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        有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)研究綜述

        2014-11-17 08:37:50郭宗輝欒秋平
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年33期
        關(guān)鍵詞:有線電視網(wǎng)絡(luò)

        郭宗輝 欒秋平

        摘 要:有線電視網(wǎng)(CATV網(wǎng))是世界上一個比較大網(wǎng)絡(luò),具有其傳輸質(zhì)量好、容量大、保密性好、應(yīng)用方便、可以雙向傳送等優(yōu)點,在世界上得到的認(rèn)可和應(yīng)用。文章主要論述了有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成、傳輸方式以及用戶分配系統(tǒng)。

        關(guān)鍵詞:有線電視網(wǎng)絡(luò);電纜傳輸技術(shù);光纖傳輸技術(shù);MMDS;HFC

        有線電視網(wǎng)絡(luò)(CATV)是一種采用電纜、光纜或者微波等方式進(jìn)行傳輸,在用戶中分配信號,為用戶提供上百套電視節(jié)目以及各種信息服務(wù)的電視網(wǎng)絡(luò)體系。1950年,美國首先使用共用天線電視系統(tǒng);1973年,中國第一個使用共用天線電視系統(tǒng);80年代,有線電視開始在城市出現(xiàn)發(fā)展;2003年我國開始有線電視數(shù)字化;到2014年2月:我國有線數(shù)字電視用戶保有量達(dá)到16426.3萬戶,有線數(shù)字化程度約為73.33%。有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展是從小型到大型共用天線電視系統(tǒng),再到城市電纜電視系統(tǒng),最后是光纖/電纜混合網(wǎng)(HFC)以及雙向HFC寬帶網(wǎng)絡(luò)。

        1 有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)組成

        有線電視系統(tǒng)是由接收信號源系統(tǒng)、前端處理系統(tǒng)、干線傳輸系統(tǒng)、用戶分配系統(tǒng)、用戶終端四部分組成。信號源包括衛(wèi)星地面站、微波站、電視廣播接收天線、攝像機(jī)、錄像機(jī)、計算機(jī)控制。前端處理系統(tǒng)指的是對信號源傳來的傳輸信號進(jìn)行一些技術(shù)處理的設(shè)備組合。干線傳輸系統(tǒng)指遠(yuǎn)距離傳輸?shù)某删€或干線,它位于前端處理和用戶分配系統(tǒng)之間。干線傳輸包括同軸電纜網(wǎng)、光纜網(wǎng)、微波網(wǎng)和混合網(wǎng)四種方式。用戶分配系統(tǒng)是把干線傳輸系統(tǒng)傳來的的信號進(jìn)行放大和分配,把信號均勻地分配給每家用戶,讓每家用戶終端都能得到規(guī)定的電平。

        圖1 有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

        2 有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)干線傳輸系統(tǒng)

        有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)干線傳輸方式技術(shù)有:同軸電纜傳輸、光纜傳輸、微波傳輸和混合傳輸(光纖-同軸混合網(wǎng)、微波-同軸網(wǎng)、光纖-微波-同軸網(wǎng))。

        (1)同軸電纜傳輸系統(tǒng)主要包含同軸電纜網(wǎng)、干線系統(tǒng)放大器間隔配置、放大器級連等;附屬設(shè)備包括用于干線分路的過電型分支器、分配器等。同軸電纜由內(nèi)是用介質(zhì)使內(nèi)外導(dǎo)體絕緣并且保持軸心重合的電纜,由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣體、外導(dǎo)體和護(hù)套四部分組成。通過結(jié)構(gòu)可以分為封閉竹節(jié)型、藕芯型以及物理發(fā)泡聚乙烯絕緣型三種類型。

        同軸電纜開始為實芯聚乙烯絕緣同軸電纜,后來發(fā)展為化學(xué)發(fā)泡聚乙烯絕緣同軸電纜,縱孔聚乙烯同軸電纜,現(xiàn)在多采用物理發(fā)泡聚乙烯型絕緣電纜。

