15春有线电视网络课程设计报告模板2课件.docx
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15春有线电视网络课程设计报告模板2课件
华中师范大学武汉传媒学院
《有线电视网络课程设计》
XXXXXXXXXXXXXXXXXX
院系:
传媒技术学院
专业:
广播电视工程
班级:
B1201班
姓名:
学号:
指导教师:
尹建新
2014年6月XX日
开始时间:
年月日
完成时间:
年月日
课程设计成绩:
学习态度及平时成绩(30)
技术水平与实际能力(20)
创新(5)
说明书(计算书、图纸、分析报告)撰写质量(45)
总分(100)
指导教师签名:
年月日
传媒技术学院课程设计任务书
专业:
广播电视工程班级:
广工B1201班
学生姓名
学号
课程名称
有线电视网络
课程设计
设计题目
XXXXCATV光纤传输系统设计
设计目的
通过本课程设计应使学生具备以下基本技能:
1.了解国家、行业相关的CATV光纤传输系统工程设计及验收规范;
2.熟悉CATV光纤传输系统中常用的技术指标及系统设计要求;
3.掌握CATV光纤传输系统设计的内容、步骤和方法;
4.训练计算、编写技术文件的技能。
工作量
2周时间,保证每天3学时,共计42学时
进度安排
第一周:
第一天:
查找相关资料,做笔记,研究分析路由图;
第二天:
构思系统框架,形成拓扑结构图;
第三天和第四天:
形成设计初稿,做设计、计算练习;
第五天到第七天:
进一步查资料、做笔记,正式设计、计算;
第二周:
第一天——第三天:
正式撰写设计报告,边撰写边修改;
第四天:
基本完成,做进一步修改;
第五天——第七天:
修改、直至完成。
设计内容
给出XXX光纤网络路由图,需设计一个拓扑结构为星形状的CATV光纤传输系统,条件及要求见附件。
设计内容包括:
1)选择路由、设置光节点;
2)确定系统传输带宽和光传输波长;
3)光纤传输系统构成;
4)选择光源、光检测器、光缆纤芯,作相应的设计、计算;
选择合适的设备,提供设备的性能指标。
设计要求
1.完成星形状结构的CATV光纤传输系统综合设计:
所有参数(包括设备的发送光功率、接收灵敏度、光纤衰减系数、接头与活动连接器插入损耗参数、C/N、C/CSO、C/CTB指标)均要符合国标要求。
2.综合应用所学知识,依据行业规范和标准,设计时应考虑任务书规定的实际情况,切忌机械地搬套。
3.利用互联网,搜集相关器件、材料、设备等的信息资料,选择适合本课程设计的设备及器材。
认真细致,独立思考,独自完成设计任务。
设计依据
主要参考资料
1、GB6510-86《30 MHz~1GHz声音和电视信号分配系统》;
2、GY/106-1999《有线电视广播系统技术规范》;
3、GY/121-95《有线电视系统测量方法》;
4、GY/T5061-1998《市、县级有线广播电视网设计规范》;
5、GY/T131-1998《有线电视网中光链路系统技术要求和测量方法》;
6、GB7401《彩色电视质量主观评价方法表》。
7、P-GB50200-1994《有线电视系统工程技术规范》
8、GB/T6510-1996《电视和声音信号的电缆分配系统》
9、GY5063-1998《市、县级有线广播电视网设计规范》
10、GY/T170-2001《有线数字电视广播信道编码与调制规范》
11、GY/T180-2001《HFC网络上行传输物理通道技术规范》
12、GY5075-2005《城市有线广播电视网络设计规范》
13、GY/T221-2006《有线数字电视系统技术要求和测量方法》
[1]刘剑波.有线电视网络.中国广播电视出版社.2003.1
[2]赵坚勇.数字电视技术(第二版).西安电子科技大学出版社.2011.4
[3]黄宪伟.有线电视系统设计维护与故障检修.人民邮电出版社.2009.11
[4]杜庆波.光纤通信技术与设备(第二版).西安电子科技大学出版社.2012
[5]孙强.光纤通信系统及网络.科学出版社.2011.5
指导教师签字
教研室主任签字
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
摘要
校园电视系统早在十年前就已建成联网,并在学校的教学、思想教育、宣传等方面发挥了显著的作用。
现如今有线电视网络在教学中的作用是不可忽视的,它的实时视频宽带效果、丰富的视频学习资源都是计算机校园网暂时无法替代的。
同时双向传输系统,增加了交互功能,能充分传递教学信息,全方位地开展教学活动。
