信号的传输中也存在。 在

13、光纤有线电视系统中，色散的存在还与光源的调制特性一起产生复合二次失真（CSO）。,一、光纤基础,3、 1310nm光纤的传输特性 对于1 .31m的光，价格便宜的G .652光纤的损耗较小（约0 .35dB/km），色散常数为零，在光通信中得到了非常广泛的应用。 在传输距离小于35公里，且光节点数不太多时，采用1 .31m技术，是建设光纤有线电视系统的首要选择。,一、光纤基础,4、1550nm光纤的传输特性 损耗极低 ：1 .55m波长的光在光纤中传输时，单位长度的损耗目前已达到0 .20dB/km以下 ；即使加上了熔接损耗，也可以做到0 .23dB/km以下； 可以利用光纤放大器对光信号直接

14、进行放大； 色散较大 ：会产生噪声和（CSO）复合二次失真,破坏光纤系统的特性 。,二、光有源设备,1、光发射机 光发射机是把电信号转换为光信号的设备 ； 非线性失真：采用失真补偿措施后，DFB直接调制光发射机的载波组合三次差拍比C/CTB 和载波二次互调比C/CSO都可达60dB以上，完全可以满足光纤有线电视系统传输多路电视信号的要求。,二、光有源设备,光发射机的激励电平 激励电平是指对激光器进行激励的高频信号的电平，也就是高频激励电路的输出电平 若输入激光器的高频激励信号太大，将会出现限幅失真；反之，若输入激光器的高频激励信号太小，则会使调制度太小，载噪比指标不能满足要求。 光发射机的载噪

15、比是激励电路的载噪比和激光器的载噪比的叠加。为了保证系统的载噪比，激励电路的输入电平不能太低。,二、光有源设备,在输入模拟信号时，为了不发生过载，厂家都给出了光发射机的输入电平标准值，以GI的AM-OMNI-ALM系列光发射模块为例，为15dBmv，即75dBuV。 输入的信号是数字信号时，厂家也给出了参考值，比模拟信号输入时要地低，GI的是65dBuV。,二、光有源设备,光发射机输出功率的确定 首先要确定光链路损耗，根据光链路损耗，查阅光发射模块的资料，看在该损耗下的信噪比是否满足要求。 其次就是确定光分路器的分光比，据此来推算出光发射模块的功率。 为了计算光发射模块的功率，需要计算出每一路

16、光传输的链路损耗，光发射机与光接收机之间的链路损耗包含以下几部分： 光活动接头损耗Lc：每只光接头按照0.25dB计算 。具体如下：,二、光有源设备,光分路器损耗Ld：光信号是由光分路器提供，光分路器会在分光比的基础上增加额外损耗，按照0.5dB计算 ； 光纤损耗Lf：采用1310nm单模光纤传输时，其损耗为0.35dB/km，实际工程上按0.4dB/km计算 ； 富裕量损耗Lr：一般保留Lr=1dB的裕量损耗。 另外，光接收机的输入电平按照2dBmW计算。 P（dBm）LcLdLfLr2dBmW ；P（mW）10P（dBm）/10 确定了每条路所需要的光功率之后，就可以确定总的光发射模块的功率，从而确定分光比。,二、光有源设备,2、光接收机 光接收机的任务就是把由光缆传送来的光信号变为电平适合、低噪声、幅频特性平坦的电信号，送入用户分配网进行分配给各用户终端。 光接收机是由光电二极管、光检测级、电信号放大器、电调衰减 VCA、输出放大、AGC、监测电路、告警和指示等组成。 。,二、光有源设备,光接收机的灵敏度 光接收机的灵敏度定义为光接收机能够探测到的最小光功率电平。 光纤有线电视系统中常用的调幅光接收机的灵敏度为9dBm；当这样小的光电平输入时，输出信号的载噪比太低，故一般输入光电平应为23dBm。,