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1、第1章 有线电视技术方案设计1.1 技术方案设计标准和标准 1.1.1 设计标准 网络带宽：5750 MHz。 传输特征：双向传输。 接收质量：有线电视接收质量是有线电视网络建设最为关心问题，按国家GB-6510标准要求，接收点信号电平应在5783dB之间，载噪比大于43 dB，即图像客观评价质量达成国家标准4分以上要求。 稳定性和安全性：这是有线电视网络建设最关心问题，只有安全稳定运行网络，才能确保有线电视终端接收质量，网络技术优异性是网络高性能确保和基础，也是未来有线电视网络节目增容保障，还可有效地降低使用人员和维护人员麻烦。 经过建成有线电视网络可传输有线电视台传送电视节目和调频立体声节
2、目。 1.1.2 有线电视系统设计依据 1）【GB8898】电网电源供电家用和类似通常见途电子及相关设备安全要求 2）【GB6510】30MHz1GHz声音和电视信号电缆分配系统 3）【GY106-92】有线电视广播系统技术规范 4）民用建筑电缆电视系统工程技术规范 5）【GB6510-86】 声音和电视信号电缆分配系统 6）【GB50200】有线电视系统工程技术规范 7）【GY/T121】有线电视系统测量方法 8）广电部“相关有线电视现阶段网络技术体制意见” 1.2 有线电视系统组成 有线电视通常是由天线、前端、干线传输和用户分配网络多个部分组成。 天线系统关键功效是接收无线电波，并将接收到
3、高频电视信号馈送给前端系统。天线系统处于整个有线电视系统最前端，它对最终用户接收到图像质量有很关键影响。前端设备在天线和干线传输网络之间，它关键功效是未来自天线高频电视信号和电视台自己创办节目标电视信号进行必需处理，比如滤波、调制、频率转换等,然后对全部这些高频电视信号进行混合并将混合后信号发送到用户分配网络。假如把整个有线电视传输系统比作一颗树话，那么干线网络相当树干，而用户分配网络相当于枝叶茂盛树枝，而一般用户电视机相当于一片一片树叶。由此能够看出用户分配网络关键功效是接收干线上高频电视信号将将其分配到各个用户。 用户分配网络通常是由延长分配放大器、分支器、分配器、串接单元分支线、分支线、
4、用户线和用户终端盒组成。 就网络拓扑结构而言，现在大家对星形拓扑结构、环形拓扑结构和星-树形结构比较感爱好。所谓星形结构就是将用户分为一个一个小区，每个小区均用光纤直接和网络中心相连。这种方法优点是光分配一次到位，光通路上光分路器比较少，光纤熔接点少，传输质量比较高，同时，当部分线路发生故障时，对星形连接中其它用户没有影响，网络可靠性高，但缺点是耗用光纤比较多。星形结构有单星和双星结构两种。所谓单星形结构是指网络中只有一个光分配中心，而双星形结构是指网络中有两个光分配中心，它们之间经过光纤联接起来，这么距离前端较近小区能够和前端直接相连，而较远小区能够和放置在远端光分配中心相连。 另一个是环形
5、结构。环形结构和我们在计算机LAN中FDDI类似，它以双光纤作为整个网络主干。系统中有一个主前端设备，它经过光纤联接到多个分端设备，分前端设备联接在光纤环路上，用户经过环路上光纤分配器取出信号，送到一个或多个光节点。最终进入由同轴电缆组成分配网络。 星-树形结构是现在应用最广泛一个。它在干线上采取星形结构，而在用户分配网上采取树形结构，这么就形成了我们通常所说HFC（Hybrid Fiber Coaxial-cable）网络。现在这种结构网络能够扩充到1GHZ宽，便于双向传输和新业务开展，是未来关键网络拓扑结构，已被世界各国广泛应用。 本设计将选择星树型结构做出详尽设计方案。 1.2.2 前端
