HFC正向电缆分配网常规设计陈柏年

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HFC正向电缆分配网常规设计

6、计算干线CTBT
• 取常温下输出电平L o = L i +G= 72+30=102 dBV • 单级放大器实际的 CTB1要进行电平折算和频道折算 • CTB1 = CTBR +2（ L oR - L o ）= 57+ 2（110 - 102 ）-20lg
（q/qR ） = 57 + 16- 20lg （ 40/77 ）= 73- 20lg 0.52 = 73+5.7 = 78 .7 [dB] • 2级放大器的 CTB2= CTB1 –20lg2= 78.7 - 6 = 72.7 [dB] • 在低温时，由于电缆损耗变小，造成输出电平上升
（2）正推法：以最后一级放大器输出电平为基础，从前往后逐步减去电缆损耗、分支分配器损耗，最后得到用户电平。
• 正推法和倒推法一般结合使用，在设计中可以相互验证计算结果。
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HFC正向电缆分配网常规设计
双向无源用户分配网设计要点
双向无源用户分配网组成和分配误差 • 双向无源用户分配网由分组分配和分支器
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HFC正向电缆分配网常规设计
8、确定楼幢放大器
• 楼幢放大器采用HGF-750B； • 额定参数：G=30dB；NF=8dB；
CTBR=57dB；LOR=110 dBV；qR=77CH
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HFC正向电缆分配网常规设计
9、确定最远端楼放的允许指标
• CNR占比aB =1- aT =1-0.2=0.8 • CNRB = CNRD –10lg aB =49- 10lg 0.8=50dB • CTB占比aB =1- aT =1-0. 45 =0. 55 • CTBB = CTBD –20lg aB =60- 20lg 0. 55 = 60+5.2=

第三章《HFC网络的基础知识》小结(陈柏年)

第三章《HFC网络的基础知识》小结浙江传媒学院陈柏年一、HFC网络1、HFC：用光纤和射频同轴电缆的组合来传输、分配和交换声音、图像和数据信号的有线电视网络。

2、HFC的形式①光纤到服务区FTSA （Fiber to the Service Area）②光纤到馈线FTTF （Fiber to the Feeder）③光纤到桥接FTTB （Fiber to the Bridging）④光纤到路边FTTC （Fiber to the Curb）⑤光纤到楼幢FTTB （Fiber to the Building）⑥光纤到最后一级放大器FTTLA（Fiber to the Last Amplifier）⑦光纤到家庭FTTH （Fiber to the Home）比较明确的表示方法：N+x，其中，N为光节点，x是光节点后串接放大器的级数。

3、HFC网频谱安排特点（1）采用副载波频分复用方式SCM，各种图像、数据和语音信号通过调制解调器同时在同轴电缆上传输。

（2）一个非对称的信道，上行很窄（我国用户共享是60MHz），下行很宽，（3）限制每个光节点覆盖的用户不允许超过500个用户。

4、国际上标准化组织对HFC接入网的建议（1）数字视频广播DVB组织的建议：HFC单向分配系统参考配置（2）数字音视频理事会DA VIC组织建议：①以MPEG-2为基础的双向HFC网参考配置②以ATM为基础的HFC网参考配置（3）多媒体电缆网络系统MCNS建议：基于IP的HFC网络配置二、光接入网1、光接入网：由一个共享同样网络侧接口且由光接入传输系统支持的一系列接入链路组成，采用基带数字光纤传输技术、传输双向交互式业务的接入传输网络。

2、接入网（OAN）功能参考配置框图3、OAN 3类接口①.业务节点接口（SNI）：提供用户接入到SN的接口。

②.用户网络接口（UNI）：终端设备与应用接入协议的网络终端之间的接口。

③.Q3接口：网络管理接口。

《光纤通信》学习要点（陈柏年）

《光纤通信》学习要点（陈柏年）《光纤通信》学习要点浙江传媒学院陈柏年第⼀章概述1、光纤通信：以光波作为信号载体，以光纤作为传输媒介的通信⽅式。

2、光纤通信发展的两个关键问题：（1）合适的光源；（2）理想的传光媒介。

3、光纤通信发展的四个阶段。

4、光纤通信的五个优点：（1）传输容量⼤，（2）传输距离远，（3）抗⼲扰能⼒强，（4）重量轻，（5）寿命长。

5、光纤通信的四个应⽤：（1）通信⽹，（2）计算机⽹，（3）有线电视⽹，（4）光纤接⼊⽹。

6、光纤通信的三种分类⽅法：（1）按照传输信号类型分（模拟，数字），（2）按照光波长和光纤类型分（短波长多模，长波长多模，1310nm单模，1550nm单模），（3）按照调制⽅式分（直接强度调制，外调制）。