比如在报告厅作学术报告,通过双向传输系统,可以把学术报告会的信息传达到整个电视网络,扩大了传播范围。
双向系统还可利用教室的监控摄像系统传递课堂教学信息,使教学示范课、观摩课得到充分体现。
本文以华师武汉传媒学院为例,进行有线电视网前端设计。
关键词:
有线数字电视;前端系统;编码;复用;条件接收
目录
1有线数字电视前端系统7
1.1前端系统的组成7
2有线数字电视前端系统的设计思路8
2.1设计原则8
2.2邻频处理9
2.3接口要求9
2.4调制参数的选择9
3系统管理10
3.1条件接收CA10
3.2电子节目指南EPG11
3.3用户管理系统SMS11
3.4简单网络管理SNMP12
4华师武汉传媒学院有线电视网前端设计12
4.1校园基本情况12
4.2功能要求12
4.3前端系统模型17
4.4前端设备选型18
5心得体会23
参考文献24
附录25
1有线数字电视前端系统
1.1前端系统的组成
前端系统是有线数字电视平台的信息源、信号交换中心和信号处理中心,根据不同的业务要求,前端系统的组成也不尽相同。
前端系统一般由卫星接收机、解调器、编码器、复用器、QAM调制器、混合器以及网络控制设备组成,一般将其分为信号接收、信号处理、信号输出、系统管理四个部分,每个部分都有其特定的功能,共同组成完整的数字电视前端。
1.1.1信号接收部分
有线数字电视前端的接收部分主要是接收不同格式和控制方式的传输信号,并将它们转换为统一的格式送入信号处理部分,最重要的设备包括卫星接收机和MPEG—2编码器。
为提高数字电视信号的质量和可靠性,数字有线电视前端设备选型非常重要。
卫星天线一定要满足卫星天线电视接收技术文件中关于天线的要求,要有良好的机械性能。
高频头选择本振频率稳定、噪声温度指标低的产品,如Ku波段噪声温度指标要在0.7dB以下。
数字卫星接收机应选用带ASI标准的基带数字信号传输的综合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、以及不同公司的设备之间的相互连接性。
1.1.2信号处理部分
信号处理是整个前端系统的核心,主要完成对信源采集到的节目流进行复用、加扰、调制等处理,同时随时更新服务信息,以保证正确引导机顶盒正常工作和正确插入各类应用数据,该模块主要包括信号的复用、加扰、SI处理、EPG的加入、数据格式的转换等。
信号处理部分包括:
传输码流(TS)的监视、解扰、复用与业务信息(SI)处理等。
在模拟前端中,若要增加一套节目,只需简单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并不重要,机顶盒会自动的用每个传输流的SI信息找到它。
另外,信号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(异步串行接口)作为标准接口,确保与其他设备具有良好的兼容性。
1.1.3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,通过调制和上变频后馈送到HFC网络中去,这部分的主要设备是QAM调制器,在选择时,要根据节目频道的安排,选择合适的频率范围的调制器,同时输入、输出接口的合理选择搭配也很重要。
1.1.4系统管理部分
各种管理服务期主要完成以对用户提供数字加密电视和各中心的增值服务计费为核心的用户管理、系统维护、基础数据维护、授权管理、财务管理等。
网络管理是数字电视前端的一个重要功能,它主要对前端数字设备进行管理监控,对信号质量、维护成本等有十分重要的意义。
选择网管系统,一定要满足以下要求:
1)在一个以太网上互相连接所有系统设备,能进行故障诊断和排除;2)基于开放协议SNMP;3)独立控制、监视和配置每一台被网管的设备;4)处理自动冗余切换;5)监控和收集设备的报警,可设置报警级别和措施;6)为设备升级提供软件下载功能。
2有线数字电视前端系统的设计思路
2.1设计原则
从目前的各种情况分析,传统的模拟电视和数字电视还将在一定时间内共存,同时前端系统结构比较庞大,技术更新迅速,因此,在设计数字前端时,必须循序渐进,考虑未来技术和市场发展方向,遵循以下设计原则:
(1)标准性。
系统设计中采用的系统设备、应用软件应符合中华人民共和国国标以及广电总局指定的相关行业标准,如果没有相应的国内标准,就需要符合相关的国际标准,对于当前正在制定的国内标准,在标准出台后必须能够平稳接轨。
