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数字电视光纤传输网络设计系别信息科学与技术学院专业班电子信息工程1103班姓名李乔学号20111186089指导教师高烽2015年5月数字电视光纤传输网络设计TheDesignofDigitalTVfiberopticTransmissionNetwork摘要随着时代的发展,网络的发展越来越快,光纤网络随着科技的发展不断的向不同的用户延伸,偏远地区光纤网络需要覆盖到所有的地区,部分村和区需要的不只一个光节点;再是为适应传输有线数字电视节目和交互数字信息的需求,有线电视网络逐步向改造升级为综合宽带信息网方向发展为了适应发展的要求,必须对IPTV/DVB的传输网络进行整体的规划和设计本课题对DVB和IPTV传输系统的特点和功能进行详细的分析,然后从实际出发,对宜都市城域网的传输部分进行完整的设计,设计出两种方案,分别是双向HFC网络和单向HFC网络+IP网络,之后讨论如何从最好的配置方法和成本等等方面来设计一个完整的传输网络,经过一系列选择,选定单向HFC+IP网络完成宜都市城域网的传输网络的设计,对选定的方案即DVB/IPTV传输网络进行详细的配置,画出路由图,计算出指标分配,经验算后,得出最后的方案关键词DVBIPTV传输网络AbstractThedevelopmentofthenetworkmoreandmorequicklythefiberwiththedevelopmentofscienceandtechnologyconstantlyextendingtodifferentusersremoteareaopticalnetworkneedtocoveralltheareapartofthevillageareaneedsmorethanonenode;anotheristoadapttothetransmissionofdigitalcabletelevisionprogramandinteractivedigitalinformationneedscabletelevisionnetworktotransformupgradeforintegratedbroadbandinformationnetworkdevelopment.InordertomeettherequirementsofthedevelopmentmustcarryontheoverallplanninganddesignoftheIPTV/DVBtransmissionnetwork.InthesubjectweontheDVBandIPTVtransmissionsystemfeaturesandfunctionsindetailandthenfromtherealitytransmissionpartsofametropolitanareaofYiducityforthecompletedesignwedesigntwoschemesrespectivelyisthebidirectionalHFCnetworkandone-wayHFCNetwork+IPnetworkandthendiscusshowtothebestconfigurationmethodandfundstodesignacompletemantransmissionnetworkthedesignselectedone-wayHFC+IPnetworktransmissionnetworkofYiduCitymetropolitanareanetworktheselectedschemethatDVB/IPTVtransmissionnetworkdetailedconfigurationdrawtheroutechartandindexallocationmapafteraseriesofoperationsthatourfinalresultshowsthatitsapplicationinpractice.Keywords:DVBIPTVTransmissionnetwork目录TOC\o1-3\h\z\u摘要IAbstractII绪论11DVB/IPTv传输系统
21.1DVb传输系统
21.2IPTV传输系统32设计要求及指标分配
62.1设计依据
62.
1.1相关技术标准
62.
1.2网络功能和网络发展规划
62.2方案选择
62.
2.1双向HFC网络
72.
2.2单向HFC+宽带IP网
82.3宽带网络组网方式
82.4网络组成和指标分配
92.
4.1光发射机和光放大器
102.
4.2光接收机
102.
4.3有线电视系统的指标分配103DVB/IPTV网络设计
143.1网络概况
143.2指标分配
143.3光功率分配
143.4前端光发射机与EDFA的配接
153.5指标验算
153.6网络配置图