7、光纤通信系统基本组成：（1）光纤，（2）光发送器，（3）光接收器，（4）光中继器，（5）适当的接⼝设备。

8、光纤通信的六个⽀撑技术：（1）光纤，（2）光源和光检测器，（3）SDH传输体制，（4）光放⼤器，（5）WDM复⽤技术，（6）全光⽹络。

第⼆章光纤光缆⼀、光纤1、光纤的三层结构：（1）纤芯（core），（2）包层（coating），（3）涂覆层（jacket）。

2、光纤的分类（1）按照光纤截⾯折射率分布：SIF，GIF；（2）按照光纤中传输模式数量：MMF，SMF；（3）按照按光纤的⼯作波长：短波长光纤，长波长光纤；（4）按照ITU-T关于光纤类型的建议：G.651渐变型多模光纤，G.652常规单模光纤，G.653⾊散位移光纤DSF，G.654截⽌波长光纤，G.655⾮零⾊散位移光纤（NZ-DSF）；（5）按套塑（⼆次涂覆层）：松套光纤，紧套光纤。

⼆、光的两种传输理论1、光的射线传输理论-⼏何光学法（1）满⾜斯奈⽿反射和折射定律：利⽤光的折射和全反射原理将光波封闭在光纤中传输。

（2）⼏何导光原理：光纤是利⽤光的全反射特性导光；（3）阶跃折射率光纤的临界⾓θc（只有在半锥⾓为θ≤θc的圆锥内⼊射的光束才能在光纤中传播）（4）数值孔径NA：临界⾓θc的正弦。

HFC宽带接入基础知识(陈柏年)

MCNS组织建议
• 多媒体电缆网络系统 MCNS （ Multimedia Cable Network System）：美国四大有线电视机构Time Warner 、 TCI 、 Cox 、 Comcast 所发起的多媒体电缆网络行业协会。
• 电缆数据（传输）业务接口规范DOCSIS（Data Over Cable Service Interface Specification）：HFC 网络内进行高速数据通信的国际标准。
Connection
Twisted Pair RJ-11 connection
HFC Plant
双向HFC的基本组网
本地业务服务器
以太网交换机
Internet
DHCP服务器/ TFTP服务器/ TOD服务器/ 网管服务器
下行中频
上变频器
模拟视频信号
下行射频
100BaseT
路由器
CMTS
上行信号
HFC
Amplifier） 7. 光纤到家庭FTTH （ Fiber to the Home） • 比较明确的表示方法：N+x，
– 其中，N为光节点，x是光节点后串接放大器的级数。
HFC中模拟和数字信道的融合
多种复用方式综合使用
• 广播信道和交互信道之间：
– 一级光链路：SDM – 二级光链路和同轴电
R1
5.0～ 7.4
上行信道MHz R2 R3 R4 R5 R18 R19
7.4～ 10.6～ 13.8～ 17.0～ 58.6～ 61.8～ 10.6 13.8 17.0 20.2 61.8 65.0
下行信道MHz
最低频率最高频率
108

第4章第1节双向HFC的简化结构和基本组网(陈柏年)

