有线电视网络的数字化0docWord下载.docx
- 文档编号:7402177
- 上传时间:2023-05-08
- 格式:DOCX
- 页数:33
- 大小:46.14KB
有线电视网络的数字化0docWord下载.docx
《有线电视网络的数字化0docWord下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《有线电视网络的数字化0docWord下载.docx(33页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
1.3.3HFC有线电视网络的带宽优势
由表可见,HFC网络利用光缆干线、支干线延长网络的传输距离(DOCSIS规定前端到终端的最大距离为160Km);
并利用了共享媒介的同轴电缆的射频特性(1GHz)确保网络的宽带接入,其优势与采用铜双绞线接入的电信网和以太网相比十分明显:
表1.1地面有线网物理底层传输带宽比较
网络类别
接入介质
物理带宽
接入方式
传输速率(Mb/s)
传输距离(Km)
备注
电信网
铜双绞线
4KHz(300~3400Hz)
NISDN
0.128
几十
HDSL
0.784
约3.6
DSL
已商用
ADSL
1.5(下行)
0.256(上行)
约5.4
SDSL
1.5(上/下行)
DSL未商用
VDSL
26(下行)
1(上行)
约0.3
有线电视网
同轴电缆
1000MHz
(5~860MHz)
HFC
41/55(8MHz,下行)
0.32~10.24(0.2~6MHz,上行)
64/256QAM
QPSK
计算机
五类线/超五类线
100MHz
以太网
10
局域网(LAN)
10BaseT
*传输容量大——其物理带宽是电信网双绞线的20多万倍、以太网五类线的10倍;
按现行HFC频谱分割,下行接入总容量(64QAM)>3Gb/S,上行(QPSK)>500Mb/S;
*传输距离远——铜双绞线的传输距离随传输速率的提高而减少;
HFC可在较长的传输距离上保持高速数据传输。
*信道成本低——在DOCSIS标准中,推荐用[IEEE802.1d]以太网标准采用的公式进行比较。
[IEEE802.1d]中使用的公式为:
信道成本=1000/已连接的局域网速度(Mb/S)
HFC采用CableModem接入的公式为:
信道成本=1000/(上行符号率×
长数据授权的每个符号的bit数)
即上行采用不同调制方式(QPSK或16QAM)的符号率决定了标准的信道成本,按照DOCSIS规定的五种上行速率可算出信道成本如下表:
表1-2CM的信道成本
符号率
缺省信道成本
ksym/s
16QAM
160
3125
1563
320
1563
781
640
781
391
1280
391
195
2560
195
98
对CMTS,该公式变为:
信道成本=1000/(下行符号率﹡每个符号的bit数)
*业务适应性强——
HFC的非对称结构对非对称信息业务的适应性的优于对称结构的电信网(ADSL/VDSL正是将对称结构的双绞线接入网转变成具有非对称结构的传输特性,来适应非对称信息业务的);
HFC的非对称结构对视音频广播业务的适应性,至今仍是电信网和以太网所难以满足的。
由此可见,HFC网络是一个传输容量大、传输距离远、信道成本低、业务适应性强、结构简单、运行可靠、建设成本低的宽带接入网络。
1.4有线电视网络的数字化
上述情况说明,有线电视网络的数字化,应是指从前端、传输、分配及整个处理过程的数字化。
即前端必须具有信源的数字处理能力,并以数字视音频及数据信号的下载,经数字化传输、分配系统由数字终端接收(STB或CM)
鉴于对有线电视网络数据传输系统的研究和相关标准的制订,有线电视网络的数字化将是一个由模拟向数字技术体制的过渡过程。
即目前是模拟的,将来最终是数字的,其间则是两者兼容的。
过渡期间,模拟和数字将共存于HFC网络,且互不干扰。
当然,涉及到传输系统的数字化,本来就广播电视系统数字化中技术难度最大、涉及面最广、运作最复杂的发展阶段。
然而,有线电视网络的数字化已为期不远了。
2、为什么有线电视网络要数字化?
