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有线电视网络基础知识
有线电视网络基础知识
1、概论
1.1引言
有线电视是用高频电缆、光缆、微波等传输,并在一定的用户中进行分配和交换声音。
世界上最早的有线电视系统出现在1949年美国俄勒冈州阿斯特利亚镇,为了解决电视阴影区居民收设了增益较高的大型天线,通过电缆把天线接收下来的信号传到居民区分配给用户,这是最早的公共天Television,MATV),现在一般指在公寓、办公楼、小型住宅内的小型分配系统,其特点是只接收开路。
后来逐步发展到具有简易前端的公用天线电视(CommunityAntennaTelevision)。
最后发展到现在的线电视技术。
中国最早的有线电视是1973年在北京市北京饭店安装的公用天线系统。
1990年,湖北沙市建立了我国第一个有线电视台。
几十年来,有线电视在世界各地迅速发展起来,从开始只是接收开路电视节目发展到自己制作节目
展到上百个频道,从几十个用户的小系统发展到几百万户的大系统,传输距离从几百米发展到几十
展到临频传输,从单纯的电缆电视发展到集光缆、电缆、微波于一体的综合系统,从单一的传输电视节从单向传输发展到双向互传等。
今天的有线电视系统虽然还是用CATV来表示,但早已不是原来公用天后来只用同轴电缆传输信号的电缆电视(CableTV),而是具有双向传输、能够提供全方位服务的
现代有线电视是一门综合性的应用技术,它除了应用了传统的电子技术之外,还采用了现代光学技压缩等多种技术的最新成果。
近年来有线电视的发展迅猛,远远超过空间发射电视,并且可以预见有线。
虽然近来卫星数字压缩加密电视通过空间传送到用户已经进入商业市场,而且有人设想在空间建立光多的信息,但从商业上考虑,这种方法代价昂贵。
最好的办法是无线传输和有线传输相结合
线系统传输到地面小型用户和家庭或个人。
1.2有线电视的优点
有线电视在世界范围内得以迅猛发展的原因是它具有许多突出的优点。
1.2.1可以解决位于电视弱场强区和阴影区用户的电视接收问题,提高电视的覆盖率。
为了提高电视的覆盖率,我们常常采用多建发射塔、差转台,加高发射塔的高度,加大发射功率等信号质量下降;发射天线越高,发射功率越大,反射波的强度也越大,用户可能会看到严重的重影
的用户,以及被高山、高楼阻挡,位于电视“阴影区”的用户,仍然不能正常收看。
有线电视系统可以通过选用高增益接收天线、增加放大器等方式提高信号电平,解决弱场强区用户选择合适的位置来安装天线,解决阴影区用户的电视接收问题,提高了电视的覆盖率。
即使是那些位于过安装卫星接收机,用有线电视系统把卫星节目分配到每家每户,使这些用户看到满意的电视节目
1.2.2抗干扰,提高图象质量。
在空间有许多干扰信号,或由于空间电视信号的多径传输,使用户电视机上出现各种干扰
。
有线电视系统可以设计方向性好的天线,选择天线的最佳安装位置,还可以采用屏蔽性能好的电缆和波的干扰,并可以使用滤波器滤除杂波,利用视频恢复技术等提高信号质量,使有线电视系统中的电视空间接收的图象质量好得多。
1.2.3增加频道,给用户更多的电视节目。
由于无线电波频率资源有限,无线电管理委员会只能分配很少的频道来传送电视节目。
一个大城市只有发七、八套电视节目,小城市只能发四、五套电视节目,否则将会与邻近地区的电视台开路传输节目,用户可看到的节目很少。
有线电视系统本身是一个独立的系统,在系统内传输信号
它系统的信号,因而可以最大限度地利用频率资源。
除了国家标准规定的频道外,还可以设立增补频道
率上限达到了860MHz,最多可以传输一百多个频道的电视节目。
1.2.4节约投资,美化市容。
有线电视系统是几万户、几十万户公用一个前端,公用一副电视接收天线和卫星接收设备
家每户都安装一副电视接收天线和卫星接收设备,都想收看那么多、那么好的电视节目,还要添置放大常浪费的,而且每家每户都安装一副电视接收天线,城市中到处是天线林立,也是很不美观