163.7宽带网络设备配置17结论18致谢19参考文献20绪论传输网络是指用一系列的介质(光纤,双绞线等)经过电路的调整变化依据网络传输协议来进行通信的过程其中网络传输需要线路,也就是网络中发送方与接收方之间的物理通路,它对网络的数据通信具有一定的影响常用的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输媒介实现IPTV/DVB的混合传输有着巨大的战略意义,其是实现三网融合的前提条件,实现三网的融合不仅是将现有网络资源有效整合、互联互通,而且会形成新的服务和运营机制,并有利于信息产业结构的优化,以及政策法规的相应变革融合以后,不仅信息传播、内容和通信服务的方式会发生很大变化,企业应用、个人信息消费的具体形态也将会有质的变化它并不是现有三网的简单延伸和叠加,而应是其各自优势的有机结合将电信网、计算机网和广播电视网合并在一起,让电信与电视和数据业务结合为一体,构成可以提供现有在三种网络上提供的话音、数据和视频各种业务的新网络我国现在已经开始进行三网融合的工作,而传输网络将会是其中最重要的环节之一1DVB/IPTV传输系统
1.1DVB传输系统DVB是数字视频广播DigitalVideoBroadcasting的英文缩写它的组成由是用统一的一系列受到国际承认的公开标准组成数字视频广播项目即DVB项目是一个由多个成员组成的工业组织,数年前,在欧洲,数个组织成立了DVB组织即国际数字视频广播组织这个新的组织决定了这项新的技术的走向,它必须是建立在MPEG-2压缩算法上的数字技术,而且必须是以用户端为导向的数字技术为可使在此系统内的各种传输方式之间能有个最灵活的转换方式,所以数字视频广播组织的宗旨是要设计一个通用的数字电视系统,尽最大的努力增加通用性数字视频标准提供了一套完整的、适用于不同介质的数字电视系统体系数字广播传输系统利用了包括卫星、有线、地面及所有通讯方式在内的所有通用电视广播传输媒体数字视频广播标准(DVB)的传输系统分为两个部分,分别为信源编解码(SourceCoding)和信道编解码(ChannelCoding)SourceCoding采用MPEG-2码流,在最开始需要对音频和视频进行复用,在之后将很多个电视节目流进行传输复用在接受端进行相应的解复用和解码ChannelCoding包括前向纠错编码、译码、调制、解调和上、下变频3部分卫星传输采用4相相移键控调制方式,有线传输采用正交振幅调制方式,地面传输采用COFDM(编码正交频分复用)或16VSB(16电平残留边带调制)方式DVB-S-数字卫星直播系统标准数字卫星传输系统是为了满足卫星转发器的带宽及卫星信号的传输特点而设计的该标准以卫星作为传输介质将视频、音频以及资料放入固定长度打包的MPEG-2传输流中,信号在传输过程中有很强的抗干扰能力,然后进行信道处理通过卫星转发的压缩数字信号,经过卫星接收机后由卫星机顶盒处理,输出视频信号这种传输覆盖面广,节目量大数据流采用四相相移键控调制(QPSK)方式,在使用MPEG-2的MP@ML(主类@主级)格式时,用户端达到CCIR601演播室质量的码率为9Mb/s,达到PAL质量的码率为5Mb/s在DVB-S标准公布以后,几乎所有的卫星直播数字电视均采用该标准,我国也选用了DVB-S标准DVB-C数字有线广播系统标准该标准以有线电视网作为传输介质,应用范围广有线电视系统分为两部分CATV前端和综合解码接收机(IRD)采用MPEG-2压缩编码的传输流,由于传输介质采用的是同轴电缆,与卫星传输相比抗外界干扰能力强,信号强度相对较高调制方式有
16、
32、64QAM三种方式,对于QAM调制而言,传输信息速率越高,抗干扰能力越低采用64QAM正交振幅调制时,一个PAL通道的传输码率为
41.34Mb/sDVB-C传输系统的具有如下几点主要特点可与多种节目源相适配DVB-C传输系统所传送的节目既可来源于从卫星系统接收下来的节目,又可来源于本地电视节目,以及其它外来节目信号;可用于标准数字电视又可用于HDTVDVB-T数字地面广播系统标准此系统的标准是1998年通过的,这是最复杂的DVB传输系统不用编码正交频分复用(COFDM)调制方式,8MHz带宽内能传送4套电视节目,而且传输质量高采用MPEG-2数字视频、音频压缩编码技术地面数字发发射的传输容量,在理论上大至与有线电视系统相当,本地区覆盖好此系统有利于数字与模拟电视共存,在与现行模拟电视混合传输方面显示出优势DVB-T标准中主要规范的是发送端的系统结构和信号处理方式,对接收端则是开放的,各厂商可以开发各自的DVB-T接收设备,只要该设备能够正确接收和处理发射信号,并满足DVB-T中所规定的性能指标DVB-MS是高于10GHZ的数字广播MMDS分配系统标准MMDS是采用调幅微波向多点传送,分配多频道电视节目的系统该系统基于DVB-S,使携带大量节目的微波信号直接入户用DVB-S接收机配上一个MMDS频率交换器就可以接收DVB-MS信号
