1、有线电视双向网络设计基础,新疆广电网络公司 梁景明2018年10月13日,内容安排 一：有线电视双向网络综述 二：网络改造时的设计原则三：设计方法及思路 四：CM设计 五：EOC设计 六：对地州广电双向网改的几点建议,一、 有线电视网的基本构成 1） 概述 有线电视网是一个多媒体通信网，它由两个信道：广播信道和交互信道组成，它具有宽带城域网的共同特点。 集成性：能处理、存储、传输和显示各种信息媒体的能力； 同步性：多媒体通信终端上显示的图象、声音、文字等是以同步方式工作的； 交互性：用户对多媒体通信的全过程具有交互控制的能力。 宽带城域网上提供的多媒体信息服务是集数据、语音、文字、图象等多种媒
2、介，具有集成性、同步性与交互性的信息服务。,有线电视双向网络综述,2） 有线电视网的广播信道 有线电视网的广播信道是一个点到多点的网络，它由三大部分组成： 一个总前端和若干个分前端（通常超过三万户就应设分端）； 一级和二级光纤干线网； 用户分配网（即同轴电缆分配网）。 一级光纤干线网通常采用环形网结构；二级光纤干线网一般采用星形网结构。城市范围太大时，二级光纤干线网也可由环形网组成，这时要求构建第三级光纤网，通常采用星形网结构。,3） 有线电视网的交互信道 有线电视网的交互信道也是一个点到多点的网络，从网络层面看，交互信道由核心层网络、汇聚层网络、接入层网络三大部分组成。从网络物理结构看，交互
3、信道由一个主中心和若干个分中心、一级光纤干线网和二级光纤干线网、以及城域接入网组成。 有线电视网交互信道中，主中心和若干个分中心组成的能完成核心层加汇聚层功能的构件的集合称为城域核心网；从分中心到用户数据终端之间完成接入层功能的构件的集合称为城域接入网。,一、光纤+LAN方式 特点：结构简单，单设备成本较低，主要用于光纤资源丰富，规模不是很大的单位住宅。 缺点：不易管理，大量的楼道交换机性能无法保证。安全性不高。要重新布线。,二、CMTS+CM方式 特点：作为标准技术被广泛应用于欧美国家，在HFC网络上能稳定的开展多业务。管理方便。 缺点：抗干扰能力不高对网络质量的要求严格，需要对网络进行改造
4、，但是设备成本较高。,三、光纤+EOC方式 特点：利用现有的HFC网络实现多业务，抗干扰能力较高，大大简化了对网络的改造。 缺点：在我国不是标准技术，技术应用还不够成熟，管理方面也有许多弊端。,四、EPON+EOC方式 特点：能充分利用光纤资源，解决了当今光进铜退的大趋势下光纤资源不足的问题，顺利实现了光纤到楼头，为以后光纤到户奠定了基础。 缺点：在我国EOC不是标准技术，技术应用还不够成熟，管理方面也有许多弊端。,4）双向网组网的方式,5）有线电视网的实际结构 有线电视网中的两个信道系统组成的实际网络由以下几大部分组成： 主前端、 光传输网、 分前端、 同轴分配网、 用户设备。,相关标准 G
5、Y/T121-1995 有线电视系统测量方法 GY/T131-1997 有线电视网中光链路系统技术要求和测量方法 GY/T106-1999 有线电视广播系统技术规范 GY/T 143-2000 有线电视系统调幅激光发送机和接收机入网技术条件和测量方法 GY/T180-2001 HFC 网络上行传输物理通道技术规范 2003.7 有线广播电视网改造指导意见 2003.7 有线数字电视频道配置指导性意见 GB 50200-1994 有线电视系统工程技术规范 GB/T17786-1999 有线电视频率配置,二、网络新装或改造时的设计原则 a）根据城市大小和用户多少确定采用一个总前端或采用一个总前端加