CM系统中信道编码技术
• 1、使用RS编码（里德-所罗门编码）：
– 为了纠正T字节的错误，需要加入2T字节冗余纠错码。例如CM系统中常用T=8，当T=8时，每188个字节的一组码字中加入16个字节的冗余码，最多可以纠正8个字节的错误。
• 2、使用交织技术：
– 信号在发送前，先送入一个存储器中，输入的信号序列按行输入，在读取的时候按列读取。 – 在收端将收到信号按行存储在内存中，再按列读取出来，从而实现信号的重组。 – 在交织中，存储数据的列数被称为交织深度。
• （3）上行带宽分配映射MAP：由CMTS发出的可变长度的MAC管理信息，用来定义上行通道每个时间单位（可能是多个时隙）的使用参数和用途。 • （4）上行信道描述符UCD：由CMTS定期发出描述上行信道特性的信息。
上行数据发送的三个步骤
• 1、CM向CMTS发出申请，
• 2、CMTS响应CM的申请， • 3、CM得到响应后在授权的时刻发送上行数据。
第4章第1节（摘要）双向HFC的简化结构和基本组网
陈柏线光节点电缆干线电缆支线
前端
干线放大器
线路延伸器光节点
光节点
服务区
200~500家庭用户
分路器
双向HFC的简化结构
二、双向HFC的技术原理
• 系统传输方式：上、下行非对称信道。
– 下行：在111～860MHz之间的电视频道中划分出一条到多条8MHz带宽信道，用于以广播形式的下行数据发送。当信号采用256QAM（正交调幅）调制方式时，每个8MHz带宽信道最高速率可达40Mbps。 – 上行：数据通过5～65MHz进行回传。
七、相关概念
• （1）“测距”：一种保证CM获得正确的定时偏移、动态调节CM的传输与正确的微时隙边界对齐的机制。测距补偿因为CMTS 与CM之间的距离不同而引起的传输时延差异, 使所有CM 感觉到与 CMTS 的逻辑距离相等。 • （2）大环负反馈电路（长环路AGC）： CMTS 和CM 之间构成的动态AGC大环路。 CMTS将定时偏移和功率电平调整、频率偏移调整等信息发送到CM，CM据此信息进行正确调整。

HFC正向电缆分配网常规设计(陈柏年)

25
放大器通用调试方法
• 4、将频谱仪（或电平表）连接到放大器输出测试点2（及输出测试点3），根据系统设计规定的放大器RF 输出电平及倾斜指标，设置合适的级间衰减ATT2的衰减量与级间均衡器EQ2 的均衡量。测试并记录放大器输出信号电平。
• 5、如有必要，配合前端操作，验证并记录光链路加上有源电缆网络所构成的传输链路的主要RF 指标（RF 电平、C/N、平坦度、CTB、CSO 及 HUM 等）。
（q/qR ） = 57 + 16- 20lg （ 40/77 ）= 73- 20lg 0.52 = 73+5.7 = 78 .7 [dB] • 2级放大器的 CTB2= CTB1 –20lg2= 78.7 - 6 = 72.7 [dB] • 在低温时，由于电缆损耗变小，造成输出电平上升 • L= 2.88 [dB] • 最差CTB2min = CTB2 –2 × L= 72.7 –2 × 2.88 = 72.7 –5.76 =66.94 [dB]
6
三、确定采用电缆型号和放大器级数n
• 采用SYWLY-7-9电缆； • 电缆损耗系数 =11.5dB/100m
（fmax=750MHz） • 放大器间距 • Smax= G/ × 100 =（30/11.5） × 100=260m； • 取整：S= 250m； • 放大器串接级数n=D/ S=500/250=2级；
•
CNRD=
-10lg
[10-CNRT
/10
+
10
-CNR B
/10
]
• =-10lg [10-55.72 /10 + 10 –61.72 /10 ] =55.75dB>49dB
•

HFC网正向光纤链路常规设计(陈柏年)