1.2IPTV传输系统IPTV是一种利用宽带有线电视网,即交互式网络电视,它包括了互联网、多媒体、通讯等技术,向个人用户端提供包括数字电视在内的多种交互式服务的技术个人用户端在家可以享受IPTV服务以下3种服务,计算机,网络机顶盒+普通电视机和手机,平板等它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势,充分有效地利用网络资源交互式网络电视既不同于传统的模拟式有线电视,也不同于经典的数字电视因为,传统的和经典的数字电视都具有频分制、定时、单向广播等特点,尽管经典的数字电视相对于模拟电视有许多技术革新,但只是信号形式的改变,没有触及媒体内容的传播方式HYPERLINKhttp://baike.baidu.com/picture/1640/1640/0/728da9773912b31babda16b38618367adbb4e1f2fr=lemmact=singleINCLUDEPICTUREhttp://d.hiphotos.baidu.com/baike/s=220/sign=c64fbf7081cb39dbc5c06054e01709a7/728da9773912b31babda16b38618367adbb4e1f
2.jpg\*MERGEFORMAT\dIPTV是以宽带有线电视网为基础设施,交互式网络电视主要以以家用电视机为主,通过互联网络协议来提供包括电视节目在内的多种数字媒体服务特点表现在用户端可以接收到非常高的质量的媒体服务用户可有极为广泛的自由度选择宽带IP网上各网站提供的视频节目实现媒体提供者和媒体消费者的实质性互动IPTV采用的播放平台将是新一代家庭数字媒体终端的典型代表,它能根据用户的选择配置多种多媒体服务功能,包括数字电视节目,可视IP电话,DVD/VCD播放,互联网游览,电子邮件,以及多种在线信息咨询、娱乐、教育及商务功能为网络发展商和节目提供商提供了广阔的新兴市场当前中国通信事业正在迅猛地发展,用户对信息服务的要求越来越高,特别是宽带视频信息可以说中国已基本具备了大力发展IPTV的技术条件和市场条件一般所说的IPTV与数字电视,有相同的地方也有不同的地方一个著名网络公司的技术专家从下面几方面阐述了二者的异同一是技术体系上,IPTV系统又叫交互电视,再是它的系统结构主要包括流媒体服务、节目采编、存储及认证计费等子系统,主要存储及传送的内容是以MPEG-4为编码核心的流媒体文件,基于IP网络传输,通常要在边缘设置内容分配服务节点,配置流媒体服务及存储设备,用户终端可以是任何个人用的客户端,如手机有线数字电视的广播网采取的是HFC网络体系,与传统的模拟有线电视网络体系架构相同,而开展新型的交互式业务情况下(如VOD),网络体系会有所不同有线数字电视VOD系统主要包括VOD服务、节目采编、存储及认证计费系统,主要存储及传送的内容是MP-2TS流,采用IPOVERDWDM技术,基于DVDIP光纤网传输,与IPTV的分布式架构不同,有线数字电视VOD系统采用的是集中式的服务架构,在HFC分前端并不需要配置用于内容存储及分发的视频服务器,只需要放置DWDM接收机及GAM调制等设备即可,大大降低了系统的运营成本及管理复杂度,用户终端是数字机顶盒+电视机目前国内已经基本形成数字电视产业链,出现了众多的数字电视机顶盒制造商、前端设备制造商、系统集成商IPTV具有很好的交互特性,这是因为IPTV它具有IP网的先天优势即2对称交互其节目在网内,可采用广播,组播,单播多种发布方式可以很好的完成现实生活中的种种功能,比如遥控器上的所有功能,电子菜单等等另外基于因特网的其它内容业务也可以展开,如E-Mail等IPTV最大的卖点就是它的交互性能,及因特网内业务的扩充IPTV还可以非常容易地将电视服务和互联网浏览、E-Mail,以及多种在线信息咨询、娱乐、教育及商务功能结合在一起,在未来的竞争中处于优势地位2设计要求及指标分配
2.1设计依据设计CATV光纤网络系统,一是依据相关技术标准和规范,二是依据网络功能和网络发展规划的要求
2.
1.1相关技术标准主要有GB/T6501—1996《电视和声音的电缆分配系统》GB50200—1994《有线电视系统工程技术规范》GY/T106—1999《有线电视广播系统技术规范》GY/5063—1998《市、县级有线广播电视网设计规范》GY/T131—1997《有线电视网中光链路系统技术要求和测量方法》这些标准和规范中,对各级光链路应采用的工作波长、网络拓扑结构、光链路级联指标核算、频率配置等都有明确规定设计中应根据实际的标准和要求的等等一些情况确定相关参数
2.
1.2网络功能和网络发展规划一般由有线电视系统主管部门根据当地政治、经济、地理、人口分布情况制定有线电视系统总体规划,确定各阶段计划实现的网络功能和发展规模内容包括模拟电视广播节目频道数,广播节目频道数;数字电视、数字声音广播的发展规划;图文电视、数据广播、远程教学、远程医疗、电视会议、电视购物、视频点播发展规划;数据信息交换计算机联网,Internet接入、数字通信等综合信息服务发展规划;网络广立系统规划网络设计中应根据网络规划功能和现阶段要求实现的功能及发展规模统筹安排,选择合适的传输体制、组网方式和设备配置
2.2方案选择有线电视广播系统是在单向模拟电视广播网络的基础上发展起来的为了使用网络功能的扩展,需要建立广播信道和交互信道两种传输信道以便于创造属于自身业务相对应的综合宽带信息网络如果要建造一个综合的宽带信息网络一般是采用以下两种组网方式一是采用数字调制技术和频分复用组建HFChybridfiberCoaxin网络,即双向光纤同轴电缆混合网;二是采用同缆分纤方式组建单向HFC+宽带IP网
2.
