有限电视系统设计.doc

课程设计论文

论文题目 西安锦园社区有线电视系统设计

学生姓名： 张方舟 学号：
专业班级： 12广电2班 指导教师： 史惠

目录
一、实习目的与内容…………………………………………………………1
1.1目的………………………………………………………………………1
1.2课程设计内容……………………………………………………………1
二、前端设计………………………………………………………………… 2
2.1有线电视节目源信号……………………………………………………2
2.2有线电视前端系统………………………………………………………2
2.3 有线电视系统前端设备选型……………………………………………3
三、干线设计………………………………………………………………… 5
3.1实际地图…………………………………………………………………5
3.2干线传输链路图…………………………………………………………5
3.3干线传输链路计算………………………………………………………5
3.4设备选型…………………………………………………………………6
四、接入网设计………………………………………………………………10
4.1接入网方案的拟定………………………………………………………10
4.2楼栋概况…………………………………………………………………11
4.3OLT带宽计算……………………………………………………………11
4.4楼栋内部接入设计………………………………………………………11
4.5设备选型………………………………………………………………… 13
五、心得体会………………………………………………………………… 16
六、 参考文献………………………………………………………………… 17

一、实习目的与内容
1.1实习目的
广电台网综合实训是课程教学计划中一项集中安排的实践性教学环节，也是理论联系实际和切实提高学生能力的重要桥梁。通过课程设计，使学生加深对广电宽带城域网的基本组成、通道结构、重要特性、设备功能和技术指标等方面的理解，促使学生运用已学过的专业知识，进行实际课题设计，较好掌握有线电视系统常规设计的重要程序、方法和要领，培养学生分析解决工程实际问题能力和创新开拓精神，进一步促使基本概念和设计方法的系统化和具体化，通过查资料、选方案、搞设计和写报告等，使学生得到一次全面的工程设计方面的综合训练，为毕业设计和此后就业打下基础。
1.2课程设计内容
1、前端系统设计：根据有线电视系统建设规定和当代有线电视前端的组成原则，设计某社区的前端系统。规定：（1）选定社区、拟定节目套数、频道配置；（2）做出前端系统设计以及软件、硬件的设备选型；（3）列出设备清单。
2、HFC网络技术指标的分派与设计：按照国家标准和行业标准规定将重要噪声和失真指标在前端、光纤链路和同轴电缆传输网之间进行合理的分派，并留出1dB的余量。
3、光纤链路的常规设计：按照分光结构，对光纤链路进行具体设计。规定：（1）拟定光发射机功率；（2）拟定分光比；（3）拟定光缆段长和芯数；（4）估算光链路指标。
4、EPON接入网设计：（1）接入网方案的拟定；（2）楼栋内部接入设计；（3）设备选型；（4）接入网的链路计算。

二、 前端设计
前端系统设计
规定：
1、 选定社区、拟定节目套数、频道配置
2、 做出前端系统设计以及软件、硬件的设备选型；
3、 列出设备清单；
4、 设计并画出前端系统框图

2.1有限电视源节目信号
社区：陕西省西安市锦园社区
节目套数：68套——中央台18套、陕西省台8套、西安台5套、省级上星卫视37套
中央一套 中央二套 中央三套 中央四套 中央五套 中央六套 中央七套 中央八套 中央九套 中央十套 中央十一套 中央十二套 中央十三套 中央国际频道 中央音乐频道 中央法语频道 中央阿拉伯语频道 中央德语频道

陕西一套 陕西二套 陕西三套 陕西四套 陕西五套 陕西六套 陕西七套 陕西八套

西安一套 西安二套 西安三套 西安四套 西安五套

北京卫视 天津卫视 河北卫视 山西卫视 内蒙古卫视
辽宁卫视 吉林卫视 黑龙江卫视
上海卫视 江苏卫视 浙江卫视 安徽卫视 福建卫视 江西 卫视 山东卫视
河南卫视 湖北卫视 湖南卫视 广东卫视 广西卫视 海南卫视
重庆卫视 四川卫视 贵州卫视 云南卫视 西藏卫视
陕西卫视 甘肃卫视 青海卫视 宁夏卫视 新疆卫视
图1有限电视节目源信号

