雙向有線數(shù)字電視網(wǎng)基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)

1、雙向有線數(shù)字電視基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)焦方性 中國(guó)廣播電視協(xié)會(huì)技術(shù)工作委員會(huì) 專家理事 中國(guó)廣播電視協(xié)會(huì)有線電視工作委員會(huì) 專家理事 中國(guó)廣播電視設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)專家委員會(huì) 委員 中國(guó)廣播電視設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)有線電視分會(huì)專家組 組長(zhǎng)2010年12月,1、必須符合國(guó)標(biāo)、行標(biāo)及各省、市、自治區(qū)的相關(guān)法規(guī),,關(guān)于有線電視系統(tǒng)的部分國(guó)標(biāo)、行標(biāo)P-GB50200-1994《有線電視系統(tǒng)工

2、程技術(shù)規(guī)范》 GB/T6510-1996 《電視和聲音信號(hào)的電纜分配系統(tǒng)》GY5063-1998 《市、縣級(jí)有線廣播電視網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GY/T106-1999 《有線電視廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GY/T170-2001 《有線數(shù)字電視廣播信道編碼與調(diào)制規(guī)范》GY/T180-2001 《HFC網(wǎng)絡(luò)上行傳輸物理通道技術(shù)規(guī)范》GY5075-2005 《城市有線廣播電視網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)范》GY/T221-2006

3、 《有線數(shù)字電視系統(tǒng)技術(shù)要求和測(cè)量方法》,2．有線電視在現(xiàn)有各種寬帶網(wǎng)絡(luò)中的位置 除有線電視雙向光纖電纜混合網(wǎng)CATV TWO WAY HFC以外，目前，具備規(guī)模的各種寬帶網(wǎng)絡(luò)還有： 電信網(wǎng)，PSTN→ISDN→ADSL→VDSL； 以太網(wǎng)，ETHERNET→FE→GE→TE； 電力線通信網(wǎng)PLC。 此外，還有無(wú)線局域網(wǎng)WLAN。 存在即合理，各種網(wǎng)絡(luò)均有各自的

4、生存空間。事實(shí)上，各種網(wǎng)絡(luò)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是，都在進(jìn)行著數(shù)據(jù)、聲音、圖像三網(wǎng)融合的工作，都在努力地爭(zhēng)取著數(shù)字電視業(yè)務(wù)。 各種網(wǎng)絡(luò)之間，又競(jìng)爭(zhēng)、又聯(lián)合，形成了錯(cuò)綜復(fù)雜的局面。,各種寬帶網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)各有優(yōu)缺點(diǎn) 電信網(wǎng)數(shù)字用戶多，但是，設(shè)備配置需升級(jí)、線路老化需更新。 以太網(wǎng)是最集約化的網(wǎng)絡(luò)，但是需全線更新為更高級(jí)別的線速路由交換機(jī)。 移動(dòng)網(wǎng)是最方便的隨身網(wǎng)絡(luò)

5、，但是流量小、價(jià)格高。 有線電視雙向HFC是最佳大容量透明傳輸網(wǎng)、是最佳廣播網(wǎng)、是唯一兼容模擬和數(shù)字信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)、是目前唯一可傳輸高清晰度電視HDTV的現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)。其缺點(diǎn)是，非數(shù)字基帶信號(hào)傳輸，必須使用大量調(diào)制解調(diào)器；信號(hào)幅度小，容易被干擾。 必須充分認(rèn)識(shí)各種寬帶網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)，知己知彼、揚(yáng)長(zhǎng)避短，方能立于不敗之地。,交換式數(shù)字廣播SDB 數(shù)字電視總前端的全部廣播、窄播信號(hào)，不進(jìn)行多節(jié)目傳輸流

6、MPTS的組合，不進(jìn)行QAM調(diào)制，以數(shù)字基帶單節(jié)目傳輸流SPTS群的方式輸出； 總前端至分前端，采用至少10千兆位的電信級(jí)城域以太網(wǎng)10GE MAN，大容量地向各分前端傳輸； 各分前端只選擇總前端送來(lái)SPTS群中的廣播信號(hào)和與本分前端有關(guān)的窄播信號(hào)，組成若干MPTS，一一對(duì)應(yīng)于邊緣IP-QAM調(diào)制器群，向HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸。為盡量緩解MAN的壓力，靠緩沖服務(wù)器解決重復(fù)點(diǎn)播的問(wèn)題。電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)CMTS

7、設(shè)在分前端，負(fù)責(zé)雙向通信。,2．1廣電系統(tǒng)數(shù)字化三步走的戰(zhàn)略 2003年開(kāi)始，發(fā)展有線數(shù)字電視； 2005年開(kāi)始，開(kāi)展衛(wèi)星直播數(shù)字業(yè)務(wù)和地面數(shù)字電視； 2008年開(kāi)始，大力發(fā)展地面數(shù)字電視并開(kāi)播高清晰度電視。 衛(wèi)星直播、網(wǎng)絡(luò)電視，將成為有線電視強(qiáng)有力的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。 衛(wèi)星直播的優(yōu)點(diǎn)是接收方便、節(jié)目量大；缺點(diǎn)是沒(méi)有用戶喜聞樂(lè)見(jiàn)的當(dāng)?shù)毓?jié)目、難以交互。,2．2有線電視從模擬整體轉(zhuǎn)換為數(shù)字的時(shí)

