第一篇:TD-SCDMA技术在有线电视网络中的应用
TD-SCDMA技术在有线电视网络中的应用
摘要我国广电系统的有线电视网HFC(HybridFiber一coaxial)一光纤同轴电缆混合网自20世纪90年代中期建立,到目前已经遍布全国。随着数字电视技术及网络技术的迅速发展及市场需求的逐步提升,建立一个高带宽的双向HFC系统已成为必须。
关键词有线电视网络应用
中图分类号:TN94文献标识码:A
现在广泛使用的TDMA技术,存在着严重的窄带噪声和漏斗噪声,为了避免HFC上行信道中的噪声干扰,TDMA方案仅采用上行频段的高端,这样就浪费掉一大部分频率资源。而采用时分同步码分多址(TD-SCDMA)方案则不失为一种提高系统上行信道的抗干扰能力和传输容量的解决方法。TD一SCDMA的优势
TD-SCDMA是建立在同步码分多址(S-CDMA)基础上的,它通过有线分配网络提供健全和完善的传输。TD-SCDMA技术在脉冲和窄带噪声、线性和非线性信道损坏、速率的适应能力、宽带高容量以及系统的扩展性和安全性方面,较频分多址(FDMA)和时分多址(CTDMA)技术有优势。
对于TD-SCDMA系统而言,非对称数据传输的频谱效率是一个主要挑战。非对称数据业务(如移动因特网)的显著特征在于下行和上行的话务负载明显不同。因此,第二代移动通信(2G)对称成对频带的FDD系统会导致频谱使用率的降低。解决这种问题的方案之一是通过TDD系统,在不成对频带内的上下行之间,采用灵活的转换点。通过这种灵活的的转换点,TDD方式允许完全的频率使用,并适配于平衡和不平衡的话务负载。在TDD模式下,要保证快速移动的用户终端(UE)可靠运行,必须要有一个新的方法来对抗周期性的码道中断,支持时分(TD-MA)传输方案,因此,TD-SCDMA将是FDMA、TDMA和CDMA技术的综合。
TD-SCDMA使用的特殊技术:一个同步CDMA的系统,用软件和帧结构设计来实现严格的上行同步;一个基于智能天线的系统,充分发挥了智能天线的优势,并在未来可能使用SD-MA;基于软件无线电技术,所有基带数字信号处理均用软件实现,而不依赖ASIC;在基带数字信号处理上,联合使用了智能天线和联合检测技术,达到比UTRATDD高一倍的频谱利用率:基于智能天线,使用接力切换技术,和CDMA的软切换相比,简化了用户终端的设计,克服了软切换要长期大量占用网络资源和基站下行容量资源的缺点。
由此可见,TD-SCDMA使用和实现了智能天线为代表的新技术,表现出独特的优势。TD一SCDMA技术在有线电视网络中的应用
有线电视网络的丰富带宽是电信业无法比拟的。但这一巨大的资源却迟迟没有给有线电视网络带来应有的经济效益,其关键原因是:以往的传统技术无法克服有线电视网络内严重的上行汇集噪声,无法在低投入的情况下实现高效的宽带互联业务。而TD-SCDM八技术具有:超强抗噪声能力;不需要对原有的有线电视网络进行大规模改造,仅需开通普通有线电视网络回传功能即可实现宽带互联等特点,能在低投入的情况下建成一个功能强大的广电综合信息网。
(1)系统频率的分配。双向传输采用频率分割方法。根据系统规模的大小、信息、功能的多少等,可分别采用高、中、低三种分割方式。TD-SCDMA技术占用很窄的频带(1.6MHz),大大节约宝贵的频率资源,为其它业务留下广阔的发展空间。下行频段可在550-750MHz内任选1.6MHz,也可根据有线电视网络现有电视频道情况选出模拟电视频道内其中空余的1.6MHz带宽作为下行频道。上行频道可设在5-42MHz内的任意16MHz频道。(2)TD-SCDMA技术有线电视网络系统的基本组成。基于TD-SCDMA技术的有线电视宽带网络数据接入系统包括:网关、主控器、CableModem、管理软件、DHCP(动态主机配置协议)服务器。网关是一个边缘集中器,提供给终端用户访问远程IP骨干网Clntemet等)以及同一电缆网络的CableModem之间的高效通讯。主控器为CableModem与电缆网络之间的连接提供控制、管理和数据传输功能。CableModem位于用户前端,它与主控器在CATV网络上通讯,并且给用户PC机提供了标准的IEEESO2.3以太口。管理软件提供了对系统的管理。动态主机配置协议归HCP)服务器位于网络运行中心或前端(依赖于网络运行)。它为用户PC机提供了动态lP地址管理和配置服务。(3)TD-SCDMA技术与HFC网络的接入。用户终端在接入网络到开始在TD-SCDMA模式下正式传输数据,还必须经历一个初始化过程。TD-SCDMA技术与HFC网络的接入分为上行接入和下行接入,其上行接入过程要解决同步、功率调整、MAC地址分配、传输参数的获取、编码、扩频等任务;其下行接入要考虑用户终端设备(以750MH2的双向有线电视网络为主)的接入方式和要求服务的内容。(4)完成的功。TD-SCDMA技术接入HFC应完成除有线电视节目外,主要传输符合DOCSIS标准的数据信号、准视频点播(N-VOD)信号,兼可提供IP电话、视频会议、远程教育等增值服务的功能以及区别服务的级别。
TD-SCDMA技术圆满地解决了HFC网络上行路径中的干扰和脉冲噪声,解决了HFC网络中双向高速传输数据时和电缆部分的树状拓扑结构造成的上行通道的噪声;且在经济上具有系统设备成本低、投资少的特点,并且能够提供分层次服务。随着TD-SCDMA技术的成熟,在有线电视网络中将有广阔的应用前景。
第二篇:有线电视网络IP传输技术比较
有线电视网络IP传输技术比较
摘要:在有线电视网络中的IP传输技术有IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM三种形式,本文详细地介绍了这三种IP传输技术并对它们进行了比较。
关键词:IP技术,有线电视网络,IP over ATM,IP over SDH,IP over WDM。
随着全球互联网(Internet)的迅猛发展,上网人数正以几何级数快速增长,以因特网技术为主导的数据通信在通信业务总量中的比列迅速上升,因特网业务已成为多媒体通信业中发展最为迅速、竞争最为激烈的领域。二十一世纪是信息产业持续发展的时期,IP技术使得信息汇集和现有网络整合成为可能,IP over everything已成为无可争辩的事实。
