有线数字电视接入网规划与设计.pptx

有线数字电视接入网规划与设计培训目 录数字电视接入网定义和组成数字电视接入网广播通道规划设计方法学数字电视接入网交互通道规划与设计数字电视管道规划设计方法学数字电视接入网定义:传输数字电视信号(射频或基带信号)，为本地用户提供数字电视服务的网络。数字电视接入网组成:按传输媒质分：光接入网、同轴电缆接入网、屏蔽/非屏蔽五类双绞线 接入网；按工作模式分：广播接入网、交互接入网；按传输信号分：射频信号接入网、基带信号接入网；杭州市数字电视接入网组成:由HFC射频接入网构成接入网广播通道；由FTTB+LAN构成接入网交互通道；并以FTTB+EOC作为交互通道的补充。数字电视接入网定义和组成一、广播通道：HFC网络定义网络定义:全称:Hybrid Fiber Cable,即光纤同轴电缆混合网，是一种射频信号接入网。包括了光接入网（13级）和同轴电缆接入网2大部分。杭州市的HFC网络主要承担DVB信号的传输，包括了1550nm和1310nm光接入网以及同轴电缆接入网。杭州市的杭州市的HFC网络结构：网络结构：1550nm光接入网：起点和终点均为各主干机房，网络结构为点对点双路由结构，逻辑上可以认为是环型网络。1310nm光接入网：起点为各主干机房，经过光交接箱（及其内的光分路器），终止于各光接收机/光工作站。同轴电缆接入网：起点为各光接收机/光工作站，经过各放大器、分支/分配器等，终止于用户终端。衡量信号强度：光功率：mw、dBm；电平：dBmV、dBuV；以上两种技术参数均为功率单位。衡量射频信号质量（包括C/N，CSO，CTB，MER等）：dB此类单位均为功率的比值。衡量接收质量：误码率，为一数值比值，无单位。HFC网络主要技术参数及其单位：HFC网络组成:光接入网：光源 -光发射机（半导体激光器）；传输媒质 -光纤、光连接器，光分路器等无源光器件;接收节点 -光接收机/光工作站；传输媒质 -同轴电缆、分支/分配器，各类连接头等无源器件；中继设备 -线路放大器（延长放大器），用户放大器；同轴电缆接入网：半导体激光器种类：半导体激光器种类：工作原理：工作原理：FP激光器（法布里-珀罗腔），DFB激光器（分布反馈式），DBR激光器（分布布拉格反射器），量子阱激光器。目前我们使用的基本为分布反馈式量子阱激光器，常见发射功率为10mw(10dBm)或20mw(13dBm)。EPON的OLT发射光功率则约为-1+4dBm。工作模式：工作模式：单纵模激光器、多纵模激光器调制方式调制方式：直接强度调制激光器、外调制激光器。工作波长：工作波长：1310nm（O波段波长）1550nm（C波段波长）EPON：1490nm光纤种类光纤种类:我们目前使用的光纤均为单模光纤。单模光纤的主要性能参数根据ITU标准，可将单模光纤分为：1、G.652：零色散位于1310nm,最小衰减位于1550nm。2、G.653：色散位移光纤,零色散和最小衰减均位于1550nm。3、G.654：截止波长位移光纤，基本性能与G.652类似。4、G.655/656：均被称为非零色散位移光纤，将零色散位置移动到1550nm下方或上方（通常为下方）。各类光连接器：各类光连接器：目前我们使用的光连接器种类:FC/UPC、FC/APC和SC/UPC、SC/APC。光连接器命名原则：套筒种类/插针种类光分路器：光分路器：功能：将输入光功率按一定比例分配到分路器各个输出端口。包括等分型和非等分型光分路器。目前我们主要使用光分路器类型包括1：41：8的等分熔锥型光分路器。EPON系统中应用了集成光波导型光分路器，分路比可达1：32。光接收机与光工作站：光接收机与光工作站：是HFC光接入网的终止点，也是HFC同轴电缆接入网的起始点。目前主流光接收机/光工作站均采用OEIC（光电集成电路）作为光电转换和低噪声前置放大级，并配置功率倍增功放模块；部分光接收机与光工作站具备双向传输功能。最佳接收光功率与射频输出电平同轴电缆同轴电缆 同轴电缆，包括有物理发泡电缆，竹节电缆等种类，杭州地区使用的主要是SYWV-5/7/9/12型物理发泡电缆，部分地区使用铠装物理发泡电缆。