8、間表 2005年，直轄市、東部地以上、中部部分地以上、西部省會(huì)； 2008年，東部縣以上、中部大部分縣以上、西部少數(shù)縣以上； 2010年，中部縣以上、西部大部分縣以上； 2015年，西部所有縣。我國(guó)將關(guān)閉模擬電視。 由于種種原因，有線數(shù)字電視計(jì)劃2003年100萬(wàn)戶、2004年1000萬(wàn)戶、2005年3000萬(wàn)戶的計(jì)劃沒(méi)有完成，至2006年底總共只完成了1000萬(wàn)戶，但是，迫于

9、殘酷的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，經(jīng)過(guò)上下努力，2007年必定是大發(fā)展的一年。 美國(guó)原定2006年12月31日全境關(guān)閉模擬電視，現(xiàn)在已推遲到了2009年2月17日。令人欣喜的是，美國(guó)有線電視業(yè)從2000年起數(shù)字化改造，采用SDB、雙向HFC結(jié)構(gòu)，2004年起，收入已反超電信業(yè)。,2．3有線數(shù)字電視的發(fā)展策略變化 廣電總局普及有線數(shù)字電視的策略： 政府領(lǐng)導(dǎo)、廣電實(shí)施、社會(huì)參與、群眾認(rèn)可、整體轉(zhuǎn)換、市場(chǎng)運(yùn)作。 理念轉(zhuǎn)變：網(wǎng)絡(luò)為

10、王→內(nèi)容為王→服務(wù)為王。 用戶關(guān)心：內(nèi)容、服務(wù)、性價(jià)比，不關(guān)心技術(shù)； 努力做到使用戶，需要，離不開(kāi)。 服務(wù)項(xiàng)目： 視頻服務(wù)，直播、點(diǎn)播、時(shí)移； 信息服務(wù)，陽(yáng)光政務(wù)、社區(qū)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)游戲、互動(dòng)廣告、電視短信、交通服務(wù)； 電子商務(wù)，家庭銀行、電視商城、證卷交易、彩票業(yè)務(wù)； IP電話，可視電話。,2．4衛(wèi)星、地面、有線數(shù)字電視的調(diào)制方式 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播

11、DVB-S，采用正交相移鍵控QPSK調(diào)制，效率低，但抗宇宙空間的干擾、噪聲能力強(qiáng)；DVB-S2，HDTV采用H.264編碼。 地面數(shù)字電視廣播DVB-T，采用編碼正交頻分復(fù)用COFDM調(diào)制；地面數(shù)字多媒體廣播DMB-T，采用時(shí)域擴(kuò)頻同步正交頻分復(fù)用TDSOFDM。均抗多途徑干擾、適應(yīng)臨界區(qū)無(wú)縫換站接收，適用于地面移動(dòng)接受和固定接收。 有線數(shù)字電視廣播DVB-C，采用多值正交調(diào)幅m-QAM調(diào)制，效率高（m值16、32、64、1

12、28、256、512、1024）。 數(shù)字多路微波分配系統(tǒng)MMDS、數(shù)字多路超高頻分配系統(tǒng)MUDS，采用與DVB-C相同的調(diào)制方式。用于地面固定接收，適用于分散、空曠、邊遠(yuǎn)地區(qū)的固定接收。,2．5交互式業(yè)務(wù)是必然趨勢(shì) 要滿足用戶不同的個(gè)性化需求，就必須互動(dòng)，互動(dòng)功能是開(kāi)展增值業(yè)務(wù)的前提。有線電視系統(tǒng)中的各種互動(dòng)方式可以是： 雙向HFC是主流。 還有： 單向HFC＋以太網(wǎng)、 單向HFC＋無(wú)線局域網(wǎng)

13、、 單向HFC＋電話線、 單向HFC預(yù)定可選、 單向HFC用硬盤錄像PVR等。 數(shù)字電視廣播可暫用單向，交互業(yè)務(wù)必須雙向。,2．6有線數(shù)字電視機(jī)頂盒為開(kāi)展數(shù)字業(yè)務(wù)，有線數(shù)字電視機(jī)頂盒STB必不可少。帶有用戶管理系統(tǒng)SMS信息的IC卡，由當(dāng)?shù)赜芯€數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商控制。為給用戶提供方便，應(yīng)有電子節(jié)目指南EPG、或電子信息指南EIG。為適應(yīng)自由選用條件接受系統(tǒng)CAS，機(jī)頂盒應(yīng)該通用，方向是軟硬分離、機(jī)

14、卡分離。目前，三個(gè)方案待市場(chǎng)選擇：清華大卡USB2.0、國(guó)微大卡PCMCIA、交大小卡SC。電視機(jī)更新周期長(zhǎng)、機(jī)頂盒更新周期短，兩種更新周期不同的產(chǎn)品不宜合二為一，電視機(jī)內(nèi)置機(jī)頂盒基本否定。機(jī)頂盒大體分為基本型、增強(qiáng)型、豪華型三類，但是三者之間無(wú)嚴(yán)格的界線。,功能比較完善的機(jī)頂盒應(yīng)該具備：Java中間鍵；既有下行解調(diào)器，又有上行調(diào)制器(DOCSIS2.0以上)；MPEG-Ⅱ、MPEG-Ⅳ、H.264解碼，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的AV