2.1双向HFC网络图2-1双向HFC网络系统目前用于双向HFC网络数据传输主要标准为国际电联电信标准DOCSISDataOverCableServiceInterfaceSpecification这个标准按照规定老看其中的上行数字信号采用QPSK或16QAM调制方式,而下行数字信号采用64QAM或256QAM调制方式根据《有线电视系统技术规范》,对有线电视系统的波段划分带表2-1所示表2-1波段划分波段频率范围MHz业务内容R5~65上行业务X65~87过渡带FM87~108广播业务A110~1000模拟电视、数字电视、数据业务在双向光纤和同轴电缆相结合的混合网络中,在现实情况下一般采取在110~550MHz的频带传输模拟电视广播节目,在550~750MHz频带传输数字电视广播节目,750~1000MHz频带传输通信和数据业务的频率配置方式在双向光纤和同轴电缆相结合的混合网络系统中,每个用户实际正向传输带宽与一台正向光发射机所带的用户数有关在下行200MHz模拟频带内,采用64QAM调制时,数据传输能力为1000Mbps如果一台正向光发射机服务一千个用户,按101用户同时使用率,有一百个用户共享1000Mbps带宽,每个用户分享2Mbps带宽因此,建造双向HFC网络时,每一个正向光发射机带的用户数越少越好
2.
2.2单向HFC+宽带IP网单向HFC+宽带IP网系统是采用同缆分纤方式,平行构建单向HFC网络和宽带以太网单向网络作为一个广播频道,宽带以太网作为交互通道,两个通道相对独立,互不干扰其网络组成见图2-2图2-2单向HFC+宽带IP网这种组网方式相比于双向HFC网络来说更为灵活,两种不同的网络分别独自设计,一个一个的组网而且是在组建单向HFC网络时作好规划并预留纤芯当交互业务需求的时候再组建宽带以太网
2.3网络组成和指标分配有线电视光纤网络一般由光纤、光接收机、光发射机、光纤连接器、光分路器等组成在前端,多频道信号经混合后从电视台机房传送到光端机机房,以适当的电平送入光发射机,转换成光信号后送入光纤,光信号通过光缆向下传送,途中可能会经过一个或几个光分配器,最后到达目标的各个节点,光接收器的光信号将被恢复为射频信号
2.
3.1光发射机和光放大器直接调制光发射机采用高线性度,低噪声,波长分布反馈半导体激光器DFB-LDDistributedFeedback-LD光输出功率小于20mW13dBm外调制光发射机采用钇铝石榴石YAG激光器或DFB激光器与铌酸锂LiNbO调制器组成外调制光发射有多路光输出接口,每路光输出功率为4dBm到10dBm外调制光发射机一般与光放大器EDFAErbiumDopedFiberAmplifier配合使用EDFA输出光功率4dBm~23dBm光传输系统,单模光纤的光功率时产生的光纤的布里渊散射(受激布里渊散射)严重影响光链路的性能和稳定性网络的设计必须保证光纤线路单光纤在光纤的光功率到光发射机标称值
2.
3.2光接收机AM光接收机采用宽带低噪声匹配电路、自动输出电平控制电路,既适用于1310nm也适用于1550nm波长;RF输出信号带宽分为750MHz、860MHz等几个频率范围,适用于所有电视标准,包括NTSC、PAL、SECAM一般的AM光接收机的光电二极管接收电路和放大电路相连接,输出电平可达95到102dBµV,射频输出平坦度一般为±1dB~±
1.5dB通过面板上的监测口及调节旋钮,可对RF输出电平的高低进行一定范围的调整20dBµV在面板上还可以监测工作电源、光中断与否及接收光功率正常与否光接收机本身带有输入光纤引线,可直接与光缆相连接其输出为射频75Ω标准输出口,可通过F1电缆接头与电缆相连接在发光器件的光接收机反向循环增加,更多的反向反馈信号的光发射机、光接收机,则可使光纤系统成为双光纤的双向传输系统
2.
3.3有线电视系统的指标分配有线电视系统由三个部分组成,分别是前端、干线和同轴电缆分配系统前端为系统广播信道的信号源,是交互信道的数字信息处理交换中心现代有线电视干线是由光纤网络,通常有一个或多个光发射器和接收器的光链路信号传输质量的电缆系统由系统载噪比决定,和三阶非线性失真指标击败,确定二次差拍系统的这些指标又是由三个部分合成,分别是前端、干线和分配系统假如有两个分系统的载噪比分别为43dB、70dB,整个系统的指标基本决定于43dB指标,即系统总指标被低指标分系统卡住高指标分系统指标无论如何提高,也只会增加总系统的造价,而对总系统指标的提高不起作用光缆干线传输系统,使传输干线指标得以改善,但从系统指标“匹配”的角度看,前端系统和电缆分配系统的指标也不能过低否则光缆干线传输质量高的优越性从整体上体现不出来,这一点在设计一个有线电视网络的指标分配方案时,必须多方考虑,仔细权衡,找出一个最佳分配方案系统指标分配是非常重要的,要严格的根据国标GB6510—86HEGBJ—89《民用建筑电缆电视系统工程技术规范》的要求,结合县市级本地网的客观情况,综合分析CATV光传输设备的性能,尽可能合理地分配有线电视系统各子系统的性能指标,使整个系统在在最低的造价的情况下保持最好的效果
