有線電視網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)--catv光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

1、<p>　　HFC光鏈路常規(guī)設(shè)計(jì)</p><p>　　院 系： 傳媒技術(shù)學(xué)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(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　樓陳

2、區(qū)域CATV光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)：8個(gè)光節(jié)點(diǎn)</p><p>　學(xué)生姓名學(xué)號(hào)</p><p>　課程名稱《有線電視網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)題目樓陳區(qū)域 CATV光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)</p><p>　設(shè)計(jì)目的、主要內(nèi)容（參數(shù)、方法）及要求課程設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用相關(guān)課程中所學(xué)到的理論知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料文獻(xiàn)的能力，培養(yǎng)學(xué)生使用相關(guān)軟件的能力，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手的能力

3、，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范撰寫(xiě)相關(guān)文檔的能力等。給定樓陳區(qū)域的光纖路由圖，給定相關(guān)的技術(shù)條件，做一個(gè)小型的CATV光鏈路常規(guī)設(shè)計(jì)。</p><p>　工作量2周時(shí)間，每天3學(xué)時(shí)，共計(jì)42學(xué)時(shí)</p><p>　進(jìn)度安排兩周時(shí)間，每天4個(gè)小時(shí)。第一周：第一天：實(shí)地考察第二天：構(gòu)思系統(tǒng)框架第三天和第四天：查找相關(guān)資料，做筆記。第五天：開(kāi)始設(shè)計(jì)第六天、第七天：查資料、做筆記，修改設(shè)計(jì)。第二周：第一天——第三

4、天：寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)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(luò).中國(guó)廣播電視出版社.2003.1[2]趙堅(jiān)勇.數(shù)字電視技術(shù)（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社.2011.4[3]黃憲偉.有線電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)維護(hù)與故障檢修.人民郵電出版社.2009.11[4]杜慶波.光纖通信技術(shù)與設(shè)備（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社.2012[5]孫強(qiáng).光纖通信系統(tǒng)及網(wǎng)

5、絡(luò).科學(xué)出版社.2011.5</p><p>　指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來(lái)，“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(jì)實(shí)現(xiàn)廣播電視覆蓋的最佳方式，也將成未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)構(gòu)架。這樣，立足于現(xiàn)有的有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)，融入現(xiàn)代通信技術(shù)、寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技

6、術(shù)，我們便可以打破傳統(tǒng)的行業(yè)界限，有效地實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)融合”，建立起一個(gè)寬帶高速的公用信息網(wǎng)絡(luò)體系。本次課程設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)單的光纖干路部分，通過(guò)光發(fā)射機(jī)發(fā)射光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光分光器分路后送到各個(gè)光節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：HFC、光纖網(wǎng)絡(luò)、光分路器、光節(jié)點(diǎn)</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(luò)設(shè)計(jì)···············&#

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

19、>　　2.1 樓陳區(qū)域設(shè)計(jì)方案·································

20、3;··················2</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)原理及依據(jù)············

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

22、#183;···3</p><p>　　3 技術(shù)要求····························

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

24、t;p>　　4 系統(tǒng)指標(biāo)分配與計(jì)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(jī)功率確定··································

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

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

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

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

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

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

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

39、>　　7參考文獻(xiàn)···································

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(xiě)。是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的綜合數(shù)字服務(wù)寬帶網(wǎng)接入技術(shù)。HFC通常有光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡(luò)三部分組成，從有線電視臺(tái)出來(lái)的節(jié)目信號(hào)先變成光信號(hào)在干線上傳輸；到用戶區(qū)域后把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)分配器分配后通過(guò)同軸電纜送到用戶。它與早期CATV同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的不同之處主要在于，在干線上用光纖

42、傳輸光信號(hào)，在前段需完成電—光轉(zhuǎn)換，進(jìn)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(dǎo)纖維，簡(jiǎn)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(cè)脈沖。在日常生活中，由于光在光導(dǎo)纖維的傳導(dǎo)損耗比電在電線傳導(dǎo)的損耗低得多，因此光纖被用作長(zhǎng)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(dǎo)體構(gòu)成基本單元（同軸對(duì)），再由單個(gè)或多個(gè)同軸對(duì)組成的電纜，如圖2。最常見(jiàn)的同軸電纜由絕緣材料隔離的銅線導(dǎo)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(luò)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)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(luò)結(jié)構(gòu)的合理與否直接影響到整個(gè)CATV工程的質(zhì)量與造價(jià)，通常由分配放大器（有時(shí)也要用到延長(zhǎng)放大器）、同軸電纜、分支器、分配器等有源器件和無(wú)源器件組成，其主要功能是將傳輸系統(tǒng)傳送來(lái)的信號(hào)準(zhǔn)確