– （1）光缆干线结构图 – （2）片区分布示意图 – 图中应明确标定各段光缆路由走向、各熔接点和各光节点具体位臵、各片区分布的范围。
9
（三）计算损耗和定分光比
1．根据所设定的光接收机平均输入光功率Pr(dBm)和光分路器输入光功率Pt(dBm)（若光发射机后不加光放大器，即为光发射机平均输出光功率；若光发射机后加有掺铒光纤光放大器EDFA，即EDFA的饱和输出光功率）以及工作波长， • 确定：
• 一般说来，若采用光纤到路边的FTTC形式，片区的用户
数约为500户，若采用光纤到最后一个放大器的FTTLA （无源同轴网）形式，片区的用户数约为100户。 • 片区范围越小，工作带宽就越宽。光节点原则上应定在片区的中央。
8
（二）确定结构和划定片区
• 3. 在光路结构和光节点确定的基础上，实测出各段光缆的段长、各光节点至光分路器的距离，并给各光缆段、各熔接点、各光节点及各片区命名编号。 • 绘制设计图：
光缆光分路器
… …
光接收机
电缆用户分配网
…
光发射机前端
…
光缆
光接收机
电缆用户分配网
…
图2-3-7 光缆干线传输系统
3
…
光缆干线传输系统
…
光发射机
光分路器
HFC正向光链路具体设计一.设计步骤和方法
4
HFC光链路具体设计步骤
（一）调查研究和收集资料，（二）确定结构和划定片区，（三）计算损耗和定分光比，（四）归纳整理和计算指标。
27
（八）光链路最大允许损耗A（dB）max
工作波长（nm） 1310 1550 最小接收光功率 Pr(dBm)min -2 0 链路最大允许损耗 A（dB）max Pt(dBm)+2 Pt(dBm)

《城市有线广播电视网络设计规范》

28
[说明] HFC层下行组网模式
• 2 模式乙： • 一级传输网同样采用HFC技术。一级网下行光发射机的工作波长为1550nm或1310nm，采用发端并发、收端用电开关切换的工作方式将信号下行至每个分前端。 • 在分前端，经切换输出的电信号被1310nm光发射机转换为光信号后分别送往各光节点，构成二级传输网。 • 此时一级传输网和二级传输网在物理上和光域上都是两级网。
• 主编单位：
– 中广电广播电影电视设计研究院
2
广电宽带城域网的结构
• 广播信道
1. 前端：前端和分前端 2. 干线：一级和二级光链路干线 3. 分配网：同轴电缆分配网
•
交互信道（正向交互信道和反向交互信道）
1. 骨干网：主中心和分中心之间，连接光缆（一级光纤链路） 2. 接入网：分中心和用户终端之间，二级光纤链路和同轴电缆
• 7、每个光节点所服务的用户数不应超过500户。
18
[说明]
• 规定每个光节点所服务的用户数不超过 500户的目的： ① 从网络设计开始，为接入网的双向数字化业务做好准备； ② 同时争取FTTC、FTTB，为将来可能实现 FTTH做好准备。
19
总体要求（9条）
• 8、用户数不大于8万户的C类有线电视网络可不设分前端，其网络结构仅包含接入分配网。
21
[说明]
• 当传输网采用HFC技术时，网络总前端与分前端之间、上一级网络总前端与下一级网络总前端之间的HFC网络称为HFC层。
22
4.2.2 IP交换层
• 1 采用以下方式之一组建IP交换层：IP路由交换机单独组网、 MSTP 、 IP over SDH 或 IP over WDM。 • 2 总前端和分前端可分别作为宽带IP数据交换层的核心节点或汇聚节点。网络中核心节点的数量可以多于分前端数量。 • 3 宽带IP数据交换层中的汇聚交换机可采用双归形式，以两个不同的路由就近接入两个不同的核心交换机。 • 4 网络的路由宜与传输网中的SDH/WDM层或HFC 层保持一致。 23 • 5 网络可为HFC层上行数据提供通道。

第3章HFC网络设备管理系统的设备与整体解决方案小结(陈柏年)

第三章HFC网络设备管理系统的设备与整体解决方案小结浙江传媒学院陈柏年一、HFC网络设备管理系统的三类设备（一）通信控制设备主要完成HFC网管系统的通讯控制、各种数据的收集、存贮以及其它相关功能。