(2)先进性。
采用符合国际国内标准的比较成熟的技术,兼顾有线数字电视网络技术的发展方向,保证平台在较长时间内不落后,系统所选设备在其领域内具备先进性,系统功能、性能能够充分显示数字电视的优势,明显优于现有模拟电视,系统整体时延不高于毫秒级。
(3)安全可靠性。
选用可靠的国际产品和技术,充分考虑系统在程序异常时的应变能力和容错能力,在硬件设备方面考虑安全备份机制,确保系统长期稳定运行,同时系统要有严格的权限控制和数据加密机制,有效地杜绝、限制黑客非法进入系统,确保系统安全。
(4)实用性和经济性。
在组建系统时,要着眼于近期目标和长远发展,充分考虑有线数字电视发展的需要和市场情况,设计性能价格比最佳的系统。
(5)开放性。
系统要有良好的互操作性,能够保证各大厂商设备、系统的良好集成性能,可以向第三方公开接口资料,以保证设备互联、互通,支持多种接口协议和广泛的节目信源。
(6)可扩展和升级。
尽可能采用符合国际标准、扩展性好的组件配置,预留充分的扩展空间,能够根据需要保证快速的业务扩充和部署能力,同时采用开放式、模块化设计,各设备、模块具有良好的互换性,能够实现可预见的平滑升级,确保系统在不作大的变更的前提下平滑升级到更高的层次。
2.2邻频处理
有线电视系统的覆盖面积广、用户数量大、传输距离长、节目套数多,为了尽可能地压缩传输带宽,或者说,为了在给定的传输频带内尽可能地增加节目容量,最有效地利用频道资源,必须使用相邻频道传输技术。
这就要求前端一定要采用中频处理方式,否则根本不可能获得很强的邻频选择性。
从技术实现上看,中频处理比较容易达到高指标,而高频处理则技术上难度较大。
2.2.1实现邻频传输的方法
(1)直接使用频道变换器
(2)解调—调制组合
2.2.2邻频道传输对前端的特殊要求
(1)邻频抑制度:
在前端中共有两种通道,一种是射频处理通道,另一种是调制器通道。
对前者而言,由于输入信号中可能混杂其他频道的信号,因而要求能够滤除外来输入信号中所有非本频道信号和干扰,使它们能在输出时被压到低于本频道载波基准电平60dB以下,这就是通常所说的应具有60dB的邻频抑制度。
(2)带外抑制度:
无论是射频处理通道还是调制器通道,都要求本频道信号的边带成分在8MHz带宽外相对于基准电平小60dB,同时输出的杂散信号也应比基准电平小60dB。
2.3接口要求
串行口ITU-TG703E3/DS3(可选)BNC
DVBASIBNC
并行口DVBSPIDB-25
2.4调制参数的选择
2.4.1最大传输速率与QAM调制器有关
在有线网络传输中,一个8MHz模拟电视频道最多可传输6.875MHz的数字调制信号,即8/(1+0.15)=6.875MHz(0.15为滚降系数)。
采用64QAM调制方式,前向纠错FEC为RS(188,204),最多可传输有效数字信号6.875×log264×188/204=38.1Mbps。
如采用256QAM调制方式,最多可传输有效数字信号为6.875×log2256×188/204=50.8Mbps。
虽然传输有效数字信号增多,但抗干扰能力下降,所以目前普遍采用64QAM调制器,即对应于一个8MHz模拟电视频道,调制器的输入码率为38.1Mbps。
2.4.2有效传输码率与节目信号的传送方式有关
在卫星信道传输中,我国上星的DVB-S节目多数为SCPC方式,符号率为4.43Mbps,采用RS(188,204)编码、3/4卷积码、QPSK调制方式,1套节目的有效传输码率为4.43×log24×3/4×188/204=6.11Mbps,复用器可传送6套节目,即6.11×6=36.66Mbps,距最多传输码率38.1Mbps还有余量,复用器会自动以填空包加以补足。
如传输码率超过38.1Mbps,设有7套节目信号,第7套将不予传送。
因此,一个频点只能传送1套模拟电视信号,但能传送6套4.43Mbps数字电视信号。
由此可见,传送全国47套省市区的数字电视节目,也只占用6个8MHz的模拟电视频道。
对采用MCPC方式传输的信号,如中央电视台8套节目,符号率为41.53Mbps,传输码率是57.4Mbps,超过38.1Mbps,复用器就选择其中的几路信号传送。
有线电视中数字电视前端设计与模拟电视前端设计的另一个不同是数字电视前端中需要卫星接收机的台数与接收节目信号的传送方式有关。
SCPC方式接收1套节目需要1台数字卫星接收机,而MCPC方式1台数字卫星接收机就可接收多套数字电视节目,因此在设计时要根据接收电视节目的套数确定所需要的接收机的台数。