各类同轴电缆损耗参考值如下表。分支分支/分配器：分配器：分支/分配器实质上是射频定向耦合器，功能是进行射频信号的功率分配。分支/分配器的种类分支/分配器的主要性能参数均衡均衡/衰减器、各类连接头：衰减器、各类连接头：均衡器的主要作用是补偿电缆高低频衰减差，确保信号在有源设备输入端和用户接收端，高低频信号强度差不超过范围。衰减器的主要作用是将放大器输入/输出信号强度控制在一定范围内。连接头主要用来连接线缆与线缆或线缆与器件，连接头的好坏直接关系到线路传输质量。二、交互通道：1、杭州市数字电视交互通道架构；、杭州市数字电视交互通道架构；2、采用以太网、采用以太网(IEEE802.3标准标准)数据格式的优点数据格式的优点目前杭州市数字电视接入网交互通道主要采用路由器和光口三层交换机构成主干，光口三层交换机或EPON设备构成汇聚层，二层交换机和EOC设备组成最终的接入层。杭州市宽带城域网主要组成：城区网络线路结构为：POP机房核心三层交换机 小区机房的三层交换机 光模块或OLT 光分路器（可选）楼道光模块或ONU 普通二层交换机 数字电视专用交换机 HUB(可选)；农村网络线路结构为：POP机房核心三层交换机 小区机房的三层交换机机房 OLT 光分路器 ONU 普通二层交换机 数字电视专用交换机 HUB(可选)；基于以太数据格式的宽带城域网主要技术参数及其单位：衡量信号强度：光功率：mw、dBm；衡量信号质量：丢包率：百分比；传输延时：微秒或毫秒；交换机：交换机：交换机是使用硬件来完成过滤、学习和转发等过程的设备。杭州宽带城域网内用到的交换机种类HUB：HUB是将多台计算机或者多个子网络连接在一起的网络设备，包括静态集线器和智能（动态）集线器两大类。目前杭州的宽带城域网中已基本不再使用HUB。光纤收发器：光纤收发器是实现光电信号转换功能的数据传输物理层设备。EPON系统：EPON系统是一种新型的点对多点的光接入系统，通过使用波分复用和时分多址技术，实现了单根光纤的双向传输和多业务传输。目前杭州市属乡镇接入网已广泛应用EPON系统，城区内接入网也正逐步使用EPON技术取代传统的“交换机+光纤收发器”模式。一、规划与设计工作的基本准则和准备工作：数字电视接入网广播通道规划设计方法学对网络和管道的设计工作，必须将实地勘测与图上作业相结合。任何脱 离图纸的勘测行为和脱离勘测的设计行为都不可取。网络和管道设计应以保证信号接入质量和网络可靠性为首要条件，在满 足首要条件后应尽可能降低接入成本。勘测与设计过程中应充分了解现有网络和管道，对设计网络/管道与现 有网络和管道的接口应重点勘测；对用户规模超过500户的接入工程，应设计冗余接口。设计过程主要应采用分层设计法，在设计方案中明确地体现出网络或管 道的主干、支干和接入各层，避免混淆各层次网络/管道的功能。勘测要点：二、数字电视接入网广播通道规划设计常用名词解释：主干光链路主干光链路：主干光链路指骨干机房之间或骨干机房与汇聚/枢纽接入机房 的光缆链路，多为24芯以上的大芯数光缆；支干光链路支干光链路：支干光链路指汇聚/枢纽接入机房与接入机房之间的光缆链 路，多为24芯以上的大芯数光缆；接入光链路接入光链路：接入光链路指接入机房与光接收机/工作站之间的光缆 链路，多为24芯以下的光缆；主干电链路主干电链路：主干电链路指从光接收机/工作站引出，不经过分支器 分支口或线路放大器桥接口的同轴电缆信号通路。支干电链路支干电链路：支干电链路指从电链路第一层分支器分支口或第一层 线路放大器桥接口引出，直到用户放大器输入端的同 轴电缆信号通路。接入电链路接入电链路：接入电链路指从用户放大器输出端或检测端引出，直 到用户终端的同轴电缆信号通路。三、规划与设计方法：1、数字电视网络规划原则与方法、数字电视网络规划原则与方法原则原则:A.网络规划应以公司业务和技术现状为基础，根据区域业务的特征，适当留出业务与技术发展空间，保留一定的弹性后进行编制；B.网络规划文件应根据未来310年内不同的发展阶段有针对性地编制；C.