15、S有望取代所有編解碼洋標(biāo)準(zhǔn)，以便各種寬帶網(wǎng)之間互連互通；SDTV、HDTV兼容；既有模擬音像輸出，又有數(shù)字音像輸出；具有存儲(chǔ)功能；具有電纜調(diào)制解調(diào)器CM的功能；具有IP電話的功能；可以連接其他數(shù)字家庭終端設(shè)備。機(jī)頂盒更進(jìn)一步的發(fā)展是家庭網(wǎng)關(guān)：具有RJ-11、RJ-45、USB、IEEE1394、HDMI（具有高帶寬內(nèi)容保護(hù)HDCP功能，2006年7月10日已升級(jí)至HDMIv1.3，由165MHz、4.95Gbps，升至3

16、40MHz、10.2Gbps） 、電纜、光纖等各種入出接口；電纜接口具有QPSK、COFDM、TDSOFDM、m-QAM等解調(diào)功能；……。,時(shí)移電視 時(shí)移電視，沒(méi)有特別嚴(yán)格的定義。一般意義上講，就是實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、帶時(shí)間標(biāo)記的延時(shí)播放。有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)： 1、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)+ 事后TVOD（自定時(shí)延時(shí)播放）； 2、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)+ 事后NVOD（分時(shí)段延時(shí)播放）； 3、無(wú)須前端存儲(chǔ)，帶硬

17、盤錄像的PVR機(jī)頂盒，也可以實(shí)現(xiàn)事先自主時(shí)移電視。,3． 頻分復(fù)用FDM頻譜配置3．1頻譜配置及調(diào)制方式 國(guó)內(nèi)的四種上下行頻率分割方式： 30/47 MHz；（原美標(biāo)、原行標(biāo)） 42/54 MHz；（現(xiàn)美標(biāo)） 55/70 MHz；（現(xiàn)日標(biāo)） 65/87 MHz。（現(xiàn)歐標(biāo)、現(xiàn)行標(biāo)） 選擇上下行頻率分割方式的原則： 首選現(xiàn)行標(biāo)6

18、5/87MHz，原因是，符合行標(biāo)、有效上行通帶最寬； 與當(dāng)?shù)赜芯€電視網(wǎng)絡(luò)采用的分割方式相同，以便對(duì)接。,低端上行：5～65MHz，適應(yīng)不同速率的業(yè)務(wù)，頻道帶寬分別為0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.4MHz。 送入STB或電纜調(diào)制解調(diào)器CM的時(shí)分復(fù)用TDM數(shù)字信號(hào)，經(jīng)QPSK、或m-QAM調(diào)制器，符合FDM的要求。 調(diào)頻廣播：87～108MHz，每頻道0.2MHz，載頻間隔≥0.4M

19、Hz，最多52個(gè)頻道，調(diào)頻FM調(diào)制。 系統(tǒng)管理：108～111MHz，頻移鍵控FSK調(diào)制。 模擬電視：111～550MHz，每頻道8MHz，最多54個(gè)頻道，調(diào)幅殘留側(cè)邊帶AM-VSB調(diào)制。 數(shù)字業(yè)務(wù)：550～862(750)將來(lái)87~862MHz，每頻道8MHz，最多96個(gè)頻道，TDM的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)m-QAM調(diào)制器符合FDM的要求。 高端上行：900～1000MHz，預(yù)留。

20、 至今，高端上行國(guó)內(nèi)外從未用過(guò)；而且，隨著交互式數(shù)字電視業(yè)務(wù)的開(kāi)展，下行帶寬顯得越來(lái)越緊張。2004年以來(lái)，一些國(guó)際大公司，已經(jīng)將下行帶寬上限擴(kuò)展至1000MHz，下行又可以增加17個(gè)頻道，變成了最多113個(gè)頻道。,3．2 設(shè)備頻率范圍（MHz） 前端 光節(jié)點(diǎn) 雙向?qū)挿?下行：光發(fā)47～862、 光收47～862、 寬放47～862。 上行：光

21、收5～≥200、光發(fā)5～≥200、寬放5～65。 無(wú)源設(shè)備 5～1000。 其中，上行光收發(fā)65~≥200MHz，用于在光節(jié)點(diǎn)通路口EXIT加入電纜接入網(wǎng)以外的信號(hào)，提高了上行通道的通信能力，模擬電視信號(hào)多時(shí)，用DFB上行光發(fā)； 另一個(gè)用途是，光節(jié)點(diǎn)的各電纜端口均為5~65MHz輸入，分別經(jīng)頻譜搬移至65~≥200MHz，再共用一臺(tái)上行光發(fā)射機(jī)的技術(shù)，國(guó)內(nèi)還無(wú)應(yīng)用。,3．3數(shù)字信號(hào)容量 調(diào)制信號(hào)的

22、占有帶寬，即噪聲帶寬為 BWocc=(1+?)×fs。 式中： α是濾波器的滾降系數(shù)。對(duì)M-QAM，α=0.15；對(duì)QPSK，α=0.35； fs是調(diào)制的符號(hào)率（或Rs）。每頻道8MHz的M-QAM調(diào)制方式，fs=6.875Mbaud；得噪聲帶寬BWocc=（1+0.15）×6.875=7.91MHz。 將星座圖的符號(hào)點(diǎn)數(shù)記為M，總共比特