目前,Internet通过电信拨号的接入速度极其缓慢,一般电话的Modem只能提供几十Kbit/S的传输速率,其速率和带宽不可能很好地支持多媒体信息等宽带业务。
随着多媒体通信的发展,因特网接入宽带化的需求日益迫切。而有线电视网拥有丰富的带宽资源,同时,目前我国有线电视用户已经达到了8000万户,有线电视网络的里程超过了240万公里,中国已经成为世界第一大有线电视用户国。有线电视网络具有巨大的产业开发价值,构筑基于有线电视网的Internet宽带信息网,不仅仅是广大用户的企盼,更是有线电视网实现第二次腾飞的关键所在。
在有线电视网络中用何种技术传输IP,取决于有线电视网络所采用的传输技术。在有线电视网络中的IP传输技术有IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM三种形式。
一、IP over ATM
ATM是一种高速率、低时延的多路复用交换技术。它是在分析、总结电路交换和分组交换的技术优缺点的基础上发展起来的,它融合了两者的优点,即面向连接、保证服务质量和统计复用以实现高带宽。它采用固定长度的短分组在网络中传送各种通信信息,便于硬件的高速处理,实现高速、大容量的宽带交换。而且,具有相当完善的流量控制功能和拥塞控制功能,保证带宽利用率,保证网络的安全性和可靠性。在有线电视网络中,应用ATM的流量控制可以实现视频传输的分级服务,ATM还可以实现电视节目实时的非对称传输,目前,部分省内和地市以下的有线电视传输网仍采用ATM技术。
IP over ATM是IP与ATM的结合,当前有两种技术方式:即重叠技术和集成技术。重叠技术是将IP网络层协议重叠在ATM之上,即ATM网与现有的IP网重叠,在ATM端点同时使用ATM和IP两种地址的映射功能,发送端在得到接收端ATM地址后,便可建立ATM/SVC连接,传送LAN数据包。集成技术是将IP路由器的智能和管理性能集成到ATM交换机形成一体化平台,仅要求标识IP地址,无须ATM的地址解析协议,简化了ATM的路由选择功能,提高了IP转发效率,同时保留了路由的灵活性。
IP over ATM技术的优点是可充分利用ATM的快速交换和完善的QoS功能,保证网络的服务质量;网络具有很好的扩展性和灵活性;支持多种业务、数据、语音、视频汇集到一个网络上,为不同业务类型提供不同的服务质量QoS;有很好的网络流量管理和控制性能,表现在ATM流量控制方面非常精细,这一点对带宽是非常宝贵的、线路费用非常高的广域网来说就显得非常重要,这是目前ATM能在广域网中被广泛采用的原因之一。
IP over ATM技术的缺点:由于IP数据包必须映射成ATM信元,由此形成的传输开销称为“信元税”,故传输效率低;网络管理比较复杂,设备昂贵;不太适用于超大型IP骨干网。
二、IP over SDH
ATM能支持多种业务曾经是它独一无二的特点,但随着IP技术的发展和网络硬件的不断完善,今天的IP已成为各种业务的核心,数据语音和视频业务都可由IP承载,ATM的优点已由IP技术取代,特别是当数据业务量超过语音和视频时,更显得ATM没有存在的必要,况且去掉ATM还可以提高传输效率。因此,IP over SDH应运而生,这一技术也极大地动摇了ATM在广域网中的地位。
SDH传送网的概念最初于1985年由美国贝尔通信研究所提出,称之为同步光网络(Synchronous Optical NETwork,SONET)。它是由一整套分等级的标准传送结构组成的,适用于各种经适配处理的净负荷(即网络节点接口比特流中可用于电信业务的部分)在物理媒质,如光纤、微波、卫星等上进行传送。该标准于1986年成为美国数字体系的新标准。国际电信联盟标准部(ITU—T)的前身国际电报电话资询委员会(CCITT)于1988年接受SONET概念,并与美国标准协会(ANSI)达成协议,将SONET修改后重新命名为同步数字系列(Synchronous Digital Hierarchy,SDH),使之成为同时适应于光纤、微波、卫星传送的通用技术体制。
SDH传输网是由一些SDH网络单元组成的,在光纤、微波或卫星上进行同步信息传送,融复接、传输、交换功能于一体,由统一网络管理操作的综合信息网。可实现网络有效管理、动态网络维护、对业务性能监视等功能,能有效地提高网络资源的利用率,能满足广播电视干线传输网的信息传输和交换的要求,对提高广播电视传输质量有了质的飞跃,因而SDH技术正成为广播电视领域传输技术方面的发展和应用热点。
IP over SDH以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络。它使用链路及点到点协议(PPP:Point To Point Protocol)对数据包进行封装,根据RFC1662规范把IP分组简单地插入到PPP帧中的信息段。然后再由SDH通道层的业务适配器把封装后的IP数据包映射到SDH同步净荷中,然后经过SDH传输层和段层,加上相应的开销,把净荷装入一个SDH帧中,最后达到光网络,在光纤中传输。IP over SDH,也称为PACKET over SDH(PoS),它保留了IP面向无连接的特征。
IP over SDH的优点是:对IP路由的支持能力强,具有很高的IP传输效率;符合Internet业务的特点,如有利于实施多播方式;能利用SDH技术本身的环路和网络自愈合能力达到链路纠错的目的;同时又利用OSPF协议防止链路故障造成网络停顿,提高网络的稳定性;将IP网络技术建立在SDH传输平台上,可以很容易地跨越地区和国界,兼容不同技术标准实施全球联网;声略了ATM层,简化了网络结构,降低了运行成本。在有线电视网络平台上IP over SDH适用于省际网络和省内网络上的IP传输。
