有线电视结构和常见技术

1有线电视的结构和常见技术有线电视网络系统由四部分组成：信号源系统、前端系统、传输系统和用户分配系统。图1传统有线电视系统的基本组成2数字光纤环路24GbpsSDH、ATM交换公网模拟信号源数字电视前端接口混合器管理控制系统本地光纤骨干网光发信号源前端模拟前端数字电视信号源接口路由交换数字局端机数据前端接口接口光收传输分配网其它有线电视系统光结点本地HFC网络光收光发双向分配网机顶盒计算机CM电视机ABA＇B＇Ａ＇Ｂ＇用户图2现代有线电视系统的基本组成模拟信号源模拟信号数字化数字信号压缩传输设备机顶盒解压、数字信号模拟化用户SM、TV图4有线电视系统组成数字电视就是指从演播室到发射、传输、接收的所有环节都是使用数字电视信号或对该系统所有的信号传播都是通过由0、1数字串所构成的数字流来传播的电视类型。其信号损失小，接收效果好。机顶盒的全称叫做“数字电视机顶盒”，它是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备，它对经过数字化压缩的图像和声音信号进行解码还3原，产生模拟的视频和声音信号，通过电视显示器和音响设备给观众提供高质量的电视节目。它采用了兼容的办法，在中国一直延续到现在。1、信号源系统信号源是提供传送广播电视信号节目的源头，是指提供系统所需各类优质信号的各种设备。有线电视的信号源分为三大类：1.从空中收转的各种电视信号。2.有线电视系统自办的电视节目，3.网络的数据。2、前端系统2.1、前端的功能传统的电视有线电视系统中只有模拟信号。模拟前端对信号的基本处理功能大致可概括为：(1)、提高系统载噪比：当接收信号过弱或一般设备满足不了系统的载噪比要求时，可以在前端加入低噪声天线放大器，以改善系统的噪声系数，进而满足系统分配的载噪比指标。（2）、邻频处理：采用邻频道配置方式，可以充分利用频道资源，在给定的频带范围内尽可能的多传节目套数。（3）、频率变换：为了实现传输频道的合理配置，也为了避开某种干扰，通常在前端采用信号处理器或解调-调制组合来变换某些频道的频率。4（4）、抑制非线性失真和寄生输出：在前端设备中广泛采用的各种带通滤波器和其它技术手段将各种失真、干扰减至最小。（5）、调制、解调：在接收卫星和微波信号时，要采用解调技术从信号中分解出视、音频信号，再经过调制将信号调制成到所需频率的射频信号；自办节目也要经过调制后才能使用。（6）、电平调整、电平控制：为了为传输部分提供合适的电平和平坦的复合射频信号，前端通常采用固定和可变衰减器来调整各频道的电平。为了减少前端输出电平的波动，采用AGC技术对电平进行控制。（7）、产生导频:大型的同轴电缆系统中，前端必须给干线放大器提供导频信号以使其自动电平控制电路获得进行电平调整的“参考依据”。（8）、混合：前端最终目的就是为了为传输系统提供一个高质量的复合射频信号，因此，前端中必须有混合设备使所有节目信号合而为一，来满足系统需要。2.2、前端的类型和组成（1）、直接混合型：从天线上接收的信号直接送入无源混合器，经宽带放大器放大后作为前端的输出。这种前端最简单，技术上容易实现，价格最低。但严格上讲不是真正的有线电视系统。（2）、频道处理混合型前端5图4.频道处理混合型前端频道处理混合型前端：在混合之前，每一个频道都有一个相应的频道处理器，其具体构成因所处理的对象（本频道信号性质）不同而不同。射频信号的处理设备是信号处理器，它可以变换频道，也可以不变换频道，还可以是解调-调制组合。典型的信号处理器通常采用下变频-中频处理-上变频方式，输入频道信号先经过下变频器变换成中频信号在中频信号上进行处理，以使本频道信号满足邻频传输的特殊要求，在经过处理后的中频信号利用上变频器变为所需的射频信号，并经频道放大后传送入混合器。视频信号的处理设备当然是中频调制器，它输出的信号同样可以满足邻频道传输的要求，此时混合器采用宽带型混合器以保证输出性能。频道处理混合型前端指标高、质量好、性能优越而稳定、满足邻频使用要求、便于增容扩容，因而广泛用于大型有线电视系统。