有線電視網(wǎng)絡課程設計--catv光纖網(wǎng)絡設計

1、<p>　　HFC光鏈路常規(guī)設計</p><p>　　院 系： 傳媒技術學院 </p><p>　　專 業(yè)： 廣播電視工程 </p><p>　　2014年6月26日</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　樓陳

2、區(qū)域CATV光纖網(wǎng)絡設計：8個光節(jié)點</p><p>　學生姓名學號</p><p>　課程名稱《有線電視網(wǎng)絡課程設計》設計題目樓陳區(qū)域 CATV光纖網(wǎng)絡設計</p><p>　設計目的、主要內(nèi)容（參數(shù)、方法）及要求課程設計的目的在于培養(yǎng)學生運用相關課程中所學到的理論知識，解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生查閱資料文獻的能力，培養(yǎng)學生使用相關軟件的能力，培養(yǎng)學生動手的能力

3、，培養(yǎng)學生規(guī)范撰寫相關文檔的能力等。給定樓陳區(qū)域的光纖路由圖，給定相關的技術條件，做一個小型的CATV光鏈路常規(guī)設計。</p><p>　工作量2周時間，每天3學時，共計42學時</p><p>　進度安排兩周時間，每天4個小時。第一周：第一天：實地考察第二天：構思系統(tǒng)框架第三天和第四天：查找相關資料，做筆記。第五天：開始設計第六天、第七天：查資料、做筆記，修改設計。第二周：第一天——第三

4、天：寫設計報告第四天：完成第五天——第七天：修改、查資料、修改，完成。</p><p>　主要參考資料[1]劉劍波.有線電視網(wǎng)絡.中國廣播電視出版社.2003.1[2]趙堅勇.數(shù)字電視技術（第二版）.西安電子科技大學出版社.2011.4[3]黃憲偉.有線電視系統(tǒng)設計維護與故障檢修.人民郵電出版社.2009.11[4]杜慶波.光纖通信技術與設備（第二版）.西安電子科技大學出版社.2012[5]孫強.光纖通信系統(tǒng)及網(wǎng)

5、絡.科學出版社.2011.5</p><p>　指導教師簽字教研室主任簽字</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來，“天上衛(wèi)星傳送，地上有線覆蓋”的星網(wǎng)結(jié)合模式，不僅是21世紀實現(xiàn)廣播電視覆蓋的最佳方式，也將成未來信息網(wǎng)絡的基礎構架。這樣，立足于現(xiàn)有的有線電視HFC網(wǎng)絡，融入現(xiàn)代通信技術、寬帶網(wǎng)絡技術和多媒體技

6、術，我們便可以打破傳統(tǒng)的行業(yè)界限，有效地實現(xiàn)“三網(wǎng)融合”，建立起一個寬帶高速的公用信息網(wǎng)絡體系。本次課程設計主要設計的是簡單的光纖干路部分，通過光發(fā)射機發(fā)射光信號，經(jīng)過光分光器分路后送到各個光節(jié)點。</p><p>　　關鍵詞：HFC、光纖網(wǎng)絡、光分路器、光節(jié)點</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 HFC光鏈路