23、率（或Ru）fb=m×fs。 式中：m=10log2M=10logM/log2。 M-QAM所載傳輸流的每個(gè)包長(zhǎng)為204字節(jié)，減去每包16字節(jié)的RS（里德索羅門）糾錯(cuò)碼，每包可用188字節(jié)。 則：可用比特率fb=總共比特率fb×188/204。,中國(guó)下行8MHz頻道速率表（一）,（二）,上行頻道速率表,目前，下行全數(shù)字信號(hào)的最大容量： 每臺(tái)下行光發(fā)射機(jī)

24、， 64-QAM時(shí)，96×38=3.6Gbps、113×38=4.3Gbps； 256-QAM時(shí)，96×50=4.8Gbps、113×50=5.7Gbps。 64-QAM時(shí)，每戶最高38Mbps； 256-QAM時(shí)，每戶最高50Mbps。 目前，上行全數(shù)字信號(hào)的最大容量： 每臺(tái)上行光發(fā)射機(jī)，

25、 64-QAM時(shí)，9×30=270Mbps。 每戶最高30Mbps。 數(shù)字設(shè)備配置與全部交互式業(yè)務(wù)用戶的比例，以最高服務(wù)速率并發(fā)率估算： 圖像、樂(lè)音1:4（1：10~1：2）；數(shù)據(jù)、通話1:10。,4． 分貝表示法及其計(jì)算 有線電視系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的表述、計(jì)算，大量使用分貝。好處是：大數(shù)變小數(shù)、乘除變加減。 4．1基本公式 兩種對(duì)數(shù)表示法的基本單位： 奈培l(xiāng)n(

26、px/py) ，基本單位N，不常用。 貝爾lg(px/py)，基本單位B，常用分貝爾dB。 功率10lg(px/py) (4-1) 10lg(px/py) =10lg〔(ux2/R)/（uy2/R)）=10lg(ux/uy)2 電壓20lg(ux/uy)

27、 (4-2),4．2八種分貝表示法 四種相對(duì)電平： 增益+dB，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，真數(shù)部分比值＞1 衰減-dB，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，真數(shù)部分比值＜1 指標(biāo)+dBc，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，

28、真數(shù)部分比值＞1 指標(biāo)-dBc，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，真數(shù)部分比值＜1 四種相對(duì)電平，除非特殊需要，在一般文語(yǔ)中均用dB，有使用場(chǎng)合及前言后語(yǔ)的限定，不會(huì)發(fā)生誤解；,四種絕對(duì)電平： 功率dBm，10lg(px/10-3)； 逆運(yùn)算px=10(xdBm/10)×10-3 電壓dBmv，20lg(ux/10-3)；

29、 逆運(yùn)算ux=10(xdBmv/20)×10-3 電壓dBμv，20lg(ux/10-6)； 逆運(yùn)算ux=10(xdBμv/20)×10-6 場(chǎng)強(qiáng)dBμv/m，20lg(ux/10-6)/m,4．3三種絕對(duì)電平的相互換算 0dBm變?yōu)閐Bmv，20lg［(10-3×75)1/2/10-3］=48.75dBmv 0dBm變?yōu)閐

30、Bμv，20lg［(10-3×75)1/2/10-6］=108.75dBμv dBmv變?yōu)閐Bμv，dBmv＋20lg(103)=dBmv＋60dB dBμv變?yōu)閐Bmv，dBμv－20lg(103)=dBμv－60dB 絕對(duì)電平轉(zhuǎn)換加值表 4-1,4．4六種分貝計(jì)算方法 乘除變

31、加減： 10lg(xy)=10lgx+10lgy或 20lg(xy)=20lgx+20lgy (4-3) 10lg(x/y)=10lgx－10lgy或 20lg(x/y)=20lgx－20lgy (4-4) 增益、衰減的加減： 直接加減，單位是dB。 增益、衰減與絕對(duì)電平的

32、加減： 直接加減，單位服從絕對(duì)電平。,+dBc的指標(biāo)疊加及分離： Z＝-Clg(10(-X/C)＋10(-Y/C)) (4-5) X＝-Clg(10(-Z/C)－10(-Y/C)) (4-6) -dBc的指標(biāo)疊加及分離： Z＝Clg(10(X/C)＋10(Y/C))

33、 (4-7) X＝Clg(10(Z/C)－10(Y/C)) (4-8) 功率（電壓）的疊加及分離： Z＝Clg(10(X/C)＋10(Y/C)) (4-9) X＝Clg(10(Z/C)－10(Y/C)) (4-10) 不同頻率的信號(hào)相加是功率疊加。

34、相同頻率的信號(hào)相加是電壓疊加； 電壓疊加與相位有關(guān)。,4．5疊加及分離系數(shù)C 疊加及分離系數(shù)C表 4-2,純電纜網(wǎng)，一種指標(biāo)，一種系數(shù)，由前向后，順序計(jì)算； 光纖電纜混合網(wǎng)，一種指標(biāo)，幾種系數(shù)，只能先在每段相同系數(shù)的范圍內(nèi)計(jì)算；然后，再依次在不同系數(shù)的段間計(jì)算。,5．噪聲和失真 5．1噪聲 光鏈路噪聲： 光發(fā)相對(duì)強(qiáng)度噪聲、光電