IP over SDH的缺点是:IP over SDH目前尚不支持虚拟专用网VPN和电路仿真;在所有包交换技术中,ATM的QoS是最好的,它可以做到电路仿真,而IP over SDH技术只能进行业务分级,不能提供较好的QoS;对大规模的网络必须处理庞大、复杂的路由表,而且查找困难,路由信息占用比较大的带宽。
从光通信技术发展趋势看,SDH/SONET未来将让位于波分复用技术,因此,IP over SDH将最终发展成为IP over WDM(IP over OPTICAL)
三、IP over WDM 随着传输技术的发展,以IP业务为主对网络的进一步优化设计将是IP over WDM。
波分复用技术(WDM)是在一根光纤中能同时传输多个波长的光信号的一种技术,其原理是:在发送端将不同波长的光信号组合,在接收端又将组合的光信号分开送入不同的终端,这意味着,原来只能采用一个波长作为载波的单一信道,变为数个不同波长的光信道同时在光纤中传输,从而使光通信的容量成倍提高。WDM技术的实现主要由波分复用器来完成。波分复用器是一个无源光学器件,器件结构简单、体积小、易于和光纤耦合。WDM系统有三种基本结构,即光多路复用单向单纤传输,光多路复用双向单纤传输和光分路插入传输。组网灵活,对开发带宽新业务,充分挖掘和利用光纤带宽的能力,实现高速通信具有十分重要的意义。
IP over WDM就是让IP数据包直接在光路上跑,减少网络层之间的冗余部分。由于省去了中间的ATM和SDH层,其传输效率最高,节省了网络运行成本,同时也降低了用户的费用,是一种最直接、最经济的IP网络结构体系,非常适用于特大型骨干网。
IP over WDM具有以下优点:充分利用光纤的带宽资源,极大地提高了带宽和相对传输效率;对传输码率、数据格式及调制方式透明,可以传送不同码率的ATM、SDH/SONET和千兆以太网格式的业务;不仅可以和现有通信网络兼容,而且还可以支持未来的宽带业务网及网络升级,并且有可推广性和高度生存性等特点。
IP over WDM的缺点是还没有实现波长的标准化,WDM系统的网络管理应与其传输的信号和网管分离;WDM系统的网络管理还不成熟;目前WDM系统的网络拓扑结构只是基于点对点的方式,还没有形成“光网络”。
四、IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM的比较
IP的三种传输方案各有优缺点,在实际应用中需要根据具体情况分别对待,若主干网原已采用了ATM设备,则可以采用IP over ATM方案,由于ATM端口速率高,有完善的QoS(服务质量)保证,产品成熟,因而可提高IP网交换速率,保证IP网的服务质量;若主干尚未涉及ATM,则采用IP over SDH方案,由于去掉了ATM设备,投资少,见效快而且线路利用率高。因而就目前而言,IP over SDH是较好的选择。而在城域主干网中,IP over SDH技术相对而言投入较高,采用IP over WDM技术会更实用。IP over WDM的优势是减少网络各层之间的中间冗余部分,减少SDH、ATM、IP等各层之间的功能重叠,减少设备操作、维护和管理费用。并且IP over WDM技术能够极大地拓展现有的网络带宽,最大限度地提高线路利用率,在外围网络千兆以太网成为主流的情况下,这种技术能真正地实现无缝接入,这预示着IP over WDM代表宽带IP主干网的未来。
发展宽带网络通信一直是人们的目的和理想,也是宽带综合业务网发展的一个方向。作为其技术代表的ATM技术从其产生时起,就被认为应担负起多业务(电话、电视、数据、专线)融合的使命,但由于其技术复杂,价格昂贵,因而其发展受到了限制。而如今流行的IP技术具有简单、灵活、应用广泛以及价格低廉等特性,使得IP不但在Internet、局域网等方面得到广泛运用,而且也被人们认为是宽带网络技术的一种选择。利用有线电视网络构建IP宽带接入网实现Internet数据传输,将给有线电视网络带来极大的发展机遇。
第三篇:数字电视在有线电视网络中的传输
数字电视在有线电视网络中的传输
伴随着电视广播的全面数字化,传统的电视媒体将在技术、功能上逐步与信息、通信领域的其它手段相互融合,从而形成全新的、庞大的数字电视产业。这一新兴产业已经引起广泛的关注,各发达国家根据自己的国情,已分别制定出由模拟电视向数字电视过渡的方案和产业目标。数字电视被各国视为新世纪的战略技术。数字电视成了继电信引爆IT之后的又一大“热点”。
数字电视,是从电视节目录制、播出到发射、接收全部采用数字编码与数字传输技术的新一代电视。它具有许多优点,如可实现双向交互业务、抗干扰能力强、频率资源利用率高等,它可提供优质的电视图像和更多的视频服务(如交互电视、远程教育、会议电视、电视商务、影视点播等)。
按信号传输方式分类:数字电视可以分为地面无线传输(地面数字电视)、卫星传输(卫星数字电视)、有线传输(有线数字电视)三类。
目前美、欧、日的数字电视产业已经启动,其模式各不相同。美国数字电视产业模式的主要特征是:大力推广数字高清晰度电视业务,以强制措施主推地面广播,卫星、有线传输同步跟进。英国模式的主要特点是:只推标清电视业务,同时采用卫星、地面、有线传输手段全方位覆盖,但对地面广播似有重点倾斜。日本模式的特点是:通过卫星覆盖推广高清电视业务,地面广播进度较慢。
我国数字电视产业发展采取何种模式,将对产业化进程和市场启动产生重要影响,大多数认为:我国的数字电视市场启动应“以有线为主要传输手段,通过高清带动产业发展,以卫星解决边远覆盖”。本文主要介绍利用有线电视网络传输数字电视。
一、有线数字电视的标准
目前,美国、欧洲和日本各自形成三种不同的数字电视标准。美国的标准是ATSC(AdvancedTelevisionSystemCommittee先进电视制式委员会);欧洲的标准是DVB(DigitalVideoBroadcasting数字视频广播);日本的标准是ISDB(IntegratedServicesDigitalBroadcasting综合业务数字广播)。DVB数字广播传输系统利用了包括卫星、有线、地面等所有通用电视广播传输媒体。它们分别对应的DVB标准为DVB-S、DVB-C、DVB-T等。2001年国家广电总局已颁布行业标准:《有线数字电视广播信道编码和调制规范》,该标准等同于DVB-C标准。行标的制订有利于我国有线数字电视的推进。
