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1、双向HFC 2005年11月29日 焦方性,北广电子集团北电科林电子有限公司 副总工程师 中国广播电视设备工业协会专家委员会 委员 中国广播电视设备工业协会有线电视分会专家组 组长 广播电影电视总局网络中心培训中心 客座教授,1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CATV TWO WAY HFC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
2、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。 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现实网络、是目前唯一可传输高清晰度电视HDTV的网络。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，易受干扰。 未来宽带网络的发展趋势是： 最终，国家信息基础设施的智能光纤网，光纤到户，将代替目前所有的有线宽带网络，在此之前重点是发展NGN。,NGN与IPTV 下一代网络NGN，是一个分阶段演进的过程。基于分组交换技术和IP互联协议，将呼叫控制与网络传送层、业务层完全分离，网络
3、具有分布性、开放性、标准性、可管理性，功能的实现与各种保证QOS服务质量的宽带传送技术相对独立，提供语音、视像、数据各种服务，用户可以自由地接入不同业务提供商。 NGN包括： 下一代互联网NGI ，以IPv6及网络技术为中心，改进TCP/UDP等协议； 下一代电信网NGT ，以软交换技术为核心，向IP多媒体子系统无缝演进； 下一代移动网NGM ，以3G及3G演进为中心，全IP网络结构； 下一代有线网NGC ， DVB-IP及IP软交换，交换式数字广播SDB。 IPTV是NGN的典型业务。 IPTV互联网协议电视， 以IP协议为基础，集互联网、多媒体、通信、广电、NGN等技术于一体，提供语音、视
4、像、数据三重播放Triple Play 、三网融合的业务，可利用各种互联互通的宽带网络设施，终端可以是电视机、计算机、手机等。,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10千兆位以太网10GE的城域网MAN，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IP-QAM调制器群向HFC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。,21卫星、地面、有线数字电视的调制
5、方式卫星数字电视广播DVB-S，采用正交相移键控QPSK调制，效率抵，但抗宇宙空间的干扰、噪声能力强。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。用于地面移动接受，均抗多途径干扰、适应临界区无缝换站接收。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。用于地面固定接受，适于空旷、边远地区的固定接受。,22交互式业务是必然趋势要满足用
6、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最理想。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。数字电视可暂用单向，交互业务必须双向。,3 频分复用FDM频谱配置 31频谱配置及调制方式低端上行：565MHz，适应不同业务，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的数字信号，经QPSK、或m-QAM调制器，符合FDM的要求。调频广播：87108MHz，每频道0.2MHz，最多105个频道，
7、调频FM调制。系统管理：108111MHz，频移键控FSK调制。模拟电视：111550MHz，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：550862(750)将来87862MHz，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：9001000MHz，预留。,32 设备频率范围（MHz）前端 光节点 双向宽放 下行光发47862、 下行光收47862、 下行宽放47862。 上行光收 5200、上行光发5200、上行宽放565。无源设备 51000。其中，上行光收发65200MHz，用于在光节点通路口EXIT加入电缆
8、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；原来的另一个用途是，光节点的各电缆端口均为565MHz输入，分别经频谱搬移至65200MHz，再共用一台上行光发射机的技术，由于降低了可靠性，已经不再用了。,33数字信号容量 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，9638=3.6Gbps； 256-QAM时，9650=4.8Gbps。 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，930=270Mbps。 每户最高30Mbps。
9、 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；数据、通话1:10。,4叠加及分离系数C 叠加及分离系数C表 4-1,5噪声和失真 51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(pn0R)1/2/10-6 =20lg(KTBR)1/2/10-6 =20lg(1.3810-23(273+)B75)1/2/10-6 (5-1) Pn0=Un0108.75dB (5-2),热噪声电平U
10、n0、Pn0对照表 5-1,52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。,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，fafb、fafc、fbfc。,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。 CCSO
11、是+dB，CSOC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。,电平,频率,C+1dB,CSO+2dB,C/CSO-1dB,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，2fafb、2fafc、2fbfa、 2fbfc、2fcfa、2fcfb； 三次差拍，fafbfc； 交扰调制，每频道(N1)个。,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
12、波复合三次差拍比C/CTB。 CCTB是+dB，CTBC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
13、，今后还会更多。所以，三次失真只需核算C/CTB即可。,C+1dB,CTB、CM+3dB,C/CTB、C/CM-2dB,电平,频率,53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。,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，
14、是统一的PNR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PNR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。,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PNR代替。 必须清醒地认识到，全数字信号只有PNR，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PNR，但是，具体的噪声、失真，仍然是分别计算C/N、C/CTB、C/CSO。,
