HFC有线电视网的指标分析与应用

HFC有线电视网的指标分析与应用
摘要：本文讨论HFC有线电视系统的指标构成情况，对于进一步认识光链路的指标及其在有线电视中的建设应用有所帮助。

关键词：
一、概述
由于光纤传输具有频带宽、损耗低、不受电磁干扰等优点，因此，利用光缆作为超干线、主干线传送有线电视信号近年来得到了广泛的应用。

由于光缆与光设备价格的大幅度下降，HFC(光/电混合)网的建设成为经济可行。

另一方面，随着社会对信息服务的需求急剧地增长，有线电视丰富的频率资源的开发不再限于单向提供广播电视的基本功能上。

HFC网的建设成本低、易于升级改造、频率资源丰富，将在信息高速公路的建设中占据重要的地位。

这也使得HFC网的建设势在必行。

目前大部分的有线电视系统传送的频道数在30套左右，频道数较少，所以对链路的指标要求不严格，光链路及同轴网线路调试比较容易，并且能够联多级的线路放大器。

信号到达用户终端时，质量令人满意。

有的技术人员担心，将来随着系统频道的增多，比如达到50、60套，光链路传输质量将下降一倍或者更多，电缆网络的传输质量也将下降，电缆网络的传输距离将受限制。

究竟HFC系统的传输性能如何，将来是否会遇到这个问题，到时我们应该如何处理，现对HFC网的主要指标C/N、CTB、CSO进行一定的分析。

二、HFC系统的组成
HFC有线电视系统由前端、光链路(光发射→光纤→光接收)与电缆网络三部分组成。

经过几年的技术改进，有线电视前端设备的性能已大大提高。

目前，性能良好的前端系统的信号指标已达到了很高的水平(C/N≥54dB CSO≥70dB CTB ≥75dB)。

由于光设备的成功运用，使有线电视的发展建设进入了新的时期。

在光链路方面，特别是1550nm波长设备的开发使用，使中长距离的市县乡村有线电视的联网不难实现。

大多数厂家生产的性能良好的1310nm的DFB光链路设备在传送60/59套电视节目时，均能达到如下指标：C/N≥52dB、 CTB≥65dB、 CSO ≥63dB、0dBm接收光功率。

而1550nm的外调制的光链路的指标更优良。

了解前端与光链路的性能指标之后，以下我们就具体地分析HFC系统的传输性能。

三、HFC系统的性能指标分析
以下分别讨论具有一级光链路和二级光链路的HFC有线电视系统的传输性能，着重分析广泛运用的具有两级光链路的HFC系统。

1.具有一级光链路的HFC系统
目前城市有线电视的建设、改造常用此系统。

如图1所示。

将市区及市郊的有线电视网络按户数、地域划分成若干个小区，分阶段由疏而密地建设光节点。

前端信号经一级光链路送到各个光节点。

根据以上列举的各项指标，以DFB光链路为例，我们来讨论一级光链路的HFC网系统的主要指标。

根据GY/Y131-1997标准，DFB光链路与射频部分的C/N的指标的级联加算系数k为10，CSO、CTB 指标的级联加算系数k为15。

这与纯电缆网络有很大的不同。

它们的指标与分配比例的关系为：
C/N=44+10lg(1/δ) CTB=55+15lg(1/δ’) CSO=55+15lg(1/δ”) 根据以上公式，可算出前端及光链路占用系统指标的比例，然后把系统指标剩余的部分分配给电缆网络。

结果如下：
可以看出，前端及光链路只消耗了系统指标的小部分，系统留给电缆网络的各项指标还是比较富裕的，这已超过了原来的纯电缆网络的超干线之后的指标。

2.具有两级光链路的HFC系统
在城市与县城、乡镇及农村的联网中，，第一级光链路距离较远，通常采用1550nm的外调制方式光设备，第二级光链路多采用1330nm的DFB光设备，在第一级接收点通常还加入部分信号。