2.1数字化的好处
如果从受众视听特征考虑,包括有线电视网络在内的任何广播电视传输系统的输入/输出信号,在本质上都应是模拟的。
然而,从数字化所能带来的好处看,还必须进行网络的数字化改造。
网络数字化至少有三大好处:
其一,是提高网络传输质量。
即数字信号的抗干扰性和保真度要优于模拟信号:
这是由于模拟信号在时间和幅度上都是连续的,因而在信号的采、编、录、制、播及接收的整个过程中,所产生的非线性失真和引入的附加噪声,都是“累加”的,保真度再好的系统亦难以使信号“复原”。
而数字信号是只有两个电平值(“1”和“0”)的离散信号,即是在时间上和幅度上都离散化的信号,尽管在传输过程亦会衰减并受到噪声干扰,但由于两个电平值构成的数字脉冲序列,在传输过程中可经“判定”而再生,只要“判定”无差错,接收端的“再生”的数字信号并非“原”信号的复制,因而在理论上可以认为相当于将传输过程中引入的失真和噪声完全去除了。
其二,是增强网络传输功能。
即数字信号可以“会聚”,使系统的传输功能优于模拟系统。
这是由于数字信号的比特流可以在一个传输信道内复接、交织,因而可以使辅助信号或数字信号与视音频一起被发送、存储或处理,从而使原来的广播电视频道具有拓展综合信息业务的能力。
这就是实现了所谓图像、声音、数据在网上的“会聚”,或叫做“融合”。
其三,是加大网络传输容量。
即数字信号可以“压缩”,使系统的传输容量要远大于模拟系统。
这是由于数字信号可以使用冗余度缩减的压缩编码(MPEG)技术,来提高频谱利用率;
并利用前向纠错(FEC)编码技术,来增加系统传输的可靠性。
因而使系统能以较低的运行成本,传送成百套高质量的数字声音、标清电视(SDTV)乃至高清电视(HDTV)节目。
例如,现行的模拟电视信号(PAL-D)的传输带宽为8MHz,按CCIR601建议进行数字化处理:
若亮度(Y
)信号取样频率为13.5MHz,色差信号(R-Y,B-Y)的取样频率各为6.75MHz;
按均匀量化PCM编码方式,每个取样按10比特量化(视频带宽为6MHz
);
则可算得:
亮度信号的码率为13.5×
10=135(Mb/S)
色差信号的码率为6.75×
2×
10=135(Mb/S
)
亦即,编码后的数字电视信号为270Mb/S。
显然,要传送这样数字化处理的电视信号占用的信道带宽太大[(0.5~1
)270MHz]。
然而,若采用压缩比大致在140:
1的MPEF-1编码,则一路视频信号可控制码率在1.5/2/3Mb/S,其图像清晰度相当于VCD水平;
若采用压缩比大致在70:
1的MPEG-2编码,则一路视频信号可控制在码率在2/3/4/5/6/8Mb/S,其图像清晰度相当于DVD水平(码率的选取视图像活动程度而定)。
由于8MHz带宽的信道经信道编码处理后的有效速率为38Mb/S(64QAM)/52Mb/S(256QAM),则传送6Mb/S的MPEG活动图像,就可传送6套(64QAM)~8套(256QAM),其图像质量高于专业级,要好于目前的模拟电视接收质量。
上述三大好处,最终将导致网络带宽资源的优化分配和最佳利用,使资源的利用率提高、成本下降。
2.2广播电视数字化进程加快
*模拟电视终止由日——世界上发达国家和地区,全面实现数字广播电视、终止模拟电视体制的时间表已基本确定在2010年前后。
美国宣布在2006年,加拿大2007年,澳大利亚2008年,英、法、德、日、西班牙、新加坡、韩国等在2010年。
*有线电视数字化先行——国家广电总局规划在2015年全面实现数字化电视广播。
2005年数字有线电视广播将率先实现,目前正在进行13省市的试验。
2.3数据业务市场急剧增长
——从上个世纪90年代中期兴起的因特网推动下的信息革命,已风云全球。
其网民数量以每6~9个月翻番的速度急剧增长,我国从1997年至今的发展速度亦有过之而无不及。
