数字电视与光纤传输技术的结合

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1、分类号编编号烟 台 大 学学毕 业 论 文文（设 计）数字电视视与光纤纤传输技技术的结结合Unitte DDigiitall Teelevvisiion andd Fiiberr Oppticc Taansmmisssionn申请学位位： 工学学学士 院系：光光电信息息科学技技术学院院专业： 电子信信息工程程 姓 名：学号： 2200661355031102 指导老师师：20100年5月20日烟台大学学数字电视视与光纤纤传输技技术的结结合姓 名名：导师：20100年5月20日烟台大学学烟台大学学毕业论论文（设设计）任任务书院（系）：光电信信息科学学技术学学院姓名学号毕业届别别20100专业电子

2、信息息工程毕业论文文（设计计）题目目数字电视视与光纤纤传输技技术的结结合指导教师师学历硕士研究究生职称副教授所学专业业具体要求求(主要内内容、基基本要求求、主要要参考资资料等)：全面收集集与论题题相关的的资料，通通过对数数字电视视与光纤纤传输原原理的学学习研究究和对光光接入技技术的理理论探讨讨，尤其其通过对对CATTV和HHFC接接入技术术的探索索性研究究，归纳纳总结出出当今数数字电视视与光纤纤传输技技术结合合的完整整的技术术特性及及性能优优点，并并对其发发展前景景提出你你的看法法。要求求内容充充实详尽尽，及时时向老师师汇报工工作进展展，独立立完成任任务。提交与论论文内容容相关英英文资料料一份

3、，同同时提交交你的译译文。进度安排排： 114周：广泛收收集和论论文相关关的资料料，阅读读文献； 56周：继续阅阅读、整整理相关关文献，提提出论文文初步框框架及构构想； 710周周：进一一步充实实和完善善框架结结构，进进行分析析归纳。 1113周周：撰写写论文，修修改，打打印；14周：答辩。指导教师师（签字字）：赵赵艳20100年 2月25 日院（系）意意见：教学院长长（主任任）（签签字）：年 月月日备注：【摘要】当当前，信信息技术术的发展展日新月月异，在在数字电电视中，采采用了双双向信息息传输技技术，增增加了交交互能力力，赋予予了电视视许多全全新的功功能，使使人们可可以按照照自己的的需求获获

4、取各种种网络服服务，包包括视频频点播、网网上购物物、远程程教学等等新业务务。利用用光纤传传输数字字电视节节目具有有频带宽宽、容量量大、损损耗低、重重量轻，抗抗干扰能能力强、保保真度高高、工作作性能可可靠等优优点。而“最后后一公里里”的接入入网一直直是制约约实现全全光网的的瓶颈。在在众多高高速数据据接入方方式中，HHFC（HHybrrid Fibber Coaaxiaal,光光纤/同同轴电缆缆混合网网）网在在传输带带宽等方方面具有有其他网网络所无无法比拟拟的优越越性，而而且是中中国目前前普及率率最高的的入户接接入方式式。但要要实现多多媒体交交互式业业务的传传输，需需要对其其进行双双向化改改造。E

5、EPONN（Ettherrnett Paassiive Opiicall Neetwoork，以以太无源源光网络络）作为为多业务务宽带接接入方式式具有优优异特性性。利用用EPOON改造造HFCC网是解解决“最后一一公里网网”的有效效手段。论文首先先简要介介绍了数数字电视视、光纤纤传输和和光接入入技术。详详细介绍绍和分析析HFCC接入技技术、PPON技技术尤其其是EPPON技技术。最最后在此此基础上上，详细细介绍、分分析了结结合EPPON技技术改造造HFCC网的技技术，以以及EPPON在在有线电电视中的的应用。【关键字字】数字字电视；光纤传传输；HHFC；PONN；EPPONAbsstraact

6、Nowwadaays, thhe iinfoormaatioon ttechhnollogyy deevellopeed ffastter andd faasteer.DDigiitall TVV usse twwo-wway infformmatiion traansmmisssionntecchnoologgy,tthe abiilitty hhaviing inccreaasedd innterracttivee inn Digiitall TVV,givven TV to a llot of braand-neww fuuncttionn,makiing peooplee caan g

7、gainn thhe vvariiouss neetwoork serrvicce aaccoordiing to sellf nneedd,inncluudinng nnew bussineess succh aas VVideeo OOn DDemaand, Onnlinne SShopppinng, Disstannce Leaarniing. Usseinng OOptiicall fiiberr too trranssporrt DDigiitall TVV prrogrram hass muuch advvanttagee, llikee wiide banndwiidthh, l

8、largge ccapaacitty, loww looss, liightt weeighht, antti-iinteerfeerennce abiilitty, higgh ffideelitty, andd reeliaablee peerfoormaancee.The laast mille acccesss neetwoork hass beeen resstriicteed tto aachiievee alll-ooptiicall neetwoork botttleenecck. Amoong thee muultiiplee acccesss mmodees ffor hi

9、ggh sspeeed ddataa, HHFC nettworrk (Hybbridd Fiiberr Cooaxiial) haas sstroong supperiioriity in traansmmissson banndwiidthh thhat anyy ottherr neetwoork cannnott coompaare witth. At preesennt, HFCC iss allso thee moost poppulaar aacceess modde iin CChinna. Butt iff wee waant achhievve tthe traansmmi

10、sssionn off muultiimeddia intteraactiive serrvicces, wee neeed twoo-waay mmodiificcatiion. Ass a matturee brroaddbannd aacceess modde ffor mullti-serrvicce, EPOON (Ethhernnet Passsivve OOpiccal Nettworrk) feaaturres outtstaandiing chaaraccterristticss. MMakiing usee off EPPON to refformm thhe HHFC n

