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有线电视城域光纤网系统升级改造的探讨
来源:互联网 sk006 | 刘正清 王大庆
【分  类】 信息科技
【关 键 词】
【来  源】 互联网
【收  录】 中文学术期刊网
正文:

  前言:为保证有线电视信号的优质传输并发挥有线广播电视传输网在今后我国信息高速公路建设中的优势,适应三网融合的发展趋势,提高竞争力。广电业必须十分重视和尽早实施有线广播电视城域网的传输升级改造。作者结合我国大多数有线电视城域网的网络现状,对我国的有线电视城域网的网络升级改造提出了可行性方案。笔者认为:1550nm光传输系统相比1310nm光传输系统其优势就在于1550nm光波长的损耗0.17-0.25/km,1310nm光波长的损耗0.32-0.4/km。在1550nm光系统中可以使用光放大器对光信号放大,且光放大器输出光功率特别大是长距离传输和光节点分布密集条件下的最佳选择。所以在目前的网络升级改造中应采用1550nm光传输平台方式使用光接收机直接覆盖用户,每个光节点覆盖用户30~90户(主要从数据接入因数考虑:因为一个ONU满配数据用户32个,一般情况下考虑一个ONU接入30个数据用户留有一定余量,一个光节点最多安装3台ONU设备)。有线电视城域网传输部分不采用1550nm与1310nm光系统的光电转换中继传输方式,或者1310nm与1310nm的光系统的光电转换多级中继传输方式,而是采用一级1550nm光系统传输,来减少传输过程中的多次转换环节,从而达到减少传输过程中的技术指标的损失(劣化)和降低故障率及减少运维成本。

  一、国内大部分有线电视城域网传输的现状

  1、早期建成的现行光纤网络

  90年代中期,一场“光”的革命将有线电视自共用天线系统模式以来的同轴电缆传输方式,采用光纤传输手段替代电缆传输成为以光缆主干的传输网络后,无论在传输距离还是传输技术指标上都有较大的改善为当时的网络提供了很好的传输保障。

  但也正是当初出于光缆对同轴的简单取代,没有做好一次性长期规划,而光缆的寿命长达二三十年,很多网络一直在发展过程中大都是保留现状或者光路延伸的方式,造成目前广电网络在应对“三网融合”中显得底气不足或者脉络不畅。早期建设的光网主要存在以下问题:

  a.早期的光纤及传输设备贵,大都为1310nm光传输,光主干线缆短、光节点少,最后“一公里”仍为同轴;

  b.部分规模较大的网络虽采用了1550nm光主干传输,后端依然用1310nm的光中继,单个光节点覆盖用户在500-2000户。

  c.进入2000年后,随着有线电视系统功能和业务不断增加,数字电视业务迅猛发展和互动点播、数据宽带等的需求,原有的网络架构和传输模式难以支撑下去。在此情况下,很多网络运营商为了少投入、见效快,大都采用在原有骨干的基础上,延长光纤扩建网络,大量密集增加光节点,即“头疼医头,脚疼医脚”的方式来达到传输的要求。

  2、目前大多网络的技术传输方式:

  目前国内的有线电视城域网大多采用中继传输方式来完成传输任务,主要形式有以下两种。1550nm与1310nm光系统中继传输以及1310nm与1310nm光系统的中继传输如下图:

  3、传输网络的结构:

  目前国内的有线电视城域网大多采用“星型+树形”的网络结构没有光传输和光分配的概念,其光网络结构如下图:

  4、传输网络的缺陷:

  a、无法或很难以建成光缆自愈环形网,大面积中断信号的概率较高,传输可靠性差。

  b、网络投资成本相对较高,包括两个方面:一是1310nm光系统的光发射机输出功率每mW成本高于1550nm光系统的EDFA(光放大器)的每mW成本。二是光接收机的失真增大造成输出电平降低最终造成使用效率低一半以上,如需达到同样的失真指标,对光接收机的技术指标要求就非常高,所以光接收机的成本就很高。

  c、网络传输的技术指标低,当光网络系统采用一次光中继时系统的C/N将要劣化10lg2=3dB,CSO将要劣化15lg2=4.5dB,CTB将要劣化20lg2=6dB。当光网络系统采用两次光中继时系统的C/N将要劣化10log3=4.8dB、CSO将要劣化15lg3=7.2dB,CTB将要劣化20lg3=9.5dB。