DVB标准提供了一套完整的、适用于不同媒介的数字电视广播系统规范。DVB选定ISO/IECMPEG—2标准作为音频及视频的编码压缩方式,对信源编码进行了统一,随后对MPEG—2码流进行打包形成传输流(TS),进行多个传输流复用,最后通过卫星、有线电视及开路电视等不同媒介传输方式进行传输。
DVB标准的核心是:系统采用MPEG压缩的音频、视频及数据格式作为数据源;系统采用公共MPEG—2传输流(TS)复用方式;系统采用公共的用于描述广播节目的系统业务信息用(SI);系统的第一级信道编码采用R-S前向纠错编码保护;调制与其它附属的信道编码方式,由不同的传输媒介来确定;使用通用的加扰方式以及有条件接收界面。
DVB-C(ETS300429)数字有线广播电视系统标准以有线电视网作为传输介质,应用范围广。它具有16、32、64、256QAM等多种方式。采用64QAM正交调幅调制时,一个PAL通道的传送码率为41.34Mb/s,还可供多套节目复用。系统前端可从卫星和地面发射获得信号,在终端需要电缆机顶盒。
二、有线数字电视系统平台的结构
DVB—C(DigitalVideoBroadcast—Cable)即有线数字视频广播,它是由前端系统、网络系统、用户终端三大部分组成,其中,前端系统是整个有线数字电视系统的核心,网络是系统的基础平台,用户终端是实现最终的结果。
1. 前端系统。前端系统是有线电视网络的信息源、交换中心,其地位和作用是不言而喻的,而今天的数字电视前端包含的内容却更加广泛。数字电视的前端系统一般由数字卫星接收机、视频服务器、编解码器、复用器、QAM调制器、各种管理服务器以及控制网络部分等设备组成。数字电视前端系统一般可分为四个主要部分,即信号输入部分、信号处理部分、信号输出部分和系统管理部分,每一个部分都有其特定的功能,最终组成完整的数字电视前端。
(1)信号输入部分。数字有线电视前端的输入部分,接收来自不同网络的许多节目,如卫星、开路接收等各种接入方式,也有的是本地的模拟电视节目经编码压缩以及视频服务器形成的。所以信号输入端接收设备的种类要比输出端调制设备的种类多。而且,它们接收传输信号的格式和控制方式不相同,应将它们转换为统一的格式送入信号处理部分。数字卫星接收应选用带ASI标准基带数字信号传输接口的综合IRD(符合MPEG-2/DVB标准)数字卫星接收机。这就保证了与各种设备之间,以及与其它公司的设备之间的相互连接性。
视频服务器主要有存储系统和建立在这之上的各种控制器管理系统组成,其目的是实现压缩媒体数据的存储以及按请求进行媒体信息的检索和传输。视频服务器与传统的数据服务器在很多方面有显著不同,需要解决许多问题,来支持各种功能的实现。(2)信号处理部分。信号处理部分包括:解扰、复用、SI处理等,它是数字前端的核心。在这部分主要完成的是对所有节目进行解扰、截取、复用等处理。服务信息随时更新,以保证正确地引导机顶盒的正常工作,并且所有的应用数据均能正确地插入。在模拟前端中,若要增加一套节目上,只需简单地将一台接收机与一个调制器相连接就可以了;在数字前端中,增加一套节目是以虚拟方式进行的,该节目是被加到某个复用器中,至于在整个通路中的什么地方加入的并不重要,机顶盒会自动地用每个传输流的SI服务信息找到它。另外,信号处理部分的管理,必须采用集成的管理系统,在所有的前端处理部分,均以ASI作为标准接口,这样以后就能容易地增加任何厂商所提供的设备,具有良好的兼容性。
传输流解扰器可以是基于嵌入的内置解扰,也可以是开放标准的,象DVB的公共界面(CI)或美国的OpenCable标准。在这两种标准中,那些与某种CA系统有关的特定因素都与机顶盒的合用部分无关,而是放在可插/取的PCMPIA卡上。这种TS解扰技术的最大优点是,能很容易改变CA系统,并无须变换完全的解扰设备。在数字前端,备份是必要的。一般在数字电视系统中的备份可按所接收节目的重要性来考虑。重要的部份可以采用1:1自动切换的热备份。其它部位可用n:1自动切换备份满足系统的可靠性。这样既满足了系统备份的要求,又节约系统的投资成本。复用是数字前端中的一个重要组成部分。它将所有接收到的信号以多个ASI传输流的方式加到复用器的输入,再将所需要的节目从传输流中提取,然后再将提取的所有节目建立一个新的TS传输流,再加上附加信息以便引导机顶盒的正常接收和解码。复用处理可以重新组织与更新他所取得节目的服务信息(SI)。复用的另一重要特点是,能让输出传输流自动跟随输入信号的诸多变化,及时地将这些变化反映到输出的传输流中去。
服务信息SI表与节目特定信息PSI表对机顶盒正常工作是很关键的,那些仅与它们所在的传输流有关的表称为“现行表”,复用器重建传输流时对“现行表”进行实时处理,而那些在同一网络中有关其它传输流信息的表,则必须由其它设备处理,同时这些设备应能与系统中所有的复用器进行通信。只有这样,所有的表才能在所有的传输流中保持一致。另外,EPG发生器也很重要、用该发生器可以建立与排序那些EPG(电子节目表)所需数据的表。它对机顶盒的使用是必不可少的。
(3)信号输出部分。信号输出部分得到已经处理的信息后,把它变成传输网络所需的信号格式,典型的64QAM调制器用于有线电视网。在调制器的使用中,对输出电平和频率的设置调试非常重要。
在整个有线电视前端系统的信号输出部分,模拟信号和数字信号是混台输出的。数字有线电视的64QAM调制,具有类似双边带的特征,它们的峰值功率和平均功率是不同的,根据计算和实践的经验,通常数字调制器的输出电平比模拟调制器的输出电平低10dB。另外,前端模拟与模拟相邻频道、数字与数字相邻频道之间电平差不要超过土0.5dBμV。
由于模拟信号和数字信号的调制方式不同,因此它们的输出频率的设置也有所不同。模拟电视调制器的频率是按图像载波频率设置的,而数字电视调制器的频率要按照该频道的中心频率来设置。