11、ett iss ann efffecctivve mmeanns tto rresoolveethee llastt miile acccesss nnetwworkk.Papeer bbrieeflyy inntrooducces Digiitall TVV, OOptiicall Trannsmiissiion andd Optiicall Acceess Techhnollogyy, deetaiileddly inttrodduciing andd annalyysinng tthe HFCC acccesss ttechhnollogyy , thee POON ttechhnoll

12、ogyy annd EEPONN teechnnoloogy esppeciiallly. Finnallly, on thee baasiss, ppapeer iintrroduucess annd aanallysees tthe tecchnoologgy oof uuseiing of EPOON tto rrefoorm thee HFFC nnet, annd tthe apppliccatiion of EPOON iin tthe cabble telleviisioon.Keyy woordss DDigiitall TVV ; Optticaal ffibeer ttra

13、nnsmiissiion ; HHFC ; PPON ; EEPONN目录第一章绪绪论1第一节数数字电视视与光纤纤传输的的结合11第二节光光接入网网遇到的的问题11第三节 HFCC接入技技术2第四节PPON技技术2一、POON的概概念2二、EPPON的的概念22第五节结结合EPPON技技术实现现HFCC双向改改造3第二章数数字电视视3第一节数数字电视视的定义义3第二节数数字电视视的优势势4第三节数数字电视视的应用用范围55第三章光光纤传输输和光接接入技术术5第一节光光纤传输输的原理理5第二节光光纤传输输的特点点6第三节光光接入技技术7第四节光光纤传输输用于数数字电视视的优点点8第四章CCATV

14、V和HFCC接入技技术9第一节CCATVV网9一、 CCATVV网的结结构9二、CAATV网网的改进进与未来来10第二节HHFC接接入技术术11一、HFFC宽带带接入的的关键技技术122二、HFFC用于于流向交交互式业业务存在在着严重重缺陷114第五章无无源光网网络155第一节PPON的的概念及及其特点点15第二节各各种POON166一、APPON117二、GPPON117三、EPPON117四、APPON、GPOON、EPOON的比比较188第三节EEPONN基本工工作原理理20第六章EEPONN在有线线电视中中的应用用21第一节传传输宽带带信号以以及开展展数字电电视点播播业务222第二节整

15、整合有线线电视信信号传输输22第三节作作为回传传通道：HFCC光点网网管的回回传通道道23第七章展展望接入入网未来来发展之之道利用用EPOON改造造HFCC网络244第一节EEPONN技术与与HFCC网的相相同点224第二节利利用EPPON+EOCC组网技技术对HHFC网网的改造造25一、EOOC技术术分析与与选择225二、EPPON+EOCC组网技技术255第三节HHFC+Cabble Moddem和EPOON技术术方案的的比较226结束语227致谢288参考文献献29烟台大学毕业论文（设计）第一章 绪论第一节 数字电电视与光光纤传输输的结合合数字电视视以其传传输质量量好、容容量大以以及可双

16、双向传送送等特点点受到社社会的普普遍欢迎迎而得到到迅速发发展。利利用光纤纤传输数数字电视视节目具具有频带带宽、容容量大、损损耗低、重重量轻，抗抗干扰能能力强、保保真度高高、工作作性能可可靠等优优点。不不仅能扩扩大有线线电视覆覆盖面，提提高整个个有线电电视系统统的指标标。而且且解决了了全电缆缆网放大大器维护护难的问问题。近近年来随随着技术术和生产产工艺的的进步，光光纤传输输网将成成为有线线电视的的最主要要传输手手段。我国的有有线电视视网络是是国家重重要的信信息化基基础设施施，经过过多年发发展现已已成为世世界上用用户规模模最大的的有线电电视网络络。有线线电视网网络宽带带化、双双向化的的发展趋趋势是

17、“光进铜铜退”，将光光纤进一一步向用用户端推推进，实实现高可可靠、高高带宽、高高承载力力、可管管理、可可运载的的目标。第二节 光接入网网遇到的的问题在将光纤纤进一步步向用户户端推进进的过程程中，传传输网已已基本实实现了数数字化和和光纤化化，交换换网也基基本实现现了数字字化和程程控化，而而被称作作“最后一一公里”的接入入网发展展则显得得相对缓缓慢，直直接影响响到网络络提供业业务的容容量、质质量、速速度以及及对网络络资源的的开发利利用，成成为制约约整个网网络发展展的瓶颈颈。随着着社会的的进步，人人们对电电视的要要求已不不仅仅局局限于收收看单一一的电视视节目，还还要求高高清晰度度的电视视、视频频点播

18、、互联网接入、远程教学、远程医疗、电子邮件等多媒体信息服务。所以，我们越来越迫切的需要解决“最后一公里”的接入网问题，最终实现光纤到户（FTTH）。接入网是整个网络中较为复杂的部分，其投资比重是非常大的。网络可以分为3部分：核心网、城域/本地网、接入网。接入网（AN）是由业务节点接口（SNI）和相关用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（如线路设备和传输设备）所组成的。图1.2.1显示的是接入网在整个网络结构中的地位。用户终端FTTH接入网城域/本地网核心网图1.2.1接入网在整个网络结构中的地位接入网主主要分为为有线接接入和无无线接入入两种。有有线接入入网包括括铜线接接入网、光光纤接入入