6、若干个分前端的组网方案，通常超过三万户就应设分端。 b）采用一个总前端的组网方案，网络结构是星型。 c）采用一个总前端加若干个分前端的组网方案，网络结构是环型。但是与星型网络不同的是，环型网络上的每一个分前端都具有双向双路由备份保护。分前端覆盖的用户数以3万户左右为宜，即100个左右的光节点。,d）分前端主要接收主前端传输下来的业务，某些分前端也可以有卫星和地面信号接收及处理系统。分前端应具备如下功能：便于单个设备的升级和业务的增减；具有配置变换的灵活性；设备与多个生产厂家的设备有较强的兼容性，开放式接口；应能提供所有服务设备的接口。分前端配置的原则： 至少两个路由的光缆出入， 用户相对集中的
7、地方， 与数据分中心同一机房、机房留有扩展的空间及机架， 分前端覆盖的光节点距离尽量控制在3km以内， 覆盖用户3万户左右。,e）每个光节点最少需要4根光纤，覆盖200400户。如果能有68根光纤，则可以使将来的升级容易实现，也使修改设计变得灵活。光节点的设备宜选用具备档次变换的灵活性，以满足运营服务的要求，为升级提供便利，同时还须具有备份路由切换功能和工作参数监测功能，具备这些功能的光节点设备只有光工作站。 f）同轴分配网设计遵循原则 有源部分是采用 光工作站 + 二级分配放大器的同轴分配网； 光工作站 + 一级分配放大器的同轴分配网； 光工作站 + 无源同轴分配网。 无源部分是采用 分配
8、- 分配方式（最好是集中分配方式），不采用或尽量少采用分支分配方式。,这种网络设计的特点是： 1）在满足系统指标分配条件下，光纤网和同轴电缆网的设计分别进行， 2）光纤网上、下行各自独立设计， 3）同轴电缆网以上行（CM/低频EOC）设计为主要考虑因素，辅之以下行设计考虑。,1）光纤网 HFC网络光纤干线的计算十分简单，所用到的数学工具都是普通的代数公式。 但是，HFC网络光纤干线设计的关键不只是一个光链路的计算，它还涉及到前端/中心设备配置、光节点的分布安排、同轴分配网以及用户端设备的技术指标考虑等。因此，HFC网络设计是一个系统工程，只有从整个HFC网络系统的要求出发，才能设计出一个网络拓
9、扑结构合理、优化，可以用最少的光功率和最适当的光链路指标，完成经济、实用及有发展余地的光纤干线网的设计。,三、设计方法及思路,设计前的工作：做好对网络需求的调查研究，提出对建网/改网的背景需求。这些要求中，对光纤干线网设计最有用的要求是： 业务类型：如模拟电视、数字电视、宽带数据、会议电视、Internet业务、专线业务接入等； 频率安排：5550MHz、5750MHz、5860MHz； 分前端安排：个数和配置地点； 光节点：个数、每个光节点覆盖用户数、每个光节点光纤芯数； 光缆实际路由图：包括具体走向、距离等。,设计步骤： 第一步：从整个HFC网络系统要求出发，规划系统各部分的技术指标分配，
10、由此得到光纤干线要求达到的光链路技术指标。 第二步：根据光缆实际路由图设计出合适的网络拓扑结构，即在星形、树形、星-树形、环形结构中选择其中一种或两种以上的拓扑结构作为HFC网络光纤干线网的拓扑结构。 第三步：根据已选定的网络拓扑结构将光缆实际路由图变为可方便计算的光纤网络计算图，并在网络计算图上标注相关的距离及参数值。 第四步：将网络计算图上的相关数值，代入相应的计算公式，计算出相应的结果（或编程计算）。,HFC网络光纤干线设计计算公式 三个计算公式： 分光器输出端各条光链路输入光功率 Pi = li + aLc + LM + Pri （1） 分光器输出端各条光链路的分光比 Pi Ki =