7、系統(tǒng)····································&#

8、183;··················1</p><p>　　1.1 概述·············

9、····································

10、3;·············1</p><p>　　1.2 組成··················&#

11、183;····································

12、········1</p><p>　　1.2.1 光纖·······················&#

13、183;····································

14、·1</p><p>　　1.2.2 同軸電纜······························

15、···························1</p><p>　　1.2.3用戶分配網(wǎng)····

16、····································

17、3;···············1</p><p>　　2 樓陳區(qū)域光纖網(wǎng)絡設計···············&#

18、183;·································2</p><p

19、>　　2.1 樓陳區(qū)域設計方案·································

20、3;··················2</p><p>　　2.2 設計原理及依據(jù)············

21、83;····································&

22、#183;···3</p><p>　　3 技術要求····························

23、;··································6</p>&l

24、t;p>　　4 系統(tǒng)指標分配與計算·································&#

25、183;··················7</p><p>　　4.1光纖損耗·············

26、;····································

27、83;··········7</p><p>　　4.2 分光比·····················

28、····································

29、3;····7</p><p>　　4.3鏈路損耗···························&

30、#183;································8</p><p>　

31、　4.4 光發(fā)射機功率確定··································

32、83;·················8</p><p>　　5光發(fā)射機及光接收機的選型·············

33、·································9</p><p>

34、　　5.1光發(fā)射機的選型··································

35、3;···················9</p><p>　　5.2光接收機的選型···········

36、3;····································&#

37、183;····10</p><p>　　6 心得體會···························

38、;·································12 </p><p

39、>　　7參考文獻···································

40、;·························13</p><p>　　1 HFC光鏈路系統(tǒng)</p><p><b>　　1.

41、1 概述</b></p><p>　　HFC即混合光纖同軸電纜網(wǎng)，是指HybridFiber-Coaxial的縮寫。是一種經(jīng)濟實用的綜合數(shù)字服務寬帶網(wǎng)接入技術。HFC通常有光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡三部分組成，從有線電視臺出來的節(jié)目信號先變成光信號在干線上傳輸；到用戶區(qū)域后把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)分配器分配后通過同軸電纜送到用戶。它與早期CATV同軸電纜網(wǎng)絡的不同之處主要在于，在干線上用光纖

42、傳輸光信號，在前段需完成電—光轉(zhuǎn)換，進入用戶區(qū)后要完成光—電轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　1.2 組成</b></p><p><b>　　1.2.1 光纖</b></p><p>　　光導纖維，簡稱光纖，是光通信中最常用的傳輸物質(zhì)。通常，光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管（LED）或一束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖

43、的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈沖。在日常生活中，由于光在光導纖維的傳導損耗比電在電線傳導的損耗低得多，因此光纖被用作長距離的信息傳遞。光纖切面圖如圖1。</p><p>　　1.2.2 同軸電纜</p><p>　　同軸電纜指先由兩根同軸心、互相絕緣的圓柱形金屬導體構成基本單元（同軸對），再由單個或多個同軸對組成的電纜，如圖2。最常見的同軸電纜由絕緣材料隔離的銅線導體組成。從用途上分

44、可分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。</p><p>　　1.2.3 用戶分配網(wǎng)</p><p>　　用戶分配系統(tǒng)是有線電視網(wǎng)絡的最后一個環(huán)節(jié)，是整個網(wǎng)絡體系中直接與用戶連接的部分。它的分布面最廣，因而其網(wǎng)絡結(jié)構的合理與否直接影響到整個CATV工程的質(zhì)量與造價，通常由分配放大器（有時也要用到延長放大器）、同軸電纜、分支器、分配器等有源器件和無源器件組成，其主要功能是將傳輸系統(tǒng)傳送來的信號準確

45、、優(yōu)質(zhì)、高效地分配到千家萬戶，同時將用戶端需要回傳的信號匯聚到信號分配點上。</p><p>　　2 樓陳區(qū)域光纖網(wǎng)絡設計</p><p><b>　　2.1 設計方案</b></p><p>　　本次設計為簡單的CATV光纖干線網(wǎng)絡，距離相對較短，系統(tǒng)采用1310nm光纖傳輸技術，從發(fā)射端發(fā)出光信號，通過光分路器分路后直接傳送到各個光節(jié)點，每

46、個光接收點配置4芯光纜，一芯用于下行傳輸，一芯用于上行傳輸，一芯用于數(shù)字傳輸，一芯備用。</p><p>　　實際勘察記錄數(shù)據(jù)見表2-1-1</p><p>　　表2-1-1 勘查記錄</p><p>　　圖2-1-2 路由圖</p><p>　　圖2-1-3 拓撲圖</p><p>　　2.2 設計原理及依據(jù)<

47、/p><p><b>　　圖2-2-1示意圖</b></p><p>　　基本設計參數(shù)如表2-2-2</p><p>　　表2-2-2 基本設計參數(shù)</p><p>　　光分路器的附加損耗如表2-2-3</p><p>　　表2-2-3光分路器的附加損耗</p><p>　　光