19、网和混混合光纤纤/铜缆缆接入网网。无线线接入网网包括固固定无线线接入网网和移动动接入网网。有线线方式主主要采用用如下方方式实现现接入：一是HHFC方方式，即即在原有有的CAATV（Cable Television，有线电视）的基础上，以光纤为主干传输，经同轴电缆实现用户的接入；二是以光纤作为传输媒介，实现光纤到路边、光纤到大楼和光纤到家等多种形式的接入。第三节 HFC接接入技术术HFC（HHybrrid Fibber Coaaxiaal，混混合光纤纤同轴网网）网采采用光纤纤到服务务区，而而在进入入用户的的“最后一一公里”采用同同轴电缆缆。HFFC是宽宽带接入入技术中中最早成成熟和进进入市场场的

20、。它它是一种种以模拟拟频分复复用技术术为基础础，综合合应用模模拟和数数字传输输技术、光光纤和同同轴电缆缆技术的的宽带接接入网络络。除了了CATTV业务务外，它它还可以以提供语语音、数数据和其其他交互互型业务务。HFFC接入入网由光光纤干线线和同轴轴分配总总线组成成，光节节点通过过同轴电电缆总线线服务的的用户数数为10005500户户。HFC融融数字与与模拟传传输为一一体，集集光电功功能于一一身，同同时提供供较高质质量和较较多频道道的传统统模拟广广播电视视节目、较较好性能能价格比比的电话话服务、高高速数据据传输服服务和多多种信息息增值服服务，以以及交互互式数字字视频应应用。有有线电视视网就是是一

21、个最最典型的的HFCC网，它它比较合合理有效效地利用用了当前前的先进进成熟技技术，提提供较高高质量和和较多频频道的传传统模拟拟广播电电视节目目。但由由于是针针对模拟拟电视节节目的广广播传输输，传统统的HFFC网络络并不具具备上行行回传通通道，为为满足开开展数字字电视点点播和高高频宽带带接入等等业务的的需求，就就必须对对原有的的网络进进行双向向化改造造。第四节 PONN技术一、POON的概概念PON（PPasssivee Oppticcal Nettworrk：无无源光纤纤网络）技技术是一一种质优优价廉的的宽带接接入技术术。POON：指指ODNN（Oppticcal Disstriibuttio

22、nn Neetwoork：光纤分分布式网网络）不不含有任任何电子子器件及及电子电电源，OODN全全部由光光分路器器（Spplittterr：分支支器）等等无源器器件组成成，不需需要贵重重的有源源电子设设备。PPON是是一种采采用无源源光网络络(前端端和光节节点之间间没有有有源设备备、器件件)的技技术，是是一种新新兴的透透明的宽宽带接入入技术。PPON网网络起始始于前端端的线路路终端(OLTT)，终终止于光光节点的的光网络络单元(ONUU)。中中间使用用普通光光分路器器进行光光能量分分路。PON网网络的突突出优点点是消除除了户外外的有源源设备，所所有的信信号处理理功能均均在交换换机和用用户宅内内

23、设备完完成。而而且这种种接入方方式的前前期投资资小，大大部分资资金要推推迟到用用户真正正接入时时才投入入。它的的传输距距离比有有源光纤纤接入系系统的短短，覆盖盖的范围围较小，但但它造价价低，无无须另设设机房，维维护容易易。因此此这种结结构可以以经济地地为居家家用户服服务。二、EPPON的的概念EPONN（Ettherrnett Paassiive Optticaal NNetwworkk）是在在PONN的基础础上，用用以太网网（Ettherrnett）取代代ATMM作为数数据链路路层协议议。将以以太网技技术与PPON技技术结合合，这样样就拥有有了以太太网的诸诸多优势势，如技技术简单单、成熟熟、

24、良好好的兼容容性及可可对IPP业务进进行有效效承载等等，从而而构成一一个可以以提供更更大带宽宽、更低低成本和和更宽业业务能力力的新一一代光接接入网技技术。EEPONN采用点点到多点点结构、无无源光纤纤传输方方式，上上、下行行速率目目前可达达到1GGbitt/s，因因此也称称GEPPON。EPONN主要分分为三部部分，即即光线路路终端（OOLT：Optticaal LLinee Teermiinattionn）、光光网络单单元（OONU/ONTT：Oppticcal Nettworrk TTermminaal /Optticaal LLinee Unnit）和和光分配配网络（OODN：Optti

25、caal DDisttribbutiion Nettworrk）组组成。其其中OLLT位于于局端，一一般是在在局端机机房，OONU位位于用户户端，可可以是路路边（FFTTCC）、住住宅楼（FFTTBB），或或者是用用户家中中（FTTTH）。第五节 结合EEPONN技术实实现HFFC双向向改造目前有线线电视运运营商日日益面临临有线接接入网络络的“瓶颈”，EPPON系系统可用用于传输输声音、数数据和视视频，是是实现多多媒体传传输的很很好的解解决方案案。EPPON网网络的结结构与HHFC网网络的体体系结构构没有太太大差异异，由于于光纤线线路结构构与CAATV光光网络兼兼容，因因此可利利用现有有的CA

26、ATV网网络的光光纤线路路直接承承载数据据，实现现数据和和CATTV信号号的共纤纤传输。从下行方向上看，HFC和EPON都是多用户共享系统，即多个用户共享同一前端设备、同一光缆和一个光分路器。因此，HFC与EPON技术相结合，可以快捷实现HFC网络的双向改造，并可以为用户提供更大带宽，甚至向FTTH平滑过渡。EPONN+EOOC组网网方案是是在广电电有线HHFC网网络已有有预留光光纤基础础之上，直接接利用原原有的入入户同轴轴电缆构构架独立立的宽带带IP网网络，不不需对入入户电缆缆进行二二次改造造。采用用EPOON技术术可以在在当今光光纤普遍遍入楼的的情况下下，提供供对称高高带宽，节节省主干干光

