第一讲 有线电视网络基础

1、第一讲 有线电视网络基础知识 CHONGQING CABLE NETWORK CO.,LTD. 1第一节 概述第二节 双向HFC光缆传输第三节 双向HFC电缆传输提纲 一、有线电视发展历程（了解）1949年（美）公共天线电视Master Aerial Television（MATV）用电缆将一个高增益天线接收下来的信号下传分配给用户。特点：只接收开路信号，频道少，传输距离近，采用全频道传输和分配。现代的MATV主要指用在公寓大楼，办公大楼，小型住宅区内的小型分配系统。由MATV逐渐发展成具有简易前端的共用天线电视（ CATV ，Community Antenna Television）系统。集

2、体收看电视（Communal Television）闭路电视（Closed Circuit Television)现代有线电视CATV已经不是原来意义上的CATV，而是一个集光缆、微波、电缆于一体，具有双向传输功能的全方位服务系统。有线电视网络技术的发展 接收开路节目自行制作节目 几个频道上百个、几百个频道 几十个用户几百万用户 几百米几百公里 隔频传输邻频传输 单一的电缆光缆、微波、电缆单一的传输电视多种信息的传输 单向双向二、HFC网络的定义及特点（了解）（一）HFC 混合光纤同轴电缆网 Hybrid Fiber Coaxial-Cable Network通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户

3、配线网络三部分组成，从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输；到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。在干线上，发挥了光设备失真指标高，噪声系数小，传输距离远的优点。在接入网上，也发挥了同轴电缆网络便于分配，灵活多变，成本低廉的优点。（二）HFC的主要特点传输容量大，易实现双向传输，理论上一对光纤可同时传送150万路电话或2000套电视节目频率特性好，在有线电视传输带宽内无需均衡传输损耗小，可延长有线电视的传输距离，25公里内无需中继放大光纤间不会有串音现象，不怕电磁干扰，能确保信号的传输质量三、HFC网络的传输模式及拓扑结构（熟悉）（一）HFC网络基本

4、的传输模式分为集总式HFC网络和分布式HFC网络。集总式HFC网络主要适用于县级网、企业网；分布式HFC网络主要适用于地级市以上的超大规模CATV宽带综合信息网。集总式HFC网络 基本特点是网络中只有一个独立的前端，所有光节点的信号都由独立的前端通过光纤干线馈送，而所有的信号（模拟电视、数字电视、数据、电话等）也都汇集在前端，其基本构成如下： “有线电视HFC网总前端”“光纤主干”“同轴电缆分配网”“用户终端”分布式HFC网络 基本特点是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。总前端通过一级光纤干线向各个分前端传输信号（含模拟和数字），原则上节点由各分前端馈送信号。分前端除了

5、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的光分配与交换中心，其基本构成如下： “有线电视HFC网总前端”“光纤主干”“分前端”“光纤主干”“同轴电缆分配网”“用户终端”（二）HFC网络拓扑结构（了解） 按规模、结构通常分为“环形”、“星形”、“树形” 三种拓扑结构。 1、环形结构 常见于城域大型光缆干线网络，在总前端与各分前端之间形成双向闭合环路，采用环形网作为主干的优点：减轻主前端/主中心的业务压力便于实现网络管理利用环形网具有自愈功能，使网络的可靠性大大提高。总前端分前端分前端分前端光节点环形结构示意图分前端 2、星形结构 将每个传输节点都和前端直接相接，即以前端为中心

6、向四周辐射通达光节点，光节点的位置相对于前端呈星形结构。星形结构的优点是：点到点传输光分配从前端至光节点一次到位分光器用量少某一光纤支路发生故障不会影响其他光链路，可靠性高网络覆盖面大易于实现双向多功能业务传输星形结构的缺点是：光纤需求量大。 光节点星形结构示意图分前端光节点光节点光节点光节点 以前端为中心，通过主干线、支干线、支线、分支线、用户线等组成的网络系统。树枝型网络是按用户的自然分布情况来组网的。优点按实际需要进行敷设，投资省。缺点插入损耗大，需要更大的信号源各分配器件和各结构造成多重反射，使链路噪声增加，失真度变大主干链路或分配器件损坏将影响后续链路，网络可靠性低。3、树形结构：树