48、分路器：光分路器是光纖鏈路中最重要的無源器件之一，是具有多個輸入端和多個輸出端的光纖匯接器件，我們使用M×N來表示一個光分路器有M個輸入端和N個輸出端。在光纖有線電視系統(tǒng)中使用的光分路器一般都是1×2/1×3以及由他們組成的1×N光分路器，其作用是把一路光按一定比例分成多路輸出。光分路器類似于分配系統(tǒng)中的分支器，常又把它稱為光纖定向耦合器。</p><p>　　插入損耗：光

49、分路器的插入損耗是指每一路輸出相對于輸入光損失的dB數(shù)，其數(shù)學表達式為：Ai=10lg Pouti/Pin ，其中Ai是指第i個輸出口的插入損耗；Pouti是第i個輸出端口的光功率；Pin是輸入端的光功率值。</p><p>　　附加損耗：附加損耗定義為所有輸出端口的光功率總和相對于輸入光功率損失的DB數(shù)。值得一提的是，對于光纖耦合器，附加損耗是體現(xiàn)器件制造工藝質(zhì)量的指標，反映的是器件制作過程的固有損耗，這個損耗

50、越小越好，是制作質(zhì)量優(yōu)劣的考核指標。而插入損耗則僅表示各個輸出端口的輸出功率狀況，不僅有固有損耗的因素，更考慮了分光比的影響。因此不同的光纖耦合器之間，插入損耗的差異并不能反映器件制作質(zhì)量的優(yōu)劣。</p><p>　　分光比：分光比定義為光分路器各輸出端口的輸出功率比值，在系統(tǒng)應用中，分光比的確是根據(jù)實際系統(tǒng)光節(jié)點所需的光功率的多少，確定合適的分光比（平均分配的除外），光分路器的分光比與傳輸光的波長有關，例如一個

51、光分路在傳輸1.31 微米的光時兩個輸出端的分光比為50：50；在傳輸1.5μm的光時，則變?yōu)?0：30（之所以出現(xiàn)這種情況，是因為光分路器都有一定的帶寬，即分光比基本不變時所傳輸光信號的頻帶寬度）。所以在訂做光分路器時一定要注明波長。</p><p>　　1310nm光纖和1550nm光纖選擇：設光纖有線電視系統(tǒng)有N個光節(jié)點，每個光節(jié)點到前端的平均距離為Lkm。因為1310nm系統(tǒng)包括熔接點在內(nèi)的損耗α=0.4

52、dB/km，1550nm系統(tǒng)的α=0.25dB/km，1310nm系統(tǒng)光接收機的接收光功率P0=-3dBm，1550nm系統(tǒng)光接收機的接收光功率P0=-1dB。設光分路器的附加損耗為0.5dB，活動連接頭損耗和其他損耗為1dB，1310nm系統(tǒng)所需光發(fā)射機的總功率：</p><p>　　10lgPi=10lgP0+10lg[100.1αL]+1.5</p><p>　　=-3+10lg（N

53、100.4L）+1.5</p><p>　　=-1.5+10lgN+0.4L</p><p>　　1550nm系統(tǒng)所需光發(fā)射機的總功率：</p><p>　　10lgPi=-1+10lg（N100.25L）+1.5</p><p>　　=0.5+10lgN+0.25L</p><p>　　顯然，1550nm系統(tǒng)所需光發(fā)

54、射機的總功率比1310nm系統(tǒng)所需光發(fā)射機的總功率要小，但1550nm系統(tǒng)光發(fā)射機（不含光纖放大器）的價格比同功率1310nm光發(fā)射機要貴。本次設計距離較短，所需光功率較小，故應該選擇1310nm光纖系統(tǒng)。 </p><p><b>　　3 技術要求</b></p><p>　　在進行一個有線電視系統(tǒng)總體設計時，人們?nèi)匀粡南滦心M電視信號傳輸回路的信號技術指標入手。因

