HFC知识培训.ppt
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1、HFC知识培训,2002.11.18,一、HFC网络的基本概念,HFC 混合光纤电缆网Hybrid Fiber Coaxial-Cable Network即在干线传输中使用光纤,在接入网部分使用同轴电缆分配到用户的一种传输方式。在干线上,发挥了光设备失真指标高,噪声系数小,传输距离远的优点。在接入上,也发挥了同轴电缆网络便于分配,灵活多变,成本低廉的优点。,二、HFC网络器件,光纤光放大器光分路器光波分复用器同轴电缆分支器分配器滤波器匹配终端,光纤,光纤的结构全反射临界角为arcsin(N2/N1),光纤,光纤的结构的类别,125um,光纤,光纤的传输损耗:,0.1,0.5,1,5,10,0.
2、6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,不纯物吸收,瑞利散射,紫外吸收,红外吸收,合计,光纤,多模色散材料色散结构色散,-10,-5,0,5,10,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,单模光纤的色散特性,2.0,合成色散,SM光纤结构色散,材料色散,零色散点,光纤,色散位移光纤DSF增加结构色散,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0,合成色散,SM光纤结构色散,材料色散,DSF光纤结构色散,零色散点,-10,-5,0,5,10,光纤,光缆层绞型带状光缆,光器件,半导体激光器温度越高,可用的线性区越小,电流,光,光强,电流,温度上升,光器
3、件,从工作曲线可以看到,要使用激光器,正常的,稳定的工作,应该使用激光器稳定工作在线性区尽可能大的区域。激光器还要以下两个模块自动温度控制ATC自动增益控制AGC,光器件,分布布接格反射半导体激光器。激光器的反射镜面由光栅代替,在反射时只对固定波长的光进行反射,可以在高速的调制时提供单纵模输出。分布反馈式激光器(DFB)在激光器内有源区内置光栅,光在波纹区来回反射,只有与波纹周期相同的光才会得到加强,其它则会抵消。从而提供单一波长的光。,光器件,光接收器件光电二极管PD得到与光功率成比例的电流,即光场强度的平方与电流是成比例的,为平方律检波系统PIN光电二极管在P层与N层中加了一个本征层I层的
4、光电二极管,以提高灵敏度。雪崩式光电二极管APD利用雪崩效应,提高增益。,光器件,其它光器件光放大器光分路器光分波器,光合波器测试设备光功率计(测试光功率值)OTDR光时域反射仪(测试光纤长度)红光计(光缆中检查光纤的对应关系),光纤传输方式,有线电视网络中采用光纤传输能提高传输的可靠性,改善系统的性能,增加传输带宽,同时能降低运行维护费用。目前,有线电视光纤传输系统主要有FM、数字和AM-VSB三种方式。,光纤传输方式,FM调制系统的传输质量很好,中继距离也比较远。但是由于FM调制系统是视音频基带传输,与现有的同轴系统不兼容,收发设备也较贵,所以一般只用于传送上行的视音频基带信号。,光纤传输
5、方式,目前,工作在1310nm波长窗口的AM-VSB光发射机,一般采用直接调制的分布反馈(DFB)激光器,单级光链路允许的光纤链路损耗已达到其饱和值14dB,如光纤损耗以0.4dB/km计,也就是说工作在1310nm波长窗口的单级光链路系统能覆盖35km的半径。若要扩大覆盖半径,可采用多级光链路级连的方式,但系统指标将下降,主要是非线性指标不能满足要求。,光纤传输方式,光纤1550nm窗口的损耗最小,随着工作波长为1550nm的掺铒光纤放大器(EDFA)和光发射机中受激布里渊散射(SBS)抑制电路的应用,使AM-VSB 1550nm光发射机和EDFA结合应用得到了很好的效果,这时因为由于EDF
6、A的高增益和非线性指标好的特点,使EDFA用来中继时能在保证系统指标的情况下大大扩展传输覆盖的范围。,同轴电缆,同轴电缆(四屏蔽)阻抗正比于lg(D/d),同轴电缆,高频电流流过金属导体时,由于电流集中于导体的表面因而使导体的有效模截面积减小、电阻增大,我们将此现象称为趋肤效应。趋肤效应与导体的材料及结构以及通过此导体的信号频率有关。,同轴电缆,对于同轴电缆,当物理结构及绝缘材料决定以后、其衰减值就取决于流过信号的频率。我们称信号经同轴电缆传送后产生的衰减随着被传送信号的频率增加而加大的特性为斜率,斜率符合下述经验公式描述的规律:,器件的指标,光器件传输损耗1550nm光纤损耗,工程计算0.3
7、db/km(0.25)1310nm光纤损耗,工程计算0.4dB/km(0.3),射频器件反射损耗传输损耗隔离度,三、HFC网络设备,机房设备前向光发机前向光收机反向光发机反向光收机射频切换开关,传输设备放大器光站用户放大器延续放大器,Philips传输设备介绍,机房设备 Philips 光传输网络框图 光发机 800-TX 光收机 801-FRX,反向光发机 200-TX 反向光收机 2RRX 射频放大器,Philips光传输网络框图,Philips传输设备介绍,光节点设备 NOR 正向光收模块 NRT 反向光发模块 RSS 反向切换开 FOTO 网管模 DNA 498 节点放大器放大器 AM