7、形结构示意图 （三）重庆有线HFC网络拓扑结构（了解） 公司HFC网络的拓扑结构是环星树的复合型拓扑结构。 由总前端通过一级光缆干线连接各分前端并形成有自愈功能的双向闭合环网（即环型结构），有两路切换备份。各分前端引出二级光缆干线到各光节点（即星型结构），从光节点引出电缆网络用户（即星型和树形结构）。 四、双向HFC网频率规划（熟悉） （一）有线电视网络的频率设置 1、传统的频道划分概念我国规定开路电视信号一共有68个频道，每个频道的带宽是8MHz。对于模拟电视信号，以图象载频为标准，1频道是49.75MHz，68频道是951.75MHz,伴音副载波比图象载波高6.5 MHz。这些频道并没有完

8、全覆盖49.75 MHz到951.75 MHz的频率范围，在这个频率范围内，还有调频广播、邮电、军事等通信部门使用的频率，开路电视不能采用，因为会产生电视与通讯之间的干扰。但在有线电视系统中，可以使用除调频广播频段外的其它的频率，因为有线电视系统是一个封闭、独立的系统，一般不会与通信造成互相干扰，可以采用这些频率来扩展节目的套数。这就是有线电视系统的增补频道。上限频率标准频道 增补频道可传套数(TV)300MHzDS-6DS-12Z-1Z-1623450MHzDS-6DS-12Z-1Z-3542550MHzDS-6DS-22Z-1Z-3754750MHzDS-6DS-42Z-1Z-4279 8

9、60MHzDS-6DS-56Z-1Z-4293我国现有的CATV系统2、新标准的频率分割传统的频道划分只考虑信号下传给用户，无用户上传至前端的上行通路，电缆电视中实现双向传输的几种方法：（1）空间分割法（双缆或双纤）：在双向HFC网络中，用光缆的两根光纤，分别作为上行和下行通道。（2）时间分割法：电信和计算机网络使用的时分多址。双向电缆电视中也会用到。（3）频率分割法：电缆电视中用的最多的方法。有线电视网络主要使用频率分割法。我国行业标准QY/T推荐65/87 MHz的频率分割，也就是说，565MHz作为上行通道，87 MHz以上作为下行通道。非对称的频谱结构是由于有线电视的广播式的业务特点，

10、即下行频带宽、流量大，上行频带窄、流量小。3、有线电视网络的频谱配置下行通道：模拟电视节目、数字电视节目、高清晰度电视节目、视频点播节目、调制解调器、IP电话、可视电话等。上行通道：视频点播、调制解调器、付费电视、IP电话、可视电话、状态监控等。5 65 87 108 550 1000MHz点播、电话、状态监控FM110模 拟 电 视数据、数字电视、点播、电话过渡带电平频率双向HFC网频率规划 波段频率范围业务内容RRa：5.0-20.2MHz上行业务上行窄带数据业务、网络管理（上行）Rb ：20.2-58.6MHz上行宽带数据业务Rc ：58.6-65.0MHz上行窄带数据业务、网络管理（上

11、行）X65-87 MHz过渡带FM87-108MHz下行业务 广播业务A110-1000MHz模拟电视及数字电视广播网络管理控制（下行）下行宽带数据业务第一节 概述第二节 双向HFC光缆传输第三节 双向HFC电缆传输提纲一、光缆传输链路的组成(一)驱动电路光源光发送机光纤引线光连接器光纤熔接头光缆光耦合器/光分路器光接收电子电路光发送光放大光探测器放大器功率输出至电缆网络光接收机正向(下行)信号电信号光信号光中继光缆光缆光缆光缆放大驱动光源反向光发送机光探测器放 大 器反向光接收机混 合 器光纤熔接头光连接器通信设备来至电缆网络的反向(上行)信号光缆光缆一、光缆传输链路的组成(二) 前端射频调

12、制器光发送机光接收机HL反向光接收机反向光发送机正向(下行)信号反向(上行)信号光缆同轴电缆双向光站 前端光缆一、光缆传输链路的组成(三)前端光发送机光分路器组成的分配网络光接收机1光接收机2光接收机n 单向、星形光网络电缆网络光缆光缆光缆一、光缆传输链路的组成(四)总前端光发送机光分路器组成的分配网络 单向、双星形光网络光接收机光发送机光分路器 光接收机1 光接收机2 光接收机n光接收机光发送机光分路器光接收机光发送机光分路器 光接收机1 光接收机2 光接收机n 光接收机1 光接收机2 光接收机n分前端A分前端B分前端C光缆光缆光缆光缆光缆光缆一、光缆传输链路的组成(五)总前端光发送机光分路