(4)系统管理部分。系统管理部分的各种管理服务器主要完成一些用户信息管理和计费工作,以及影视材料的管理工作和安全保密等,控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传递工作及后台的影视材料和数据的交换。
系统管理必须能实时地了解前端输入和输出的工作状态.能够监视输入信号和输出信号及所需节目的有无和质量。所有的设备之间都是用DVB—ASI作为基带数字信号传输的连接,并可使用任何基于SNMP的管理系统。对于CA有关的功能,应采用公共界面和DVB同密标准。2. 网络部分
有线电视HFC(光纤同轴电缆混合网)网络的拓朴结构一般有星型结构、树型结构和星树型混合结构、以及两级光链路级联的双星型结构。
早期的HFC网一般均采用星型、树型结构或星树型混合结构。它只有一个前端,把所有信号都由前端通过光纤和同轴电缆向下辐射,即集中式HFC网络。
目前,国际、国内普遍采用的是两级光链路级联的双星型结构。它是由总前端和分前端通过一级光链路采用1550nm光发射机以双星型光纤结构环型路由的方式组成的物理环型自愈网,二级光链路利用1310nm光发射机以星型光纤结构,将信号送到各光节点,然后进入电缆分配系统,形成完整的HFC网络。即分布式HFC网络。实践证明只要有线电视网络符合系统指标,不管是哪一类网络的拓朴结构、单向还是双向网,都能传输DVB—C数字有线电视信号,它们的区别只不过是哪一种拓补结构的可靠性、性能指标和拓展性更好,这当然是分布式HFC网络。因为分布式HFC网络有完整的冗余保护体系,所以它有较高的可靠性和良好的网络性能指标,更重要的是它有良好的拓展性,其总前端和分布式的各个分前端,可以分布式安装交互式数字电视的视频服务器,它能有效地克服因交互式数字电视所产生的视频服务器和网络的瓶颈,为开展交互式数字电视提供了良好的网络平台。3. 用户终端
数字机顶盒(STB)不仅是用户终端,还是网络终端,它利用有线电视网络作为传输平台,电视机作为用户终端,它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交互式数字电视,使用户享受数字电视、数据广播等全方位的信息服务。
数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目,同时具有所有广播和交互式多媒体应用功能,包括:(1)电子节目指南(EPG):它为用户提供一种容易使用、界面友好、可以快速访问想看节目的方式,用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目。(2)高速数据广播:它能为用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等各种信息。(3)软件在线升级:它可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务器按DVB数据广播标准将升级软件广播下来,机顶盒能识别该软件的版本号,在版本不同时接收该软件,并对保存在存储器中的软件进行更新。(4)因特网接入和电子邮件:数字机顶盒可通过内置的电缆调制解调器方便地实现因特网接入功能。用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网,发送电子邮件。同时机顶盒也可以提供各种接口与PC相连,使用PC接入因特网。(5)有条件接收:有条件接收的核心是加扰和加密,数字机顶盒应具有解扰和解密功能。
有线电视数字机顶盒的技术含量非常高,它集中反映了多媒体、计算机、数字压缩编码、加解扰算法、加解密算法、通信技术和网络技术发展水平。目前数字机顶盒的关键技术主要有:
(1)嵌入式实时多任务操作系统。嵌入式实时操作系统是相对于桌面计算机操作系统而言的,它不装在硬盘中,系统结构紧湊,功能相对简单,资源开资较小,便于固化在存储器中。嵌入式操作系统的作用与PC机上的DOS和Windows相似,用户通过它进行人机对话,完成用户下达的指定。指定接收采用多种方式如:键盘、鼠标、语音、触摸屏、红外遥控器等。
(2)中间件。中间件(Mideleware)是一种将应用程序与低层的操作系统、硬件细节隔离开来的软件环境,它通常由各种虚拟机构成,如HTML虚拟机、JavaScript虚拟机、Java虚拟机、MHEG-5虚拟机等。一个完整的数字机顶盒由硬件平台和软件系统组成,可分为4层,从底层向上分别为:硬件、底层软件、中间件、应用软件。硬件提供机顶盒的硬件平台;底层软件提供操作系统以及各种硬件驱动程序;应用软件包括本机存储的应用和可下载的应用;中间件将应用软件与依赖硬件的底层软件分隔开来,使应用不依赖于具体的硬件平台。
(3)加解扰技术。加解扰技术用于对数字节目进行加密解密,其基本原理是采用加扰控制字加密传输的方法,用户端利用IC卡解密。在MPEG传输流中,与控制字传输相关的有2个数据流:授权控制信息(ECMs)和授权管理信息(EMMs)。由业务密钥(SK)加密处理后的控制字在ECMs中传送,其中包括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息。对控制字加密的业务密钥在授权管理信息中传送,并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥(PDK)的加密处理。EMMs中还包括地址、用户授权信息,如用户可以看的节目或时间段,用户付的收视费等。同密技术是将2家或2家以上的条件接收(CA)系统应用于同一网络平台之中,多密技术要求机顶盒采用CI技术,实现同一机顶盒可接收不同CA系统加密节目。从用户角度来讲,不会因购买一家CA的机顶盒而受到限制,用户还有选择其CA服务的可能性。
三、有线数字电视内容的建设
数字电视作为广播电视行业的一项新服务项目,已成为拓展有线电视业务的一个主要新经济增长点,它将对全面推动广播电视产业的迅速发展起到举足轻重的关键作用。