2.2有限电视源前端系统

图2有线电视源前端系统
2.3有线电视设备选型
HD-SDI H.264高清视频编码器KV-EC101A 5
重要特性
●SD(270M)/HD(1.485G) SDI接口支持，支持AES/EBU内嵌音频；
●支持模拟音频（Line-in）输入和模拟音频输出（Line-out）；
●支持1080p30/25/24/23.98、1080i60/59.94/50、720p60/59.94/50、525i、625i等多种格式；自动辨认输入信号格式，无需手动设立；
●H.264 High Profile压缩技术，高画质、高保真音质，低于50ms的编码延时；
●智能网络延时控制，典型网络环境低于200ms的解码延时；
●编码码率可调，画面质量可控制；
●支持双向语音对讲，RS-485信令透传；
●AAC-LC高保真音频编码及G.711语音编码；
●双码流支持(主码流最高1280x720@60fps/1920x1080@30fps，子码流最高D1@30fps )；
●支持RTP/RTSP 传输协议；
●支持RTMP推送协议，可与Wowza/FMS/RED5等流媒体服务器兼容；
●支持ONVIF 1.1/2.0，广泛兼容各类NVR系统；
●支持Pelco-D / Sony VISCA PTZ控制；
●基于Web的操作界面，在线实时视频预览；
●可提供SDK进行二次开发。
适配器、产品特点 4+1
        符合MPEG-2/DVB、G.703标准
         支持UDP协议
         支持多播（Multicast）和单播（Unicast）
         支持多节目传输流（MPTS）和单节目传输流（SPTS）
         主备双路ASI输出
         基于WEB浏览器的网络管理，支持SNMP（可根据用户需求选择安装），网管接口与数据接口互相独立，互不干扰
         具有多种信号告警、报错功能
         模块化插板式设计，多种功能灵活组合

DCH-3000MX DVB TS码流再复用器 9+1
可支持多达8路ASI输入单节目或多节目传送流的再复用
8路ASI输入，2路ASI独立输出
输入TS流包长（188/204）自适应
输出TS流包长（188/204）可由用户设定
最大输出码流率216Mbps
PSI/SI自动生成或手工再映射
PID和节目（Service）过滤和再复用
支持网络管理功能
1U机壳设计，液晶屏幕显示及和谐操作界面
具有断电记忆功能
首创SC-3101独立加扰机 9+1
ASI输入，支持EPG插入
设备支持64套节目加扰，每个节目加扰元素可达成32个 
支持输入端口PID实时分析
8M字节超大缓存，抗突发码流，PCR校正
符合DVB通用加扰算法，支持4个条件接受（CAS）系统同密
包格式：自动适应188/204
支持输入、输出信号的实时监测
支持中英文液晶显示，前面板按键操作和远程网管控制
首创SC-4101 QAM调制器 9+1
支持可变符号率,频率和多种QAM星座模式
8M超大缓存，抗突发码流，PCR校正
可配置PID过滤、PID重映射，PSI、SI信息编辑和同步更新
支持输入、输出信号的实时监测
支持中英文液晶显示，前面板按键操作和远程网管控制
数视宝SUSPO-E1600多路有线电视信号混合器 1
采用全无源结构，对信号非线性指标无任何劣化影响；
插入损耗低，端口隔离度高；拉丝面板，美观大方；
预留监测口，使用更方便，-20dB衰减，直接TV口；
输入端口16路RF-IN,1路RF-OUT出,1路TEST测试口；
5～1000MHZ宽工作频率范围、高稳定、低驻波、低插损、高隔离度；
信号平坦度好，反射损耗小，具有良好的电磁屏蔽性；
19"标准机箱配置，机架式便于安装。