45、、優(yōu)質(zhì)、高效地分配到千家萬(wàn)戶，同時(shí)將用戶端需要回傳的信號(hào)匯聚到信號(hào)分配點(diǎn)上。</p><p>　　2 樓陳區(qū)域光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)單的CATV光纖干線網(wǎng)絡(luò)，距離相對(duì)較短，系統(tǒng)采用1310nm光纖傳輸技術(shù)，從發(fā)射端發(fā)出光信號(hào)，通過(guò)光分路器分路后直接傳送到各個(gè)光節(jié)點(diǎn)，每

46、個(gè)光接收點(diǎn)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(shí)際勘察記錄數(shù)據(jù)見(jiàn)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?fù)鋱D</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)原理及依據(jù)<

47、/p><p><b>　　圖2-2-1示意圖</b></p><p>　　基本設(shè)計(jì)參數(shù)如表2-2-2</p><p>　　表2-2-2 基本設(shè)計(jì)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(wú)源器件之一，是具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端的光纖匯接器件，我們使用M×N來(lái)表示一個(gè)光分路器有M個(gè)輸入端和N個(gè)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(duì)于輸入光損失的dB數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Ai=10lg Pouti/Pin ，其中Ai是指第i個(gè)輸出口的插入損耗；Pouti是第i個(gè)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(duì)于輸入光功率損失的DB數(shù)。值得一提的是，對(duì)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(biāo)，反映的是器件制作過(guò)程的固有損耗，這個(gè)損耗

50、越小越好，是制作質(zhì)量?jī)?yōu)劣的考核指標(biāo)。而插入損耗則僅表示各個(gè)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(yīng)用中，分光比的確是根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)光節(jié)點(diǎn)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(zhǎng)有關(guān)，例如一個(gè)

51、光分路在傳輸1.31 微米的光時(shí)兩個(gè)輸出端的分光比為50：50；在傳輸1.5μm的光時(shí)，則變?yōu)?0：30（之所以出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)楣夥致菲鞫加幸欢ǖ膸?，即分光比基本不變時(shí)所傳輸光信號(hào)的頻帶寬度）。所以在訂做光分路器時(shí)一定要注明波長(zhǎng)。</p><p>　　1310nm光纖和1550nm光纖選擇：設(shè)光纖有線電視系統(tǒng)有N個(gè)光節(jié)點(diǎn)，每個(gè)光節(jié)點(diǎn)到前端的平均距離為L(zhǎng)km。因?yàn)?310nm系統(tǒng)包括熔接點(diǎn)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(jī)的接收光功率P0=-3dBm，1550nm系統(tǒng)光接收機(jī)的接收光功率P0=-1dB。設(shè)光分路器的附加損耗為0.5dB，活動(dòng)連接頭損耗和其他損耗為1dB，1310nm系統(tǒng)所需光發(fā)射機(jī)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(jī)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(jī)的總功率比1310nm系統(tǒng)所需光發(fā)射機(jī)的總功率要小，但1550nm系統(tǒng)光發(fā)射機(jī)（不含光纖放大器）的價(jià)格比同功率1310nm光發(fā)射機(jī)要貴。本次設(shè)計(jì)距離較短，所需光功率較小，故應(yīng)該選擇1310nm光纖系統(tǒng)。 </p><p><b>　　3 技術(shù)要求</b></p><p>　　在進(jìn)行一個(gè)有線電視系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，人們?nèi)匀粡南滦心M電視信號(hào)傳輸回路的信號(hào)技術(shù)指標(biāo)入手。因

55、為，盡管在一個(gè)有線電視網(wǎng)中既要傳輸模擬信號(hào)又要傳數(shù)字信號(hào)，但模擬信號(hào)對(duì)傳輸系統(tǒng)的要求比數(shù)字信號(hào)高，模擬信號(hào)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(hào)在超過(guò)20套節(jié)目的系統(tǒng)中，最主要的技術(shù)指標(biāo)是載噪比，載波復(fù)合三次差拍（CTB）和載波復(fù)合二階失真（CSO）。</p><p>　　原廣電部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，到用戶端信號(hào)指標(biāo)為：C/N≥43dB，CTB≤-54dB，CSO≤-