27、纤，满足不同用户的个性化业务需求；采用EOC技术可以充分利用和保护最后一段同轴电缆有效实现最后入户同轴电缆的双向改造。第二章数数字电视视第一节 数字电电视的定定义数字电视视是电视视数字化化和网络络化后的的产物。是指包括节目摄制、编辑、发送、传输、存储、接收和显示等环节全部采用数字处理的全新电视系统。也可以说数字电视是在信源、信道、信宿3个方面全面实现数字化和数字处理的电视系统。其中电视信号的采集（摄取）、编辑加工、播出发送（发送）属于数字电视的信源，传输和存储属于信道，接收端与显示器件属于信宿。其具体传输过程是：由电视台送出的图像及声音信号，经数字压缩和数字调制后，形成数字电视信号，经过卫星、

28、地面无线广播或有线电缆等方式传送，由数字电视接收后，通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。数字电视视已不仅仅仅是传传统意义义上的电电视，而而是能提提供包括括图像、数数据、语语音等全全方位的的服务，是是3C（计算机机（Coompuuterr）、通通讯（CCommmuniicattionn）和消消费类电电子产品品（Coonsuumerr Ellecttriccs）融合的一个典范，是计算机、传输平台、消费电子三个环节的聚焦点。第二节 数字电电视的优优势数字电视视技术与与原有的的模拟电电视技术术相比，有有如下优优点： 1、图图像传输输质量较较高，距距离远。模拟电视视图像信信号在传传输

29、过程程中，要要受到传传输信道道特性（幅幅频特性性、微分分增益、微微分相位位特性）和和噪声干干扰等的的影响，质质量不高高，而且且经过多多次转换换传输，通通道特性性和噪声声干扰等等影响的的积累，导导致图像像质量的的进一步步下降，而而这些影影响对于于数字电电视信号号来说有有些是不不存在的的。电视视信号经经过数字字化后是是用若干干位二进进制的两两个电平平来表示示，因而而在连续续处理过过程中或或在传输输过程中中引入杂杂波后，其其杂波幅幅度只要要不超过过某一额额定电平平，通过过数字信信号再生生，都可可能把它它清除掉掉，即使使某一杂杂波电平平超过额额定值，造造成误码码，也可可以利用用纠错编编、解码码技术把把

30、它们纠纠正过来来。所以以，在数数字信号号传输过过程中，不不会降低低信杂比比，收端端图像质质量基本本保持与与发端一一致，且且传输距距离不受受限制。2、频谱谱资源利利用率高高。频谱资源源是重要要的国家家资源，模模拟电视视的频谱谱资源有有限，一一套模拟拟电视节节目要占占用366MHzz带宽的的卫星转转发器，占占用8MMHz的的地面电电视广播播和有线线电视频频带。而而数字电电视采用用压缩编编码技术术，在336MHHz的卫卫星转发发器中传传输5套套SDTTV（标标准清晰晰度电视视）节目目，显示示清晰度度约4000线，在在一个88MHzz频道内内传输44套以上上的SDDTV节节目。 3、提提供全新新的业务

31、务，实现现高速数数据传输输。在数字电电视通信信中可以以互不干干扰地同同时传输输文字、数数据、语语音、静静止图像像等多种种数字信信息。数数字电视视网可与与计算机机网、点点新网互互联互通通，不仅仅使信息息源更为为丰富，还还可以增增加用户户与各种种信息源源之间的的交互性性，实现现用户自自由点播播节目、电电子商务务、网上上购物、网网上教学学、网上上医疗、网网上游戏戏等多种种高速数数据业务务。（在在8MHHz带宽宽内采用用64QQAM调调制，可可以传输输约322388Mbiit/ss的数据据率）4、易于于实现信信号的存存储，而而且存储储时间与与信号的的特性无无关。近年来，大大规模集集成电路路(半导导体存

32、储储器)的的发展，可可以存储储多帧的的电视信信号，从从而完成成用模拟拟技术不不可能达达到的处处理功能能。例如如，帧存存储器可可用来实实现帧同同步和制制式转换换等处理理,获得得各种新新的电视视图像特特技效果果。5、压缩缩后的数数字电视视信号经经数字调调制后，可可进行开开路广播播，在设设计的服服务区内内(地面面广播)，观众众将以极极大的概概率实现现“无差错错接收”(发“0”收“0”，发“ l”收“l”)，收收看到的的电视图图像及声声音质量量非常接接近演播播室质量量。6、信号号稳定可可靠，设设备维护护简单、使使用方便便。模拟电视视信号数数字化后后，信号号以二进进制码的的形式出出现，它它只有“0”和“

33、1”两种状状态，二二进制数数字信号号不受电电源波动动、器件件非线性性的影响响，所以以信号能能保持稳稳定、可可靠。处处理数字字信号可可采用大大规模集集成电路路，可降降低设备备的功耗耗，减少少体积，提提高设备备的可靠靠性。同同时数字字化设备备不需调调节，维维护简单单，使用用方便。7、节省省发送功功率，覆覆盖范围围广。 数字电电视发射射设备在在相同覆覆盖服务务区所需需平均功功率，比比模拟电电视发射射设备的的峰值功功率要低低一个数数量级，比比如模拟拟MMDDS（无无线微波波多点分分布式系系统）的的接收电电平最低低为566dB。而而数字MMMDSS在644QAMM调制下下接收电电平仅为为39ddB，所所

34、以数字字电视发发射设备备的覆盖盖范围比比模拟电电视相同同功率的的发射设设备的覆覆盖范围围大好几几倍。8、灵活活友好的的人机界界面。灵活和易易用的人人机交互互界面，便便于普通通群众操操作，除除显示设设备外，容容易系统统集成而而大规模模生产，价价格低廉廉，便于于推广普普及。9、易于于实现条条件接收收。 数字电电视信号号容易进进行加密密/加扰扰，有利利信息安安全，便便于实现现付费电电视、视视频点播播及交互互式电视视。第三节 数字电电视的应应用范围围1、基本本业务：只要节节目源许许可，用用户可以以收看数数百套数数字电视视节目，以以及几十十套调频频广播节节目和数数字音频频广播(DABB)节目目。2、扩展