传输系统设计：
注意：光发器和光收器一个牌子，光发器的功率减去损耗功率在光收器的接受范围内
以电视台为中心，贯穿东西南北四个方向

链路损耗

三、干路设计
3.1实际地图

图4实际地图
起点：陕西广电网络（昆明路店）
终点：陕西锦园社区
里程：2.6KM

3.2干线链路传输图 锦园社区 0.8km
————————— 三分光器
33.93%

32.71%

33.34%
省家属院 0.4km
1.7km
28.37mv
民航社区0.5km

三分光器 收机
3.3干线传输链路计算： 图5干线链路传输图
光分路器的插入损耗:7.0dB
设定接受端接受电平为-2dBm采用1310nm的光缆进行传输，损耗为0.4dB/km，每个活动接头损耗为0.3dB。光缆长度3.4km,采用6芯光纤传输
（1) 锦园社区线损耗为：
L1=0.4*（1.7+0.8）+7.0+0.3*2=8.6（dB）
则分光器需向锦园社区的光功率为：
P1=8.6-2=6.6（dB）=4.53(mW)
省家属院到前段传输损耗为
L2=0.4*（1.7+0.4）+7.0+0.3*2=8.44(dB)
则分光器需向省家属院提供的光功率为
P2=8.44-2=6.44（dB）=4.41(Mw)
民航社区到前段传输路线损耗为
L3=0.4*（1.7+0.6）+7.0+0.3*2=8.52（dB）
则分光器需向民航社区提供的光功率为
P3=8.52-2=6.52(dB)=4.49(mW)
因此，分光器后的净光功率之和为：
P=P1+P2+P3=13.43(mW)
分光器分光比为：
N1=P1/P*100%=33.7%；
N2=P2/P*100%=32.8%；
N3=P3/P*100%=33.4
考虑到分光器前的电缆损耗及一个活动接头取损耗余量L=1（dB）
因此，光发射机功率为: Pt=P+10^(1/10)= 14.69(mW)

3.4设备选型：
表3-2干线设备选型
设备
型号
数量（台）
公司
1310nm光发射机
WS-LT1324A
1
山西腾达设备有限公司
1x4分光器
三金达/SC
1
广东市三金达通讯设备有限公司
光接受机
g-star860p
1
广州鼎铭视讯器材有限公司

(1)1310nm光发射机（WS-LT1324A）：

图3-1光发射机
性能特点：
◇先进的RF预失真电路，保证良好的C/N和非线性指标
◇APC及ATC电路，保证激光器最佳工作环境
◇AGC / MGC增益控制模式
◇射频监测口在线监测光调制度
◇微解决器电路实时精确监控光输出功率和激光器工作状态
◇前面板LCD/ VFD显示，可实现本地监控
◇RS-232/485接口，可选网络管理功能
◇可选开关电源热备份系统
◇后面板配有间歇性致冷风扇，加强机内散热效果
◇可拆卸的光连接器安装板方便光纤连接头的清洁、维护
◇19英寸标准机架，国际流行结构设计，内置散热器