类型：1、前端控制器（HEC）：一台装有SNMP/IP/以太网和SNMP/HMS MAC/RF 之间协议转换功能网关软件的专用计算机。

2、前端通信机（COM）：一台可多个级联的射频的调制和解调（RF Modem）装置。

3、外置代理：一台装有自定义协议到HFC网管标准协议转换功能代理软件的专用计算机。

（二）状态监测设备主要完成HFC网络中设备、线路和机房工作状态的实时监测并将结果提供给HFC网管系统。

类型：1、应答器：根据不同的设备而定制的，以内嵌或外挂形式安装于设备端的，内置有频率可调RF调制解调器的设备。

2、线路应答器：一个用于线路末端、内有频率可调的RF调制解调器的野外型设备。

3、机房监控器及其它状态监测设备：一个或多个内置频率可调RF调制解调器或RS-485口机架安装设备。

（三）信号与信道监测设备主要完成HFC网络中各种传输信号和正反向传输信道实时监测并将结果提供给HFC网管系统。

类型：1、信号监测设备：对HFC网络各种传输信号进行监测的专用设备。

主要包括：末端频道电平监测设备，线路信号监测设备，前端信号监测器设备等。

2、信道监测设备：对HFC网络正反向传输信道进行监测的专用设备。

如回传通道性能监测系统。

二、通信控制设备的的主要功能和通信接口三、HFC网管系统状态监控设备的主要功能四、HFC网管系统典型信号监测设备主要功能五、回传通道性能监测系统组成与功能1、组成：主要包括前端控制单元，回传通道监视单元，前端调制解调器。

2、功能：可以对每一个回传通道的回传信号电平、侵入噪声、频谱特性等回传通道特性进行测试。

具体是：（1）测试回传性能。

（2）记录设备历史数据。

（3）实时频谱分析仪。

六、HFC网络管理系统规划的基本原则1、接口标准化：应该以国家标准和IEC网管国际标准作为根据，解决多厂商、多型号设备统一管理中所遇到的开放性和兼容性问题。

基于“窗口收敛”的HFC双向电缆分配网设计方法

（３）
上述公式中Ｋ取值如表３所示。
４基于“ 窗口收敛＂的双向电缆分配网络设计方法
（Ｂ１～Ｂ５表示楼栋号）图１光站直带方式结构示意图
有线电视系统网络结构确定后，非线性指标可以通过选择有源器材来保障，众多无源器材的定位和选择是电缆分配网络设计的关键，传统有线电视网络的设计方法是基于广播网络，基本不考虑回传系统的指标，对于双向网络则要考虑双向的指标要求。电缆分
０．０５
平达到合适指标范围，这种指标范同定义为“ 窗口” 。从用户业务端向上到各种器件的端口的器件和具体长度不同，路由衰减必然存在一个范围，为了确保业务工作电平设计的
有线电视技术
ＣＡＴ、／双向网
（Ｃ／ＣＴＢ）总＝－Ｋｌｇ【１ｏ－（ＣＳＣＴＢ）．￣＋１０－（ＧＣＴＢ）ｖ￣＋ｌ０ ‘ ㈣
（２）
（ｃｓｃｓｏ）总＝一Ｋｌｇ［１（）＿ ‘ ∽ 鳓｝＋ｌ（）＿ ‘ 如＋ｌ（１＿ ‘ ∞ ］～
４．１ “ 窗口收敛 ” 的概念
有线电视网络是一个典型的树型网络，从光接收
机输出的射频电视信号通过各种网络器件到达各个业务端口，路由的长度不可能一致，如同树根到树枝