35、展业务：可提供供如图文文电视、电电视会议议、数据据信息广广播、加加密电视视、视频频点播等等。3、增值值业务：可通过过双向传传输系统统进行交交互式的的多功能能应用，如如互联网网接入、远远程教学学、远程程医疗、电电子邮件件、计算算机联网网、数据据通讯、家家庭保安安监控等等多媒体体信息服服务。第三章 光纤传传输和光光接入技技术第一节 光纤传传输的原原理光纤传输输是以光光波作为为载波，光光纤为传传输介质质的传输输方式。它它主要是是由光发发送、光光传输和和光接收收三个部部分组成成。具体体情况见见图3.1.11。信号出电视信号入光发送光接收光纤图3.1.1光纤传输光发送部部分主要要由光源源、驱动动器和调调

36、制器组组成。系系统要求求光源输输出一定定的光功功率，谱谱线宽度度。工作稳定定可靠，寿寿命长，系系统中广广泛使用用LD（半半导体激激光器）和LED（发光二极管）。由光源发出的光波，在调制器中受到电视信号的调制，成为已调光波。目前广泛使用的是半导体光源的直接强度调制。光发送机中广泛使用1310nm或者1550nm分布反馈DFB激光器，发送机光输出强度为2-15mW。光传输部分主要由光纤或光缆和中继器组成，短距离传输中小需中继器，对光纤传输特性总的要求是，损耗尽可能低和带宽尽可能宽。光传输线路损耗还包括光纤接头和连接器的损耗。因此，尽可能减少光纤接头和连接器的损耗，增加光纤长度。光纤的损耗和带宽限制

37、了光波的传输距离，长光纤传输线路每隔一定的距离应加入一个中继器。光接收部分的主要部件是光电检测器，光电检测器光信号变换成电信号处理放大到足够电平的原信号。为了能有效地将微弱的光信号转换成电信号，光电榆测器的响应度要高，噪声要低，响应速度要快。目前，使用的光电检测器有无增益的PIN光电二极管和有增益的雪崩光电二极管2种。一般光接收机的输入光功率以0-2bBm范围为最佳。光电转换后，射频信号被重新放大，提供了足够的输出电信号。第二节 光纤传传输的特特点光纤传输输之所以以受到人人们的极极大重视视，这是是因为和和其它手手段相比比，具有有无以伦伦比的优优越性。 1、通信信容量大大 从理论上上讲，一一根仅

38、有有头发丝丝粗细的的光纤可可以同时时传输110000 亿个个话路。虽虽然目前前远远未未达到如如此高的的传输容容量，但但用一根根光纤同同时传输输50万个个话路（440Gbb/s）的试验已经取得成功，它比传统的同轴电缆、微波等要高出几千乃至几十万倍以上。一根光纤的传输容量如此巨大，而一根光缆中可以包括几十根甚至上千根光纤，如果再加上波分复用技术把一根光纤当作几根、几十根光纤使用，其通信容量之大就更加惊人了。 2、中继继距离长长 由于光光纤具有有极低的的衰减系数（目目前商用用化石英英光纤已已达0.25dBB/kmm 以下下），若若配以适适当的光光发送与与光接收收设备，可可使其中中继距离离达数百百公里

39、以以上。这这是传统统的电缆缆（1.5kmm）、微微波（550kmm）等根根本无法法与之相相比拟的的。因此此光纤通通信特别别适用于于长途一一、二级级干线通通信。 3、保密密性能好好 光波在光光纤中传传输时只只在其芯芯区进行行，基本本上没有有光“泄露”出去，即即没有纤纤间串扰扰，不易易被窃听听，因此此其保密密性能极极好。适适于在对对保密性性要求强强的军政政单位使使用。4、抗电电磁干扰扰能力强强光纤是不不用金属属的光导导纤维，即即使工作作在电磁磁场附近近或处于于核爆炸炸后强大大的电磁磁干扰的的环境中中，光纤纤也不会会产生感感应电压压和感应应电流。这这有利于于传送动动态图像像（如可可视电话话和电视视节

40、目），靠靠近高压压输电线线和与电电气化铁铁路并行行敷设，通通信业不不受干扰扰，适于于在工厂厂内部的的自动控控制和监监视系统统应用，也也有利于于在多雷雷地区、飞飞机上使使用。5、体积积小、重重量轻、便便于施工工维护 光纤直径径一般只只有几微微米到几几十微米米，相同同容量的的话路光光缆，要要比电缆缆轻900%995%（光光缆的质质量仅为为电缆的的1/22011/100），直直径不到到电缆的的1/55。故运运输和敷敷设均比比铜线电电缆方便便，并利利于在军军用战斗斗机上作作信号控控制用。光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底和架空。 6、原材材料来源源丰富，节约有色金属和能源制造石英

41、英光纤的的最基本本原材料料是二氧氧化硅即即砂子，而而砂子在在大自然然界中几几乎是取取之不尽尽、用之之不竭的的。因此此其潜在在价格是是十分低低廉的。而电电缆所需需的铜、铝铝产则是是有限的的，采用用光缆后后可节省省大量的的铜材。制制造1000000km光光纤比1100000kmm单管同同轴铜线线节约能能源2.6410J，这这和标准准煤为9910kgg。光纤还具具有均衡衡容易、抗抗腐蚀、不不怕潮湿湿的优点点，因而而经济效效益非常常显著。第三节光光接入技技术宽带光接接入网指指由用户户网络接接口与相相关的业业务节电电接口之之间，全全程以光光纤作为为传输媒媒质，或或者以光光纤作为为主干传传输媒质质，以金金