(1)载噪比C/N的分配前端是整个光纤有线电视系统信号的“源”,它的性能好坏对整个系统的影响最大,所以前端应尽可能采用性能较高的设备,如果我们采用进口的广播级调制器这类设备一般都有较高的载噪比CNR70dB了;而频道处理器的噪声系数可以做到很好的效果在这种方式中,只要有合适的输入级,可以获得较高的载噪比率所以,CNR在前端分配的比例可以低一些,一般在
0.1以下或者是更少对于点对点应用的AM光纤传输系统来说,当光发射机的发送功率决定后,原则上光纤链路的CNR与光纤的链路光损耗成正比就现在的情况来说,当输入光功率在-2dBm时,系统值可以达到51dB左右这样,CNR在单级光纤干线的分配比例相对于电缆干线可以低很多,一般为
0.2到
0.3左右但在县级本地网上实现光纤有线电视的大范围覆盖,由于一些乡村光接收点的距离很远,不可避免地要采用多级光纤链路系统进行传输在多级光纤链路系统中,在每段的指标相同的情况下,每转接一次,如果是第二传输段,则信号的CNR要固定地降低10lg2dB即3dB;如果是第三传输段,则信号的CNR要固定地降低101g3dB即
4.8dB,当转接的次数较多时,最后一级接收点信号的指标会降得比较低因为这些因素,在光纤干线的CNR分配比例要恰当的多一点,一般为
0.4到
0.5在光纤有线电视系统中,一个光节点的用户一般有数百个,电缆分配系统中放大器级联数不超过三级,所以载噪比的分配比例可以适当低些,通常为
0.3到
0.5左右
(2)非线性指标CTB、CSO的分配由于邻频前端无论使用调制器还是频道处理器,各个频道都是单独进行处理,采用定向耦合器方式且相互隔离度高的混合器进行混合,几乎没有任何的信道之间的相互干扰等问题,因此你不能参与指数分布但考虑到实际情况可能并非如此理想,CTB、CSO在前端的分配一般还是要有,为1/10或更少采用AM光纤传输系统时,只要确定了光发射机和光接收机,CTB和CSO指标与频道数有密切关系当使用频道时,1310nmDFB光纤系统的CTB可以做到-65dB左右,CSO可以做到-62dB左右,1550nm外调制光纤系统的CTB、CSO可以做到-65dB左右,CTB、CSO在光纤系统的分配一般为
0.3~
0.4在光纤多级链路传输系统中,每转接一次,信号的CTB、CSO都可能降低3~5dB左右,当转接的次数较多时,信号的非线性指标会降得比较低考虑到这些原因,CTB、CSO在光纤干线的分配应该适当高一些,一般为4/10~6/10近年来,功率集成电路已相当成熟,随着推挽型、功率倍增型、四倍功率倍增型和前馈型等功率集成电路的出现,放大器的CTB、CSO指标都相应提高,使得非线性指标CTB、CSO在分配系统的分配比例可以较低,一般为3/10~4/10在县级FTF光纤CATV网中,乡村的分配系统一般放大器的级数不超过四级,考虑到造价的因素,分配放大器可采用功率倍增型、四倍功率倍增型或推挽型放大器建议以功率倍增型为主,级联1级推挽型线路放大器,输出使用高电平,这样以覆盖更多的用户,相应的CTB和CSO指标有所降低,所以分配系统中CTBCSO的分配比例可以适当多一些,一般为4/10~5/10在有线电视系统中,CNRCTB和CSO这三大指标有时是相互矛盾的,但有时又相互是统一的设计时要综合考虑各方面的因素,建议在县级光纤CATV网络的设计中,单级传输系统采用如表2-2所示的指标分配方案,两级传输系统采用如表2-3所示的指标分配方案,三级传输系统采用如表2-4所示的指标分配方案根据网络实际情况加以变动,使整个系统在最低的造价情况下满足国标要求表2-2建议的一级光纤CATV网络系统指标分配表国标设计值前端N光纤干线F分配系统D项目dBdB比例dB比例dB比例dBCNB43442/10512/10516/
1046.2CTB-54-551/10-753/10-656/10-59CSO-54-551/10-653/10-606/10-57表2-3建议的二级光纤CATV网络系统指标分配表国标设计值前端N光纤干线F分配系统D项目dBdB比例dB比例dB比例dBCNB43441/10544/10485/1047CTB-54-551/10-754/10-635/10-61CSO-54-551/10-654/10-595/10-58表2-4建议的三级光纤CATV网络系统指标分配表国标设计值前端N光纤干线F分配系统D项目dBdB比例dB比例dB比例dBCNB43441/10545/10474/1048CTB-54-551/10-755/10-614/10-63CSO-54-551/10-655/10-584/10-593方案设计