（3）、现代有线电视网的前端类型6图5.现代有线电视的前端组成现代有线电视网的前端类型：在现代有线电视网络中，前端对信号处理方式仍然沿袭着单频道处理的思路，因而形式上讲，现代有线电视网的前端的技术类型仍然属于频道处理混合型。但由于现代有线电视网所需实现的功能比传统有线电视丰富。所要处理的信号类型也较传统前端为多，此时对信号处理不仅仅只要达到邻频传输的要求而是包含了其它十分丰富的内容，比如对数字电视信号而言，前端需要对它进行信号编码以及卷积交织等一系列处理，为的是增强信号的纠错能力和提高信号克服突发噪声影响的能力；总之现代前端必须满足良好的信号处理能力和完善的系统管理能力，从本质上讲，现代前端技术类型应该是综合处理与智能管理型。上图简要地画出了这种前端类型的原理示意图。这类前端大致可分为模拟电视部分、数字电视部分、和数据块部分三大块，不同的部分有不同的信号处理方式和控制管理方式。模拟电视信号采用的是传统的频道处理混合方式，以使信号达到邻频传输的要求；对数字电视信号来说，前端的处理包括复用、加扰、编码、调制等等，从形式上到内容都比对模拟电视信号的处理复杂得多；对数据信号而言，前端的处理包括路由选择、网络适配和调制等，以便和用户端的CableModem建立起有效的连接和通信，此类业务的实现同样需要配置相应的管理控制系统。7（4）、综合前端图6.现代智能综合前端图6中，模拟电视部分的组成与传统的前端完全一致，但增加了较为复杂的数字电视部分和数据部分。在当前的有线电视网络中，卫星电视信号既作为模拟通道的信号源，也有一部分节目放在数字平台上传输。一般来说，数字电视的信号源主要有：卫星电视节目（DVB-S的信号可以通过QPSK解调器变换成8TS流直接进入复用加扰系统，而模拟卫星电视信号则需要数字化后经MPEG-2编码才能送至复用器）；自办数字电视节目（由磁盘阵列和视频播出服务器提供）NVOD节目（由NVOD生成系统和相应的播出服务器提供）；EPG、数据广播和其他业务（由相应的生成系统将素材按DVB-DATA格式打包形成TS流再送入复用器）；光电光纤骨干网A平台提供的节目（通过SDH分接转换和网络接口适配器将信号变成TS流）。这些节目按一定的方式复用加扰后，通过DVB-C的编码调制器（一般采用64QAM）变换到射频上在一个个的模拟频道中传输。加扰过程由用户管理系统和条件接收系统产生的控制信号进行控制。用户必须在取得授权后通过机顶盒才能收看到这些节目。前端中，复用器输出的信号在调制前需分成两路，一路直接送到QAM调制器，进入本地HFC网进行传输；另一路则通过接口适配器转换成DS3信号，复接到本地的SDH网络上传送到下一级的分前端。前端的数据部分可以根据需要来合理配置。在图中，数据信息的交换通过中心交换机来完成，可以由专线与公用电信网连接实现Internet的接入，通过本地电话网实现拨号连接，也可以实现IP电话的业务；有线电视自办的信息业务可以通过一系列相应的服务器来提供，也可以与广电光纤骨干网的B平台进行连接。这些数据信息通过前端的CMTS进入到本地的有线电视HFC网络中。而网络的控制和管理则由功能强大的网络管理系统和用户系统来完成。实际的前端组成是由具体的设备组成的，不同的前端其组成的思路和规律大致相同，组合式样则因系统而异。2.3、前端的主要设备（1）天线放大器：也称前置放大器，一般位于天线附近，固定在天线竖杆上。作用是放大天线接收的信号以提高信号电平，改善前端输出信号的载噪比。9（2）频道放大器：进行单频放大的器件（现代有线电视系统已不再使用）。作用：抑制带外信号分量以减小输出信号中的交调和互调失真；对单频频道信号放大，获得较高的输出电平；进行各频道的分别调整使输出电平基本保持一致，并进行自动电平控制，以稳定电平。（3）频道变换器：将天线接收的电视信号的频道转换到系统安排的传输频道上去。它不改变频谱结构。（4）信号处理器：也称频道处理器；作用是：把接收过来的电视信号经处理后变换到有线电视系统工作频段所指定的频道上。