35、轉(zhuǎn)換量子（散粒）噪聲。工程上用光鏈路損耗與C/N對(duì)照表查得； 光纖噪聲，每dB光纖損耗造成C/N下降0.1dB。 寬放熱噪聲:Un0=20lg(un0/10-6) =20lg［(pn0×R)1/2/10-6］ =20lg［(KTB×R)1/2/10-6］ =20lg［(1.38×10-23×(273+℃)×B×75

36、)1/2/10-6］ (5-1)Pn0=Un0－108.75dB (5-2),熱噪聲電平Un0、Pn0對(duì)照表 5-1,5．2失真 失真，包括：線性失真、非

37、線性失真。 線性失真包括：幅度失真、相位失真。 非線性失真，即：多信號(hào)工作時(shí)，非線性器件產(chǎn)生的新生頻率成分。在有線電視系統(tǒng)中，談到失真，如無(wú)特指，都是指非線性失真。 非線性失真，采用三信號(hào)fa、fb、fc，三階以內(nèi)，三角函數(shù)分析法分析。結(jié)果如下。,二階失真三種： 直流成分，設(shè)備中的隔直流電容，令其不會(huì)疊加； 二次諧波，2fa、2fb、2fc； 二次互調(diào)，fa&

38、#177;fb、fa±fc、fb±fc。,二次諧波、二次互調(diào)，統(tǒng)稱復(fù)合二次互調(diào)CSO，CSO是一個(gè)電平值。載波電平C與復(fù)合二次互調(diào)電平CSO的差值，就是載波復(fù)合二次互調(diào)比C/CSO。 C―CSO是+dB，CSO―C是-dB。兩種表示方法，絕對(duì)值相同，正負(fù)號(hào)不同。 載波電平C每升高1dB，復(fù)合二次互調(diào)電平CSO就升高2dB，兩者的差值即載波復(fù)合二次互調(diào)比C/CSO就減少1dB。,,,電平,頻率,,

39、,①C+1dB,②CSO+2dB,,,,③C/CSO-1dB,三階失真五種： 基波成分，與原信號(hào)同頻同相，忽略不計(jì)； 三次諧波，3fa、3fb、3fc； 三次互調(diào)，2fa±fb、2fa±fc、2fb±fa、 2fb±fc、2fc±fa、2fc±fb； 三次差拍，fa±f

40、b±fc； 交擾調(diào)制，每頻道(N－1)個(gè)。,三次諧波、三次互調(diào)、三次差拍，統(tǒng)稱復(fù)合三次差拍CTB，CTB是一個(gè)電平值。載波電平C與復(fù)合三次差拍電平CTB的差值，就是載波復(fù)合三次差拍比C/CTB。 C―CTB是+dB，CTB―C是-dB。兩種表示方法，絕對(duì)值相同，正負(fù)號(hào)不同。 載波電平C每升高1dB，復(fù)合三次差拍電平CTB就升高3dB，兩者的差值即載波復(fù)合三次差拍比C/CTB就減少2dB。

41、 載波電平C與交擾調(diào)制電平CM的差值，就是載波交擾調(diào)制比C/CM。 載波電平C每升高1dB，交擾調(diào)制電平CM就升高3dB，兩者的差值即載波交擾調(diào)制比C/CM就減少2dB。 一般，在一個(gè)系統(tǒng)中，兩種三次失真，只核算最差的一種： 當(dāng)頻道數(shù)N少于30時(shí)，只核算按算術(shù)規(guī)律增加的C/CM； 當(dāng)頻道數(shù)N多于30時(shí)，只核算按指數(shù)規(guī)律增加的C/CTB。 現(xiàn)在，幾乎所有的系統(tǒng)，頻道數(shù)N均多

42、于30，今后還會(huì)更多。所以，三次失真只需核算C/CTB即可。,,,,①C+1dB,②CTB+3dB,,,,③C/CTB-2dB,電平,頻率,,5．3雙向HFC光電傳輸上下行通路的噪聲和失真 噪聲和失真是光電傳輸?shù)囊粚?duì)基本矛盾，兩者同等重要，不能顧此失彼。 正確的處理原則只能是： 噪聲失真平衡。,噪聲失真平衡要求： 模數(shù)共傳時(shí)，各項(xiàng)系統(tǒng)指標(biāo)數(shù)值不同，噪聲和最差的一種失真，電平余量相等；

43、 全數(shù)字信號(hào)，噪聲失真都視同為噪聲，噪聲和最差的一種失真，指標(biāo)數(shù)值相等。 模數(shù)共傳時(shí)，系統(tǒng)對(duì)噪聲和失真要求不同，C/N要求較低，是43dB；而對(duì)C/CTB、C/CSO要求較高，是54dB。全數(shù)字信號(hào)，系統(tǒng)對(duì)噪聲和失真要求相同，是統(tǒng)一的NPR要求，相比之下，原來(lái)的C/N低了，C/CTB、C/CSO高了；必須通過(guò)提高光發(fā)入、寬放出的工作電平，提高C/N，降低C/CTB、C/CSO，達(dá)到NPR最高且一致。即，與模數(shù)共

44、傳時(shí)相比，全數(shù)字信號(hào)所需的信號(hào)總功率必然提高了。 系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)誤碼率≤10-6 。,兩種信號(hào)下的噪聲、失真： 模數(shù)共傳時(shí)，各模擬電視頻道的載波功率，都集中在圖像載頻上，因此，有載噪比C/N、載波復(fù)合二次互調(diào)比C/CSO、載波復(fù)合三次差拍比C/CTB之分，而且，均可分別測(cè)量； 全數(shù)字信號(hào)，由于各數(shù)字頻道內(nèi)的載波功率都是平均分布的，C/CSO、C/CTB也成了載波互調(diào)噪聲CIN，噪聲、失真難以區(qū)分，