美国传媒大王默多克曾说:“宽带的核心是内容”,对于数字电视来说,发展市场的重点同样是“内容为王”,发展有线数字电视必须高度重视内容建设。
数字电视内容建设涉及的节目信息种类非常广泛,除了常规的各种卫星数字电视节目外,还有音视频点播(AOD/VOD)、数据广播、电子商务、各类信息速递及可以满足受众对新闻、文化、经济、娱乐、教育、咨询、体育、旅游、购物等各种个性化需求的视音频节目内容。
面对异常激烈的市场竞争,我们在完善数字电视内容建设方面应采取的有效措施是:
(1)建立有一定规模的点播节目平台。对数字电视的点播节目来说,它是互动电视最完美的应用之一,它的优点在于既有传统电视收看的客观实效性,又有影碟录像等音像观赏的自主随意性,节目点播还兼有网上冲浪的海量性。所以,必须充分发挥广播电视系统的节目资源优势,建立一个有一定规模的点播节目平台。
(2)设立适合数字电视平台和宽带上网平台的宽带视频内容服务网站。互联网技术的迅猛发展给广大网民畅游网海提供了十分便利的信息渠道,由于用户上网的主要目的是获取信息、休闲娱乐、对外通讯联络、网上购物及其他相关商务活动的需要,传统网站的文字、图片信息已不能满足人们越来越多样化的上网品味,为此,广电系统应充分发挥节目上具有制播经营权,技术上具有宽带视讯网的多媒体资源优势,率先在有线数字电视网上设立宽带视频网站。内容应突出视频新闻搜索,可以将中央电视台、全国省级及主要地级市电视台新闻和少量国外新闻及娱乐新闻等每天都汇总分类供用户搜索浏览,同时还可以整合各种视频网络节目,把现有的各种电视节目进行网络转播,对各种活动、演出现场实施网络转播,将网络娱乐节目以现场互动的方式实现网上直播,切实达到网站内容视频化,从而为有线数字电视的内容建设增加新的亮点。
(3)发展数据广播。数据广播是网络技术飞速发展的一个特定产物,它以传输速度快(速率是一般电话双绞线的50倍),信息内容含量大,收看方式简单、网络技术结构要求低、接入方便、覆盖面广、消费不高且用户易于接受等特点已得到社会的广泛认同,正逐步成为一种新的广播电视文化传媒。作为有线数字电视内容建设的主要项目之一,数据广播可用一个中心平台以广播的方式向各联网分前端并对用户提供各种信息服务,主要内容有金融证券、远程教育、影视娱乐、游戏、体育、新闻、电子报刊、热门网络等。我们可以将数据广播的业务平台信息进行分门别类的优化组合,根据当地有线数字电视内容建设的需求,设置出适合广大用户专业化、个性化信息服务的电子节目指南,为有线数字电视的数据广播信息服务创造更广阔的空间,不断推进有线数字电视业务的更大发展。
四、有线数字电视的优点 有线数字电视具有如下优点:
(1)提高了电视节目的质量。数字化以后的电视信号传输,噪声没有积累,各用户的信号质量一样,提高了传输质量。我国目前有16省市和中央电视台都用了数字卫星电视节目,DVD(数字视盘)也已经上市。采用MPEG-2视频编码标准,视频比特率为4~5Mb/s,利用这些数字信号源,使用数字CATV(有线电视)传输到用户,图像尺寸(取样数×扫描行)704(720)×576(480),可将显示清晰度提到480线,主观评价约4.3分。与模拟的3分左右相比,图像等级提高1级。还可以传送高清晰度电视节目。
(2)增加了电视节目的数量。我国电视的模拟制式为PALD/K,频道带宽是8MHz。CATV采用数字调制方式为64QAM,1个8MHz模拟频道可以传8~10套数字电视节目。200MHz带宽内可以传200~250套节目。国外有的推荐用550~750MHz频段,国内某些有线电视台已由模拟频道占用,也可使用250~450MHz的增补频段。这样在CATV系统中就可以开展VOD(视频点播)、HDTV(高清晰度电视)及其它多媒体信息业务。
(3)能提供多功能业务。随着CATV的数字化,以往用模拟方式无法提供的电视业务都将成为可能,可以实现数字业务、交互式电视业务等新型服务方式,如提供电话、计算机浏览等业务,也可提供电视购物、电子银行、远程教育、VOD等新式有条件接收的交互式业务。用户从单纯的收视者变为积极的参与者。
国家广电总局当前的基本策略是:“要加大数字有线电视标准宣传贯彻力度,推进有线数字化进程”。也就是说,我国的数字电视应用将首先从有线电视数字化着手,有线网将成为我国发展数字电视的重要基础。数字电视的发展可以给有线电视网络带来很多的新业务。我们应抓住机遇,利用有线电视网络,构建有线数字电视多业务系统。使用数字传输技术(如DVB-C),完成有线电视网络从模拟到数字的升级改造,不仅保留了模拟有线电视网的基本属性和业务,还可拓宽数字化业务和应用的范围,使数字有线电视网络商业价值更加凸现,应用前景更加广阔。
第四篇:试论有线电视机房设备维护技术应用
摘 要:伴随我国人民生活水平提升速度不断加快,有线电视早已走进千家万户当中,大大的丰富了人们的业余生活时间。但是,有线电视节目在传输的过程中会因为机房设备原因造成画面不清晰、音质吵杂等现象,因此,我们应该时刻注意分析有线电视机房设备的常见故障,及时采取相应维修措施与后期维护技术,增强有线电视节目的播出质量与资源。文章结合了作者多年的机房工作经验,对有线电视机房设备常见故障进行了分析,且由客观角度出发提出了相关维护技术,以此达到优化和完善有线电视机房的目的。
关键词:有线电视;机房设备;故障
有线电视机房设备的安全管理是整个电视管理中重要的一环,是保证整个电视播放安全运行的重要前提。有线电视机房设备的常见故障直接影响着电视信号的传送域接收,在这一过程中我们需要制定好管理与维护的相应制度,能够熟悉信号变化的流程,建立制相应的维修制度,定期对系统进行检查,排除存在的安全隐患,始终保证设备处在最佳的状态,最终目的就是能够输出高质量的电视画面,带给人们高质量的生活享受。
数字接收和调制器故障排除与维护