据美国国际数据公司最近的报告预测,今年底全球网民将突破6亿,我国将接近3500万(2002年1月是3370万)。
美国加特电子产品公司预测,到2003年,我国的网民将超过日本;
届时,中国和日本的因特网用户总数将达到1.515亿户,占亚太地区的61%(预测亚太地区的市场价值约172亿美元)。
——因特网推动下的信息革命,在个性化通信上至少带来两方面的直接效果。
家庭PC机拥有率急剧增长:
据对全国31个大中城市的调查表明,我国家庭PC机的拥有率,从1999年的21.2%增长到2001年的38%。
其中,北京高达64.7%,厦门50.5%,广州49.7%,上海49.1%,杭州45.4%,南京41.5%,郑州40.9%,长沙40.6%,济南39.7%,昆明39.6%,南宁39.2%,均高于全国城市平均数。
*网站数量急剧增长:
据统计,我国2001年的网站总数已达约24万个,其中在北京占20%以上。
——数据业务急剧增长,必然导致对网络带宽的急切追求,造就网络运行商的巨大商机。
于是:
*电信业在改造城市电话网的基础上,采用ISDN(一线通)或ADSL(超一线通)来开发数据业务市场,满足用户需求。
据报道,2001年全球ISDN用户约为1.04亿,我国约100万户(其中北京近22万户)。
预计VDSL在明、后年亦将推出商用。
从表1.1可以看出,这些DSL技术是基于窄带的铜双绞线上来拓宽等效带宽的,尽管有其局限性(速度越高,传输距离越短),但在开发数据业务市场上无疑是有贡献的。
*专业通信业,如联通、网通、铁网、吉通等,亦都在各自独有的网络基础上,通过不同方式组建城域接入网,以图直接拥有数据业务市场份额。
*有线电视业开始了数据业务的试运营。
据了解全国有约20多个城市、地区的有线电视系统开始了数据业务的运营。
其经济效果是10%的家庭PC机接入的年收入,相当于100%有线电视用户的年收入。
其技术效果,是在线通信、速率高、容量大、不掉线。
显然,若能充分利用广电行业的节目、信息源优势,、HFC网络的宽带资源优势及有线电视用户市场的潜在优势,有线电视网上开发数据的前景,似应十分看好。
3、怎样实现有线电视网的数字化?
3.1升级改造HFC网络(物理底层)
3.1.1单向传输改成双向传输(要点)
表3.1HFC双向数据传输系统频谱划分(MHz)
ITU—TJ.112
EuroDOCSIS1.1
GY-T106-1999
欧DVB-C/DAVIC1.0~1.2
美DOCSIS1.0
日本
上行
5~65
5~42
10~55
下行
70~130
300~862
88~860
90~770
108~862
FM87~108
TV110~1000
①采用“主前端+分前端”的多中心网络结构。
②光路上采用空间分割,即上/下行各用一根光纤。
③电缆上采用频率分割,即我国应采用上行频谱为5~65MHz,下行频谱为108~862MHz,其间87~108MHz为FM广播频段,65~87MHz为隔离带。
见表3.1。
④光节点尽量后移(靠近用户群),即每个光节点用户数量应控制在500~2000户内,或更少。
⑤光节点后的放大器(双向)数量应尽量少(1~3级)
⑥树枝型分配系统拟采用分配—分支接入方式,以免终端用户设备开路造成的失配。
⑦终端盒拟采用TV/PC接头盒(F型/75Ω),应有一定隔离度(>
22dB)。
FM端口是否设置,拟视实际需要,但切忌开路,以免入侵干扰。
⑧严格控制网络工程施工质量,切忌接头松动、电缆屏蔽层脱落。
3.1.2上/下行RF频道传输特性
升级改造后的双向HFC网络,应达到表3.2和表3.3规定的上/下行传输特性要求。
表3.2下行RF频道传输特性参数比较
参数
规定值
DOCSISV1.0
EuroDOCSISV1.1
GY-T106-1999
频道间隔(MHz)
6
8
传输延时(ms)
≤0.8
带内载噪比(dB)
≥35
≥44
≥43