8、P51-33 AMP52-33 AMP51-39,四、HFC网络的指标,CSOCTBCN斜率哼声,HFC网络非线性指标,C/N 载噪比=43dB 非线性失真指标:CTB载波复合三次差拍比=54dBCSO载波复合两次差拍比=54dBIM载波互调比=54dBHM载波交流声比=3%用户电平 683dBv,五、HFC网络结构,两级光网络总前端前端机房模拟干线双路由保护分前端机房CMTS系统和IP接入一级射频放大器用户端网络指标树形的分配结构小区分配网络实例用户端分配网络实例,HFC网络两级光网络结构,结合上海有线电视网络的特点,我们在网络传输中采用了两级级联主干光网络,一级级联放大器网络的分配网络的传
9、输结构。从总前端到分前端的光传输为第一级光网络从分前端到光节点的传输为第二级光网络。光节点以下为同轴电缆接入网络,光节点到用户终端最多经过一级放大器,采用同轴电缆树型分配网络的结构。,HFC网络分级示意图,前端机房,总前端机房,分前端机房,双向HFC前端网络,前端部分网络,模拟干线双路由保护,主用路由为1310nm波长,光缆直联,路由较近。备用路由为1550nm波长,环网光纤,路由较远。主备FRX接收的信号,经RF切换控制,进入RF分配网络。反向信号,目前无备份。,模拟干线与数字干线,分前端数字环网,分前端模拟设备,主电视信号,备路电视信号,RF信号,电视+数字服务,模拟干线采用1310nm光
10、波长信号,备份路由则使用1550nm光信号。数字干线采用SDH环网,ATM环路与DPT环等形式构成。,在分前端以上,模拟干线数字干线分离。,在分前端以下,模拟与数字通过共同的HFC网络传输。,分前端机房,接收从总前端送来的主备路模拟信号,经切换器完成信号的保护倒换。使用RF放大分配网络,在满足光发机输入电平的指标的情况下,馈送给每一个光发机。分前端也是数据分中心机房,完成RF网络与IP网络的连接。以及本地数字设备与IP骨干网络的汇接。,模拟干线双路由保护,主用路由为1310nm波长,光缆直联,路由较近。备用路由为1550nm波长,环网光纤,路由较远。主备FRX接收的信号,经RF切换控制,进入R
11、F分配网络。反向信号,目前无备份。,分前端机房连接图,分前端机房连接图,分前端机房设备概述,和双向业务相关的设备包括:CMTS、上变频器、射频分配设备、光发机、光收机正向信号路由与设备工作原理:CMTS下行口(DS)发送出38dBmv42MH的中频信号信号经过射频分配箱送入上变频器,转换成58dBmv567MHz的信号,送回射频分配箱通过射频线,把信号传送到发机,送入发机的567MHzQAM数字信号电平值为8dBmv,比模拟电视信号低10dB发机(TX)的型号(输出光功率)根据光链路的距离来选择一个发机输出的光信号经过ODP分成四路送给四个光站反向信号路由与工作原理:接受光功率为-3dB左右,
12、发机输出的反向测试信号为20dBmv四台收机为一组(两台2RRX或者1台RRX)每组信号汇总后,反向测试信号以4dBmv的电平值输入到CMTS上行口(US),HFC双向网络频谱,双向HFC分配网络,野外型部分网络,改造后,具备双向传输功能频带扩展至860兆频谱的划分65/85的分割方案网络器件符合双向网反射、屏蔽指标网络设备具有双向传输能力采用双工滤波器模块的双向光节点与放大器有线电视的双向改造,实际就是使用网络的各个节点与连接具有双向的能力。各分支器、分配器,电缆,改进了反射与屏蔽的要求。,双向HFC网络,双向HFC分配网络概述,双向HFC分配网络的中心节点是光节点光站是光站以及光站以下由原
13、设备的供电光节点正向链路光节点内的正向光收机接受分前端发机发出的正向信号,接受光功率在-3dB左右前端发机输入的模拟信号电平为18dBmv,光节点的正向收机输出18dBmv平坦信号收机输出的射频信号通过SMB接口的射频线馈送给光节点放大器光节点的射频放大器通过增益电路,在四个输出端口上输出口上述出一个带有些斜率的信号一般是:36 dBmv 85 MHz;43 dBmv 550 MHz;48 dBmv 860 MHz;,双向HFC分配网络概述,放大器以及分配网络的正向链路光节点输出后经过若干野外型分支分配器,输入放大器,一般一个输出端可以带4个放大器输入放大器的信号应该是78dBuv左右的平坦信
14、号(也可以有一点斜率,在放大其中补偿)放大器内有多级衰减、均衡插片,级间均衡的作用就是保证输入主放大模块的信号是平坦的放大器种类不同,但放大器输出信号都是带有斜率的:36 dBmv 85 MHz;43 dBmv 550 MHz;48 dBmv 860 MHz;放大器输出信号经过链路以及分支器的衰减,到用户端是68dBuv平坦的信号,双向HFC分配网络概述,反向链路的核心问题就是在用户端发出一个45dBmv的单载波信号,经过分配网络后在前段得到-4dBuv(取决设备)的信号反向信号通过用户分配网络,衰减为17dBmv左右反向进入放大器输出口通过反向均衡器调整反向频谱的斜率,平坦度后输入反向放大模
15、块,可以通过增加衰减片来降低输入反向增益模块的电平值,减小向光站输出电平的大小经过放大器反向增益模块,一般以45dBmv从放大器输出口输出经过又一级分配网络,以17dBmv反向进入光节点输出口,通过光站内连接在反向发机和射频放大模块间的SMB射频线,把反向信号送入反向发机输入反向发机的信号为26dBmv(测试口看到6dBmv)通过调整分前端机房的2RRX上的增益补偿,在2RRX后的输出口上得到20dBmv的反向信号(4RRX为12dBmv),HFC分配网络的设计思路,确认分配网络的一段信号输出的电平值,和另一端要求得到信号的电平值(考虑高端差值)两个数值之差是分配网络中射频线路和无元器件上的传