42、属线或或者无线线作为用用户末端端传输媒媒质，采采用各种种宽带承承载技术术的一系系列信息息传送实实体所组组成的全全部设施施；具备备支持现现有宽带带业务、窄窄带业务务以及扩扩展支持持未来业业务开展展所需要要的承载载能力，并并可经由由网络管管理接口口进行配配置和管管理。光纤通信信具有通通信容量量大、质质量高、性性能稳定定、防电电磁干扰扰、保密密性强等等优点。在在干线通通信中，光光纤扮演演着重要要角色，在在接入网网中，光光纤接入入也已经经成为发发展的重重点。宽带光接接入网具具有以下下一些主主要特征征：l 全程以光光纤作为为传输媒媒质，或或者以光光纤作为为主干传传输媒质质，以金金属线或或无线作作为用户户

43、末端传传输媒质质；l 具有高带带宽、长长距离的的传送能能力；l 支持多业业务接入入，包括括各种窄窄带业务务、宽带带业务以以及对未未来业务务的扩展展支持能能力，以以及上述述业务的的同时接接入；l 支持IPP作为上上层业务务的承载载，可以以作为下下一代网网的接入入层网络络；l 支持接入入网络的的平滑演演进。光接入分分有源接接入和无无源接入入两种：有源接接入包括括SDHH、PDDH等，基基于无源源光（PPON）的的接入是是无源接接入。接接入网的的主要特特征是汇汇聚众多多用户的的各种业业务，PPON的的基本原原理就是是在一定定的物理理限制和和带宽限限制条件件下，让让尽可能能多的终终端设备备（ONNU）

44、来来共享局局端设备备（OLLT）和和馈送光光纤。目目前主要要有3种种PONN技术：APOON、EEPONN和GPPON。根据光纤纤（准确确地说是是ONUU）离用用户终端端的远近近可将光光纤接入入分为FFTTCCab（光光纤到交交接箱）、FFTTBB/FTTTC（光光纤到大大楼/光光纤到路路边）、FFTTHH（光纤纤到户），一一般地说说光纤离离用户越越近，共共享该光光纤的用用户数越越少，但但每一用用户可以以获得较较大的带带宽，光光纤离用用户越远远，则可可为多用用户共享享，但要要考虑从从ONUU至用户户终端间间其他传传输媒介介的接力力。除此此之外，FTTCab、FTTB/FTTC、FTTH所用的传

45、输技术并无多大区别，如图3.3.1所示。FTTHH是一种种全光网网络结构构用户与与业务节节点实现现全光纤纤传输，即即从本地地交换机机到用户户之间全全部为光光连接，中中间没有有任何铜铜缆，也也没有有有源电子子设备，是是真正全全透明的的网络。FFTTHH在带宽宽和传输输质量、运运行维护护方面，都都是很理理想的解解决方案案，因而而FTTTH是光光纤接入入网发展展的最终终目标。虽虽然FTTTH是是宽带接接入网的的最佳技技术方案案，但成成本质高高昂也是是大多数数用户无无法承受受的。家庭网络接入网铜线铜线光纤光纤光纤FTTHONTNTNTONUONUOLTFTTCabUN1SN1图3.3.1光接入网3种应

46、用类型FTTHH的主要要特点如如下：l 光纤直达达用户，每每个用户户的带宽宽都有了了保证；l 由于整个个用户接接入网是是全透明明网络，因因而对传传输制式式、带宽宽、波长长和传输输技术都都没有限限制，对对业务透透明，适适合引入入新业务务；l 采用无源源器件，降降低了运运行维护护成本。第四节光光纤传输输用于数字字电视的的优点传统的有有线电视视网几乎乎唯一地地以同轴轴电缆为为传输媒媒介。随随着网络络规模的的扩大和和容量需需求的增增加，同同轴电缆缆的缺点点日益暴暴露出来来。在频频带的高高端（例例如5550MHHz），用用于有线线电视的的最好的的同轴电电缆的每每公里损损耗高达达3550ddB。这这就决定

47、定了同轴轴电缆线线路（干干线和支支线）上上必须采采用一系系列放大大器的级级联。导导致噪声声、频率率失真与与非线性性失真的的沿线累累积。此此外，电电缆的温温度特性性又差，须须加精准准的自动动电平调调整和斜斜率控制制措施才才能使系系统指标标足够稳稳定。还还有，中中间放大大环节多多也造成成供电麻麻烦，调调节不易易，系统统可靠性性不高，维维护工作作量大。与之形成成鲜明对对照的是是，光纤纤的每公公里损耗耗只有00.355dB（在在13110nmm波长）或0.20dB（在1550nm波长），约为上述同轴电缆损耗的1/100到1/250，而且温度系数极小；对于单一光源单模光纤的每公里带宽有几十至几百吉赫，而

48、且频率响应平坦，在1GHz范围内完全不需要均衡；光线与外界电磁干扰绝缘，故信号传输极为稳定与安全；省去一连串放大器，使网络技术指标提高。所以光纤是有限电视信号的理想的传输媒质，光缆取代电缆是有线电视传输的必然发展方向。未来数字字电视具具有无限限的发展展前景和和广阔的的市场，而而这一切切都建立立在光纤纤传输和和光接入入网技术术的基础础之上。现现在主要要的技术术难点以以及投资资都集中中在“最后一一公里”的接入入网上，这这也是将将光纤优优势运用用到数字字电视上上的关键键所在，同同时，为为了最终终实现FFTTHH，光接接入网技技术也是是必须要要解决的的问题。下下面几章章将会对对几种接接入技术术做重点点