  5、目前现有光网络传输技术指标分配如下

  按国家广电总局现行政策规定2015年以前,不能停播和传输模拟电视节目。因为模拟电视系统对C/N、CSO、CTB的要求远比数字电视系统要高,所以为了保证模拟电视收看效果,系统的技术指标C/N、CSO、CTB分配如下表1

  表1(模数混传):

  项目

  系统指标dB

  前端

  1550nm干线

  1310nm干线

  分配网

  比例

  指标dB

  比例

  指标dB

  比例

  指标dB

  比例

  指标dB

  C/N

  ≧44

  1/10

  54

  3/10

  49.2

  3/10

  49.2

  3/10

  49.2

  CSO

  ≤-55

  -

  -

  3/10

  -62.8

  3/10

  -62.8

  4/10

  -61

  CTB

  ≤-55

  -

  -

  3/10

  -65.5

  3/10

  -65.5

  4/10

  -63

  当2015年以后可以取消模拟电视节目的播出和传输时数字传输系统技术指标分配情况如下表2:

  项目

  系统指标dB

  前端

  1550nm干线

  1310nm干线

  分配网

  C/N

  MER

  比例

  指标dB

  MER

  比例

  指标dB

  MER

  比例

  指标dB

  MER

  比例

  指标dB

  MER

  CCNR

  ≥28

  28.6

  1/10

  38

  38.6

  3/10

  33.2

  33.8

  3/10

  33.2

  33.8

  3/10

  33.2

  33.8

  CSO

  ≤-55

  -

  -

  3/10

  -62.8

  3/10

  -62.8

  4/10

  -61

  CTB

  ≤-55

  -

  -

  3/10

  -65.5

  3/10

  -65.5

  4/10

  -63

  上表的CCNR=-10lg〔10-(C/N)/10+10-(C/CSO)/10+10-(C/CTB)/10〕,其中64QAM的C/N=28dB,256QAM的C/N=32dB MER=-10lg﹝10-(CCNR/10)/1+α﹞,其中CCNR为复合载噪比,α为滚降系数取值0.15。

  从上表1和表2技术指标分配计算结果可以看出,模数混传系统的C/N技术指标要求远高于数字系统技术指标的要求。根据表1的技术指标分配及计算结果看以看出,1550nm和1310nm两级光干线的C/N均要求在49.2dB以上。目前市场上光接收机在光接收功率在0dB接收时,其C/N为51dB,据此计算,在实际应用中,光接收功率最低要求在-1.8dB以上;而CSO、CTB在表1和表2中基本没有变化,所以对接收设备失真指标的要求都非常高,市场上常规设备难以达到此一要求。

  同样,从上表1和表2技术指标分配计算结果可以看出,对于数字电视系统前端的CCNR要求为38dB,换算成NER为38.6dB,而目前市场上最好的64QAM调制器MER也只有40dB,只高于设计要求1.4dB。表中对光干线系统CCNR要求为33.2dB,而实际网络传输中的1550nm和1310nm的光接收机在0dB功率接收时其C/N为51dB,按此条件计算该设计方案要求C/N为33.2dB,那么光接收机的输入光功率可以做到接近-17.8dB接收极限值,当然要保证光接收机与0dB光功率接收时相同的输出电平对光接收机的放大增益要求很高。另外从技术指标分配表中还可以看出该方案对1550nm和1310nm光系统的失真指标CSO和CTB的要求为-62.8dB和-65.5dB,而目前市面上指标最差光接收机的CSO为-61dB,CTB为-63dB,两项技术指标中其中CTB失真指标不符合设计要求,因此不能使用该类指标差的光接收机,而应选择失真技术指标较高的的光工作站(CSO-73dB和CTB-73dB)才能满足系统要求。

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