调制器与数字接收器的故障与维护是有线数字电视机房设备故障中常见的现象,因此熟练的掌握该技术是做好数字电视机房管理与维护工作的关键。而数字卫星的接收机常出现的故障是开关电源,开关电源中的开关管由于功率非常的大导致发热很大,再加上长时间的高温工作会烘烤周围的一些电源电容,造成电容的容量发生变化。视频调制、射频电平输出等电位器,这些电位器由于经常进行频繁的调换并且设备的灰尘多较容易进行磨损,从而减少了设备的寿命。所以在进行设备的维护的时候保证电位器的清洁干净,同时对损坏的电位器设备进行及时的更换,更换时需要注意的是保证更换后的电位系数与原来的相同以免影响有线数字电视的信号传输与画面接收质量。
接地和隔离屏蔽防护措施应用
良好的环境卫生是避免机房设备故障的重要条件,机房设备的管理人员需对机房的温度、湿度、干净度等进行定期的检测保证机房内设备的干净整洁,避免事故的发生。即使是卫生不脏也要及时定期的进行打扫,及时的发现问题并且予以解决,避免因为机房的环境卫生带来的安全隐患。在保证机房适宜的温度清洁卫生的前提下,做好蓄电平的工作温度,因为温度过低的话会影响蓄电平的有效发挥,在日常的维护中做好通风散热措施的维护,避免设备因为散热不通而造成的损坏。
在机房设备中有些设备会对有线前端机房的有线电视信号造成一定的干扰,可能会导致图像的伴音信号质量下降影响到播放的质量,例如开关电源、交流电源形成的各种高低频的干扰等这些因素。再加上机房设备数量的不断增加,这一过程中视音频和社音频连线可能会引发干扰信号。连接线的屏蔽金属和编织网有些稀疏的话,起不到有效的屏蔽盒良好的接地通路的作用,一旦连线的质量不好还会导致图像网纹的干扰。在做好设备的维护以及查清楚具体的元原因后尽量的缩短连接线之间的线路距离,另外在购买的连接线保证是高质量的,在机房设备中将强电设备与弱电设备隔离放置、信号线与电源线独立的各自分开各走各的线槽。加强机房安全管理
(1)设法恢复设备的正常运行
当机房设备以及附属设备出现故障后,首先需要做的事使用能够替代的办法进行补救保证设备的正常运行。机房的温度过高导致的设备运行不正常时需要尽快降低设备的温度,温度降低后设备仍然不能正常进行的时候,说明是板件出现了故障,应该对板件进行及时的更换。机房供电出现问题的时候应迅速与电力部门进行及时的联系,尽量保证供电的有效及时。如果是机房的接地不良引起的雷击一般是不会烧坏板件的,但是需要及时的更换防雷器。
(2)判明故障的原因,按照故障处理的流程逐个进行排除
在保证设备正常运转的同时,可能具体的故障原因还是很难查找,这时现场的管理人员应该及时的联系技术人员,做到尽快找出故障原因及时的进行解决。假如是接地不良导致的设备被雷击,一方面需要更换设备的板件,另外需要通知电工查找相应的问题,做到问题的及时解决。
(3)查找原因及时修复总结经验教训,避免类似事故的发生
机房设备的维护是一件很繁琐的事情,在日常的生活中设备出现故障的频率大大的超过其它的故障,所以在日常的设备维护中做到设备的及时维护以及设备的清洁。通过经验教训能够及时的进行总结,不断地改进预防措施,避免类似事故的再次发生,所以各个维修部门需要建立故障的总结分析制度、切实的落实整改的措施做好设备的安全维护。
定期维护光纤发射机
现在的有线电视采用的是光纤数据传输,这样能够保证收视画面的质量。大家都知道光纤具有传输距离远、传输信号度高、损耗较小的优点,所以在现代通讯行业使用光纤作为发射机得到了广泛的应用。光纤发射机是没有电路图的,在日常的维护中需要进行数据的采集以及数据的对比分析,对其在正常情况下的输出功率、射频信号的调制深度进行相应的记录与汇编,以供机器出现故障时的参考资料。设备的维护以及维修人员通过面板测试孔直接测量电源的内部电压,通过状态进行判断发射机的正常状态并且进行记录和保存,以便于日后出现问题时能够及时的发现故障问题进行及时的补救。
保养及维护卫星天线
为了保证电视较好的收视效果、延长天线的使用寿命需要对卫星天线进行常规的维护以及保养维护。常规的保养包括对天线有转动轴的部位,定期的进行防锈处理,如加入黄油确保转动轴的灵活转动。对电缆与高频头连接做到防水处理,防止接头的氧化,影响到信号的接收效果。进行适当的保养是十分的必要的,大多数的高频头的损坏都是进水造成的,在高频头上的防水膜可以是具有一定强度和抗老化较强的化学成分做成的保护膜。除了在高频头上加上高质量的防水膜外还要平时多观察防止小鸟、蜜蜂等动物在上面筑巢,阻碍信号的及时接收或者使得信号变差,影响到画面的接收质量。
结束语
综上所述,有线电视是我国接收电视节目的主要形式,而有线电视机房既是有线电视节目信号的中转中心,也是保障电视节目信号和质量的关键环节。有线电视机房中设备较多,比较容易发生一些故障,因此需要在日常工作中做好故障排除和技术维护等相关工作,加强有线电视机房的工作能力。
第五篇:关于EDFA在光纤有线电视系统中的应用
Easy-Link杭州易联电子 关于PDFA在光纤有线电视系统中的应用
胡小波 葛逢春 郑鸿章
摘要:由于PDFA在1300nm波长窗口优良的放大性能,工程实用型的PDFA的出现,相对与1550nm的光纤CATV系统,以其优异的性能价格比对我国当前大量铺设的1310nm的CATV统的兴建、低成本改造与系统升级有着重大的实际意义。本文介绍了工程实用型PDFA的性能参数、应用PDFA后的HFC系统的组网方式、应用PDFA后的1310nm波长CATV系统与1550nm波长CATV系统的比较。
关键词:PDFA,HFC,CATV
我国是有线电视大国。有线电视入网用户迄今已近九千万户。而由于国家CATV光纤干线网的建成,全国统一的光纤CATV网络的实现指日可待,也使光纤局域网的建设迫在眉睫,可以肯定,今后几年会掀起一个光纤有线电视建设与改造的高潮,而工程实用型PDFA的出现将以其优异的性能价格比使现有的光纤CATV网络建设的格局发生根本性的改变。本文将介绍PDFA的原理、性能参数、应用PDFA后的HFC系统的组网方式、应用PDFA后的1310nm波长CATV系统较1550nm波长CATV系统在性能价格比上的优势。
一、镨光纤放大器(PDFA)的原理与技术性能参数
掺镨光纤放大器(PDFA)是工作于1300nm波长窗口的,以掺镨光纤作为增益介质,以1017nm附近波长的激光器作为泵浦光源的一种光纤放大器。PDFA的性能主要决定于掺镨光纤、泵浦光源的性能及PDFA的光路设计。