3.1网络概况湖北省监利位于江汉平原、湖北的南部监利县辖18个镇、3个乡及1个开发区管委会根据《市、县级有线广播电视网设计规范》的设计要求,宜都市至各乡镇的光纤网络一定要采用波长为1550nm的光收发设备和光功率放大器EDFA,根据设计规范必须组成星形网,而且以模拟方式传输乡以下的当地客户端,要求每个光节点加接线路延长放大器不超过二级乡至村的光纤网络系统,可以采用1550nm光链路因此,宜都市的CATV光纤网络方案如下宜都市至乡镇,采用1550nm光链路,乡镇采用EDFA中继放大后传送到村,即宜都市至乡镇形成一级1550nm光链路,加上宜昌市至宜昌市的1550nm光链路,组成二级1550nm光链路级联网络由于实际的原因,双向HFC网络需要更新很多的设备,费用较高,且混合传输会有干扰产生所以我决定要采用单向HFC+IP网络在乡镇节点采用光放大器中继放大,节点输入光功率要求为+
3.5dBm到+10dBm设计陆城镇至乡镇CATV光纤网络,工作波长采用1550nm,网络拓扑结构采用星形,节点数量9个
3.2指标分配单级传输系统采用如表3-1所示的指标分配方案表3-1建议的一级光纤CATV网络系统指标分配国标设计值前端N光纤干线F分配系统D项目dBdB比例dB比例dB比例dBCNB43442/10512/10516/
1046.2CTB-54-551/10-753/10-656/10-59CSO-54-551/10-653/10-606/10-57光功率分配
(1)计算分光比其实质是每一条光路所需的光功率mW与所有光路所需光功率mW总和之比,即有公式Ki=3-1式中Ki——各光路的分光比;Li-n——1-n分路的光纤长度;——光纤损耗常数光纤每公里的损耗值1550nm波长单模光纤包括熔接电损耗=
0.25dB/km各节点距离,光纤损耗,分光比计算结果见表3-2表3-2各节点距离,光纤损耗,分光比计算结果分前端距离km光纤损耗dB光功率Wi分光比Ki容城镇
30.
751.
18850.0104上车湾镇
112.
751.
88360.0165汴河镇
174.
252.
66070.0234朱河镇
256.
254.
21700.0370棋盘乡
297.
255.
30880.0466桥市镇
317.
755.
95660.0523柘木乡
4110.
2510.
59300.0930白螺镇
4611.
514.
12500.1240尺八镇
266.
504.
46680.0392三洲镇
348.
507.
07950.0621红城乡
20.
501.
12200.0098汪桥镇
225.
503.
54810.0311成集镇
266.
504.
46680.0392毛市镇
225.
503.
54810.0311福田寺镇
297.
255.
30880.0466分盐镇
317.
755.
95660.0523黄歇口镇
235.
753.
75840.0330周老嘴
256.
254.
21700.0370龚场镇
338.
256.
68340.0587网市镇
399.
759.
44060.0829新沟镇
379.
258.
41390.0738合计
113.
94321.0000
(2)计算光链路损耗Ai=αLi-10lgKi+a+b(3-2)式中Ai是第i路光链路损耗dB;a是光分路器的附加损耗见表3-3b是光链路中的活动接头损耗及损耗余量,一般取b=
1.0dB表3-31×n单模宽带型光分路器附加损耗分路数n2345678910111216附加损耗dB
0.
20.
30.
40.
450.
50.
550.
60.
70.
80.
91.
01.2各个支路的光链路损耗分别为容城镇A1=
0.75-10lg
0.0104+
1.0+
1.0=
22.58dB上车湾镇:A2=
2.75-10lg
0.0165+
0.7+
1.0=
22.28dB汴河镇:A3=
4.25-10lg
0.0234+
0.7+
1.0=
22.26dB朱河镇:A4=
6.25-10lg
0.0370+
0.7+
1.0=
22.27dB棋盘乡:A5=
7.25-10lg
0.0466+
0.7+
1.0=
22.27dB桥市镇:A6=
7.75-10lg
0.0523+
0.7+
1.0=
22.26dB柘木乡:A7=
10.25-10lg
0.0930+
0.7+
1.0=
22.27dB白螺镇:A8=
11.50-10lg
0.1240+
0.7+
1.0=
22.27dB尺八镇:A9=
6.50-10lg
0.0392+
0.7+
1.0=
22.27dB三洲镇:A10=
8.50-10lg
0.0621+
0.7+
1.0=
22.27dB红城乡:A11=
0.50-10lg
0.0098+
1.0+
1.0=
22.59dB汪桥镇:A12=
5.50-10lg
0.0311+
1.0+
1.0=
22.57dB成集镇:A13=
6.50-10lg
0.0392+
1.0+
1.0=
22.57dB毛市镇:A14=
5.50-10lg
0.0311+
1.0+
1.0=
22.57dB福田寺镇:A15=
7.25-10lg
0.0466+
1.0+
1.0=
22.57dB分盐镇:A16=
7.75-10lg
0.0523+
1.0+
1.0=
22.56dB黄歇口镇:A17=
5.75-10lg
0.0330+
1.0+
1.0=
22.56dB周老嘴A18=