6、系统 有线电视前端是多种信号源（包含来自卫星电视接收设备、MMDS接收设备、地方电视信号）和电缆传输分配系统之间线路设备。系统前端是传输信号第一个加工处理步骤，其设计任务关键包含：前端类型选择、天线输出电平估量、确定前端输出电平、载噪比和交调计算等。有线电视系统作为华南软件工程学院一部分，设计内容为传输干线部分和分配网络部分，故本设计不包含前端系统。 1.2.3 传输通道 现在，大多数有线电视系统带宽为550M或750M，从频谱资源安排和分析，48.5M550M为一般广播电视业务所用，550M750M为下行数字通信通道，通常作为传输数字广播电视、VOD点播和数字电话下行信号和数据，750M10
7、00M为高端频率，将用于多种双向通信业务，如个人通信等，也可用来分配未来可能出现其它新业务。 总而言之，本方案按750M进行设计。 从现有有线电视HFC接入网频率划分来看，现在尚无统一国际标准，中国原邮电部公布相关标准中，要求频谱资源采取低分割分配方案，将多种业务信息和上行和下行信息划分到不一样频段。 频道是电视系统中常常使用术语，它是指高频电视信号和伴音信号所占用带宽。中国电视频道带宽为8MHz，采取残留边带方法传输电视信号，其中上边带带宽为6MHz，下边带标称带宽为0.75MHz，伴音信号采取调频方法，占用0.25MHz带宽，伴音载波频率要比图像载波频率高6.5MHz。中国电视工作频率范围
8、在48.5MHz958MHz之间，全频范围划分为若干波段，每个波段包含若干个频道，每一个电视节目占用一个频道。到现在为止，中国已经对频率从48.5MHz958MHz进行了划分，其中地面广播电视频率被分为VHF和UHF两个频段。 VHF频段内电视使用频率范围48.5MHz223MHz，共有12个频道（SD1-SD12）其中SD1-SD5定义为I波段，SD6-SD12定义为III波段。 UHF 频段使用频率范围是470MHz958MHz，划分为13-68（SD13-SD68）共有56个频道。其中13-24频道定义为IV波段，25-68频道定义为V波段。 从中国电视信号频道划分能够看出，在地面广播电
9、视中，电视信号均为经过调制高频信号，所以在有线电视系统中从天线、前端、传输网络到用户分配网络和知道送入电视接收机电视信号均是高频信号，而我们日常生活中用录象机录制电视信号和摄像机拍摄电视信号全部是基带信号，她们必需被调制到一个比较高频率上才能在有线电视系统中传输。 1.2.4 传输干线系统设计 1.2.4.1 传输干线工程设计 传输干线功效是传输信号。信号在电缆中传输是要衰减，传输距离越远，衰减量越大；电缆频率特征又使不一样频率信号在电缆中衰减程度不一样，频率越高信号衰减程度越大。所以，在传输干线设计时，既要考虑到对信号衰减进行赔偿，又要考虑对频率不一样信号其赔偿程度要有所不一样，频率高信号要
10、赔偿多些。所以，在传输干线部分除了选择传输损耗小电缆外，对放大器使用也有其特殊一面。既然在传输干线部分使用了放大器，就要使其对系统信号载噪比及交调影响减小到最小程度。 1.2.4.2 传输干线电缆选择 常见同轴电缆由内导体、绝缘层、屏蔽层和外保护层四个部分组成。内导体电缆中关键起信号传导作用，常采取实心铜导线。大直径电缆能够增大机械强度，也有采取铜包钢作为内导体。 屏蔽层由铜丝编制而成，它起着导电和屏蔽双重作用，使用时金属屏蔽端应接地。 绝缘体处于内导体和金属屏蔽层之间，要求采取高频损耗小绝缘介质，制成类似莲藕心结构。绝 缘体支撑作用使内导体和屏蔽层同心，故称为同轴电缆。 外保护层是由橡胶、聚