网络规划文件应按业务规模和技术发展情况确定系统技术架构，再按机房、线路和管道的顺序逐层编制；方法方法:A.先确定需规划区域内用户总数和业务总量，并根据业务特征将规划区域划分为若干个综合业务接入区，然后规划区块内接入网络架构和技术方案，选用的光波波长，选择的系统带宽等；B.根据接入网络架构为每个综合业务接入区规划出机房（包括汇聚机房和小区接入机房）的候选位置和规模；确定各种设备的配置和位置；C.初步规划出光缆芯数，路由走向，并根据线路规模确定管道结构；2、数字电视广播通道光传输链路设计原则1）数字电视网络设计应本着自顶向下的原则，根据规划方案逐层开展设计。2）设计数字电视广播通道的光传输链路时，应首先明确项目需设计哪一个 层次或哪几个层次的光链路。3、主干层光链路设计方法上链光信号源 骨干机房/汇聚机房位置 光链路配纤 确定光链路路由 计算链路损耗 4、支干层光链路设计方法上链光信号源 交接箱位置 光链路配纤 确定光链路路由 计算链路损耗5、接入层光链路设计方法上链光信号源 光接收机位置 光链路配纤 确定光链路路由 计算链路损耗6、计算全链路损耗，确定光发射机功率和光分路器型号，并完善光网络设计7、数字电视广播通道同轴电缆接入网设计思路、数字电视广播通道同轴电缆接入网设计思路 自底向上自底向上 分段设计分段设计 8、用户放大器和接入层电网络的设计、用户放大器和接入层电网络的设计9、线路放大器和支干层电网络的设计、线路放大器和支干层电网络的设计10、主干层电网络的设计、主干层电网络的设计11、同轴电缆接入网设计过程中应注意的事项、同轴电缆接入网设计过程中应注意的事项 A、各区覆盖范围的控制；B、主干/支干层网络与接入层网络的技术特征与区别 C、均衡器的使用具体的设计参数请参见数字电视网络与管道规划设计规范。1:n四、主要设计计算方法活动连接头10KM光网络主要技术参数的计算：1、标准光功率计算法：计算思路链路结构如图首先将输入光功率换算为mw表示：X1=10（X0/10）（式1）接着将输入光功率进行N路均分：X2=X1/n （式2）然后将分路后的光功率重新换算为dBm表示：X3=10lgX2 （式3）继续计算链路损耗，得到光接收机/光节点处接收光功率：X4=X3-（0.4*N+0.5*2+R0+0.5）（式4）欲使光接收机/光节点正常工作，X4 必须大于光接收机/光节点的正常工作接收门限，最好能将其控制在设计规范中的建议值之上0.5dB 左右，不宜过大。注 意标准计算法的优缺点标准计算法的优缺点2、光功率快速估算法：计算思路：计算思路：半功率换算为对数表示，可简单地用下降半功率换算为对数表示，可简单地用下降3dB来进行计算，由此类推，来进行计算，由此类推，1/3功功率为率为-5dB，1/4功率为功率为-6dB，1/6功率为功率为-8dB，1/8功率为功率为-9dB等等等等。例如：输入光功率为X0 dBm，光分路器为1：6，光链路长度为10KM，分路器附加损耗为R0，光纤损耗为0.4dB/KM，每对活动接头损耗计为0.5dB。X1=X0-8-0.4*N-0.5*2-R0-0.5 （式5）快速估算法的优缺点快速估算法的优缺点 系统指标的分配与计算：系统指标标准：系统指标标准：载噪比(dB)43 载波互调比(dB)57(对电视频道的单频干扰)54(对电视频道内单频互调干扰)载波复合三次差拍比(dB)54 载波复合二次差拍比(dB)54 交扰调制比(dB)46+10lg(N-1),N为频道数。载噪比指标分析载噪比指标分析载噪比指标的概念：载噪比指标的概念：载噪比（载噪比（C/N ratio）是载波与噪声电平的比值，也就是载波和噪声的功率比。）是载波与噪声电平的比值，也就是载波和噪声的功率比。载噪比指标的计算：载噪比指标的计算：1、单个放大器载噪比的计算：C/Ni10lg输入载波功率/放大器输入总噪声 10lg输入载波功率/（基础热噪声+放大器输入端折合噪声）“放大器输入端折合噪声放大器输入端折合噪声”是将放大器自身产生的噪声折合到输入端的值。是将放大器自身产生的噪声折合到输入端的值。