hfc傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案分析

1、HFC傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案分析!由于我們的設(shè)計(jì)對象是一個(gè)“光纜、電纜CATV綜合網(wǎng)絡(luò)”，其傳輸網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想應(yīng)該是：從目前的以“模擬”為主的“廣播電視網(wǎng)”，逐步過渡到將來的以“數(shù)字”為主的“模數(shù)混合寬帶綜合信息網(wǎng)”。因此，在討論設(shè)計(jì)前，有必要簡單了解一下HFC傳輸?shù)膸追N調(diào)制方式和網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)。1.HFC傳輸系統(tǒng)的幾種調(diào)制方式方案CATV傳輸系統(tǒng)從調(diào)制方案上分為模擬信號傳輸系統(tǒng)和數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)。根據(jù)信號的接口方式又分為基帶信號傳輸

2、系統(tǒng)和射頻信號傳輸系統(tǒng)。目前應(yīng)用較多的系統(tǒng)是模擬射頻傳輸系統(tǒng)，主要原因?yàn)閂SBAM系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)相比造價(jià)相對較低，且可采用6MHz帶寬傳輸，它與電纜分配網(wǎng)絡(luò)及前端接口之間匹配良好。當(dāng)選用光纜作干線時(shí)，還要考慮光纜延伸的范圍，決定分配電纜網(wǎng)的大小。光纖傳輸有線電視信號需對電視信號進(jìn)行處理(調(diào)制)，然后對光源進(jìn)行調(diào)制。對光源進(jìn)行調(diào)制分為外調(diào)制和內(nèi)調(diào)制兩種。外調(diào)制光發(fā)射機(jī)采用穩(wěn)定光源(常用YAG固體激光器)由電信號加在外光調(diào)制器上對通過激光束

3、進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，這種外調(diào)制光發(fā)射機(jī)調(diào)制失真小，輸出信號噪聲低，傳輸距離遠(yuǎn)，動態(tài)范圍大，負(fù)載能力強(qiáng)，但需對失真進(jìn)行補(bǔ)償，且價(jià)格也較昂貴。電信號直接對分布反饋(DFB)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，稱之為內(nèi)調(diào)制。此類光發(fā)射機(jī)價(jià)格便宜，使用方便，現(xiàn)在被大量采用。根據(jù)對電信號的處理，可分為下面三種調(diào)制方式。1.1幅度調(diào)制光纜傳輸(VSBAM)這是一種模擬傳輸方式，常簡稱為AM光纖技術(shù)。這種方式是電視信號對相應(yīng)頻道的載波(VHF或UHF)進(jìn)行殘留邊帶調(diào)

4、幅調(diào)制，然后把各路已調(diào)制的載波混合在一起對激光器進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。這是一種模擬的傳輸方式。AM光纜技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以與通常的電纜CATV網(wǎng)兼容；光接收機(jī)輸出信號可以直接作為電纜CATV網(wǎng)的輸入信號，不需解調(diào)和調(diào)制。目前，AM光纜傳輸是最便宜的方式，也是目前應(yīng)用最廣泛的一種，但對激光器的線性要求非常嚴(yán)格?，F(xiàn)在，AM光纜傳輸設(shè)備的典型指標(biāo)為：光損耗10dB，CN為50dBCSOCTB為(60～63)dB。一級AM光纖鏈路可達(dá)25km。同樣的

5、距離如果用電纜需要50個(gè)放大器級聯(lián)。1.2頻率調(diào)制光纜傳輸(FMIM)這也是一種模擬傳輸方式。首先，電視信號對每個(gè)頻道的載波進(jìn)行頻率調(diào)制(FDM)，然后把各個(gè)經(jīng)過FDM調(diào)制后的信號混合起來對激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。采用FM方式有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：①傳輸帶寬27MHz，由于寬頻帶增益和加強(qiáng)增益，可以把SN對CN改善20dB以上。②由于不易受到失真干擾之影響，故可確保較高的光調(diào)制度；于是可大幅度放寬對LD性能之要求。對所要求之接收光功率可降低到約20

6、dBm。③由于不易受到反射光的影響，故可進(jìn)一步降低對接收光功率之要求。采用FM方式尚需解決的技術(shù)問題是與同軸CATV的連接。若內(nèi)裝BS調(diào)諧器在TV接收機(jī)中，則可廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)包括HDTV在內(nèi)的衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)之FTTH系統(tǒng)(FiberToTheHome)?？傊?，其最大的缺點(diǎn)是原電纜CATV系統(tǒng)不兼容，每個(gè)頻道都需要調(diào)制器和解調(diào)器，因此成本較高。另外，由于FM占用頻帶較寬，傳輸節(jié)目數(shù)量受到限制。其優(yōu)點(diǎn)是對激光器的線性不敏感，靈敏度高，光路允許損耗

7、大，傳輸距離相對AM光纖要長。目前，F(xiàn)M光纖的典型水平是用1310nm波長的單模光纖，允許光損耗為20dB，傳輸距離大于40km。一般可傳輸16個(gè)電視頻道。1.3數(shù)字調(diào)制光纜傳輸(PCMIM)數(shù)字光纜傳輸采用脈沖編碼調(diào)制(PCM)方式。這種方式是將基帶電視信號經(jīng)取樣，編碼，復(fù)接后對光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，一般使用6～8bAD(模數(shù))變換。一路電視信號編碼數(shù)率為140Mbs，經(jīng)過壓縮編碼后可低于34Mbs。一根光纖能傳輸8～12路電視節(jié)目，數(shù)字光