1.2.5便于综合利用。
有线电视系统最大的优点是可以综合利用,所以我们又称它为“有线电视综合信息网”。
把千家万户联系起来。
我们不仅可以在系统内传电视,也可以传电话(包括可视电话);用户可以自由以远程教育;医学专家可以远程诊断和治疗;实现计算机联网,上INTERNET,网上交互游戏
1.3有线电视技术的新发展
多年来,人们对有线电视的强烈需求促使了有线电视技术的不断进步,新技术的诞生又反过来推动有是近来,激光技术、微电子技术、视频压缩技术和计算机技术的发展和成熟,使有线电视系统有可能一一的系统发展成一个交互式的多媒体的多功能综合服务宽带网,即“信息高速公路”。
有线电视技术在下展和突破。
1.3.1光纤、微波和卫星技术的发展,将组成全方位的电视覆盖网。
近年来,光纤技术取得了突破性进展,光缆、光器件的技术已经达到很高的水平,这使得有线电视广东省城市已经联网,全国也都在建设全国联网的有线电视网。
偏僻、人口稀少的地区则可以通过接收,这样可以基本解决全国范围的电视覆盖问题。
1.3.2数字技术的应用,使传输的图象质量大大提高。
现在大部分地区的有线电视使用的是模拟技术,即把图象和声音转换成电信号时,相应的电信号
和声音变化的模拟,其频率、幅度和相位随图象亮度、色彩、声音的强弱和高低而变化。
在传输的过程性失真,使视频和音频信号的波形发生变化,在接收端把它们还原成图象和声音时就会出现失真和各种,转化环节的增多,噪声、干扰和失真会不断积累,越来越严重地干扰有用的信号。
数字技术是通过取样、量化、编码,把连续的模拟信号转换成离散的二进制数字信号分别用一个个噪声、干扰和失真只会改变脉冲的幅度和形状,而不能改变对脉冲有无的判断,在接收端可以通过脉冲码转换成原来的模拟信号。
因此数字信号在传输过程中的质量一般不会降低,传输距离的增加产生较大的影响。
在有线电视系统中采用数字技术,会大大提高信号的质量。
1.3.3数字压缩技术的应用,将使系统内传输节目的数量大大增加。
数字技术传输电视节目可以得到很高的质量,但以前一直没有能投入使用,原因在于传送时所需的普通的模拟电视占用宽得多的带宽。
传送一套数字电视节目需要216Mb/s,相当于一路数字电话的1.5bit,传送1个频道就需要144MHz的带宽,这是没有可能采用的。
近年来,数字压缩技术取得了很大的道可以传输410套标准清晰度的电视节目或者1套高清晰度的电视节目。
目前天威公司已经在深圳正式推顶盒,现在可以收看大约七十多套标准清晰度的电视节目。
1.3.4多功能服务网络的建立,为用户提供全方位服务。
有线电视网络通过建立正反向传输,已经成为多功能的综合信息网,现在,它可以向用户提供语音、影视节目、INTERNET、电视教育、交互式游戏、证券交易、计算机数据通讯、图文电视
物业和保安管理、家用系统自动化、医疗保健等等综合性的服务。
2、有线电视网络的总体规划
2.1有线电视网络的频率设置
2.1.1传统的频道划分概念
我国规定开路电视信号一共有68个频道,每个频道的带宽是8MHz,以图象载频为标准,
MHz,伴音副载波比图象载波高6.5MHz。
但深圳有线电视系统的伴音副载波比图象载波高
频道并没有完全覆盖49.75MHz到951.75MHz的频率范围,在这个频率范围内,还有调频广播
,开路电视不能采用,因为会产生电视与通讯之间的干扰。
但在有线电视系统中,可以使用除调频广播线电视系统是一个封闭、独立的系统,一般不会与通信造成互相干扰,可以采用这些频率来扩展节目的的增补频道。
2.1.2新标准的频率分割
传统的频道划分只是考虑把电视信号和调频广播下传给用户,但是要建立用户上传至前端的上行通这里简单介绍在电缆电视中实现双向传输的几种方法。
1空间分割法(双缆或双纤):
在HFC网络中,用光缆的两根光纤
分别作为上行和下行通道。
2时间分割法:
电信和计算机网络使用的时分多址。
双向电缆电视
中也会用到。