11、100% （2） Pi （i=1、2、n） 发射光功率 PT = Pi + Ls （i=1、2、n） （3） 公式中 ：光缆衰减系数 li：光链路长度 a：光连接器个数 Lc：光连接器衰减损耗 LM：光链路损耗余量 Pri：光机入口光功率 Ls：分光器损耗,2）光节点及光缆干线的设计 对于光节点的覆盖户数，目前倾向认为200-400户一个光节点为标准。对于用户经济条件好、知识层次高的住宅片区，片区规划时可将光节点所带的用户数设计得少一些；对于城郊地段可将光节点所带用户数设计得多一些。随着网络系统的发展，待时机成熟时，再按每个光节点平均200-400户的规模逐渐拆分。 对于用户数较多的小区，随着
12、多功能业务的逐渐开展，可在光站内部选择安装一个甚至两至四个反向光发射模块（或EOC局端）。这样网络结构基本不变，表面上看光节点覆盖的户数不变，而实际上回传通道一分为二，不仅使反间汇聚噪声一分为二，而且反向带宽也扩展了一倍。,3）电缆干线的设计 （1）在网络的电缆干线设计时，CM方式设计时尽量采用分配器作为分路器件，以保证各支路的上行路径损耗近似相等。其代价是使正向电平有所损失，放大器间距缩小。EOC方式设计时不要求回传路径损耗相等，因此可以使用分支器。（2）网络路由尽量设计为多级星型传输结构，因为多级星型由中心到用户的分配过程正是由各用户上行逐级汇集的过程。只要保证了对称性，回传电平一致，下行
13、电平必然一致。,4）用户分配网的设计 用户分配网在这里指楼放至用户端的分配网络，大量的实验数据表明，50干扰信号来自用户分配网，分配网的抗干扰能力很大程度上决定了整个系统抗干扰性能。 （1）采用集中分配方式。从理论上讲，楼道内采用集中分配的方式入户，既保证了各用户的下行路径损耗一致，又保证了各用户的上行路径损耗一致；同时减少了大量的电缆接头，降低了网络故障率，减少了干扰信号的侵入点，大大降低了系统中的反射，这是一种比较理想的结构。但这种方式施工难度较大，楼道内并行敷设的线路较多，户线管管径要求很粗。,集中分配方式有以下优点：1、减少了大量的接头，提高了网络的可靠性，减少从接头引入的噪声干扰。2
14、、分配器的接头集中在一个金属箱内，既容易做到高质量的屏蔽，又方便管理和维护。 3、每个终端到双向放大器的反向链路损耗大致相等，从而提高整个系统的CNR。,（2）层间线改造为四屏蔽电缆。用户分配网的电缆线全部采用四屏蔽电缆不仅减少了上行噪声的侵入，而且可以防止空中干扰信号对系统的影响。但在网络改造中，入户线很难重新敷设，较为实际的做法是层间线改为四屏蔽电缆，而入户线暂不改变。 这样做一方向避免了重新入室敷设线路；另一方面的考虑是，假如楼内的噪声侵入环境是均匀的，从入户线侵入的噪声干扰经分路器件（如416），干扰信号将衰减 16dB；而从层间线侵入的噪声干扰经分路器件（如416），干扰信号将衰减4
15、16的插损1.5dB。可见，假如侵入相同功率的噪声，层间线的侵入噪声因受到的衰减少，要比入室线的侵入噪声对回传通道的干扰大得多。将层间线更换为四屏蔽电缆实际上也就增强了层间线的抗干扰能力。,（3）在楼内分配系统。最近几年来房建部门由于对楼栋外墙体加固保温材料，使得不能在外墙铺设电缆，安装有线电视线缆时一般采取在楼道内铺设线路。这种安装方式由于电缆不像在外墙遭受风吹雨打、温度变化等原因使得网络线缆使用寿命更长而被采用。因单元与单元之间的电缆长度较短，一般在25m左右，而单元内电缆分配几乎都为集中式分配方式，由此造成的不同单元之间的路径损耗相差不大，从而满足反向损耗需求。,CMTS+CM实现双向网