以上各部分的指标级联加算比较复杂。

根据GY/Y131-1997标准，射频部分与外调制光链路、外调制光链路与DFB光链路的C/N、CSO、CTB指标的级联加算系数k都为10，射频部分与DFB光链路的C/N、CSO、CTB指标的级联加算系数k分别为10、15、15。

为了简化计算，并且合乎要求，我们先计算两个光链路的合成指标，再计算光链路与射频部分的合成指标。

以外调制的光链路指(C/N≥52dB，CTB≥68dB，CSO≥65dB，0dBm接收光功率)与上面所列的DFB指
标为例，先计算两个光链路的合成指标。

根据以下的计算公式
C/N=44+101g(1/δ) CTB=55+101g(1/δ’) CSO=55+101g(1/δ”)
可得出两级光链路级联后的合成指标，并把它与电缆系统按C/N、CSO、CTB指标的级联加算系数k分别为10、15、15进行计算。

计算结果却出乎意料。

这时，信号虽然经过了两级光链路，但信号的指标损失并不太多，系统留给二级电缆网络的指标比例系数还相当多。

这是因为光链路系统产生的非线性失真与纯电缆网络产生的非线性失真机理不同，而且外调制与DFB光设备产生的非线性失真机理也不同，它们之间级联后的非线性失真叠加计算法则与纯电缆网络的计算不相同，不能按照原先常用的叠加法则进行。

四、应用分析
根据以上对HFC系统指标的分析，我们了解了采用具有两级光链路的HFC 网的建设是切实可行的，不存在通常认为的指标紧张的情况。

而且，我们还可推算，间隔地使用不同调制方式的光链路，避免信号失真成分以电压相加的形式的累加，建设具有三级光链路的HFC网也将是可行的。

在HFC网的建设中，我们应根据实际情况合理分配系统的各部分指标，以使系统各部分有足够的指标，且便于调试，使系统能够正常运行。

比如，对于市区或户数密集地区，线路级数较少，电缆网络的指标分配比例可减少；对于郊外农村地区，户数稀疏，电缆网络应有适当的比例。

对光链路系统的指标分配、应用调试还需注意两点：一是光链路各项指标与光调制度的关系；二是光链路指标与传输频道数的关系。

在光传输系统中，载噪比与非线性失真的矛盾关系与电缆网络系统相似。

在电缆网络中，调整放大器的工作电平，可以提高或降低C/N，同时相反地改变CSO、CTB的指标。

在光链路中，我们同样也可以通过改变光调制度来调整其C/N、CSO及CTB指标。

参见GY/T131-1997，在频道数不变，调制度变化时，指标变化的关系可估算表达为
ΔC/N=201g(m1/m2) ΔCTB=-301g(m1/m2) ΔCSO=-201g(m1/m2) 简单地说，C/N改善1dB,CSO劣化1dB，CTB劣化1.5dB，反之亦然。

根据这个关系，在实际应用中，如有必要，我们可对光链路指标进行适当的调整，以改善留给电缆网络的C/N或CSO、CTB指标，更好地发挥HFC系统的传输性能。

另外，以上的技术指标都是以59个频道进行计算的。

目前大多数的有线电视系统传送的频道数少于59个，故系统的各项指标比较富余。

电缆网络能传送更多的级数，覆盖的范围更广。

随着未来频道数的增加，光节点的分布也将更密集，所覆盖的户数也只有几百户，电缆网络传输少于3级。

只要增设光节点，减少干线级数。

在实际的线路调试中，在满足载噪比指标的范围内，可采用工作电平倾斜输出的方式以降低放大器的非线性失真，达到增加级连数的要求。

同时，我们还可以选择非线性失真性能指标良好的前馈型放大器，
用在较长距离的线路中。

出师表
两汉：诸葛亮
先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。

然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。

诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。

若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。

先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。

侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。

臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。

先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。

后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。

受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。

今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。

此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。

至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。

若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。

臣不胜受恩感激。

今当远离，临表涕零，不知所言。