6.25-10lg
0.0370+
1.0+
1.0=
22.57dB龚场镇A19=
8.25-10lg
0.0587+
1.0+
1.0=
22.56dB网市镇A20=
9.75-10lg
0.0829+
1.0+
1.0=
22.56dB新购镇A21=
9.25-10lg
0.0738+
1.0+
1.0=
22.57dB
(3)确定前端EDFA输出光功率和各乡镇节点光接收机输入光功率由此确定前端光放大器EDFA功率为22dBm各节点输入光功率见表3-
63.4指标验算1550nm外调制AM光纤系统的CTB、CSO由厂家提供,不受光节点输入功率的影响系统C/N与激光器、EDFA、光接收机、电放大器有关据文献《现代有线电视宽带网络技术实用手册》,验算方法如下激光器(C/Nlater=20lgm-10lg2Bw-RIN3-3其中,m——调制度,一般取m=4%;Bw——信道带宽,PAL—D制Bw为
5.75MHz;RIN为激光器相对强度噪声,取RIN=-155dB/Hz光放大器(C/NEDFA=
158.92+20lgm-10lg4Bw+-NF3-4其中,——光放大器输入光功率电平;NF——光放大器噪声系数光接收机光电检测器载噪比(C/Nshot=
151.93+20lgm-10lgBW-10lgρ+Pr(3-5)光接收机电放大器载噪比(C/NAmp=
161.94+20lgmρ+2Pr-10lg2BW(3-6)总载噪比C/N=-10lg[+++]+
0.5dB式中m为每个频道的调制系数,一般取m=
0.032;BW为电视噪声带宽,对于PAL-D系统,BW=
5.75MHZ;RIN为激光器相对强度噪声,取RIN=-160dB/Hz;ρ为光电检测的响应度,典型值为1mA/Mw;Pr为光接收机接收光功率本设计中(C/Nlater=20lg
0.032-10lg2×
5.75×106+160=
59.50dB(C/NEDFA=
158.92+20lg
0.032-10lg
5.75×106×4+6-
4.5=
48.82dB(C/Nshot1=
151.93+20lg
0.032-10lg
5.75×106-
0.57=
53.87dB(C/Nshot2=
151.93+20lg
0.032-10lg
5.75×106-
0.27=
54.17dB(C/NAmp1=
161.94+20lg
0.032+2×-
0.57-10lg2×
5.75×106=
60.30dB(C/NAmp2=
161.94+20lg
0.032+2×-
0.27-10lg2×
5.75×106=
60.90dBC/N=-10lg[+++]+
0.5dB=
47.1dBC/N=-10lg[+++]+
0.5dB=
47.2dB所得节点指标高于二级光链分配指标,符合设计要求
3.5设计资料
3.
5.1网络路由及光缆配缆图
3.
5.2网络工程配置图
3.
5.3系统配置清单表3-4系统配置清单序号名称型号单位数量1光发射机AOT155A台22光放大器AOT1550—02AOA5860-C台23光接收机NORC860PTR3200台214光分路器1×12单模带法兰1×9单模带法兰台25光纤跳线FC/APC5m长根216光接续盒一进一出个30一进二出个10二进二出个17终端盒24芯个21个
3.
5.4光缆配缆清单表3-5光缆配缆清单序号规格数量根总长km14D128128D581316D18420D114524D16628D111732D19844D
123.
5.5节点光链路指标登录表表3-6节点光链路指标登录表序号光节点输入光功率dBmC/NdBCSOdBCTBdB1容城镇-
0.58≥
47.1≥65≥652红城乡-
0.59≥
47.1≥65≥653汪桥镇-
0.57≥
47.1≥65≥654成集镇-
0.57≥
47.1≥65≥655毛市镇-
0.57≥
47.1≥65≥656福田寺镇-
0.57≥
47.1≥65≥657分盐镇-
0.56≥
47.1≥65≥658黄歇口镇-
0.56≥
47.1≥65≥659周老嘴-
0.57≥
47.1≥65≥6510龚场镇-
0.56≥
47.1≥65≥6511网市镇-
0.56≥
47.1≥65≥6512新沟镇-
0.57≥
47.1≥65≥6513上车湾镇-
0.28≥
47.1≥65≥6514汴河镇-
0.26≥
47.1≥65≥6515朱河镇-
0.27≥
47.1≥65≥6516棋盘乡-
0.27≥
47.1≥65≥6517桥市镇-
0.26≥
47.1≥65≥6518柘木乡-
0.27≥
47.1≥65≥6519白螺镇-
0.27≥
47.1≥65≥6520尺八镇-
0.27≥
47.1≥65≥6521三洲镇-
0.27≥
47.1≥65≥