载干功率比(dB)
≥52
≥57(单频干扰)
≥54(单频互调干扰)
载波复合三次差拍比(dB)
≥50
≥57
≥54
载波复合二次差拍比(dB)
交调电平(dBc)
≤-40
在考虑中
交扰调制比
≥46+10Lg(N-1)
带内频响(dB)
0.5
2.5
±
2
载波交流声比(%)
≤5(-26dBc)
≤0.5(-46dBc)
≤3
CMTS带内群延时波动(ns)
75
100(0.5~4.43MHz)
主回波的微反射界限
-10dBc@≤0.5µ
S
-15dBc@≤1.0µ
-20dBc@≤1.5µ
S
-30dBc@>
1.5µ
回波值≤7%
突发噪声
在10Hz平均速率时≤25µ
系统输出口电平
-5~17dBmv
60~77dBµ
V
60~80dBµ
信号电平变化(dB)
信号电平斜率(dB)
(50~750MHz)
16
(85~862MHz)
12
表3.3上行RF频道传输特性参考比较
ETS300800
≤0.8(通常更少)
载噪比(dB)
≥25
≥22
载波干扰比(dB)
7(-23dBc)
频率响应
5~42MHz:
0.5dB/MHz
5~65MHz:
2.5dB/2MHz
群延时波动
200ns/MHz
300ns/2MHz
微反射—单回波
-10dBc@≤0.5µ
-20dBc@≤1.0µ
1.0µ
回波比≤15%
在1KHz平均速率时:
≤10µ
信号电平变化
(dB)
≤8
≤12
由表可见,EuroDOCSISV1.1的下行RF频道传输特性,完全兼容我国行标GY/T106,其上行传输特性则完全兼容欧洲标准ETS300800。
3.2上行通道的频谱利用
众所周知,HFC网络的上行(回传)噪声,由于树枝型电缆分配系统的汇集,形成所谓“漏斗”效应,使回传噪声累积到前端,将严重恶化上行信道的信噪比,并将影响下行业务的正常运行。
因而,如何减少回传噪声的干扰,提高上行通道的频谱利用率,一直是确保HFC网络的上/下行传输特性及其运行效率的关键问题。
从回传噪声对电缆系统的入侵途径分析,大致可分为窄带干扰和脉冲干扰两类:
①窄带干扰:
是指上行频带内,已先于指配给各种无线电业务的频率对上行信道所形成的干扰。
其中包括:
*无线电广播——主要是30MHz频段内的诸多大功率AM短波广播所形成的干扰。
*业余无线电和民用波段——尽管其发射功率远小于广播业务,但它们位于居民区,靠近系统的电缆,因而成为潜在的本地干扰源。
反之,上行信号经电缆的辐射也会对业余无线电爱好者的接收机形成干扰。
*其它业务——诸如海事移动通信、航空移动通信、宇航、固定点对点通信及标准频率、时间信号等。
由于它们的发射功率都比广播业务小的多,且一般不在居民区,通常可不予考虑。
由于上述窄带干扰的干扰频率和干扰场强因地区而异,故对当地电缆分配系统造成的干扰程度,应由实测而定。
在DOCSISV1.0标准中,列表提供了北美地区的窄带干扰源的频率使用情况。
减少本地窄带干扰的办法,只能是在上行通道的安排时,“避开”经实际测定可能引起干扰的频率,以确保上行信道的正常运行。
虽然这样做会影响上行频谱的利用率,但却是必要的。
②脉冲干扰:
是指用户端周围的工业电器和家用电器所形成的宽带干扰。
*工业电器——主要是室外电焊、马达等工业电器设备产生的电火花干扰,其干扰频谱极宽。
*家用电器——主要是室内荧光灯、电吹风、抽风机及电视机等常用电器设备产生的脉冲干扰。
对于上述电器设备的干扰,尽管各国都有相关的电磁环境干扰标准(EMC)规定,但设备的老化程度甚难控制,尤其是电视机。
由于脉冲干扰的频谱极宽,其对上行信道的影响程度亦因地而异,因此减少此类干扰的途径,通常是采取加强系统“屏蔽”隔离的办法,即接入同轴电缆、接头的屏蔽特性应予重视,尤其是对老化程度极难控制的电视机接入,必要时终端接入盒可能要插入滤波器隔离。
为此,在电缆分配系统的构筑中可能要付出经济代价,但这也是必要的。