49、探讨。第四章 CATTV和HHFC接接入技术术CATVV（Caablee Teelevvisiion，有有线电视视）和HHFC（HHybrrid Fibber Coaaxiaal，混混合光纤纤同轴）是是一种电电视电缆缆技术。现现在每个个人都知知道有线线电视网网，每个个人每天天都在利利用有线线电视网网，这就就是CAATV。以以前只是是单纯地地利用有有线电视视网传送送有线电电视信号号，现在在它将有有更广泛泛的应用用。依据据带宽和和多用户户优势，CCATVV正向传传统电信信发出强强有力的的挑战。当当然，CCATVV自身也也要不断断发展、完完善，HHFC就就是CAATV发发展的延延续。HHFC在在CA

50、TTV的基基础上发发展起来来，兼具具光纤通通信的特特点，更更适合现现代通信信的业务务要求，因因而拥有有极大的的发展潜潜力。第一节CCATVV网CATVV网称有有线电视视网或称称电缆电电视网，是是由广电电部门规规划、设设计的用用来传输输电视信信号的网网络。其其覆盖面面广，用用户多，在在19999年11月我国国的有线线电视用用户就已已经达到到了1亿亿。目前前，CAATV网网的覆盖盖范围比比电信网网还广，已已建成1129889kmm的国家家级干线线光缆网网络，在在许多地地方已建建成光缆缆和同轴轴电缆混混合网，连连通全国国22个个省、市市、自治治区。从从用户数数量看，我我国医拥拥有世界界上最大大的有线

51、线电视网网络。目前，我我国有线线电视网网有两大大优势：“最后一一英里”带宽很很宽，覆覆盖率高高于电信信网。电电信网形形成时，只只是为了了打电话话这一个个业务，所所以整个个网络的的设计进进局限于于64kkHz，包包括入户户的双绞绞线。这这样一来来，电信信网的“最后一一英里”就形成成了瓶颈颈，限制制了网络络速度的的提高。而而CATTV网同同轴电缆缆的带宽宽可以很很容易做做到8000MHHz，就就现在的的带宽需需求而言言，CAATV网网的“最后一一英里”是畅通通的。有有线电视视网是单单向的，只只有下行行信道。因因为它的的用户只只要求能能接收电电视信号号，而并并不上传传信息。如如果要将将有线电电视网应

52、应用到IInteerneet业务务，则必必须对其其进行改改造，使使之具有有双向功功能。总的来说说，有线线电视网网最主要要的优势势是：带带宽大，速速率高：线路不不用拨号号，始终终畅通；多用户户使用一一条线路路；不占占用公共共电话线线；提供供真正的的多媒体体功能。一、 CCATVV网的结结构CATVV网的特特点是单单向、广广播型的的，传统统的传输输媒质是是同轴电电缆，信信号采取取的调制制方式是是AM（模模拟调幅幅）和FFM（调调频），结结构成树树形分支支型。CATVV网络分分为三部部分，即即干线、配配线、引引入线，如如图4.1.11所示。l 干线前端和和干线桥连放放大器之之间的部部分。l 配线干线

53、桥连放放大器到到分支器器之间的的部分。l 引入线分支支器到用用户设备备之间的的部分。引入线线路延伸器配线干线引入线分支器干线干线(超)干线前端去配线和干线用户图4.1.1 CATV网络的组成前端接收收和处理理信号，它它首先接接收空中中的广播播电视信信号及卫卫星电视视信号，然然后将这这些来自自不同信信源、具具有不同同制式的的信号统统一成同同一种形形式，再再以频分分复用的的方式送送到用户户。有时时还会加加入本地地电视台台自己制制作的节节目。一一般各电电视转播播站就是是前端。从前端出出来的信信号经过过沿途的的中继电电缆后会会有衰减减，为了了补偿传传输时的的信号衰衰减，中中间加入入了干线线放大器器。传

54、统统的同轴轴电缆传传输，衰衰减比较较大，一一般每隔隔6000m就需需要设置置一个干干线放大大器，所所以以前前一般需需要几十十个干线线放大器器。改用用光纤传传输后，只只需要保保留几个个干线放大大器就行行了。当当干线上上的信号号需要分分路时，必必须通过过干线桥接放放大器。这这类放大大器即具具备信号号放大功功能，又又具备信信号分支支功能。分分支器处处于用户户端，将将从配线线网传送送来的信信号分成成多路，经经过一段段引入线线送到个个用户处处。CATVV网的树树形分支支结构最最大的优优点是：技术成成熟，成成本低，而而且非常常适用传传送单向向的广播播电视业业务。同同样它的的缺点也也很明显显，具体体如下。1

55、、很难难传送双双向业务务，如果果需要必必须进行行很大改改造。2、网络络比较脆脆弱，因因为任何何一个放放大器的的故障都都有可能能会影响响到许多多用户。如如果是在在干线上上的放大大器故障障，甚至至将影响响到成千千上万的的用户。3、对用用户提供供的业务务质量不不一致。离离前端较较近的用用户，由由于沿途途经过的的放大器器少，信信号质量量和可靠靠性都比比较好；但离前前端较远远的用户户，由于于沿途经经过的放放大器可可多达440550个，信信号质量量和可靠靠性都不不是很理理想。4、不太太适合网网络的监监控和管管理。自自身很难难监视故故障，只只有等待待用户报报故障后后才知道道，而且且知道后后也难以以确定故故障