45、C/N、C/CTB、C/CSO無(wú)法分別測(cè)量，只能用統(tǒng)一的功率噪聲比NPR代替。 必須清醒地認(rèn)識(shí)到，全數(shù)字信號(hào)只有NPR，是就表現(xiàn)和測(cè)量?jī)蓚€(gè)角度而言的，噪聲、失真產(chǎn)生的機(jī)理，不會(huì)隨著模擬改數(shù)字而發(fā)生改變。因此，全數(shù)字信號(hào)，雖然，噪聲、失真指標(biāo)只有NPR，但是，具體的噪聲、失真，仍然是分別計(jì)算C/N、C/CTB、C/CSO。,,,,,,fv,fc,fa,,fo,模擬頻道頻譜,數(shù)字頻道頻譜,模數(shù)共傳時(shí)數(shù)字信號(hào)的傳輸環(huán)境：

46、 模擬信號(hào)系統(tǒng)指標(biāo)C/N≥43dB、C/CTB≥54dB； 數(shù)字信號(hào)需要的C/N， 64-QAM時(shí)≥26dB、256-QAM時(shí)≥30dB。 通常，數(shù)字頻道功率比模擬頻道低，64-QAM時(shí)低10dB，256-QAM時(shí)低6dB。兩種數(shù)字頻道電平的差值，正好是兩種數(shù)字頻道C/N的差值。 64-QAM時(shí)： C/N≥43-10-10lg（8/5.75）≥43-11.4≥31

47、.6dB； C/CTB≥54-10-10lg（8/0.3）≥54-24.3≥29.7dB。 256-QAM時(shí)： C/N≥43-6-10lg（8/5.75）≥43-7.4≥35.6dB； C/CTB≥54-6-10lg（8/0.3）≥54-20.3≥33.7dB。 結(jié)論：合格的模擬信號(hào)系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)毫無(wú)問(wèn)題。 但是，有些模擬信號(hào)系統(tǒng)并不合格

48、，為了保證數(shù)字信號(hào)的正常傳輸，模擬信號(hào)系統(tǒng)中，加入數(shù)字信號(hào)的頻道，指標(biāo)下限不得低于： C/N≥43-（31.6-26）≥37.4dB； C/CTB≥54-(29.7-26)≥50.3dB。,光發(fā)入： 噪聲失真平衡。取決于光發(fā)驅(qū)動(dòng)電平，即調(diào)制度，低時(shí)噪聲差、失真好，高時(shí)噪聲好、失真差； 光收輸入光功率同時(shí)影響噪聲。 寬放出： 輸入電平?jīng)Q定噪聲，

49、輸出電平?jīng)Q定失真，增益不宜太高。 模數(shù)共傳時(shí)，干放應(yīng)噪聲失真平衡；支放不屬于傳輸，而屬于分配，以失真合格為前提，使用最高輸出電平。 全數(shù)字信號(hào)，無(wú)論干放、支放，無(wú)論下行、上行，均應(yīng)以各自統(tǒng)一的NPR為準(zhǔn)，噪聲失真平衡。只是下行支放，稍有特殊。下行支放的輸出電平，由用戶分配部分的需要決定，一般，會(huì)偏離噪聲失真平衡電平，但是，必須予以嚴(yán)格限制。,,,,Si,So,,C/N,C/CTB,,,,,Si + G

50、 = So,,,,,G,5．4指標(biāo)分配原則 眾所周知，系統(tǒng)的噪聲和失真，是由各部分有源設(shè)備疊加而成的，必須控制各部分有源設(shè)備的指標(biāo)，才能保證整個(gè)系統(tǒng)的指標(biāo)。 關(guān)于指標(biāo)分配，有兩種思路：,第一種思路，以指標(biāo)分配比例為基礎(chǔ)，先分配指標(biāo)，后選配設(shè)備。 將各部分指標(biāo)分配比例，按下列各式，計(jì)算成為分指標(biāo)（系統(tǒng)指標(biāo)基礎(chǔ)都是系統(tǒng)指標(biāo)+1dB）： C/NX=C/NS+1－10lg(x%)

51、 (5-3) C/CSOX=C/CSOS+1－Clg(x%) (5-4) C/CTBX=C/CTBS+1－Clg(x%) (5-5) 由于系統(tǒng)規(guī)模千差萬(wàn)別，產(chǎn)品又各不相同，要事先正確合理地設(shè)定分配比例

52、，并且事后準(zhǔn)確無(wú)誤地實(shí)現(xiàn)分配比例，可能性很??；況且，靜態(tài)的指標(biāo)分配，不符合系統(tǒng)實(shí)際，指標(biāo)余量各留1dB遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠；不少情況下，是倒過(guò)來(lái)，根據(jù)產(chǎn)品指標(biāo)，確定指標(biāo)分配比例，再反過(guò)來(lái)，算回產(chǎn)品指標(biāo)，比如，光鏈路指標(biāo)，基本屬于這種情況。因?yàn)?，光鏈路指?biāo)，是由光收發(fā)產(chǎn)品決定的，改變了，就破壞了噪聲、失真平衡的原則。,第二種思路，以合理使用產(chǎn)品為基礎(chǔ)，根據(jù)規(guī)模、實(shí)力、環(huán)境，先優(yōu)選設(shè)備，后核算指標(biāo)。原則是： 前端指標(biāo)盡量高；