实质上它是一种功能更全的频道变换器。分类：外差变换器型和解调-调制型。后者主要用于超大型复杂系统，可以提高质量。一般常用的是前者。（5）调制器：调制器是将视频和音频信号变换成射频电视信号的装置，他常与录像机，摄像机，卫星接收机等配合使用。自办电视节目信号、卫星电视信号、微波传送的电视信号、自办调频立体声节目信号以及各类数字信号等则用调制器变换成射频信号在有线电视系统中进行传输。（6）导频信号发生器：产生导频信号，补偿电缆衰减的温特性。在750MHz以上的系统中，由于广泛采用HFC网络，故一般不用导频信号。（7）混合器：将两个以上输入信号合并成一个组合输出信号再用一根同轴电缆或光纤传送出去的装置，也称合成网络。一般来说，混合器在形成复合信号的过程中应具有较高的相互隔离能力，尽量避免信号间的相互影响。混合器分为无源和有源混合器两种。有源混合器不仅没有插入损耗，而且有5~10dB的增益。无源混合器又分为滤波器式和宽带变压器式两种，他们分别属于频率分隔混合和功率混合方式。103、传输分配系统3.1同轴电缆网络图7.发泡同轴电缆示意图现代有线电视系统最根本的目的是要解决覆盖问题，因此，由前端产生的复合射频信号最终必须通过合理的传输分配网络才能被准确、优质地传送到千家万户。传输分配网络通常由传输干线和用户分配网组成，从目前采用的传输媒介看，传输分配网络主要有四种应用模式：（1）即HFC网（光纤同轴电缆混合网，传输干线由光纤传输系统组成，而用户分配网则仍然是同轴电缆）、（2）同轴电缆网（传输分配均采用同轴电缆）和MMDS（多路微波分配系统）系统。（3）LAN接入方式。通过网络，以后会用这种，新城就是光纤入户（4）MMDS通常只做辅助或补充手段，在一些地形特殊、用户分散、不便于铺缆架线的地区使用。西藏、新疆11HFC网络是新建网络普遍采用的方式，也是技术发展的方向。但是同轴电缆仍大量存在于实际系统，至少HFC中用户分配网还是采用的同轴电缆。因此先了解同轴电缆时必要的。图8.用CMTS+CM的双向网络示意图(三网合一)三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。三合是一种广义的、社会化的说法，在现阶段它是指在信息传递中，把广播传输中的“点”对“面”，通信传输中的“点”对“点”，计算机中的存储时移融合在一起，更好为人类服务，并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的融合。“三网融合”后，民众可用电视遥控器打电话，在手机上看电视剧，随需选择网络和终端，只要拉一条线、或无线接入即完成通信、电视、上网等。12图9.LAN接入示意图同轴电缆网络实际上由同轴电缆、放大器以及各种无源部件按照实际需要组成的。3.2传输设备---放大器同轴电缆不做太多介绍，介绍下放大器：主要包括传输系统使用的干线放大器和在分配系统使用的分配放大器、延长放大器和楼栋放大器（楼放）等。图10.干线放大器13干线放大器主要作用在于补偿传输电缆的衰减，确保信号能够优质、稳定地进行远距离的传输。安装：1、在架空电缆线路中，干线放大器应安装在距离电杆1M的地方，并固定在吊线上。2、在墙壁电缆线路中，干线放大器应固定在墙壁上。吊线有足够的承受力，也可固定在吊线上。3、在地下穿管或直埋电缆线路中干线放大器的安装，应保证放大器不得被水浸泡，可将放大器安装在地面以上。4、干线放大器输入、输出的电缆，均应留有余量；连接处应有防水措施。分配放大器：用于干线传输的最末端，主要作用是将干线传输来的信号同时提供给若干条分配支路。与干线放大器的区别在于其输出电平较高，不在于主干线输出端，且一般不具有AGC和ALC功能。（其安装同干放也可以安装在室内）AGC：使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法。实现这种功能的电路简称AGC环。ALC：电路自动纠正偏移的电平回到要求的数值图11.分配放大器延长放大器：当