        同軸電纜特性阻抗一般為75Ω,電纜衰減特性與信號的頻率、電纜粗細(xì)、長度有關(guān),低頻信號、細(xì)芯的電纜衰減量大,因為衰減量與電纜的長度成正比,用干線放大器來補(bǔ)償電纜對信號電平進(jìn)行補(bǔ)償,使干線能夠遠(yuǎn)距離傳輸。溫度升高,衰減量升高,溫度系數(shù)約為0.2%/℃。

        同軸電纜信號傳輸距離越遠(yuǎn),級連越大,系統(tǒng)指標(biāo)下降越多, 系統(tǒng)維護(hù)就比較困難,服務(wù)水平就會下降。

        (2)光纜傳輸系統(tǒng)是由光纜、光源發(fā)射機(jī)、光線放大器、和光線接收器組成。從切面看,光纜包括導(dǎo)電線芯、光纖、加強(qiáng)的構(gòu)件、還有保護(hù)層四部分。光纖按電磁場分布可分為單模光纖和多模光纖,單模光纖的工作帶寬較寬,有線電視多采用單模光纖。

        圖3 光纜斷面結(jié)構(gòu)

        1970年,在美國首先發(fā)明出來20dB/km光纖;1989年在美國開始出現(xiàn)有線電視光纖傳輸; 1992年我國開始出現(xiàn)電視信號光纖傳輸。

        光纜傳輸技術(shù)具有損耗?。?310nm :0.4 dB/km,1550nm:0.25 dB/km),可以實現(xiàn)電視信號的長距離傳送,保證電視信號質(zhì)量完好。光纖頻帶比較寬,在最低損耗區(qū)的頻帶寬度數(shù)值為30000GHz,由于單個光源占用的帶寬比較小,采用相干光通信技術(shù),可以在30000GHz范圍內(nèi)容納上百萬個頻道,使有線電視信號能夠均勻地傳輸?shù)礁鱾€節(jié)點。光纖傳輸只傳輸光,不導(dǎo)電,不受電磁場影響,所以抗干擾能力強(qiáng)。

        (3)微波傳輸系統(tǒng)是由微波發(fā)射系統(tǒng)和微波接收系統(tǒng)組成,微波發(fā)射系統(tǒng)有微波發(fā)射機(jī)、電纜、合成器、還有發(fā)射天線等,接收系統(tǒng)有微波接收天線、供電器、變頻器等。微波傳輸場合有國家微波干線的大微波、衛(wèi)星、單路與多路FM(調(diào)頻)微波、AM(調(diào)幅)微波、多路微波分配系統(tǒng)MMDS。微波傳輸優(yōu)點有:頻帶寬,空間傳輸2500-2700MHz,接收分配111-750MHz;傳輸質(zhì)量高,穩(wěn)定性強(qiáng),適應(yīng)性和靈活性強(qiáng)。微波傳輸缺點是發(fā)射與接收應(yīng)在視距范圍內(nèi)進(jìn)行,信號怕遮擋,易受干擾,反射出重影等。

        (4)混合傳輸比如光纖同軸混合網(wǎng)-HFC,它是由光纖作為干線、同軸電纜作為分配網(wǎng),構(gòu)成光纖同軸混合網(wǎng)(HFC)。HFC具有光纖和電纜共同的優(yōu)良特性,它們通過有效的結(jié)合,使有信號能夠高效高質(zhì)的傳輸、分配。在雙向有線電視中,由前端向用戶終端傳送的信號叫下行信號或正向通路信號;信號從用戶端向前端傳送的通路成為反向通路或上行通路。HFC采用頻分復(fù)用的技術(shù),將5-1000MHz的頻段分為上行通道和下行通道:5-65MHz為上行通道,可作為非廣播業(yè)務(wù),為了提高抗干擾能力,采用QPSK(或16QAM)調(diào)制。87-1000MHz為下行通道87-550MHz,全部用于模擬電視廣播;550-750MHz為下行數(shù)字通信信道。