53、 光電傳輸噪聲失真平衡； 分配放大器充分利用最惡劣條件下前端、光電傳輸疊加后剩余的系統(tǒng)指標(biāo)，確定輸出電平范圍。 這種思路的優(yōu)點(diǎn)是：可操作性強(qiáng)，強(qiáng)調(diào)動(dòng)態(tài)合格，符合系統(tǒng)實(shí)際。缺點(diǎn)是：必須由前向后逐段認(rèn)真計(jì)算，比較麻煩。,6． 前端 前端是系統(tǒng)的信號(hào)源，應(yīng)盡可能選用高質(zhì)量設(shè)備。 此外，還應(yīng)注意： 應(yīng)根據(jù)廣播、窄播的需要，搭好多路混合的架子，避免隨加隨改的麻煩；采用插入

54、損耗小的分配式多路混合器，空閑端口必須終接；為了保證噪聲和失真，不宜采用帶放大器的混合器。 大中型系統(tǒng)，前端肯定需要寬頻帶放大器。前端寬放，是系統(tǒng)的首臺(tái)干放，必須嚴(yán)格控制噪聲和失真。必須采用高線性（硅前饋、砷化鎵倍功率）、低增益（18~22dB）寬放，必須使用干放中心輸出電平，寧可并行多臺(tái)，也要避免串接。 執(zhí)行兩次一點(diǎn)接地的原則。每個(gè)插盒在機(jī)柜內(nèi)的匯流條（棒、板、管）第一次一點(diǎn)接地；每個(gè)機(jī)柜的匯流條單獨(dú)引

55、線，在機(jī)房的地線匯流條第二次一點(diǎn)接地。同時(shí)，機(jī)房?jī)?nèi)必須執(zhí)行電源地、信號(hào)地徹底分離的原則，所有插盒電源插頭的地線端必須無(wú)效。送入各下行光發(fā)射機(jī)的信號(hào)，信號(hào)交流聲比≥60dB，即≤0.1% 。 前端上下行信號(hào)強(qiáng)而集中，容易相互干擾，無(wú)論射頻、音視頻，均應(yīng)采用高屏蔽電纜和連接器。,7． 光纖、光纜、連接器、分路器 主用G-652二氧化硅石英玻璃單模光纖，相互熔接的兩根光纖，模場(chǎng)直徑必須一致； 主

56、要使用光纖素線光纜、謹(jǐn)慎使用帶狀光纖光纜； 跳線做設(shè)備互聯(lián)； 尾纖做光纜轉(zhuǎn)接或設(shè)備連接； 專用尾纜做光纜與室外光節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接； 光連接器（含兩個(gè)插頭、一個(gè)法蘭盤），主用SC/APC，盡量少用FC/APC，徹底更換光纜線路中的PC連接器（C/N、C/CSO將嚴(yán)重劣化） ，并定期清潔。,各種損耗： 光纖損耗，1310nm0.29～0.35dB/Km，1550nm

57、0.18～0.22dB/Km； 設(shè)計(jì)平均值 0.32dB/Km， 0.20dB/Km； 熔接損耗，素線≤0.03dB， 帶狀≤0.05dB，最大≤0.08dB； 連接器損耗，選用≤0.25dB； 分路器附加損耗，兩路0.2dB， 三路0.3dB， 四路0.4dB，五、六路0.5dB，七、八路0.6dB，九、

58、十路0.7dB……； 分路器嚴(yán)禁空端，否則，反射損耗嚴(yán)重降低，C/N、C/CSO變差。 微彎損耗將導(dǎo)致反射損耗降低，應(yīng)避免。1550nm的微彎損耗比1310nm更嚴(yán)重。調(diào)制信號(hào)傳輸時(shí)，不能利用微彎損耗代替光衰減器。,8． 雙向HFC接入網(wǎng)的光電交接 光鏈路：光發(fā)高頻入至光收內(nèi)光電轉(zhuǎn)換出的線路。 下行光收內(nèi)，光電轉(zhuǎn)換后的寬放，屬于電纜線路中的第一臺(tái)寬帶放大器，具有兩重性：光節(jié)點(diǎn)下

59、有寬放時(shí)，按干放使用；無(wú)寬放時(shí)，按支放使用。 光節(jié)點(diǎn)：下行接收光電轉(zhuǎn)換、上行發(fā)射電光轉(zhuǎn)換的組合。 至少光纖到支線FTTF，光節(jié)點(diǎn)以下≤2000戶、串接寬放≤3臺(tái)； 一般光纖到路邊FTTC，光節(jié)點(diǎn)以下≤ 500戶、串接寬放≤2臺(tái)； 最好光纖到建筑FTTB，光節(jié)點(diǎn)以下≤ 125戶、串接寬放≤1臺(tái)。,寬放,寬放,光/電,電/光,,,,,,,,光鏈路,,電纜網(wǎng),光發(fā)射機(jī),光接收