16、,Sub Headend,Node,Node,Transmitter,DVB Signal,IP-QAM,ContEx3000,CMTS,CM,STB,Transmitter,Transmitter,Receiver,CM,STB,传统的HFC有线电视网： 设计的原则是，保证下行最高频率点的正向路径损耗基本一致，如光节点输出电平为100dBV, 用户电平设计为70dBV，则从光节点至各用户端的下行路径损耗均为10070=30dBV。 这样设计的网络对上行信号而言，因其最高频率仅为65MHz，各用户的上行信号回传时，由于经由的路径各不相同，从各用户端至光节点的回传路径损耗往往要相差几十dB，造成
17、从各用户端至光节点的回传路径损耗严重不一致。 这样的网络对回传业务的开展将是十分困难的，常常出现的情况是初期开通某些少数用户时容易，而回传用户增多后开通信号将非常困难。光节点小区面积越大，户数越多，要使各用户端的回传路径损耗保持一致的目的也越难达到，网络设计也越困难，这也是HFC网络光节点小区不能太大的一个重要原因。,CM作为接入网的双向HFC网络： 上行设计的原则是：当采用CM电缆调制解调器，此时要求所有Cable Modem的信号必须以相同的信号电平到达前端（光机至用户端上行损耗控制在30+-4dB）。 如果设计和调整不当，致其电平差异过大，即使管理Cable Modem的 CMTS发出电
18、平调整指令，试图使Cable Modem受控地调整输出电平，也难以使各用户电平上行到CMTS时一致，结果会出现某些用户上行信号CN很低，而另一些用户上行信号产生过载失真。,通过对上行通道的分析和研究提出以下设计原则： 根据有关规定，HFC上行使用的频带是5-65MHz，下行使用的频带是88-750MH，一般采用以下频率分割方式： 11-25MHz：此段频率用作数据业务及网管上行。 25-42MHz ：此段用作数据上行，建议选择（29.8MHz33.0MHz）或（33.0MHz36.2MHz）作为上行信道。 57-750MHz：用于下行业务 以后频道调整后再改为25-65 MHz做上行信道，88
19、-750MHz：用于下行业务。 链路设计时应考虑数据终端盒有4dB的分配损耗，所以系统设计时用户到楼放的上行损耗应小于26dB。对于由光机直接覆盖的用户，则省略楼放至光站之间的链路调试，直接是用户到光机，要求用户到光机上行损耗应小于30dB（不含终端盒损耗）。CABLE MODEM输出电平设计参考值是110dBuV,Cm设计举例：,EPON+EOC实现双向网,下行设计的原则是，保证下行最高频率点的正向路径损耗基本一致，如光节点输出电平为100dBV, 用户电平设计为70dBV，则从光节点至各用户端的下行路径损耗均为10070=30dBV。 上行设计的原则是：（1）当采用低频EOC电缆调制解调器
20、，此时不必要求所有EOC的信号必须以相同的信号电平到达前端，但是必须保证在50MHZ频率时由用户端到低频EOC局端的最大链路衰减电平小于50dBuV。（2）当采用高频EOC电缆调制解调器，此时不必要求所有EOC的信号必须以相同的信号电平到达前端，但是必须保证在860MHZ频率时由用户端到高频EOC局端的最大链路衰减电平小于60dBuV。,EOC作为接入网的双向HFC网络：,EOC设计举例：,“双改设计”指导建议1、一个EOC局端控制在覆盖200-300户。2、居民小区建议采用低频EOC，并且设备到线路最远端50MHZ最大衰减电平应 不大于50dB。 宾馆酒店采用高频EOC，并且设备到线路最远端