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6
三、确定采用电缆型号和放大器级数n
• 采用SYWLY-7-9电缆； • 电缆损耗系数 =11.5dB/100m
（fmax=750MHz） • 放大器间距 • Smax= G/ × 100 =（30/11.5） × 100=260m； • 取整：S= 250m； • 放大器串接级数n=D/ S=500/250=2级；
•
CNRD=
-10lg
[10-CNRT
/10
+
10
-CNR B
/10
]
• =-10lg [10-55.72 /10 + 10 –61.72 /10 ] =55.75dB>49dB
•
CTBD=
-20lg
[10-CTBT
/20
+
10
-CTB B
/20
]
• =-20lg [10-66.92 /20 + 10 –66.92 /20 ]
10
7、计算干线CTB的占比
• CTBT(dB) = CTBD(dB) -20lgaT • =60- 20lgaT =66.94 dB • 20lgaT = 60 - 66.94 =- 6.94 • aT =10-(6.94/20) =0.45
11
8、确定楼幢放大器 • 楼幢放大器采用HGF-750B； • 额定参数：G=30dB；NF=8dB；
• 设某小区面积0.5 ×1km，光节点位于小区中心，用户数量约1000；
• 传送频道数q=40CH， • 上限频率fmax=750MHz； • 最远传距D=500m； • 指标要求： CNRD(dB) 49dB， CTB D(dB) 60dB；
5
二、确定采用延长放大器型号
• 采用HGF-750A延长放大器； • 放大器基本参数： • 增益G=30dB；噪声系数NF=8dB； • 组合三次差拍CTBR=57dB • （当输出电平LR= 110dBV；qR=77CH时）
7
4、计算干线CNR
（1）常温下：取输入电平L i =72 dBV • 单级放大器的 CNR1= L i - NF -2.4 = 72-8 - 2.4 =61.6[dB] • 2级放大器的 CNR2= CNR1 –10lg2= 61.6-3=58.6 [dB] （2）温度对电缆衰减的影响 • 温度系数 T=0.2%/ºC；温度差T=±25 ºC • 电平差L= （D/100 ）× × T × T • =5 ×11.5 ×0.002 × 25=2.88 [dB] （3）高温时最差CNR2min • CNR2min = 58.6 - 2.88=55.72 [dB]
（q/qR ） = 57 + 16- 20lg （ 40/77 ）= 73- 20lg 0.52 = 73+5.7 = 78 .7 [dB] • 2级放大器的 CTB2= CTB1 –20lg2= 78.7 - 6 = 72.7 [dB] • 在低温时，由于电缆损耗变小，造成输出电平上升 • L= 2.88 [dB] • 最差CTB2min = CTB2 –2 × L= 72.7 –2 × 2.88 = 72.7 –5.76 =66.94 [dB]
作电平取L o（实际） = 105 [dBV] • 实际楼放的输入电平L i（实际） = L o（实际）-
G= 105-30=75 [dBV]
14
11、计算楼放的实际工作指标
• 常温下CNRB=75-8-2.4= 64.4dB • 高温下最差CNRBmin= 64.4- L= 64.4- 2.88
CTBR=57dB；LOR=110 dBV；qR=77CH
12
9、确定最远端楼放的允许指标
• CNR占比aB =1- aT =1-0.2=0.8 • CNRB = CNRD –10lg aB =49- 10lg 0.8=50dB • CTB占比aB =1- aT =1-0. 45 =0. 55 • CTBB = CTBD –20lg aB =60- 20lg 0. 55 = 60+5.2=
=61.72dB • 低温下最差CTBRmin • CTBB=CTBR - 20lg(q/qR) + 2(LR -L) -2 × L • =57 - 20lg(40/77) + 2 × (110-105)- 2 × 2.88 • = 57+5.68+10-5.76=66.92dB
15
12、计算电缆分配网（干线和楼放）的实际合成指标
《广电宽带城域网技术》
Network Technology of CATV broadband MAN
HFC正向电缆分配网常规设计概要
陈柏年
浙江传媒学院
1
HFC总体设计内容
• 可以分为三大部分： • 1、 HE与SH之间或HE （SH ）与ON之间：
正反光纤链路计算 • 2、ON后的Amp与Amp之间：电缆网络的
正反增益与均衡计算 • 3、Last Amp与User之间：无源电缆网络正
反损耗和电平计算 • 三大部分的设计特点和方法是不同的。
2
电缆用户分配系统示意图
光接收机
延长放大器
楼栋放大器
分配器用户
楼栋放大器 3
集中分支器组方式举例
4
电缆干线基本设计步骤
一、确定设计要素：区域面积、用户数量、系统上限频率、传送频道数、电缆分配网的指标、干线路由、最远= CNRD(dB) -10lgaT • =49- 10lgaT =55.72 dB • 10lgaT = 49- 55.72 =-6.72 • aT =10-(6.72/10) =0.2
9
6、计算干线CTBT
• 取常温下输出电平L o = L i +G= 72+30=102 dBV • 单级放大器实际的 CTB1要进行电平折算和频道折算 • CTB1 = CTBR +2（ L oR - L o ）= 57+ 2（110 - 102 ）-20lg
65.2 dB
13
10、确定最远端楼放的工作电平
• 常温下输出电平 • L o = L R -（1/2）[CTBB – CTBR +20lg（ q/qR） • =110- （1/2）[65.2-57 +20lg(40/77)] =108.7 dBV • 考虑电平温度变动L= 2.88 [dB]，实际楼放的工