表3-3光发射机技术参数
项目
单位
技术参数

输出功率
mw
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24

光链路损耗
dB
4
7
9
10
11
11.8
12.5
13
13.6
14
14.4
15
输出光功率
nm
1310±20

激光器类型

DFB蝶形激光器

光调制方式

直接光强度调制

光连接器形式

FC/APC或SC/APC

光反射损耗
dB
> 45

频率范围
MHz
47 ~ 750/862

射频输入功率
dBμV
72 ~ 88

带内平坦度
dB
±0.75

射频输入阻抗
Ω
75

输入反射损耗
dB
≥16

载噪比C/N
dB
≥51

载波组合三阶差拍比C/CTB
dB
≥65

载波组合二阶差拍比C/CSO
dB
≥60

AGC控制范围
dB
± 5

供电电压
V
AC 160V ~ 250V（50 Hz）

消耗量
W
30

工作温度
℃
-10 ~ +45

存储温度
℃
-30 ~ +70

外形尺寸
mm
423×330×45

测试条件：
与10KM标准光纤、光衰减器和标准光接受机组成测试链路，并在规定的链路损耗条件下，在550MHz频率范围内配置59个PAL-D模拟电视频道信号，在550 ~ 862MHz频率范围内传送数字调制信号，数字调制信号的电平（8MHz带宽内）比模拟信号的载波电平低10dB，光接受机输入光功率为-1dBm时，测量载波组合三阶差拍比（C/CTB）、载波组合二阶差拍比（C/CSO）及载噪比（C/N）。

(2)1x4分光器:
技术特性:
表3-4分路器性能表
产品类型
标准型
宽带型
双窗口
工作波长
1310或1550nm
1310或1550nm
1310和1550nm
带宽
±20nm
±40nm
±40nm
附件损耗
≤0.10dB
≤0.15dB
≤0.15dB
均匀性
≤0.6dB
≤0.6dB
≤0.6dB
偏振平坦度
≤0.1dB
≤0.1dB
≤0.1dB
方向性
≧55dB
≧55dB
≧55dB
表3-5分路器环境测试
可靠性实验条件
高温实验
85±2℃，2023小时
湿热实验
75±2℃90±5％RH，2023小时
低温实验
-40±5℃,2023小时
浸水实验
43±2℃PH5.5±0.5，168小时
温度Ñ­环实验
-40±2℃至75±2℃，500个周期
振动实验
10Hz至2023Hz，振动幅度1.52mm，3个方向，4小时/方向
冲击实验
1.8m高，3个方向，8次/方向
表3-6分路器性能指标
型号
1×2
1×4
1×8
1×16
1×32
1×64
工作波长（nm）
1260～1650
插入损耗
（dB）
典型值
3.6
7.0
10.0
13.3
16.3
20.0
最大值（P/S级）
3.8/4.0
7.2/7.4
10.5/10.7
13.5/13.7
16.5/16.9
20.5/21
损耗均匀性（dB）
典型值
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
1.2
最大值
0.4
0.6
0.8
1.2
1.5
2.5
回波损耗（dB）（P/S级）

55/50
55/50
55/50
55/50
55/50
55/50
偏振相关损耗（dB）
典型值
0.1
0.1
0.15
0.15
0.15
0.2
最大值
0.2
0.2
0.3
0.3
0.3
0.4
方向性（dB）
最小值
55
55
55
55
55
55
光纤长度（m）
1.2（±0.1）或客户指定
光线类型
康宁SMF-28e或客户指定
波长相关损耗（dB）
典型值
0.2
0.2
0.2
0.3
0.3
0.3
最大值
0.3
0.3
0.3
0.5
0.5
0.5
温度稳定性（-40～85℃）（dB）
典型值
0.2
0.2
0.2
0.3
0.3
0.3
最大值
0.4
0.4
0.4
0.5
0.5
0.5
工作温度（℃）
-45～+80
存储温度（℃）
-45～+80

(3)光接受机：

图5光接受机

图6光接受机参数

四接入网设计
4.1接入网方案的拟定：
本方案采用EPON+EOC的方案。该系统涉及EPON无源光网络分派和EOC有源同轴电缆接入两部分，为了体现完整性，系统考虑使用波分复用器、分光器、分派器、分支器等设备。波分复用器已在干线设计。本方案采用有源EOC方案。
对于EOC系统，每套户终端设备，光接受机出来的电视信号和ONU出来的网络信号同时接入EOC头端，形成调制射频信号，后面接用户分派网络，通过度支、分派器到相应层的用户家里的EOC终端，EOC再将同轴电缆的信号中的电视信号通过同轴电缆输到机顶盒再到电视机，而数据信号通过网络输到电脑。