56、的位位置。二、CAATV网网的改进进与未来来CATVV网有着着丰富的的带宽资资源，国国内外很很多厂商商都在寻寻求在有有限电视视网上实实现业务务综合化化。但实实现业务务综合化化之前，需需要对原原来的CCATVV网进行行改造。用光纤代代替同轴轴电缆，这这是一种种最理想想的方法法。光纤纤信道是是一种衰衰减小、干干扰小的的理想信信道，用用它替代代同轴电电缆可以以节省大大量的放放大器，甚甚至可以以取消放放大器。而而且电视视信号的的质量将将大大提提高，网网络的可可靠性极极大增强强，减少少了维护护服用。同同时整个个网络的的带宽将将得到进进一步拓拓宽，未未提供新新的带宽宽业务创创造条件件。但完完全用光光纤代替

57、替同轴电电缆的做做法在经经济上是是行不通通的，没没有哪个个投资商商能投得得起或愿愿意投资资这么一一个耗资资巨大而而回收期期又长的的工程。所所以最经经济现实实的方法法就是只只在干线线上用光光纤代替替同轴电电缆，而而在CAATV网网的其他他部分仍仍然保持持原来的的同轴电电缆，这这样投资资费用要要比完全全代替少少得多。第二节HHFC接接入技术术HFC接接入网是是指传输输介质采采用光纤纤和同轴轴电缆混混合组成成的接入入网。有有线电视视由最初初的共用用天线系系统，经经过闭路路电视系系统阶段段，再到到今天的的全新的的光线同同轴电缆缆混合（HHFC）网网络系统统，经过过近300年的发发展历程程。HFFC结构

58、构的有线线电视电电视网能能够直接接把7550MHHz甚至至1GHHz的宽宽带送入入用户家家中，提提供了开开展多种种业务的的频道资资源。实实践证明明了HFFC网络络实在当当今的经经济技术术环境下下，能够够为有线线电视用用户提供供更好传传输质量量和更高高可靠性性的传输输手段。光缆网起起到高速速连接的的作用，电电缆网起起到方便便和价格格低廉的的高速连连接作用用，两者者的有机机结合，构构成了有有线电视视网的基基础。数数字压缩缩技术和和高效数数字调制制技术在在HFCC网上的的应用，有有大大拓拓宽了有有线电视视网的频频道容量量和多功功能服务务的能力力。HFFC接入入技术可可以统一一提供CCATVV、话音音

59、、数据据及其他他一些交交互业务务，它在在5550MHHz频段段通过正正交相移移键控（QQPSKK）和时时分多址址（TDDMA）等等技术提提供上行行非广播播数据通通信业务务，在5505500MMHz频频段采用用残留边边带调制制（VSSB）技技术提供供普通广广播电视视业务，在在55007550MHHz频段段采用QQAM和和TDMMA等技技术提供供下行数数据通信信业务，如如数字电电视和视视频点播播（VOOD）等等，7550MHHz以上上频段暂暂时保留留以后使使用。另外，由由于有线线电视网网络在HHFC传传输体制制的基础础上支持持数字通通信和计计算机通通信等多多种先进进的传输输体制，使使得有线线电视网

60、网络可以以在开展展有线广广播和有有线电视视节目的的基础上上，提供供诸如视视频点播播（VOOD）、音音乐点播播、远程程教育（TTelee-Edducaatioon）、远远程医疗疗、家庭庭办公、网网上商场场（Shhopppingg Onnlinne）、网网上证券券交易、高高速Innterrnett接入（IInteerneet HHighh Sppeedd Acccesss）、会会议电视视、物业业管理、网网络游戏戏（Neet GGamee）、电电子邮件件（E-maiil）、网网上银行行（Baank Onllinee）等多多种类型型的宽带带多媒体体业务。其其中高速速Intternnet接接入、远远程教

61、育育、数据据广播等等业务已已经到了了大规模模商用的的阶段。总总结起来来，HFFC的应应用可以以归为33个主要要应用系系统：数数字电视视系统、语语音系统统和宽带带数据通通信系统统，如图图4.22.1所所示。基于HFFC网的的宽带业业务接入入有以下下的特点点： 1、同时时传输模模拟和数数字信号号 在使用HHFC网网传送的的信号中中，在目目前的一一段时间间内，模模拟电视视广播信信号仍将将占据很很大的比比重。而而数字信信号主要要应用于于交互式式业务之之中，如如传输计计算机数数据业务务等。当当然，也也已经考考虑传输输经过数数字压缩缩编码的的数字电电视信号号，可以以说数字字业务将将逐渐增增加其比比重。 2

62、2、频分分复用和和时分复复用方式式共存 对于模拟拟信号的的复用一一般采取取频分复复用方式式，但对对于多路路数字信信号一般般采取时时分复用用的方式式。通过过HFCC网充分分利用这这两种方方式的优优势，用用有限的的频带传传输更多多的信息息。同轴电缆同轴电缆100 Mbit/sUTP或光缆Internet城域宽带IP网核心交换机Cable Modem终端系统（CMTS）HFC图像源Cable ModemCable ModemTVTVPCPC图4.2.1HFC的应用 33、光纤纤网和同同轴电缆缆网共存存 目前HFFC网已已经在国国同的很很多地区区建立，这这是一种种经济的的接入方方式，同同时经过过发行的的双向HHFC网网具有FFTTHH，FTTTC的的功能，从从而在可可以接受受的价格格内实现现高速接接入。4、信号号分配和和信号交交换同时时存在 传统的电电视广播播是单向向的分配配系统，而而交互式式的业务务则是双双向信息息的交换换过程。HFC技技术的优优势主要要表现在在以下几几个方面面： 1、为信信号传输输提供足足够的带带宽，从从而为多多媒体业业务的开开展提供供了充足足的条件件； 2、灵活活地支持持交互式式和广播播式业务务，即同同时支持持模拟和和数字信信号的传传输，这这是其它它