放大器输入端折合噪声=N/G=（NF-1）*基础热噪声（非对数表示）其中：N为放大器自身产生的噪声，G为放大器增益，NF为放大器噪声系数放大器噪声系数可写为：NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比）=10lg(Si/Ni)/(SO/NO)=10lg(Si/Ni)/(Si*G)/(Ni*G+N)=10lg(Ni*G+N)/(Ni*G)其中：N为放大器自身产生的噪声，下标i为输入，下标O为输出，G为放大器增益C/Ni 表达式最终可写为：10lg输入载波功率/（基础热噪声*NF）输入电平Si噪声系数NF2.4 （式6）载噪比指标与电平的关系：根据（3-1）式可知，输入电平Si每提高1dBuV，C/N指标就提高1dB。噪载比指标叠加方法：噪载比指标叠加方法：10lg(N/C)=10lg(N0/C+N1/C+Nn/C)=10lg(1/(C/N)=-10lg(C/N)（式7)其中N0/C、N1/C、Nk/C为各级放大器的载噪比指标的变体：Nk/C=10(-(10lg(C/Nk)/10)（式8）载噪比指标的分配：通常按如下比例分配载噪比指标：5%前端,20%1550nm光缆环网,25%1310 nm光缆网,20%同轴分配网,用户终端30%；可根据实际器材的情况进行调整。分配方式计算方法：系统指标：43dB，根据公式3-2推算，10lg(N/C)=-43 N/C=10(-4.3)规一化C为1，则N=10(-4.3)按百分比分配N的功率，如前端为5%，则前端分得的N的功率即为10(-4.3)*5%反向换算为对数表示-10lg(10(-4.3)*5%),得到56dB 简化为C/N-10lg(5%)载波复合二次和三次差拍比指标分析载波复合二次和三次差拍比指标分析载波复合二次和三次差拍比指标的概念CSO或CTB指标的计算：单个放大器CSO或CTB值：CSO或CTB10lg放大器产生的谐波功率/输出载波功率 20lg放大器产生的谐波电压/输出载波电压 （式9）大多数设备手册提供的CSO/CTB参数是载波和谐波或差拍信号的功率比，因此使用时需注意符号！CSO/CTB指标与电平的关系：根据（式9）式可知，输出电平Si每提高1dBuV，CSO/CTB指标就降低2dB。CSO/CTB指标的叠加和分配：电压叠加表达式：Ps=10lgPs=20lgUs=20lg(U1+U2+U3+Un)（式10）其中Ui=10(Ui/20)功率叠加表达式：Ps=10lgPs=10lg(P1+P2+P3+Pn)（式11）其中Pi=10(Pi/10)CSO的叠加：CSO=15lgCSOs=15lg(CSO1+CSO2+CSO3+CSOn)（式12）其中CSOi=10(CSOi/15)CTB的叠加：CTB=20lgCTBs=20lg(CTB1+CTB2+CTB3+CTBn)（式13）其中CTBi=10(CTBi/20)CSO/CTB指标的分配：通常按如下比例分配CSO/CTB指标：CSO/CTB：10%前端，30%1550nm光缆环网，30%1310 nm光缆网，30%同轴分配网与用户终端；可根据实际器材的情况进行调整。指标分配方式计算方法：其他指标的计算可参考其他指标的计算可参考C/N，CSO/CTB指标的计算过程进行。指标的计算过程进行。关于设计规范中部分电平参数的控制和判断：前端C/N指标：57dB，CTB指标：75dB1550nm光缆环网C/N指标：51dB，CTB指标：65dB1310 nm光缆网C/N指标:50dB，CTB指标：65dB同轴分配网C/N指标:51dB用户终端网C/N指标:49dB同轴分配网与用户终端CTB指标：65dB光网络功率和电网络电平的控制光网络功率和电网络电平的控制WHY？假设线路放大器的载噪比指标是C/N1，用户放大器的载噪比指标为C/N2，则：C/N1=72-NF-2.4，C/N2=75-NF-2.4。由于目前放大器的NF均=61.6dB、C/N2=64.6dB。