653.6宽带网络设备配置组建双向HFC网络,协议要在前端设备CMTS和上行回传光接收机,在光节点设置上行光发射机全县总计有1600多个村级光节点,全部回传到县前端需要占用大量光纤,是不现实的因此,采取在各乡镇设置CMTS设备,各村光节点上行信号回传到乡镇分前端,建立乡镇双向HFC网络乡镇与县前端之间采用单向HFC+IP网方式组网县前端选用ACE公司的AS5240M核心交换机,乡镇分前端选用BSR1000宽带服务路由器CMTS设备根据各乡镇距离选用相应的光纤收发器配置方案见图3-3图3-3监利县CATV宽带IP网络前端至乡(镇)节点配置结论实现DVB/IPTV同时传输的目的是为了实现三网融合,而三网融合这个问题已经被提及多年,但发展的脚步还是非常慢的,毕竟涉及到了很多方面的问题,三网融合打破了电信和广电的垄断,涉及到了双方的利益问题,随着国家政府的政策开始落实,三网融合正在往好的方向前进着相信过不了多久,人们就可以享受到三网融合带来的好处而我这个课题便是实现的前提之一DVB/IPTV传输网络在前文中已经说过有两种方案,分为数字调制和频分复用技术组建双向HFC网络和同缆分纤方式组建单向HFC+宽带IP网两种方案都是可行的,如果按照现在实际情况来看,如果采用第一种的话,首先硬件上需求很多新型设备,开支很大,而且如果采用双向HFC网络进行传输,两种信号之间会产生干扰而第二种方法则相互独立,且有现成宽带网可用,所以第二种更为实用DVB/IPTV传输网络,接入网技术和接收终端为一个整体,接入技术接收由传输网络传输来的数据然后整合,传入终端,即机顶盒后俩课题由另外俩组员分别完成,共同组成一个完整的城域网设计相信在不久的将来,随着政策的放开,时代的前进,三网融合必将成为现实致谢转眼间,大学四年时光如梭而过,随着论文的截稿,平静的校园生活也尾声在即在这短暂的四年时光里,和同学一起走过来有过欢声笑语,也有过迷茫徘徊,有过坚持和收获,也有过懈怠和遗憾时间一晃而过,但我们却经历了很多,一个班,二十个人,一起度过了这段难忘的日子而在其中,对我们最大的好处便是得到了生活的历练,不断的用知识充实了自己,这些比我们的努力更重要的便是老师们的无私教导和各种帮助,无论是学习上的还是生活上的,对我帮助最大的便是我的指导老师高烽老师,从开题报告开始,高老师便不停的帮我们,在百忙之中抽出时间来替我们详细的讲解报告中的问题,让我们对自己的课题有了充分的了解,在之后的毕业设计实际工作了节约了很多时间高烽老师渊博的知识让我深深的佩服,尽管我很愚笨单高老师还是坚持,指导我完成论文在此,我想说声谢谢最后感谢大学认识的所有朋友和教导过我的老师,祝福大家都有一个美好的前程!参考文献
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[16]吴方祥等编著.现代电视系统.北京清华大学出版社.
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7.光发射机光接收机千兆交换机光纤收发机光纤收发机二层/十层交换机广播信号光纤电缆广播信号交互信号光纤电缆交互信号
3.1网络路由图2968红城乡黄歇口镇周老嘴12新沟镇204汪桥镇成集镇3容城镇86龚场镇网市镇14分盐镇6117毛市镇福田寺镇11614上车湾镇汴河镇朱河镇棋盘乡46桥市镇16柘木乡5白螺镇268尺八镇三洲镇监利县福田寺镇棋盘乡KiLiAiPr
1.04%3km
22.58dB-
0.58dBm容城镇
0.98%2km
22.59dB-
0.59dBm红城乡1×12光分路器
3.11%22km
22.57dB-
0.57dBm汪桥镇22dBm
3.92%26km
22.57dB-
0.57dBm成集镇
3.11%22km
22.57dB-
0.57dBm毛市镇EDFA
14.66%29km
22.57dB-
0.57dBm福田寺镇
5.23%31km
22.56dB-
0.56dBm分盐镇
3.30%23km
22.56dB-
0.56dBm黄歇口镇
3.70%25km
22.57dB-
0.57dBm周老嘴
5.87%33km
22.56dB-
0.56dBm龚场镇
8.29%39km
22.56dB-
0.56dBm网市镇
7.38%37km
22.57dB-
0.57dBm新沟镇光发射机
1.65%11km
22.28dB-
0.28dBm上车湾镇1×9光分路器
2.34%17km
22.26dB-
0.26dBm汴河镇EDFA
23.70%25km
22.27dB-
0.27dBm朱河镇22dBm
4.66%29km
22.27dB-
0.27dBm棋盘乡
5.23%31km
22.26B-
0.26dBm桥市镇
9.30%41km
22.27dB-
0.27dBm柘木乡
12.4%46km
22.27dB-
0.27dBm白螺镇
3.92%26km
22.27dB-
0.27dBm尺八镇
6.21%34km
22.27dB-
0.27dBm三洲镇图3-2网络工程配置图ACR1600机架AFE-C160SC.SAFE-C160SC.SC1C2C20C21AFE-C160SC.SAFE-C160SC.S接市局IP网AS5260M服务器AFE-C160SC.SAFE-C160SC.SAFE-C160SC.SAFE-C160SC.S。