16、输损耗值根据用户数量,决定分配网络结构合理选择相应长度的射频线路和分支分配器的型号(分支分配器和射频线的损耗值以高频端的损耗值计算),HFC同轴分配网络,放大器最多一级级联用户分配网络采用分配器与级联分支器组合的形式,级联的分支器的末端用匹配器终结。,小区分配网络实例,附:补充知识,HFC网络的单位模拟信号和数字信号网络设备简介电视原理,单位,通常网络中以频道内功率的大小作为频道能量的标志。用dBmv或dBuv作单位。dBmv=10log(mv为单位的功率值)dBuv=10log(uv为单位的功率值)功率电压2 1mv2(1000uv)20dBmv=60dBuv,模拟信号与数字信号,对模拟信号
17、,功率集中在载波处,而数字信号的功率分散在整个频道中。为保持各个频道的总功率相同(交互调最小),一般要求数字信号的电平值比模拟信号的电平值小10dB。,正向光发机800-TX,45862MHz1310(10)nm312dBm(型号)15dBmv(77ch)AGC 3dB功耗 25W,正向光发机800-TX,正向光收机801-FRX,45862MHZ12001600nm-10+1dBm+15dBmv-3dBm0-6dB 电平可调1mW/V 光测试口功耗 13W,正向光收机801-FRX,反向光发机200-TX,5200MHZ131010nm6、8、10dBm18dBmv(主输入)-10dB辅助输
18、入口-20dB RF测试口3dB AGC范围功耗25W,反向光发机200-TX,反向光收机2RRX,5200MHZ12001600nm-18+1dBm光输入20dBmv(min)功耗12.7W1mW/V 光测试口,反向光收机2RRX,4RRX,400 MHz Bandwidth:Ready for future return path applicationCan be used as Forward ReceiverCompliant with Diamond Transport lineEnhanced optical input rangeInternal RF Switches(0 d
19、B/-6 dB/off):ingress control(remote control)Easy ingress detection Internal RF combinerupgradeable configuration when service is increasing(with or without splitter)no external components(splitters,connectors,cable)better reliability better integration Internal RF switchesno external components(RF s
20、witch,connectors,cable,EMS)better reliability better integrationAGC on optical return path receiverAGC on optical input power not depending of signal(burst QPSK,full load or half load,),Monitored ParametersReceived Optical Power per RxInternal temperatureAttenuator level per RxAlarm threshold adjust
21、mentRF level per RxSerial number and production dateFirmware versionStatus of the AGC module(ON/OFF)per RxOptical alarm per RxAGC alarm per RxStatus of the Rx(ON/OFF)Manual change of the 4RRx configurationControl FunctionsRedundancy mode ON/OFFRedundancy threshold adjustment3-state switchesBooster a
22、mplifier stage ON/OFF per RxRemote and local setting(level,switches)Status of receiverOptical powerAttenuator.Upload and Download of 4RRX Set Up Reduce MTTR Duplicate set-up on all receivers,射频放大器 815,45862MHZ1015dB增益范围30dBmv(77ch输出)-20dB 测试口功耗15W,射频放大器 815,NOR 正向光收模块 NRT 反向光发模块 RSS 反向切换开关 DNA 节点放大器
23、 FOTO 网管模块,Philips光节点设备,NOR-860 正向光收模块,12001600nm45862MHZ-5+1dBm19dBmv-3dBm-30dB RF测试口阈值光功率告警功耗 9W,NOR 正向光收机模块,NRT 反向光发模块,131020nm5200MHZ+1dBm1020dBmv10dB增益可调功耗11W,NRT 反向光发模块,RSS 反向切换开关,570MHz22dBmv(输入)-20dB 测试口三态开关能力,RSS 反向切换开关,DNA 节点放大模块,DNA 节点放大器插片,NDA 节点放大器,通过选择不同的插片,可以实现一主一备,或二主二备的工作方式。,FOTO 网管
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