(3)频率分割法:
电缆电视中用的最多的方法。
有线电视网络主要使用频率分割法。
国际电工委员会(IEC)推荐了反向通道的频率范围
30/47MHz,50/70MHz,60/80MHz,65/87MHz。
我国行业标准QY/T推荐65/87MHz的频率分割,也就是说,565
MHz作为上行通道,87MHz
这种非对称的频谱结构是由于有线电视的广播式分配方式的业务特点,即下行频带宽、
2.1.3有线电视网络的频谱配置
下行通道:
模拟电视节目、数字电视节目、高清晰度电视节目、视频点播节目、调制解调器
上行通道:
视频点播、调制解调器、付费电视、IP电话、可视电话、状态监控等。
2.2系统组成
有线电视系统主要由信号源、前端、干线传输系统、用户分配系统等组成。
2.2.1信号源
信号源是需要传输的电视节目的源头,一般包括电视接收天线、卫星地面站、微波地面站
摄、制作的电视节目。
为了接收中央台、个地方台向空中发射的电视节目,必须有高质量的电视接收天线,要注意天线质和电缆的匹配。
为了接收卫星转发的节目,必须安装抛物面天线及相应的馈源、高频头、卫星接收机等设备
为了接收微波站传送的节目,要安装微波接收天线和微波接收机。
为了满足自办节目,
2,2,2前端
前端是位于信号源和干线传输系统之间的设备。
其任务是把信号源送来的信号进行滤波
于在干线传输系统中进行传输。
比如,对于当地电视台发的信号,一般要进行频率变换,以免和空中的造成同频干扰。
大型有线电视系统的前端通常不止一个,一般有一个总前端,若干个分前端。
图21
有线电视系统组成方框图
2.2.3干线传输系统
干线传输系统的任务是把前端输出的高频电视信号高质量地传输到用户分配系统,其传输的主要方,通常几种方式可以混合起来使用。
光纤传输是通过光发射机把高频电视信号转换成光信号,使其沿光纤传输,到光接收机时再把光信输具有频带很宽(单模光纤带宽可达10GHz以上),损耗极低(0.2dB/公里),抗干扰能力强
点。
前几年,光缆和光器件价格比较昂贵,限制了光纤传输的使用。
随着技术的进步,光纤传输的成本时,使用光纤传输的成本甚至低于电缆传输的成本。
因此,现在的有线电视系统大量地采用了光纤传输
电缆传输是技术最简单的一种干线传输方式,它有干线放大器、干线分支分配器等组成
等优点。
但因为电缆对信号电平的损耗较大,每隔几百米就要安装一台放大器,引入较多的噪声和非线重影响。
所以一般只在小系统或大系统靠近用户分配系统的最后几公里中使用。
微波传输是把高频电视信号变到几GHz或十几GHz的微波频段,定向或全向向所服务区域发射
信号,送入用户分配系统。
微波传输不需要架设光缆和电缆,只需要安装微波发射机、接收机和收发天、工期短、收效快,而且更改线路容易,传输信号质量也很高。
缺点是容易受建筑物的阻挡和反射
雪、雾也对信号传输有较大的衰减。
2.2.4用户分配系统
用户分配系统是把从前端传来的信号分配给广大的用户。
它由楼栋放大器、分支分配器、
干线放大器更高的电平。
2.3网络结构
2.3.1网络拓扑结构
有线电视网络的主要模式有共用天线系统、同轴电缆电视网、HFC网和环星形HFC网。
现在的有线方式。
网络按拓扑结构分类,有以下四种形式:
环形、星形、树形和链形,见图23
。
其中树形是电缆电视分配,但有一处损坏,则影响其后面的用户。
环形和星形便于信息交换,HFC网的光缆部分采用了这种的同轴电缆。
通常HFC网有星树形和环星树形两种常用的拓扑结构。
2.3.2HFC网
HFC网是光纤同轴混合网,同时使用了光纤和同轴技术,用光缆代替了由干线放大器级连的同轴电和电缆传输两个方面的优点。
除此之外它还有以下特点:
1。
提高了传输质量。
同轴干线是由多级放大器串接组成的,它使信噪比和非线性失真叠加,也使不平坦度叠加。
采用光缆传输可以使这些指标
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