同样假设线路放大器的组合3阶差拍指标是CTB1，用户放大器的组合3阶差拍指标为CTB2，则：CTB1=CTB额定-（94-额定输出电平）*2，CTB2=CTB额定-（102-额定输出电平）*2。目前放大器在98dBuV输出的情况下，CTB指标可接近75dB。因此将75代入，可知CTB1=81dB、CTB2=67dB。系统的指标按2级线路放大器，1级用户放大器可用前述叠加方法计算，得到C/NS=57.5dB，CTBS=64.1dB，基本符合系统指标要求。但如光机后直接串接2级用户放大器，则经过计算可发现，C/NS=60dB，CTBS=60.9dB，CTB指标已大幅劣化。因此不能随意更改设计规范中的因此不能随意更改设计规范中的线路结构和电平指标。线路结构和电平指标。数字电视接入网交互通道规划与设计一、名词解释：主干光链路主干光链路：主干光链路指骨干POP机房之间的光缆链路，多为24芯以 上的大芯数光缆，通常用于连接骨干交换机光口；支干光链路支干光链路：支干光链路指骨干POP机房与光交接箱之间的光缆链路，多 为24芯以上的大芯数光缆，通常用于连接OLT设备光口和集 成平面波导型光分路器或光口交换机；接入光链路接入光链路：接入光链路指光交接箱与楼道设备箱之间的光缆链路，多 为24芯以下的光缆，通常用于连接集成平面波导型光分路 器和ONU设备或光口交换机；主干电链路主干电链路：主干电链路指从ONU设备或光口交换机引出，不经过任何 中继设备，直接连接第一级交换机的数字信号通路。支干电链路支干电链路：支干电链路指连接第一级交换机与最后一级普通交换机的 数字信号通路。接入电链路接入电链路：接入电链路指从最后一级普通交换机引出，直到用户终端 的数字信号通路。二、设计步骤：1、数字电视交互通道设计原则2、主干光链路设计方法3、支干层光链路设计方法4、接入层光链路设计方法5、OLT覆盖的ONU数量和光分路器布局6、五类双绞线网络设计方法三、注意事项：1、各汇聚点交换机端口数应不小于该汇聚点汇聚的线路数+2。2、各级设备之间（包括设备与用户终端之间）的路径长度应不大于90米，设备之间的线缆长度应不大于100米；如线路中插入有防雷器件，则应进一步缩短级间距离。3、一般情况下，从ONU/光口交换机和任何一个用户端之间的汇聚点级数均不应超过3级；如超过3级仍无法覆盖区域内用户，则应重新划分接入区和配置各层汇聚点；如仍无法满足要求，则应考虑增设ONU/光口交换机。4、对于EPON设备，每个OLT设备的PON口下挂的ONU不得多于32个；OLT设备与ONU设备之间的光链路长度不宜大于10公里。5、严格禁止将HUB作为线路中继设备，一般情况下也不宜将HUB设备作为用户接入设备；数字电视专用交换机只能作为用户接入设备，严格禁止将其作为线路中继设备。6、规划设计交互通道各级设备位置时，应尽量与广播通道的设备进行集中布置，以便未来进行网络或业务融合时的操作。一、名词解释：管位：指数字电视的管道在道路横断面上的位置、尺寸和数量。管路：由各人（手）孔及其之间各段管道连接而成的线路。主干道路：宽度在16米以上（含人行道）的市政道路。支干道路：宽度在8米以上，16米以下（含人行道）的市政道路。其他道路：宽度在8米以下的道路。人（手）孔：位于道路路面以下，具有一定尺寸和深度的窨井，是管道的分支点和连接点。横穿管：横穿道路的管道，通常为钢管。引上管：将地下管道引至地表以上的管道，是架空线路和地下管道的连接点，通常为钢管。出墙管：将建筑物外地下管道引入至建筑物内的管道，是室外管道和室内预埋管的连接点，通常为钢管。预埋管：建筑物内的沟通管道，通常在建筑物建造时埋入。光交接箱：用于对光链路进行配线和分支的设备箱，内部通常有配线架和光分路器。室外立箱：用于放置设备的室外设备箱。预埋箱：埋入墙内用于放置设备的箱体。明装箱：挂于墙上或电杆上用于放置设备的箱体。数字电视管道规划与设计二、设计步骤：1、在设计数字电视室外管道工程时，应根据道路管道和小区庭院管道的特点区别对待，分别设计。2、道路管道设计注意事项和孔位数量选择3、小区庭院管道的设计注意事项和孔位数量选择4、室内管道的设计主干道路支干道路其他道路小区主干小区支干小区机房引入