4.2楼栋概况：
锦园社区由8幢一字型居民楼组成，一字型居民楼每幢3单元，共24个单元。居民楼均为6层，每层2户用户，共6*2*24=288户
5单元
1单元

6单元
2单元

中心
机房

7单元

3单元

8单元
4单元

4.3 OLT带宽计算：
本社区宽带总容量根据用户数考虑。根据式带宽计算公式：
上行带宽=用户数×最大并发率×每用户带宽×用户浏览特性值
推荐经验值：最大并发率：70%（这个数值比实际值偏大一点）。用户浏览特性值：25%（下载时间/阅读时间）。城市花园社区共288户，承诺20M给每户。则：
社区宽带总容量为：288×70%×20M×25%=1008M
PSTN业务，所耗带宽很小，可以暂不做计算。
min（1008Mbps/1.25Gbps）=1（个）
故用1个PON口即可进行覆盖。

4.4楼栋内部接入设计
在邻频传输110MHz~860MHz的EOC接入网中，（以1楼为例）有一幢六层楼，共3个单元，单元之间的距离是6m，每单元每层3户，层高为3.5m，假如单元二分派放在单元3层，总分派放在中单单元的1层。连接电缆采用SYWV-75-7-1。

图4-2 楼栋内部接入设计图
假设EOC局端输出电平为97/101dB，设计1楼各点用户电平，并计算860MHz左右的EOC链路损耗。
表4-3 部分电缆分支分派器参数

型号
插入损失
分派/分支损失

型号
插入损失
分支损失
分派器
204

3.8dB
分支器
324
1dB
24dB
306

5.8dB
322
1dB
22dB
分支器
220
1.0dB
20dB
320
1.2dB
20dB
218
1.3dB
18dB
318
2dB
18dB
216
1.5dB
16dB
316
2.2dB
16dB
214
1.8dB
14dB
314
2.8dB
14dB
212
2.3dB
12dB
312
4dB
12dB

50MHz
110MHz
860MHz
-5电缆损耗/100m
5.1dB
7.2dB
19.2dB
-7电缆损耗/100m
2.8dB
4.1dB
12.2dB

一层：
低端电平：97-5.8-0.2×4.1-3.8-0.08×4.1-1.5-1.8-12=70.952dBuV
高端电平：101-5.8-0.2×12.2-3.8-0.08×12.2-1.5-1.8-12=72.684dBuV
EOC链损：12+1.8+1.5+0.08×12.2+3.8+0.2×12.2+5.8=28.316dB
二层：
低端电平：97-5.8-0.2×4.1-3.8-0.04×4.1-1.5-14=70.916dBuV
高端电平：101-5.8-0.2×12.2-3.8-0.04×12.2-1.5-14=72.972dBuV
EOC链损：14+1.5+0.04×12.2+3.8+0.2×12.2+5.8=28.028dB
三层：
低端电平：97-5.8-0.2×4.1-3.8-16=70.58dBuV
高端电平：101-5.8-0.2×12.2-3.8-16=72.96dBuV
EOC链损：16+3.8+0.2×12.2+5.8=28.04dB
四层：
低端电平：97-5.8-0.2×4.1-3.8-0.04×4.1-16=70.416dBuV
高端电平：101-5.8-0.2×12.2-3.8-0.04×12.2-16=72.472dBuV
EOC链损：16+0.04×12.2+3.8+0.2×12.2+5.8=28.528dB
五层：
低端电平：97-5.8-0.2×4.1-3.8-0.08×4.1-1.5-14=70.752dBuV
高端电平：101-5.8-0.2×12.2-3.8-0.08×12.2-1.5-14=72.484dBuV
EOC链损：14+1.5+0.08×12.2+3.8+0.2×12.2+5.8=28.516dB
六层：
低端电平：97-5.8-0.2×4.1-3.8-0.12×4.1-1.5-1.8-12=70.788dBuV
高端电平：101-5.8-0.2×12.2-3.8-0.12×12.2-1.5-1.8-12=72.196dBuV
EOC链损：12+1.8+1.5+0.12×12.2+3.8+0.2×12.2+5.8=28.804dB
符合用户电平在69±3dB的设计规定
链路损耗-1db，接受灵敏度-27db
下行：-1-8.6=-9.6db>-27db
上行：-1-8.6=-9.6db>-27db
所选设备完全符合规定。