3系统管理
3.1条件接收CA
条件接收系统是数字电视接收控制的核心技术保障系统,它主要是通过对传输的视频节目和数据信息进行加密和解扰来达到控制用户对广播电视节目和服务进行有条件接收,是实现个性化服务的关键,也是广电网络运营和集中管理的基础设施,在整个前端系统中,它是相对独立的,其前端逻辑结构如图3-1-1所示:
图3-1-1条件接收系统逻辑结构图
本前端采用符合DVBSimulcrypt和CommonInterface标准由Irdeto公司提供的CA系统,该系统使用友好的用户操作界面,内部诊断与屏幕问题检测相结合,可以实现代码下载,对机顶盒进行远程升级。
目前Irdeto的pisys支持24个模拟频道的加密和SI/EPG产生播发,平滑升级后可支持多达48个传输流,在设计时,考虑到同密的需要,为同密预留了接口。
3.2电子节目指南EPG
电子节目指南的作用是能够对本地系统和其他网络传输来的节目进行统一的节目编排,生成EPG所需要的各种数据信息,用户通过EPG可以方便地搜索频道,了解一段时间内所有电视节目信息,可以对节目进行预约编排,可以对节目内容进行分级控制,还可以方便的切换到天气预报、游戏、图文信息和因特网等以获取各类信息。
本系统采用中视联的EPG方案,使用该EPG系统可以直接在EPG节目信息编辑上编辑节目信息,或者通过数据库导出工作模式进行节目信息编排,然后由EPG播出器完成自动播放。
该方案支持自动更新,同时为了解决EPG信息量大和接收速度慢等问题,此前端系统采用多频点插入方式.
3.3用户管理系统SMS
SMS作为数字电视技术体系中的用户管理部分,是数字电视运营营销的技术核心,如图3-3-1所示:
图3-3-1用户管理系统
SMS是通过对用户订购信息的记录与处理,形成用户数据库,并经由于CAS的接口,向CAS发送用户授权管理信息(EMM)的基本数据,据此实现对用户进行精确的授权控制与授权管理。
SMS的应用可以保证数字电视运营商精确的控制每个用户观看节目及观看时间,并开展丰富的增值业务,制定各种资费策略、进行多种多样的营销活动、开发新的业务类型。
为了保证系统的安全性、稳定性,对SMS应用服务器和数据库服务器实现了双机热备份,增加了数据库的异地实时备份,从而使系统的安全性得到很大的提升。
3.4简单网络管理SNMP
简单网络管理协议(SNMP),由一组网络管理的标准组成,包含一个应用层协议、数据库模型和一组资源对象。
该协议能够支持网络管理系统,用以检测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况。
该协议是互联网工程工作小组定义的internet协议簇的一部分。
4华师武汉传媒学院有线电视网前端设计
4.1校园基本情况
华师武汉传媒学院是一所具有鲜明传媒文化与科技教育特色的多科性教学型大学。
有线电视系统通过有线电视网向各终端用户提供高质量的视频图像,满足师生学习、科研、生活的要求,系统可接收卫星节目、校园自办节目和武汉市有线电视节目,提供丰富的视频资源。
用户终端主要分布在重要会议室、学生活动中心、食堂等。
本系统包括多媒体教室、多媒体计算机教室、数字式语音教室和电子监考系统。
规划中每个教室留有数据接口,以满足将来大量多媒体教学的发展趋势,教室内各系统的管道预埋到位。
多媒体教学的应用软件在数字化校园应用系统建设中再作进一步的规划。
4.2功能要求
传输节目套数:
(附表一)
1.本地节目——本地电视台节目(标清)2套;高清节目1套。
广播电台节目3套;
2.卫星信号——鑫诺三号卫星(1250E)33套;
3.SDH信号——上级骨干网SDH传来信号8套。
要求:
(1)确定节目源
(2)节目规划与频道配置
4.2.1确定节目源
优选出一批信号质量好,节目内容丰富的开路信号和卫星电视节目,所选的模拟和数字电视节目都来自于卫星节目表(附表一)和本地节目表,如表4-2-1所示。
表4-2-1本地节目表
节目来源
序号
节目名称
本地电视台节目(标清1)
1
自办节目1
本地电视台节目(标清2)
2
自办节目2
高清节目
3
自办节目3
广播电台节目1
4
FM节目1
广播电台节目2
5
FM节目2
广播电台节目3
6
FM节目3
4.2.2节目规划与频道配置
1.节目频点规划
表4-2-2节目规划表
复用、加扰及QAM调制输出
节目来源
节目列表
LEGATO#1
鑫诺三号卫星
本地
广西卫视
广东卫视
南方电视台卫星频道
广播电台节目1
广播电台节目2