13、器组成的分配网络 双向光网络示意光接收机光发送机光分路器分前端光接收机HL反向光发送机 双向光站反向光接收机混合网络同轴电缆各类设备光缆光缆光缆光缆一、光缆传输链路的组成(六)城域网设备 光缆的性能首先取决于光缆原材料的性能，构成光缆的主要材料有光纤、光纤油膏、PBT管及相关加强件和护套材料等。二、光缆的构成（熟悉）1、光纤 目前，光纤的研究开发已经历了四代产品，国内厂家广泛采用康宁第三代单模光纤，非零色散位移光纤（SMFLS）。 1998年2月23日，美国康宁公司推出了高性能光纤新产品（第四代）CorningRLEAFTM光纤，与标准光纤相比，康宁LEAFTM光纤具有显著的性能效益，例如较大

14、的功率承受能力，较高的信噪比，较低的比特误码率，较长的放大器间距，较高的信息载运能力。国内光纤成缆厂家采用品质优异的光纤主要来自美国康宁公司，另外还有英康（英国）、西康（德国）、澳康（澳大利亚）等。近年来，也使用日本NTT和藤仓、住友等优质光纤。 光纤技术指标1310nm平均损耗已小于034dBkm；1550nm平均损耗小于020dBkm，最低达016dBkm。2、光纤油膏 光纤油膏是光缆性能长期稳定最主要因素之一。光纤油膏是指在光纤束管中填充油膏，其作用一、是防止空气中的潮气侵蚀光纤，二、是对光纤起衬垫作用，缓冲光纤受振动或冲击的影响。 因此，对光纤油膏有严格的质量要求。强调超低的析氢量，是

15、保证光缆低温特性良好的重要环节，防止“氢损”导致光缆的严重损失。3、PBT PBT是制作光纤二次套塑,束管的热塑性工程塑料，全名为聚对苯二甲酸丁二醇酯。它具有杨式模量高（1600Nmm2）、线张系数低（0510-4）、耐化学腐蚀好、加工特性好、管壁光滑、磨擦系数小等优点，用PBT材料作光纤套管，使光纤束管单元具有良好的耐侧压和温度特性。为了提高光缆的光学和机械特性，国内有关厂家通过改进光纤二次套塑的挤塑工艺，开发出一种新型的螺旋空间束管式光缆，以36芯光缆为例， 在4555的范围内，1550 nm波长下的附加损耗值仅001 dBkm，侧压力高达10000 N10 cm以上。获得的光缆性能价格比

16、相当高。在耐水解要求较高的地方，为了保证光缆的长寿命，必须使用抗水解PBT材料。4、加强件和护套 光缆加强件和护套材料对维持光缆长期可靠性也具有相当重要的作用，它是决定光缆拉伸、压扁、弯曲特性、光缆温度特性、耐自然老化（温度、照射、化学腐蚀）特性，以及光缆疲劳特性的关键材料。所以对光缆加强件和护套材料的选择也很重要。 二、光缆分类（了解）中心束管式光缆中心管式光纤带光缆松套层绞式光缆松套层绞式光缆(铠装型)层绞式光纤带光缆非零色散位移单模光纤直埋光缆中心束管式光纤带光缆中心束管式光纤带光缆中心束管式光纤带光缆松套层绞式光缆层绞式光纤带光缆松套层绞式光缆(铠装型)层绞式光纤带光缆非零色散位移单模

17、光纤直埋光缆（一）光纤结构 由纤芯、包层、涂敷层及套塑四部分组成。 纤芯的二氧化硅。其纯度要达到99.99999。其余成分为掺入的极少量掺杂剂，如五氧化二磷（P2O5）和二氧化锗（ G2O2）。掺杂剂的作用是提高纤芯的折射率，纤芯的直径2a一般为5 50m。 包层也是含有少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。掺杂剂有氟或硼。这些掺杂剂的作用是降低包层的折射率。包层的直径（包括纤芯在内）2b为 125m。 包层的外面涂敷一层很薄的涂敷层。通常要进行两次涂敷。它的作用是增强光纤的机械强度。目前涂敷层的材料一般为环氧树脂或硅橡胶。 涂敷层之外就是套塑。它的作用也是加强光纤的机械强度。套塑的原料大都采用尼龙或聚