60、機(jī),當(dāng)下行窄播占一半頻帶時(shí)，雙向交互群體規(guī)模如下（初期可歸并） ： MPEG-2編碼，約2000戶； MPEG-4編碼，約4000戶； H.264編碼，約6000戶。 光發(fā)帶光收： 下行FTTF約1臺(tái)、FTTC約4臺(tái)、FTTB約16臺(tái)； 上行均1對(duì)1；若干上行光收混合中繼時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制上行光收的數(shù)量，以避免過(guò)多的噪聲疊加。 光節(jié)點(diǎn)盡量小，系

61、統(tǒng)可靠性高，且： 下行通道，信號(hào)質(zhì)量高； 上行通道，戶均速率高、干擾噪聲小。,FTTC與FTTB的比較 FTTB比FTTC串行環(huán)節(jié)少，任何一條從前端至用戶線路的串行可靠性肯定提高了。但是，雖然FTTB比FTTC少了一級(jí)寬放，全系統(tǒng)光設(shè)備的數(shù)量卻大大增加了，是FTTC的四倍；而且，任一光設(shè)備中均包含光、電兩部分電路。所以，全系統(tǒng)的并行可靠性并未提高。 一臺(tái)光節(jié)點(diǎn)的上行光發(fā)，對(duì)應(yīng)前

62、端的一臺(tái)上行光收；由于FTTB光節(jié)點(diǎn)的數(shù)量是FTTC的4倍，在CMTS總數(shù)不變的前提下，每個(gè)上行解調(diào)器接入上行光收的數(shù)量，F(xiàn)TTB是FTTC的4倍。每個(gè)上行解調(diào)器的NPR，以FTTC為基準(zhǔn)，F(xiàn)TTB會(huì)降低10lg4=6dB；如保持FTTC時(shí)的NPR，F(xiàn)TTB時(shí)上行解調(diào)器的數(shù)量，必須增加至FTTC時(shí)的4倍。 所以，F(xiàn)TTC、FTTB各有利弊。,下行光發(fā)平坦輸入電平設(shè)置： 根據(jù)下行光發(fā)射機(jī)說(shuō)明書設(shè)置平坦輸入電平。 基于8

63、7~550MHz正常電平，550MHz懸崖跌落10dB。 模數(shù)共傳時(shí)，以AM-VSB為準(zhǔn)，F(xiàn)M和64-QAM－10dB、256-QAM－6dB。以AM-VSB為準(zhǔn)，QAM電平最大范圍，-10~0dB （GY/T170）。 全數(shù)字信號(hào)，以原C/N0、C/CTB0、C/CSO0和原平坦輸入電平為基數(shù)，為達(dá)到NPR一致，應(yīng)將電平提高xdB： C/N0+x=C/CTB0－2x x=(C/CTB0－C/N0)/3

64、 (8-1) 或 C/N0+x=C/CSO0－x x=(C/CSO0－C/N0)/2 (8-2) 以上兩個(gè)x，以小者為準(zhǔn)。特殊的，若兩x相等，恰好符合下式： C/N0+x=(C/CTB

65、0－2x+C/CSO0－x)/2 C/N0+x=1/2C/CTB0+1/2C/CSO0－1.5x x=(1/2C/CTB0+1/2C/CSO0－C/N0)/2.5 (8-3),下行光發(fā)平坦輸入電平提高xdB之后，核算NPR的最簡(jiǎn)算式是： NPR=C/N0+x

66、 (8-4) 或依(10-1、2、3)被取中者，分別用： NPR=C/CTB0－2x或 (8-5) NPR=C/CSO0－x或

67、 (8-6) NPR=(C/CTB0－2x+C/CSO0－x)/2 (8-7) 公式(8-4)與(8-5、6、7)中的被取中者，NPR的計(jì)算結(jié)果相同。 模數(shù)共傳時(shí)，一/二級(jí)光鏈路指標(biāo)： C/N≥50/48dB、C/CSO≥60/58dB、C/CTB≥65/63dB。 全數(shù)字信號(hào)，一/二級(jí)光鏈路

68、指標(biāo)： 以模數(shù)共傳時(shí)的一/二級(jí)光鏈路指標(biāo)為基礎(chǔ)，用公式(8-1~7)算得，NPR≥55/53。 一/二級(jí)光鏈路的數(shù)字信號(hào)誤碼率BER≤10-8 /10-7 。 下行光發(fā)數(shù)字信號(hào)輸入電平。模數(shù)共傳時(shí)，數(shù)字信號(hào)比模擬信號(hào)低6~10dB；全數(shù)字信號(hào)，提高了6~10dB，同時(shí)，由于NPR的統(tǒng)一，又增加了約5dB，兩項(xiàng)之和，總共提高了約11~15dB。,9．下行1550nm光鏈路 光發(fā)射機(jī)：DFB恒定光源無(wú)Ch

69、irp噪聲，外調(diào)制有效降低了二次失真，受激布里淵散射SBS抑制提高了注入光纖功率，輸出雙路≥6mw。 摻鉺光纖放大器EDFA：輸入0～10dBm，飽和輸出光功率13～22dBm系列，只附加噪聲、幾乎無(wú)失真。釔鉺共摻光纖放大器YEDFA，飽和輸出光功率達(dá)27dBm，現(xiàn)有線電視系統(tǒng)中應(yīng)用極少。 光發(fā)經(jīng)光放送入光鏈路，實(shí)用光放入3～6dBm，注入光纖功率≤光發(fā)SBS限制（16.5、18、19dBm）；防色散宜≤