55、為，盡管在一個有線電視網(wǎng)中既要傳輸模擬信號又要傳數(shù)字信號，但模擬信號對傳輸系統(tǒng)的要求比數(shù)字信號高，模擬信號的傳輸是有線電視系統(tǒng)的主要矛盾。</p><p>　　有線電視系統(tǒng)信號在超過20套節(jié)目的系統(tǒng)中，最主要的技術指標是載噪比，載波復合三次差拍（CTB）和載波復合二階失真（CSO）。</p><p>　　原廣電部標準規(guī)定，到用戶端信號指標為：C/N≥43dB，CTB≤-54dB，CSO≤-

56、54dB。廣電總局GY5063-1998《市、縣級有線廣播電視網(wǎng)絡設計規(guī)范》規(guī)定：全系統(tǒng)指標為C/N≥44dB，CTB≤-55dB，CSO≤-55dB。</p><p>　　系統(tǒng)寬帶：87～860MHz為下行系統(tǒng)，其中：87～550MHz可傳送50多套現(xiàn)有的模擬電視節(jié)目和多套立體聲節(jié)目，550～860M可用于多功能數(shù)據(jù)業(yè)務的展開；5～65MHz為上行系統(tǒng)，可實現(xiàn)圖像和數(shù)據(jù)信號的回傳，65～87MHz為上、下行信號

57、的隔離帶。系統(tǒng)容量為79個PAL制頻道：①每個光節(jié)點帶500個左右的有線電視用戶；②各光節(jié)點輸入光功率≥-1dB；③光節(jié)點下的同軸電纜分配網(wǎng)不超過2級電放大器；④光纖傳輸系統(tǒng)的技術指標為：C/N：51dB，C/CTB：65dB，C/CSO：61dB。</p><p>　　4 系統(tǒng)指標分配與計算</p><p>　　計算時采用簡化公式，即：</p><p>　　光纖損

58、耗=損耗系數(shù)×光纜長度</p><p>　　鏈路損耗=光纖損耗-10lg分光比+活接頭損耗（2個）+其它、余量（1dBm）</p><p><b>　　4.1 光纖損耗</b></p><p>　　損耗系數(shù)α=0.4dB/km</p><p>　　P（mW）=1mW×10（P（dBm）/10）<

59、/p><p>　　徐文益：P1=0.4dB/km×1.9km=0.76dBm=1.19mW</p><p>　　左家崗：P2=0.4dB/km×1.1km=0.44dBm=1.10mW</p><p>　　葉家灣：P3=0.4dB/km×1.0km=0.4dBm=1.10mW</p><p>　　樓陳學校：P4=0.

60、4dB/km×0.895km=0.358dBm=1.09mW</p><p>　　任家伍：P5=0.4dB/km×2.105km=0.842dBm=1.21mW</p><p>　　曾家日：P6=0.4dB/km×1.255km=0.502dBm=1.12mW</p><p>　　楊家王：P7=0.4dB/km×2.175km

61、=0.87dBm=1.22mW</p><p><b>　　4.2 分光比</b></p><p><b>　　輸出光功率之和：</b></p><p>　　P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7</p><p>　　=1.19mW+1.10mW+1.10mW+1.09mW+1.21mW+1.

62、12mW+1.22mW</p><p><b>　　=8.03mW</b></p><p>　　徐文益：K1=P1/P=1.19mW/8.03mW=14.82%</p><p>　　左家崗：K2=P2/P=1.10mW/8.03mW=13.70%</p><p>　　葉家灣：K3=P3/P=1.10mW/8.03mW=1

63、3.70%</p><p>　　樓陳學校：K4=P4/P=1.09mW/8.03mW=13.57%</p><p>　　任家伍：K5=P5/P=1.21mW/8.03mW=15.07%</p><p>　　曾家日：K6=P6/P=1.12mW/8.03mW=13.95%</p><p>　　楊家王：K7=P7/P=1.22mW/8.03mW=

64、15.19%</p><p><b>　　4.3 鏈路損耗</b></p><p>　　徐文益：A1=0.76dBm-10lgK1dBm+0.5dBm+1dBm=10.56dBm</p><p>　　左家崗：A2=0.44dBm-10lgK2dBm+0.5dBm+1dBm=10.54dBm</p><p>　　葉家灣：A