18、乙稀。四、光纤的组成及主要特性（了解）G.652二氧化硅系单模光纤G.655二氧化硅系非零色散位移单模光纤（二）光的特性 光是一种电磁波。可见光部分波长范围是：390760nm(毫微米)。大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。 光纤中应用的是：850nm，1310nm，1550nm三种。光纤通讯原理 光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同

19、的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。（三）光纤的种类 1、按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。多模光纤 中心玻璃芯较粗（50或62.5m），可传多种模式的光。模间色散较大，传输的距离就比较近，一般只有几公里。跳纤用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。单模光纤 中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10m），只能传一种模式的光。模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。跳纤用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。 2、按最佳传输频率窗口分：

20、常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。常规型 光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300nm。色散位移型 光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300nm和1550nm。 3、按折射率分布情况分突变型 光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适用于短途低速通讯，如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。 渐变型光纤 光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。 （四）光纤的衰减因素本征：是光纤的固有损耗，包括：

21、瑞利散射，固有吸收等。 弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。 挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。 杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。 不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。 对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴（单模光纤同轴度要求小于0.8m），端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。（五）光纤传输的优点频带宽损耗低重量轻抗干扰能力强保真度高工作性能可靠成本不断下降五、光发射机、光分路器、光接收机的主要特性（了解）1、光发射机 将电信号转换成光信号的设备。 由光源（例如激光器）及其他有关部件组成，同样也包括位于

22、同轴输入和光输出连接器之间的所有部件。2、光分路器 光分路器又称分光器，是具有一个输入端和多个输出端的光器件，是光纤链路中最重要的无源器件之一。在光纤CATV系统中使用的光分路器一般都是12、13以及由它们组成的1N光分路器。3、光接收机 是一种将光信号转换成电信号的设备。由光探测器（例如pYq光电二极管）及其他有关部件组成，同样也包括位于光输入和同轴输出连接器之间的所有部件。六、光缆系统的维护（熟悉并掌握）(一)光发射部分的技术维护 光发射部分是光传输系统的核心部分,一般由前馈干线放大器、光发射机、光放大器和光分路器组成,其功能是把前端的射频信号转换成光信号,并把光功率按不同的比例分成多路光

23、信号,使其在光纤中传输。这部分的设备比较昂贵,对外界环境要求较高,因此技术维护要做到：机房配备足够容量的不间断电源UPS,机房温度要保持在25左右,各种设备的面板要保持无尘。对光发射机和光放大器进行检测,检查和分析各项运行数据,判断光发射机的射频输入电平和输出光功率、光放大器的输入和输出光功率是否正常。检查声光报警装置、各种按键和指示灯的状态是否正常,检查电源插头、电缆接头、尾纤接插头等各种接插头有无松动或脱落,检查各种设备接地是否良好。检查和整理光缆终端配线柜,检查尾纤有无受压、受牵引或过度弯曲。光设备与终端盒、配线架之间的跳线连接是否正确;终端盒、配线架内,尾纤熔接是否正确,尾纤光纤插头对

24、应的法兰盘是否正确;光缆接续盒内,光缆、尾缆熔接是否正确。(二)光缆干线的技术维护 光缆干线的主要功能是传输光信号,其敷设方式分为地埋和架空两种。架空光缆由于费用低而常被采用,但容易被人为破坏和受环境条件影响而损坏,因此主要谈谈架空光缆的技术维护。经常巡查光缆干线线路,每月至少一次徒步巡线。重要路段要重点巡查,主要检查光缆的垂度是否过大、挂钩的间隔密度是否合适、吊线与其他线路交叉处的防护装置是否符合规定。检修、加固水泥杆和拉线,清理吊线上的吊挂物。检查光缆干线的防雷设施,定期进行测试、检修,保证性能良好。检查预留光缆盘绕半径是否符合规定、捆扎是否牢固,检查光缆接头盒的防水性能、固定是否牢靠。用

25、光时域反射仪对整条光缆干线进行衰减特性、熔接头损耗和光链路损耗进行测试,对损耗超标的熔接点要重新熔接。(三)光接收部分的技术维护光接收部分的主要设备是光接收机,其功能是进行光/电转换,并对射频信号放大。一般安装在野外,工作环境较差,因而更要注意维护。第一节 概述第二节 双向HFC光缆传输第三节 双向HFC电缆传输提纲 （一）电缆结构 由内导体、绝缘体、外导体、护套组成。内导体 绝缘体 外导体 护套一、 电缆的分类及其主要特性（熟悉并掌握）型号： 7512，759，757，755，RG6等。（二）衰减常数： a 定义 在20摄氏度温度下,每100m长度电缆对信 号衰减的分贝数，称为电缆的衰减常数