8、纜傳輸距離長，單級傳輸距離達(dá)60km，其SN可達(dá)60dB，CTB和CSO為70dB。這種方式在傳輸中無噪聲積累，無非線性失真，可多次進(jìn)行中繼，仍保持很高的圖像質(zhì)量。同F(xiàn)M光纜一樣，數(shù)字光纜和CATV分配網(wǎng)相聯(lián)接時(shí)，需要增加調(diào)制解調(diào)器，其成本高于FM光纜。但由于其傳輸距離長，傳輸質(zhì)量好，是網(wǎng)間長距離傳輸?shù)淖罴逊绞剑S著成本的下降，這種方式將會被更普遍地采用，特別是省內(nèi)干線聯(lián)網(wǎng)。光CATV系統(tǒng)向數(shù)字化方向發(fā)展適應(yīng)了社會向信息化方向發(fā)展之必然

9、趨勢。隨著信息化社會之迅速發(fā)展，人們對多媒體技術(shù)之關(guān)注與日俱增。以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，把廣播、通信和信息處理融為一體，不僅進(jìn)行簡單的圖像分配，而且出現(xiàn)了把圖像、聲音、數(shù)據(jù)、圖形等巧妙地組合起來的多媒體業(yè)務(wù)。CATV采用光纖傳輸加上數(shù)字化，則將與BISDN之聯(lián)系更緊密，可進(jìn)一步四臺，分別插入在原來安裝前四只小橋放的機(jī)箱中，形成四個(gè)光節(jié)點(diǎn)。每個(gè)光節(jié)點(diǎn)通過四個(gè)橋放帶動512個(gè)用戶，但上行線路仍通過原來的同軸電纜匯集到原來的光節(jié)點(diǎn)(現(xiàn)在，這個(gè)光節(jié)點(diǎn)

10、箱中已沒有光接收機(jī)；假定向以下四個(gè)光接收機(jī)分配的光功率足夠的話，就只剩下光分路器和回傳光發(fā)送機(jī))。這一階段達(dá)到了每臺光發(fā)送機(jī)管2048戶；每個(gè)光節(jié)點(diǎn)服務(wù)512戶；每2048戶共用一條上行光纖通道。如圖6所示。第三階段，隨著回傳用戶的增多，為了擴(kuò)展上行通道，在回傳光發(fā)送機(jī)之前，把下面四個(gè)光節(jié)點(diǎn)5～42MHz的上行電信號分組上變頻，例如把原來的(5～42)MHz頻段內(nèi)的信號，分組變換到(5～42)MHz、(50～87)MHz、(95～132

11、)MHz和(140～177)MHz頻段。這些信號混合后再通過回傳光發(fā)送機(jī)發(fā)送。這樣，雖然還是每臺光發(fā)送機(jī)管2048戶，每臺光接收機(jī)只管512戶，每2048戶共用一條上行通道；但頻率資源帶寬卻由37MHz拓寬為148MHz，增加三倍。在上述發(fā)展步驟中，基本的思路是光節(jié)點(diǎn)的位置(現(xiàn)在和未來的)一次設(shè)計(jì)好，光纜敷設(shè)一次到位，然后讓光接收機(jī)和回傳光發(fā)送機(jī)逐步向用戶推進(jìn)，達(dá)到FTC的規(guī)模。第四階段，為更進(jìn)一步擴(kuò)展上行通道，可將第三階段所述的“上行

12、信號的分組上變頻”分別移至下面四個(gè)光接收機(jī)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，這些信號混合后再通過原來的同軸電纜送到回傳光發(fā)送機(jī)處進(jìn)行二次分組變頻，例如把原來的四路(5～177)MHz頻段內(nèi)的信號，分組變換到(5～177)MHz、(185～357)MHz、(365～537)MHz和(545～717)MHz頻段。這些信號混合后再通過回傳光發(fā)送機(jī)發(fā)送。這樣做的結(jié)果，就達(dá)到了每128戶共用一條37MHz寬的上行電通道，令雙向通信的接通率大大提高。2.4光纖到最后一個(gè)放

13、大器(FibretotheLastActive，簡稱FTLA)現(xiàn)在國外正在提倡FTLA，或稱為無源同軸網(wǎng)絡(luò)。它的意思是在光接收機(jī)后不再使用放大器，完全靠無源同軸電纜及元件就能夠把RF信號分配到每家每戶。如果做到這一步，可想而知，網(wǎng)絡(luò)的可靠性必定很高，而信號回傳也會非常暢通。根據(jù)現(xiàn)有帶小橋放的光接收機(jī)的攜帶負(fù)載能力，只要一個(gè)光節(jié)點(diǎn)的用戶數(shù)減少到128，圖7中每一光節(jié)點(diǎn)后的小橋放就可以取消，而由光接收機(jī)的四個(gè)RF輸出口直接攜帶128個(gè)用戶，