65、3=0.40dBm-10lgK3dBm+0.5dBm+1dBm=10.56dBm</p><p>　　樓陳學校：A4=0.358dBm-10lgK4dBm+0.5dBm+1dBm=10.54dBm</p><p>　　任家伍：A5=0.842dBm-10lgK5dBm+0.5dBm+1dBm=10.56dBm</p><p>　　曾家日：A6=1.502dBm-10

66、lgK6dBm+0.5dBm+1dBm=10.55dBm</p><p>　　楊家王：A7=0.87dBm-10lgK7dBm+0.5dBm+1dBm=10.56dBm</p><p>　　4.4 光發(fā)射機功率的確定 P0=Pr+AMAX=-1dBm+10.56dBm=9.56dBm=9.04mW</p><p>　　5 光發(fā)射機及光接收機的選型</

67、p><p>　　5.1 光發(fā)射機的選型</p><p>　　表5-1-1是美國STARBLAZER系列1.31μm光發(fā)射機在不同光放大器的情況下，在滿足c/ctb為65db，C/CSO為61db時，NTSC制式750mhz系統(tǒng)不同鏈路損耗典型應用時光纖干線系統(tǒng)所能達到的載噪比指標。</p><p>　　不同鏈路損耗的載噪比指標如表5-1-1所示。</p>

68、<p>　　表5-1-1 不同鏈路損耗的載噪比指標</p><p>　　通過計算知光發(fā)射機輸出功率為9.04mW≈9.0mW，最大鏈路損耗比為10.56dBm≈11dBm，故可確定光發(fā)射機載噪比C/N為51dB，進而可以選定光發(fā)射機。</p><p>　　光發(fā)射機技術參數(shù)如圖5-1-2</p><p>　　5.2 光接收機的選型</p>&l

69、t;p>　　光接收機選型遵循：1、光接收機的工作頻帶應與：光發(fā)射機、傳輸系統(tǒng)的帶寬匹配；2、光接收機輸入光功率的動態(tài)范圍：輸入光功率一般取動態(tài)范圍的中間值。取值不應大于+2dBm.否則應加光衰減器。3、輸入光功率增加1dB,可使系統(tǒng)的載噪比提高1dB. 4、光纖傳輸損耗變化1 dB,輸出電平變化2dB. 在光纖通信系統(tǒng)中，光接收機的任務是以最小的附加噪聲及失真，恢復出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息，因此光接收機的輸出特性

70、綜合反映了整個光纖通信系統(tǒng)的性能。</p><p>　　光發(fā)射機發(fā)射的光信號經(jīng)傳輸后，不僅幅度衰減了，而且脈沖波形也展寬了，光接收機的作用就是檢測經(jīng)過傳輸?shù)奈⑷豕庑盘?，并放大、整形、再生成原傳輸信號?lt;/p><p>　　光接收機技術參數(shù)如圖5-2-1</p><p><b>　　6 心得體會</b></p><p>

71、;　　通過二個星期的課程設計，我對前面所學的知識有了更深刻的體會與理解，知道了有線電視網(wǎng)絡各部分的組成以及相關的計算過程，把理論的知識應用到了實際。這個設計過程中，我們通過在原有的系統(tǒng)進行了改進，設計結(jié)果能夠符合題意，成功完成了此次實習要求，我們不只在乎這一結(jié)果，更加在乎的，是這個過程。這個過程中，我們花費了大量的時間和精力，更重要的是，我們在學會創(chuàng)新的基礎上，同時還懂得合作精神的重要性。</p><p><

72、;b>　　7 參考文獻</b></p><p>　　[1]劉劍波.有線電視網(wǎng)絡.中國廣播電視出版社.2003.1</p><p>　　[2]趙堅勇.數(shù)字電視技術（第二版）.西安電子科技大學出版社.2011.4</p><p>　　[3]黃憲偉.有線電視系統(tǒng)設計維護與故障檢修.人民郵電出版社.2009.11</p><p>