26、。 b 衰减常数 ax ： 其中： ax 为近似值，以 fx 靠近 fo 为好。 ao 为电缆在 fo 处的衰减值 衰减常数与频率比的平方根成正比。即频率越高，衰减常数越大；频率越低，衰减常数越小。 常用同轴电缆型号衰减常数表（三）温度系数 定义 温度每变化1摄氏度,电缆衰减常数变化的百分 数叫做温度系数。 若温度系数=0.2 表示温度每升高（降低） 1摄氏度，电缆的衰减值在原值上增加（减少） 0.2%。 例如 某种电缆的衰减值为6dB，温度系数=0.2,在 30摄氏度时，电缆的衰减值为： 6+6x0.002x10=6.12dB。 （四）最小弯曲半径 定义 10倍于电缆外径 d 的 弯曲半径R

27、为最小弯曲半径。 (a) 竖直安装线卡间距：0.5m (b) 水平安装线卡间距：0.3m0.4m (c) 架空安装挂钩（扎线）间距：0.5m0.6mdR以下情况会对电缆造成影响：不恰当弯曲破坏了电缆的同轴性，特性阻抗Z偏离75，进而发生反射；使电缆外导体纵向搭接处出现折皱、断裂，导致外导体出现孔径泄露和缝隙泄露。过度弯曲造成外导体断裂，信号中断施工不当挂钩，线卡间距过大，经长期高温作用，造成周期性圆弧下垂，电缆弯曲半径变小，产生反射并迭加，使平坦度变差。二、放大器的工作原理和主要特性（熟悉并掌握）（一）双向放大器原理图：下行通道 前置级，采用插片式衰减和均衡，处理输入信号。采用推挽型模块工作在

28、平坦输出状态；输出级，采用内置衰减和均衡，处理G2输入信号， 用一个功率倍增型模块G2作功率放大，输出电平高，工作在倾斜输出状态。上行通道 在G3模块上行输入端设测试信号注入口供调试时 注入测试信号；为提高上行载噪比，输入衰减器的值可以设定为零；上行输入端测试口用来测试输入信号；G3模块放大上行信号。输出端的插片式衰减和均衡，能够方便地进行汇聚均衡的调试。上行输出端测试口供调试输出信号监测用。（二）放大器的主要特性噪声系数（NF） 放大器输入端信噪功率比与输出端信噪功率比的比值定义为噪声系数。噪声系数用来表征放大器对输入信号信噪比的劣化程度。行标规定：下行通道10dB、上行通道12dB。标称输

29、入电平（Sis） 用来测量放大器性能的基础参数，行标规定为：72dBV。标称增益（Gs） 行标规定下行26、28、30、32、34序列；上行12、16、20、24序列。标称输出电平（Sos） 放大器工作在标称输入电平、标称增益条件下的输出电平即：Sos = Sis+Gs。（三）放大器性能对系统指标的影响输入电平对系统指标CNR (C/N)的影响 当系统噪声电平不变时，输入信号Si 越高、载噪比就越高，反之则越低。输出电平对系统指标C/CTB、CSO 的影响 放大器输出电平So每提高1dB,则C/CTB 降低2dB、CSO 降低1dB；反之则分别升高2dB 和1dB。放大器级数n 对系统指标的影

30、响 系统的CNR 随级联数n 按10lgn 的规律逐级下降。系统的C/CTB 随级联数n 按20lgn 的规律逐级下降。放大器加载频道数N 对系统指标的影响 系统的C/CTB 随频道数N 按15lg(N1)的规律下降。三、电缆网络中各无源器件的主要特性（熟悉并掌握）（一）分配器 将一路电视信号电平（功率或电压）平均分成几路输出的一种无源器件，通常有二、三、四、八、十二、十六分配器等。（1） 分配损耗 Ls 定义 在冗余端口阻抗匹配 的条件下，输入端与输出端之 间的传输信号之差叫分配损耗 。方向可逆。 利用分配损耗 Ls方向可逆性，可反过来将 它作为多路信号混合器用。分配损耗INOUT OUT （2） 相互隔离 定义 在冗余端口阻抗匹配的条件下，由输出端注入的信号与其他任意输出端测得之信号差叫相互隔离 。INOUT OUT 相互隔离 相互隔离表征分配器各输出端之间的相互影响，其值越大，相互影响越小。邻频传输要求达到30分贝