广播电台节目3
LEGATO#2
鑫诺三号卫星
深圳电视台
黑龙江卫视
延边卫视
吉林卫视
云南卫视
海南卫视(旅游)
LEGATO#3
鑫诺三号卫星
西藏汉语卫视
西藏藏语卫视
新疆生产建设兵团
辽宁卫视
中央电视台-综合频道
中央电视台-经济频道
LEGATO#4
鑫诺三号卫星
中央电视台-少儿•军事•农业频道
中央电视台-科学•教育频道
中央电视台-戏曲频道
中央电视台-社会与法频道
中央电视台-音乐频道
中央电视台-综艺频道
LEGATO#5
鑫诺三号卫星
中央电视台-体育频道
中央电视台-电影频道
中央电视台-电视剧频道
中央电视台-新闻频道
中央电视台-少儿频道
新疆电视台-汉语新闻综合频道
LEGATO#6
鑫诺三号卫星
新疆电视台-维语新闻综合频道
新疆电视台-哈萨克语新闻综合频道
新疆电视台-维语综艺频道
新疆电视台-哈语综艺频道
新疆电视台-汉语综艺频道
新疆电视台-体育健康频道
LEGATO#7
上级骨干网SDH
SDH-1
SDH-2
SDH-3
SDH-4
SDH-5
SDH-6
LEGATO#8
上级骨干网SDH
本地
SDH-7
SDH-8
SDTV-1
SDTV-2
HDTV
备注:
1)根据华师传媒传输47套节目要求,作出表4-2-2的设计方案。
有以下特点:
为最大限度充分利用宝贵的频率资源,采用了QAM调制方式。
将所有卫星电视节目都直接用JXDH-6002TS流接收机接收(专用接收机除外)。
如今后节目再增加几套,只增加几套节目的设备,不用作大的设备投资即可轻易实现升级。
2)本方案9个频点传输47套节目,每套节目输出码率设置为4-4.5Mbps,同时预留1个频点的热备份设备。
信号源为数字卫星信号33套,6套开路节目信号,8套光纤传输省地市信号。
33套数字卫星信号由6台卫星码流接收机接收输出6路多节目TS流信号和6台数字卫星接收机接收输出6路单节目TS流信号;
6套开路节目输出射频频信号进入1台解调器解调出视音频信号,再送至调制器,调制到目标频道射频信号;
8套光纤传输省地市信号直接通过1台DS3转换器输出1路TS流信号。
DVB复用器将多个多路TS流复用成一路TS流信号,经数字加扰器进行加扰处理后送入64QAM调制器调制。
整个前端系统统一由CAS、SMS软件分别经过服务器、收费计算机进行加密授权管理收费工作。
该系统具有很高的性价比和稳定可靠的接收性能,是有线数字电视网络的首选方案。
整个系统具备较好的升级扩展能力,只需在原有系统上增添相应的设备,就可以实现系统规模及新业务的平滑升级扩展。
不会影响到原有业务的正常运行。
2.频道配置
表4-2-3频道配置表
频道序号
(前台电视频道
显示顺序)
电视频道名称
图象载频
(频点)
机顶盒频道
调制器频道
中文
English
1
广西卫视
GXTV
57.75MHZ
C001
CH2
2
广东卫视
GDTV
65.75MHZ
C002
CH3
3
南方电视台卫星频道
85.25MHZ
C003
CH5
45
FM-1
87.0MHZ
C054
CH17
46
FM-2
95.0MHZ
C055
CH18
47
FM-3
103.0MHZ
C065
CH19
4
深圳电视台
160.25MHZ
C004
CHZ-7
5
黑龙江卫视
HLJTV
168.25MHZ
C005
CH6
6
延边卫视
YBTV
176.25MHZ
C006
CH7
7
吉林卫视
JLTV
184.25MHZ
C007
CH8
8
云南卫视
YNTV
192.25MHZ
C008
CH9
9
海南卫视(旅游)
HNTV-旅游
200.25MHZ
C009
CH10
10
西藏汉语卫视
208.25MHZ
C010
CH11
11
西藏藏语卫视
216.25MHZ
C011
CH12
12
新疆生产建设兵团
224.25MHZ
C012
CHZ-8
13
辽宁卫视
232.25MHZ
C013
CHZ-9
14
中央电视台-综合频道
CCTV-综合
240.25MHZ
C014
CHZ-10
15
中央电视台-经济频道
CCTV-经济
248.25MHZ
C015
CHZ-11
16
中央电视台-少儿•军事•农业频道
CCTV-12
256.25MHZ
C022
CHZ-12
17
中央电视台-科学•教育频道
CCTV-科学
264.25MHZ
C027
CHZ-13
18
中央
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