11、乙烯等材料制成，包裹在屏蔽层之外，有机械保护密封防潮、防腐蚀功效。 同轴电缆关键技术指标是特征阻抗、衰减特征、温度特征和回波损耗。特征阻抗是同轴电缆系统关键参数，因为在有线电视系统中，通常电缆连接地方均要求各个部分达成阻抗匹配。同轴电缆特征阻抗和同轴电缆内导体直径、金属屏蔽层内直径和绝缘材料介电常数相关。衰减特征反应了电缆传输信号损耗大小，通常以每100米衰减dB数来表示，衰减越小，电缆中继距离就越长。温度特征反应了电缆衰减量随温度改变情况，电缆质量越好，受温度影响就越小。回波特征是因为电缆特征阻抗不均匀而造成反射波和衰减量增加，这对图像清楚度影响较大。 同轴电缆性能差异关键取决于中心导体直径
12、、绝缘层制造工艺等原因。简单地说，直径导体直径越大，同轴电缆衰减特征会越小。从同轴电缆绝缘层制造工艺来看，关键经历了实心结构、化学发泡、藕心发泡和物理高发泡多个阶段。现在最好电缆全部采取物理高发泡制造工艺。比如美国MC2企业750号电缆就采取了这种工艺。这种电缆传输率达成了93%，物剪发泡达成了88%。因为绝缘层中包含有大量微型气泡，相互隔开，所以不轻易吸潮。物理高发泡电缆损耗很低，阻抗均匀，使用寿命长，是质量最优电缆。现在，中国有线电视电缆改造中大量使用了这种高性能电缆。 为了增加距离，在传输干线部分必需选择衰减量小频率特征好同轴电缆。通常选择物理高发泡同轴电缆。在信号频率为200MHZ时每
13、百米衰减量分别为10.8dB、5.7dB、4.5dB。有时甚至选择更粗同轴电缆作为传输干线使用，但随之而来是价格变得极为昂贵。 1.2.4.3 传输干线基础组成 传输干线组成除了必不可少同轴电缆外，还有定向耦合器、均衡器和干线放大器。 定向耦合器作用是从干线中提取一部分信号功率供给分配网络。通常定向耦合器应尽可能选择损失小，而且尽可能安装在干线放大器输出端，这么能够使定向耦合器有较高输出电平。有干线放大器本身带有两个或多个分支器输出端，使用起来就更为方便。 均衡器作用是用来填补电缆频率特征造成量不平衡。通常当干线长度超出50m时，就应考虑使用均衡器。安装位置应靠近干线放大器输入端或传输干线末端
14、。对于带有自动斜率控制功效干线放大器，因其内部设有均衡网络，所以在传输干线上不使用均衡器。 干线放大器增益通常在20 dB左右，最高不超出30dB。显然，两个干线放大器间距除了取决于放大器增益外，还取决于传输干线所使用电缆衰减特征和被传输信号频率。1.2.4.4 干线放大器在传输干线中使用特点 为了增加传输距离，就要增加串接放大器数目，这么必需会带来对系统信号载噪比和交调影响。为了使这些影响降低到最小程度，就要恰到好处地使用好放大器。通常干线中放大器输出电平控制在80dBuV-100 dBuV之间，目地是减小对交调影响。为了减小对载噪比影响，对干线放大器输入电平不宜太低，所以干线放大器增益通常
15、控制在20dB左右。 工程上依据干线放大器输入、输出信号电平值和信号频率高低间相互关系，可将传输干线分为全倾斜、平坦输出和半倾斜三种工作方法。三种工作状态下，传输干线上各关键点电平值和信号频率之间关系。假定系统传输干线部分是由相同电缆和相同性能放大器所组成，每段电缆长度也均相等，A、C、E和B、D、F分别代表处于不一样位置干线放大器输入和输出端，BC和DE段代表干线两段传输电缆。实线代表干线中被传输信号中频率最高信号电平改变，虚线代表被传输信号中频率最低信号电平改变。 1.2.5 分配网络工程设计 分配网络是经过分配器、分支器和电缆给系统每一个用户终端提供一个合适信号电平（有时还要经过放大器）。分配网络工程设计任务是依据系统用户终端具体分布情况来确定分配网络组成形式，进而确定全部部件规格和数量。工程设计好坏关键是指在确保每个用户终端能取得符合系统技术规范信号电平前提下，所使用部分最少。 分配网络设计方法有很多个，但就其设计思绪来说，基础上两种。一个是由前向后设计思绪，即在已知进入分配网络信号电平值前提下，沿着电缆走向以前向后逐步进行计算，算出所用分配器、分支器和放大器规格、数量。另一个设计思绪和其相反，即由系统最末端用户所需要电平值开始，沿着电缆由后向前端方向推进，逐点