56、54dB。廣電總局GY5063-1998《市、縣級(jí)有線廣播電視網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：全系統(tǒng)指標(biāo)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(wù)的展開(kāi)；5～65MHz為上行系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)圖像和數(shù)據(jù)信號(hào)的回傳，65～87MHz為上、下行信號(hào)

57、的隔離帶。系統(tǒng)容量為79個(gè)PAL制頻道：①每個(gè)光節(jié)點(diǎn)帶500個(gè)左右的有線電視用戶；②各光節(jié)點(diǎn)輸入光功率≥-1dB；③光節(jié)點(diǎn)下的同軸電纜分配網(wǎng)不超過(guò)2級(jí)電放大器；④光纖傳輸系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)為：C/N：51dB，C/CTB：65dB，C/CSO：61dB。</p><p>　　4 系統(tǒng)指標(biāo)分配與計(jì)算</p><p>　　計(jì)算時(shí)采用簡(jiǎn)化公式，即：</p><p>　　光纖損

58、耗=損耗系數(shù)×光纜長(zhǎng)度</p><p>　　鏈路損耗=光纖損耗-10lg分光比+活接頭損耗（2個(gè)）+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(xué)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(xué)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(xué)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(jī)功率的確定 P0=Pr+AMAX=-1dBm+10.56dBm=9.56dBm=9.04mW</p><p>　　5 光發(fā)射機(jī)及光接收機(jī)的選型</

67、p><p>　　5.1 光發(fā)射機(jī)的選型</p><p>　　表5-1-1是美國(guó)STARBLAZER系列1.31μm光發(fā)射機(jī)在不同光放大器的情況下，在滿足c/ctb為65db，C/CSO為61db時(shí)，NTSC制式750mhz系統(tǒng)不同鏈路損耗典型應(yīng)用時(shí)光纖干線系統(tǒng)所能達(dá)到的載噪比指標(biāo)。</p><p>　　不同鏈路損耗的載噪比指標(biāo)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(biāo)</p><p>　　通過(guò)計(jì)算知光發(fā)射機(jī)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(jī)載噪比C/N為51dB，進(jìn)而可以選定光發(fā)射機(jī)。</p><p>　　光發(fā)射機(jī)技術(shù)參數(shù)如圖5-1-2</p><p>　　5.2 光接收機(jī)的選型</p>&l

69、t;p>　　光接收機(jī)選型遵循：1、光接收機(jī)的工作頻帶應(yīng)與：光發(fā)射機(jī)、傳輸系統(tǒng)的帶寬匹配；2、光接收機(jī)輸入光功率的動(dòng)態(tài)范圍：輸入光功率一般取動(dòng)態(tài)范圍的中間值。取值不應(yīng)大于+2dBm.否則應(yīng)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(jī)的任務(wù)是以最小的附加噪聲及失真，恢復(fù)出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息，因此光接收機(jī)的輸出特性

70、綜合反映了整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的性能。</p><p>　　光發(fā)射機(jī)發(fā)射的光信號(hào)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(jī)的作用就是檢測(cè)經(jīng)過(guò)傳輸?shù)奈⑷豕庑盘?hào)，并放大、整形、再生成原傳輸信號(hào)。</p><p>　　光接收機(jī)技術(shù)參數(shù)如圖5-2-1</p><p><b>　　6 心得體會(huì)</b></p><p>

71、;　　通過(guò)二個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)前面所學(xué)的知識(shí)有了更深刻的體會(huì)與理解，知道了有線電視網(wǎng)絡(luò)各部分的組成以及相關(guān)的計(jì)算過(guò)程，把理論的知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)際。這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通過(guò)在原有的系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)結(jié)果能夠符合題意，成功完成了此次實(shí)習(xí)要求，我們不只在乎這一結(jié)果，更加在乎的，是這個(gè)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程中，我們花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，更重要的是，我們?cè)趯W(xué)會(huì)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，同時(shí)還懂得合作精神的重要性。</p><p><

72、;b>　　7 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]劉劍波.有線電視網(wǎng)絡(luò).中國(guó)廣播電視出版社.2003.1</p><p>　　[2]趙堅(jiān)勇.數(shù)字電視技術(shù)（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社.2011.4</p><p>　　[3]黃憲偉.有線電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)維護(hù)與故障檢修.人民郵電出版社.2009.11</p><p>