本公司的O-Band工程化实用型PDFA是采用高可靠性半导体泵浦源与高效率的PDF设计技术,并对PDFA光路结构进行优化设计而制造的整机,其功率可高达17dBm以上,工作带宽为1290nm至1320nm,非常低的模拟失真,可广泛适用于1310nm CATV系统,数字光通信系统,DWDM系统,及光器件性能的测试。
二、应用PDFA的光纤CATV系统组网方式
光纤通信技术的发展给有线电视网络带来革命性的变化,光纤对信号格式、信号速率传输透明的特性、极大的带宽使在光纤有线网络上传输所有的业务(数据通信、语音、视频等)信号成为可能。光纤有线电视网的宽带资源和网络物理结构为建设三网合一的新型多媒体互联网络提供了良好的物理基础。
一个完整的有线电视互联网络由信息源系统、骨干网系统、接入网系统、用户端系统组成。信息源系统包括所有提供给网络的视音频信息,Internet信息和高速数据广播信息及将这些信息发送到有线电视互联网络上的一切前端设备。信息源一般要位于省(或国家)网络总前端。骨干网系统指的是由国家--省(市)--市(地)--县的光纤有线电视传输网。为环形自愈结构,以利于网络的高稳定性和高可靠性。采用同步数字体系SDH或密集波分复用DWDM系统作为传输信号的技术手段,采用的网络传输协议为地址:杭州市登云路639号杭州电子市场(文化商城)二楼2D217号(杭州易联电子商行)邮编:310011 电话:0571-89902217(传真)手机:***邮箱:y-sw@163.com网址:www.xiexiebang.comR、CSO、CTB是在进行有线电视系统设计时首先要考虑的最重要的三个参数。计算方法如下:
CNR=CNR额(44)+10LG(N额/N实)(dB)
CNR额是查表所得的载噪比,N实是实际工作的频道数。
CTB实=CTB额(-55)+20LG(N额/N实)(dB)
CSO=CSO额(-55)+10lG(N额/N实)(dB)
其中CNR的指标可以通过提高光功率,提高设备的设计指标,使其在光缆部分中的比例减小,来满足电缆分配系统的要求。但是CSO和CTB的指标完全取决于设备,一般发射机CSO和CTB的设计指标在满信道时为-65dB,在“光-电-光”转换模式下各级光网络中均被占去约20%和30%,那么在二级光网络后留给电缆分配系统中的比例仅为非作50%和30%,根据CTB=CTB(单台指标)+201gN(N是放大器的串联级数),如果采用较为理想的功率倍增式放大器,按单台CTB为-74dB计算得出电缆分配系统经不起3级放大。
因为有线电视系统的性能要求,和“光--电--光” 转换方式本身对传输信号格式、速率的不透明限制了将来的数据通信、语音、视频业务的融合,决定了这种方式在“县-乡镇-村”的联网中不应当存在。
因此最佳的解决方案是利用光纤放大器。利用光放大器直接光信号放大,对于CSO和CTB指标几乎没有影响,只是CNR指标有所劣化,但只要考虑将放大器的输入光功率Pin设计大一些(如Pin>3.5dBm),就可将劣化值控制在1dB以内。
2.应用PDFA后的1310nm与1550nm波长系统的性能价格比较
适合于有线电视系统传输的有1310nm和1550nm光波两个窗口,目前在我国已敷设的有线电视光纤网90%以上都工作在1310nm波段这一窗口。现在运行的“县--乡(镇)”光纤CATV网要改造成“县--乡--村”光纤CATV网,在工程实用型PDFA没有出现之前,要进行远距离传输,只能采用全部更换成1550nm系统。但是PDFA使1310nm波长光纤CATV系统取代1550nm波长光纤CATV系统具有更优的性价比。
首先,1310nm波长的模拟调制的光信号传输的距离比1550nm波长更远。这是由1550nm波长光在G.652光纤中的色散效应决定的。单模光信号在光纤中传播时,由于其频率不可能是严格的单一频率,其光信号有一定的谱宽,而不同频率的光在光纤中折射率不同造成传播速度略有差别,使光信号的谱宽展宽称之为色散。当调制波形是模拟信号时,则检波后电平随信号频率的增高而降低,表现为非线性失真,使基波的谐波分量增加,CATV信号在光纤网中传输造成CSO和CTB指标的劣化,从而引起系统性能劣化。1550nm模拟系统由于存在着色散特性制约了其传输距离即使是在加EDFA中继后,也不能超过150公里(虽然其损耗为0.25dB/Km,较1310nm光少0.1dB)。而1310nm波段为G.652的零色散窗口,有实验证明,加PDFA进行中继后,1310nm模拟系统的传输距离可以轻易的达到210公里以上,整个系统的CNR、CSO、CTB指标相比1550nm系统无任何的逊色。
其次,应用PDFA的1310nm系统价格较应用EDFA的1550nm系统远为便宜,特别是在对原有1310nm系统改造时更是如此。对我国一些经济欠发达的中西部地区这一点显的尤为重要。目前1550nm设备昂贵,一台10mW的1550nm光发射机的价格为人民币20万左右,而传输同等距离的1310nm光发射机需要14mW的输出功率,其价格大约为5万人民币;一台17dBm的EDFA价格进口机在人民币16万左右,国产在14万左右。而一台17dBm的PDFA的价格在人民币18万左右。这样,按上述主要设备来考虑:在新建系统时,1550nm系统比1310nm系统造价要高人民币13万左右;而在原有的1310nm系统基础上进行改造,1550nm系统比1310nm系统造价要高18万
左右,这还没有考虑用1550nm系统整个更换1310系统的工程量远远超出1310nm系统基础上直接改造的工程量。尤其在规模中等的改造工程中使用带PDFA的1310nm系统性价比更高,更为经济科学。
四.结语
工程实用型PDFA的出现,由于其优异的性能价格比,给原有1310nm系统的改造和新建1310nm HFC系统提供了一条简捷的、投资少、见效快的途径。使带PDFA的1310nm系统取代1550nm系统成为今后“县--乡--村”HFC网络建设的首选方案。对我国特别是相对落后的中西部地区有线电视事业的发展将会起到巨大的推动作用。