4.4 接入网设备选型
表4-4 接入网设备选型
设备
型号
品牌
数量
EOC头端
64单路
英特龙
8
EOC终端
64004RJ45
英特龙
288
同轴电缆
SYWV-75-7-1

约1.2km

（1）EOC头端
厂家：英特龙 型号：64单路

图4-5 EOC头端

项目
参数
规格
接口
射频接口
1个TV(电视信号)输出口,公制F型母座
1个CABLE(混合信号)输入口,公制F型母座
网络接口
1个10/100M自适应以太网口（数据口）
1个10/100M自适应以太网口（带外管理口）
电源接口
1个DC12V电源接口
性能指标
射频参数
使用频率:7.5-30MHz
输出电平:120~130dBuv
接受灵敏度:45dBuv
反射损耗:>15dB
输出阻抗:75Ω
传输性能
物理层速率:200Mbps
MAC层最大吞吐量:100Mbps
调制方式
OFDM
1024/256/64/16/8-QAM, QPSK, BPSK
工作模式
TDMA/CSMA
加密方式
AES-128
遵循标准
EOC标准
IEEE1901(Draft)
HomePlug AV
以太网标准
IEEE 802.3, IEEE 802.3x, IEEE 802.3u
IEEE802.1P, IEEE802.1Q
软件
管理方式
支持以下管理方式：WEB, CLI, SNMP
软件特性
VLAN，QOS，带宽控制，广播风暴克制
物理特性
供电、功耗
电源适配器:12VDC 1A
功耗：<8W
尺寸、重量
尺寸：202×123×38mm
重量：1kg
（2）EOC终端

图4-7 EOC终端
l 支持 IEEE802.11b/g 无线标准。
l 支持频率范围：2.412~2.484 GHz。
l 内置WEB服务器，实现使用IE浏览器通过无线网络远程配置模块参数。
l 支持多种安全认证机制： WEP64/WEP128/ TKIP/CCMP(AES) WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK。
l 支持螺光科技的SNMP集中网管平台，支持远程管理。
l 支持自动配置和手动配置方式。
l 具有高安全性，支持终端设备间的互相隔离。
l 可限制端口速率和下接用户MAC总数。
l 支持802.1Q的Vlan配置。
l 抗干扰能力极强、， 其物理层采用高级前向纠错、通道预估和自适应能力的OFDM调制方式，大大减少了各子载波的符号速率，减弱多径传播的影响。

5 心得体会
通过本次课程设计，使我更加扎实地掌握了有关电视电缆线路方面的知识，在设计过程中碰到的许多问题也在老师的指导下找出了答案，对有线电视系统特别是住宅社区有线电视系统设计有了更加完善和全面的了解，对书本的知识也加深了理解。前期自己这方面的知识欠缺和经验局限性虽然暴露出来，但是实践出真知，通过亲自动手制作，终于把我们上课学到的知识化成了自己的。 
在设计中碰到了很多疑惑，但是最终在老师的悉心指导下，终于迎刃而解。也许在这份课程设计中仍然有很多的局限性之处，或者是漏洞，还请老师可以指导并予以纠正。感谢史惠老师对本次课程设计的指导，使我才干这么快地掌握有线电视这门课的很多知识。
6 参考文献
1.《下一代广播电视网络（NGB）技术与工程实践》 浙江传媒学院 2023
2.《有线电视工程设计与新技术应用》 科学出版社 2023
3.《有线电视工程设计、安装与调试》 人民邮电出版社 2023
4.《有线电视—实用技术与新技术》 西安电子科技大学出版社 2023