小议有线电视系统的组成与传输技术

呼东升　宋秀跃

摘要:全球网络经济在近几年得到飞速发展,例如1999年统计,美国全年生产总值8万亿美元,其中网络经济约6000亿美元,占有一定比重。虽然经过了2000年“网络泡沫”的打击,大批的dot com公司倒闭,但这并不表明网络经济的完结或衰退,因为dot com公司在网络经济中的贡献还不到10%,这意味着网络经济的主体还是传统企业在支撑。传统企业由于自身发展的需要,将管理和经营模式纷纷转移到网络上,这本身不会由于“网络泡沫”的存在而受到消弱,恰恰相反,还会得到进一步提高,这对于网络经济中的网络技术会提出更高的要求。为此,本文综合介绍了有线电视网络目前实施的系统组成,特别是光纤同轴电缆混合网络-HFC?款待接入网的拓扑结构,及双向传输的实现方式。

关键词:线电视网络同轴电缆混合网络HFC双向传输

0 引言

中国有线电视网络这些年无论是数量还是质量上都进一步发展,有线电视网络技术从1999年以来在干线网体制、接入方式、网络管理系统以及相关技术的融合都有长足进步。

1 有线电视系统的组成

有线电视系统由三部分组成:前端系统、传输系统和电缆分配系统。

1.1 前端 位于信号源和传输系统之间,对传输信号进行各种技术处理的设备组合。它是系统信号处理的中枢。前端设备的性能,对整个系统的信号质量起着决定性的作用。

1.2 传输系统 对于超大型或大型CATV系统而言,传输系统指远距离传输的超干线或干线。它位于前端系统和电缆分配系统之间。对于干线系统的技术要求是将前端信号传送到各个干线分配点所连接的电缆分配系统。同时必须达到载噪比和非线性失真指标要求。传输系统一般分别采用电缆、光纤或微波多路MMDS三种方式。

1.3 电缆分配系统 位于传输系统和用户终端设备之间,把前端经干线系统传输的信号进行放大和分配。将信号均匀地分配给各用户,并使各用户终端得到规定的电平。同时,各用户终端之间具有良好的相互隔离作用互不干扰。对于双向有线电视系统还必须符合反向回传通道的技术要求。

2 有线电视系统传输技术

2.1 电缆传输技术

2.1.1 电缆传输系统的构成 电缆传输系统采用同轴电缆做传输线,构成CATV网的干线或超干线。电缆传输系统主要由同轴电缆和干线放大器间隔配置、级连构成,附属设备有过电型分支器、分配器,用于干线分路。供电器和电源插入器用于干线放大器的电缆芯线供电。

2.1.2 电缆的传输特性及其补偿 ①同轴电缆的结构:同轴电缆由内导体、外导体和中间的绝缘介质组成。常用的有:藕芯型、封闭竹节型和物理发泡型。②同轴电缆的传输特性:a特性阻抗:75欧姆b衰减特性:高频衰减大于低频衰减。细芯径电缆衰减大于粗芯径电缆衰减。衰减与电缆长度成正比。c温度特性:随温度的升高,电缆的衰减量增大。一般电缆的温度系数约为0.2%/度。d屏蔽特性:优质的电缆外导体有良好的屏蔽作用,传输信号不受外界干扰,也不会向外幅射、干扰其它信号。同轴电缆的屏蔽特性用屏蔽衰减表示,单位为dB。e机械特性:包括抗弯曲性能、防潮抗腐蚀性能和结构稳定性。③电缆传输特性的均衡和补偿:由于同轴电缆的衰减与电缆的长度成正比,干线要远距离传输,必须对电缆的传输特性进行补偿。干线放大器用来补偿电缆对信号电平的衰减,均衡电缆的频率特性和温度特性。干线放大器使用特性相同的放大器,各放大器的输入和输出电平值相同。采用“单位增益法”设计。

2.1.3 对远距离传输的限制 同轴电缆传输系统采用干线放大器级联的方法实现对电视信号的远距离传输,传输距离越远,需要放大器的级连N越大,系统指标下降越多。

随着区域性有线电视网络建设的发展,干线传输系统的传输距离越来越大,而放大器级联增多导致噪声、频率失真和非线性失真的积累,使得信号指标下降。而且电缆的温度特性增加了系统设备的复杂度,远距离传输时,可靠性差。系统的维护管理任务繁重,服务水平难以提高。

2.2 微波多路MMDS传输技术

2.2.1 MMDS的技术特征 ①多路微波分配系统MMDS的定义:用微波频率以一点发射,多点接收的方式把电视、声音广播及数据信号传输到各有线电视站、共用天线电视系统前端或直接到各用户的微波系统。②频率范围:空间传输2500-2700MHz,接收分配111-750MHz。③传输方式:多路微波信号采用空间传输方式。发射与接收应在视距范围内进行。

2.2.2 MMDS传输系统的构成:由发射系统和接收系统组成,发射系统的设备包括发射机、合成器、馈缆和发射天线;接收系统的设备包括接收天线、下变频器和供电器。

2.2.3 受无线传输缺陷的局限性 MMDS传输系统属于无线传输,带有无线传输的通用缺点,如信号怕遮挡、反射出重影、易受干扰。这种方式不适用于人口稠密、高层建筑林立的大中城市。

2.3 光纤传输技术

2.3.1 光纤传输技术的特征 ①光纤传输损耗小,可实现电视信号的远距离干线传输,保证电视信号的技术指标。②光纤频带宽,可以保证多路有线电视信号均衡地传输到各光节点。③光纤无中继传输距离长,且抗干扰能力强,系统可靠性高。④光纤传输技术不仅仅局限于传输有线电视信号,它为开展宽带综合业务传输提供一个开放平台,是宽带综合业务网的重要组成部分。

2.3.2 光纤传输系统的构成 最基本的光纤传输系统由电光变换器(E/o)、光纤和光电变换器(O/E)组成。也称之为光链路。光纤传输系统具有很大的传输容量,在系统中实行着多工传输。

2.3.3 为开展宽带综合业务传输提供开放平台 光纤有线电视网不仅仅局限于有线电视业务,它可以为开展宽带综合业务传输提供一个开放的平台,是宽带综合业务网的一个重要组成部分。用光缆构成广域的包括电视业务在内的多媒体网络具有广阔的前景。

2.4 光纤同轴混合网——HFC宽带接入网的拓扑结构 HFC有线电视网由光纤作干线、同轴电缆作分配网,构成光纤同轴混合网。它充分发挥了光纤和电缆所具有的优良特性,有机地结合而完成了有线电视信号的高质量传输与分配。从而构成了这一独特的光纤/同轴电缆混合网络结构。HFC是一个以前端为中心、光纤延伸到小区并以光节点为终点的光纤星形布局,同时,以一个星树型同轴电缆网络从光节点延伸覆盖用户。因而,HFC有线电视网络拓扑是一个星一树形结构。

在HFC宽带接入网中,模拟电视和数字电视、综合数据业务信号在前端或分前端进行综合,合用一台下行光发射机,将下行信号用一根光纤传输至相应的光节点。在光节点,将下行信号变换成射频信号。每个光节点通过同轴电缆,以星树形拓扑结构覆盖用户。从用户来的上行信号在光节点变换为上行光信号,通过上行光发射机和上行回传光纤传回前端或分前端。上下行信号在光传输中采用的是空分复用,在电缆传输中采用的是频分复用。

广播电视业务包括目前的模拟电视节目的传输和正在逐步发展的数字广播、数字电视等其它广播业务。交互业务包括INTERNET接入、视频点播VOD、可视电话、会议电视、远程教育、远程医疗等。