21、860MHZ最大衰减电平应不大于60dB 。3、并联的小区无需进行整体改造，只需对线路进行测试，检查接头，-5、-9和12电缆以及接头，器件，防雨箱（最好为铁制）。对个别老化严重影响到收看数字电视的电缆、接头和器件进行更换。对串联的小区进行并联改造，最好采用分配器分配的方式。4、所有设计必须以光节点为单位进行设计，要求所设计光机覆盖的所有楼房用户可以开通全业务，对于施工中发现的外联单位必须增加到图纸中。5、设计电平要求。如果是新装工程电平要保证在70加减5，改造工程电平要保证不低于65dB。6、干线尽量不要级连，如果要级连不要超过两级。楼栋主分支分配系统分支器串接不应超过三级，如果超过三级需要
22、调整为少于三级。7、规划设计光缆时要有前瞻性，设计的光缆芯数要有余量，能保证未来几年业务扩展所用。设计高层住宅、酒店、办公写字楼时光缆要一步到位。新增光节点按每个光节点放4B光缆考虑，原光节点的改造对光缆芯数不做要求。设计的光缆长度要有盘留的余量并且在图纸上将总米数及盘留位置标注清楚。,对地州广电双向网改的几点建议,8、设计图纸时使用CAD制图软件，画平面图时可从“谷歌地球”软件上找到相应的地理位置，存储图片后转入CAD中即可。如已经有设计院的平面图则直接用设计院出的平面图纸 。9、图层分类：楼栋平面、方向标、路名、楼栋内参数（户数、层高、户型）为CAD起始层“0”层白色表示，新建电缆层为兰色
23、表示，新建光缆层为红色表示，管道层为绿色表示。10、总图纸包含有电缆平面图、光缆路由图、光机原理图、管道平面图、管道施工图、点位图。所有图纸必须画在一张CAD图纸上（在一个文件内）。11、电源线的使用，室外：铠装电源线、室内：普通电源线（黑皮电源线）。 图纸说明必须包含电源线取电位置 。12、EPON+EOC设计时EOC、光机等器件安装在2个光机箱内，每个光机箱配备一个多孔电源插板。13、一个工程必须有设计总图、设计说明和材料清单，设计时施工说明内必须包含EOC、光机等器件的安装图。,“双改施工”指导建议 “双改”施工各个环节、器材的布设要以“整齐、美观、安全、隐蔽”为原则，做到布局合理，便于
24、施工和维护。（一）、明线施工1、进户线采用-5电缆敷设，安装要横平竖直，电缆必须统一由阳台或窗户同一侧垂直向下放线。2、各楼层的电缆要按顺序排列整齐，采用钢钉铁线卡固定，每层必须由三排以上线卡固定，两排线卡之间的间距要在（30-50）厘米。3、明装用户分支、分配器必须安装在防雨箱内。防雨箱安装时必须使用四个射钉固定牢靠。防雨箱要位于水平过户线以上1520厘米处，且整楼要安装在同一水平面上。4、水平过户线敷设要根据楼栋的具体情况，选择距地面3米至4米间较合适的位置。整楼水平过户线必须横平一致5、所有电缆必须从防雨箱的一侧进线，要预留防水弯。电缆由下至上按顺序进入到防雨箱内，确保整齐美观。6、F头
25、制作必须认真、到位。-5、-9F头不能一刀切，要做到将外护套先切除，屏蔽层剥开后铝箔与介质一起切除，要保留完整的屏蔽丝，压式-5F头必须压到位，-9、-12电缆必须加装针芯。各类铝管电缆做接头时，切除外护套留有1厘米屏蔽管，切除介质留有2厘米同轴芯线，装好F头，用扳手卡紧F头前半部分，转动后半部分上紧为止，芯线不能有划伤。,7、在楼道内进行用户安装时，水平过户线按以上规定在楼外敷设，楼道内的线路必须用PVC管或线槽加以保护，水平管（线槽）应固定在距房顶或楼梯下20厘米处。8、楼栋输入线、水平过户线要在两头，距离F头10厘米处，用记事贴纸表明去向、来向，用透明胶带缠绕三层保护。9、楼与楼之间架设