当然,亦可采取牺牲上行频谱利用率的办法:
由于脉冲干扰大多数是在<
15MHz频带内,因而在EuroDOCSISV1.1中提出,亦可采取“避开”的办法即可将上行信道优先安排在25~65MHz频带内。
只要本地的上行业务需求能满足,这也不失为是一种经济实惠的办法。
对于回传噪声(窄带/脉冲)可能带来的上行信道传输质量下降的情况,IEC60728-10标准中亦有描述,见表3.4所示。
表3.4上行频谱内传输质量下降的原因
干扰频率
传输质量下降的原因
5~15MHz
脉冲干扰、窄带干扰、FM广播中频、群延时变化
7、10、14、18、21、28MHz
业余无线电发射机可使用频率
27MHz
地面民用(CB)广播(ISM频带)
38.9MHz
电视中频(也有其它频率的)
上行频带边缘
群延时变化
上述分析说明,由于回传噪声的影响,上行通道的频谱利用率将与本地的电磁环境相关。
为此,又涉及到电缆分配系统的构筑质量(终端用户的规模及物理系统的屏蔽特性等)但无论如何,上行通道是不宜作高速率数据业务传输的,因此在信道参数的规定上应有别于下行通道。
3.3采用先进的传输系统标准
3.3.1标准概况
建立交互式有线电视系统的技术标准研制工作已历时近十年,近五、六年内已见有各种标准版本发布。
目前见到的国际标准中,最有影响的是国际电联(ITU)在1998年初~1999年初先后发布的ITU—TJ.83/J.112标准,它是在欧洲、北美及日本地区工作基础上形成的技术规范,其基本文件是欧洲的DVB—C/DAVIC1.2和北美的DOCSIS1.0版本。
最新的标准版本,有1998年11月6日通过的DAVIC1.5版本,它在1999年作为ETS300800V2发布;
它是在DVB—C/DAVIC1.2基础上的衍生和扩展,对原版本中的交互信道特征,尤其是通信协议作了大量补充和完善,也被称之谓“DAVICCableModem”。
还有,在1999~2000年陆续发表的DOCSISV1.1版本。
其中仅“射频接口规范”就修订了6次(1999年3次,2000年3次),目前见到的是2000年12月15日发布的“SP-RFIV1.1-106-001215”版本,即第6次修订后的版本。
同样,DOCSISV1.1也是DOCSISV1.0的衍生和扩展,其增加的动态带宽分配机制,提供的增强型QoS机理及其有效负载标头抑制规定,及扩展的欧洲规范(附录N)和VOIP功能,对提高系统的传输效率及其适用性的扩展,无疑都颇有贡献。
应该看到,近五、六年间发表的交互式有线电视系统标准,是全球数据业务市场兴起并急剧增长对网络带宽追求的一种反映。
因而,这些标准的研制、发布,应是一个在市场需求推动下的网络技术进步过程,也是一个在实践基础上的理论提高过程。
系统标准的衍生、扩展、升级,其目的是使系统的信道利用率更高、传输速率更快、通信质量更好、信息安全性更强,而系统造价则可望更低。
3.3.2兼容性考虑
兼容性,是建立交互式有线电视系统及其标准的制定、采用的过程中必然要考虑的问题,也是上述变革过程中必须解决的问题。
例如,在有线电视网上建立数据业务交互式系统,必须考虑和/或适应模拟电视向数字电视技术体制过渡的要求;
即数据交互式系统的建立不能影响现行模拟电视的传输,而这一过渡过程的终止,在全球大致尚需10年(约2010年),我国大致在2015年。
这是否应视为系统的建立及其标准的制定、采用过程中,要考虑的后向兼容性问题。
又例如,交互式系统的建立,必须考虑对急剧增长的通信容量和日趋提高的通信质量的适应性要求;
即系统必须具有开放性、扩展性的特性。
这是否应看作是前向兼容性问题。
兼容性是上述变革过程中带来的问题,它往往带来技术
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 有线电视网络 数字化 doc