        3 用戶分配系統(tǒng)

        用戶分配系統(tǒng)主要由雙向分配放大器、同軸電纜、分支分配器、用戶終端組成。分配方式有串接分支鏈方式、分配-分配方式、分支-分支方式、分配-分支方式、分配-分支-分配方式。

        雙向用戶分配放大器采用雙模塊功率倍增型或雙模塊推挽型,將信號放大到所需要的電平,通常用戶電平取70 dB,這是有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中唯一需要高電平工作的地方。[8]雙向分配放大器主要功能是對下行信號進(jìn)行均勻的功率分配,分成幾路,對上行信號進(jìn)行匯集。

        同軸電纜采用的是物理發(fā)泡的同軸電纜。分支器與分配器的連接采用-5電纜。放大器與分配器連接電纜比較長,采用-7或-9電纜。還有為了降低回傳通道的噪聲影響,需要選用四屏蔽的電纜。[9]

        終端分支器是連接用戶終端與分支線的裝置,它是串聯(lián)在分支線中,把信號能量的一部分分給用戶。分支器是由一個主路輸入端(IN),一個主路輸出端(OUT)和若干個分支輸出端(BR)組成。分支器還要匯集主路輸出端和分支輸出端的回傳信號。常用的分支器有一分支器、二分支器、四分支器、六分支器等。

        用戶終端指的是與電視機(jī)相連得用戶端口。用戶終端包括機(jī)頂盒、電纜調(diào)制解調(diào)器、解擾器等。數(shù)字電視機(jī)頂盒的基本功能是接收數(shù)字電視廣播節(jié)目,還可以進(jìn)行所有廣播和交互式多媒體應(yīng)用,如數(shù)字電視廣播接收、軟件在線升級、電子節(jié)目指南(EPG)、電子郵件、Internet接入、IP電話和視頻點播等。

        用戶分配系統(tǒng)工作流程為干線系統(tǒng)傳來的下行信號傳送到分配放大器,分配放大器將信號放大后,經(jīng)過同軸電纜、分配器、分支器,再傳送給每個用戶。來自用戶的上行信號,從回傳發(fā)射機(jī),經(jīng)過分支器、分配器和同軸電纜,匯集到雙向用戶分配放大器,再回到傳輸系統(tǒng)。

        有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個有前景的行業(yè),發(fā)展方向為由小網(wǎng)向大網(wǎng)、由模擬向數(shù)字、由單向向雙向、由用戶看電視向用電視、由標(biāo)清向高清的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)視頻、語音、數(shù)據(jù)“三網(wǎng)合一”的數(shù)據(jù)傳輸。有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使電視機(jī)成為多媒體綜合信息終端,不僅可以看電視、聽廣播,還能夠開展視頻點播、銀行支付、付費(fèi)電視等業(yè)務(wù),也可以接收電子政務(wù)、交通旅游、生活資訊、醫(yī)療保健、文化教育、金融股票等信息服務(wù)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]方德葵.有線電視網(wǎng)絡(luò)與傳輸技術(shù)[Z].2005.

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        [3]付愛學(xué).有線電視技術(shù)—圖解版[Z].2009.

        [4]劉修文.同軸電纜特性阻抗淺析[J].中國有線電視,1997(8).

        [5]J·Laferriere.光纖測試參考手冊[Z].2007.

        [6]樊紫苑.對有線電視傳輸技術(shù)的探討[J].企業(yè)家天地(理論版),2011(1).

        [7]李偉.淺談HFC混合光纖同軸網(wǎng)[J].科技信息,2009.

        [8]胡蔚星.如何設(shè)計HFC網(wǎng)光分路器的分光比[J].有線電視技術(shù),2005.

        [9]高春山,苗桂溱.淺談有線電視網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2013.

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