26、电缆高度必须在4.5米以上，钢绞线要固定在拉盘上。10、线缆挂钩间距为50厘米悬挂一个，墙体用铁卡和射钉组合固定，卡距40-50厘米。（二）、暗线施工1、暗线施工要保证电缆的完好，不得用力过大拉伤电缆。暗线施工电缆中间不 得有接头。2、吊顶施工，所有线路有桥架必须走桥架，如不走桥架，先是延墙面固定，如不具备墙面固定条件，则绑扎固定，分支分配引出后要按照规范固定，吊顶内根据实际情况考虑是否安装防雨箱，如果没有足够空间安装防雨箱可以和甲方商定不安装防雨箱，但其他情况都必须安装防雨箱。3、竖井施工时如果没有走线线槽按50厘米卡距固定线缆，竖井内走线，引出后要加装防雨箱。,4、楼栋输入线、水平过户线要
27、在两头，距离F头10厘米处，用记事贴纸表明去向、来向，用透明胶带缠绕三层保护。5、廊道走线、管道走线，遇有电缆（检查）井，不得直接穿越，要将线缆按水平过户线标准固定在廊道的侧壁上，并在缆线上悬挂标识牌。6、电缆出地要由电缆井向建筑物埋设75mm、100mm、5孔、7孔塑料管，埋设深度必须在1.2米以上，塑料管出地后，要挨紧支撑物，所立钢管必须贴固定在电杆或建筑物上。7、挖沟深度在1.2米以上，砌井为深1.5米、宽度1.2米，距离五孔管50厘米需铺设地埋标示带。手孔井为50*50*50厘米。（三）、设备架设1、光网络单元(ONU)和EOC局端设备应选择设置在光机或者放大器的位置，以便于电源的选择
28、和系统维护，对于集团用户，应安装在集团用户的设备间。2、设备箱体固定在侧墙距地面3米以上较合适的位置。最好固定在山墙或者雨台上。3、所有光机、放大器输出短线必须使用-5电缆压式F头制作。4、进入光机、放大器的电缆要排列有序，光机、放大器处多余电缆不得随意剪断，要按顺序整齐地盘绕在放大器铁箱上。电缆进箱长度应控制在（30-50）厘米，若光机、放大器处有光缆接续盒，必须先盘绕电缆，然后再将光缆盘绕在铁箱上，便于今后光缆熔接工作。,“双改验收”指导建议 验收为指标的验收和业务的验收两部分 1、工程施工已完毕或正在进行收尾及时报验，报验的同时准备验收资料并且着手自检工作，在验收时应该具备详细的验收资料
29、和自检报告。 2、验收资料包括施工单、施工图纸、质量跟踪单、材料单、楼层分布图和自检报告。 3、工程完工必须注明实际施工户数。 4、暗线施工，必须按规定标注清楚每户的入户线标。 5、新装用户、改造用户必须测量并在质量跟踪单上注明Z1CH、24CH、43CH三个频道的电平数据。 6、工程完工在质量跟踪单上必须注明设计户数和实际施工户数，主终端数和第二终端数。 7、在质量跟踪单上必须注明拆除旧缆的型号、长度数和退库、使用的信息；更换退库的分支、分配器个数。,8、在质量跟踪单上必须注明整楼所需电缆分支、分配器的型号和个数；防雨箱的个数。9、在质量跟踪单上统计出整楼安装所需-5电缆线的总长度。必须注明
30、整楼水平过户线所需电缆的型号和长度数。必须注明整楼输入线所需电缆的型号和长度数。10、在质量跟踪单上注明光机（放大器）的输出电平和抽检用户的终端电平。11、监理所统计的各项数据要准确并与施工队核对双方签字确认。12、工程竣工图纸和现场不符的，判定为不合格。13、工程使用设备、器材同竣工图纸不符的，判定为不合格。14、使用其它器材替换公司所发放器材的，判定为不合格。15、验收测试电平同自检记录电平偏差过大的（高端多于8dB的），判定为不合格。16、施工外观不符合要求的。,总之双改是一个长期的过程，并不是一步就能全部改到位，是需要咱们的新业务量不断提高而促使双改不断完善的，是在考虑成本回报的前提下不断进行下去的。希望广电的技术人员能在以后的工作中对双改有个更深的理解，使得我们的双改工作不断的进步。,谢 谢！,
