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1、 有线电视网络课程设计HFC光链路常规设计院 系： 传媒技术学院 专 业： 广播电视工程 2014年6月26日课程设计任务书 学生姓名学号课程名称有线电视网络课程设计设计题目楼陈区域 CATV光纤网络设计设计目的、主要内容（参数、方法）及要求课程设计的目的在于培养学生运用相关课程中所学到的理论知识，解决实际问题的能力，培养学生查阅资料文献的能力，培养学生使用相关软件的能力，培养学生动手的能力，培养学生规范撰写相关文档的能力等。给定楼陈区域的光纤路由图，给定相关的技术条件，做一个小型的CATV光链路常规设计。工作量2周时间，每天3学时，共计42学时进度安排两周时间，每天4个小时。第一周：第一天：
2、实地考察第二天：构思系统框架第三天和第四天：查找相关资料，做笔记。第五天：开始设计第六天、第七天：查资料、做笔记，修改设计。第二周：第一天第三天：写设计报告第四天：完成第五天第七天：修改、查资料、修改，完成。主要参考资料1刘剑波.有线电视网络.中国广播电视出版社.2003.12赵坚勇.数字电视技术（第二版）.西安电子科技大学出版社.2011.43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.2009.114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.20125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 楼陈区域CATV光纤网络设计：
3、8个光节点摘 要近年来，“天上卫星传送，地上有线覆盖”的星网结合模式，不仅是21世纪实现广播电视覆盖的最佳方式，也将成未来信息网络的基础构架。这样，立足于现有的有线电视HFC网络，融入现代通信技术、宽带网络技术和多媒体技术，我们便可以打破传统的行业界限，有效地实现“三网融合”，建立起一个宽带高速的公用信息网络体系。本次课程设计主要设计的是简单的光纤干路部分，通过光发射机发射光信号，经过光分光器分路后送到各个光节点。关键词：HFC、光纤网络、光分路器、光节点目 录1 HFC光链路系统11.1 概述11.2 组成11.2.1 光纤11.2.2 同轴电缆11.2.3用户分配网12 楼陈区域光纤网络设
4、计22.1 楼陈区域设计方案22.2 设计原理及依据33 技术要求64 系统指标分配与计算74.1光纤损耗74.2 分光比74.3链路损耗84.4 光发射机功率确定85光发射机及光接收机的选型95.1光发射机的选型95.2光接收机的选型106 心得体会12 7参考文献131 HFC光链路系统1.1 概述 HFC即混合光纤同轴电缆网，是指HybridFiber-Coaxial的缩写。是一种经济实用的综合数字服务宽带网接入技术。HFC通常有光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成，从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输；到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器分配后通过同轴电缆
5、送到用户。它与早期CATV同轴电缆网络的不同之处主要在于，在干线上用光纤传输光信号，在前段需完成电光转换，进入用户区后要完成光电转换。1.2 组成1.2.1 光纤 光导纤维，简称光纤，是光通信中最常用的传输物质。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，因此光纤被用作长距离的信息传递。光纤切面图如图1。1.2.2 同轴电缆 同轴电缆指先由两根同轴心、互相绝缘的圆柱形金属导体构成基本单元（同轴对），再由单个或多个同轴对组成的电缆，如图2。最常见的同
6、轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成。从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。1.2.3 用户分配网 用户分配系统是有线电视网络的最后一个环节，是整个网络体系中直接与用户连接的部分。它的分布面最广，因而其网络结构的合理与否直接影响到整个CATV工程的质量与造价，通常由分配放大器（有时也要用到延长放大器）、同轴电缆、分支器、分配器等有源器件和无源器件组成，其主要功能是将传输系统传送来的信号准确、优质、高效地分配到千家万户，同时将用户端需要回传的信号汇聚到信号分配点上。2 楼陈区域光纤网络设计2.1 设计方案本次设计为简单的CATV光纤干线网络，距离相对较短，系统采用1310nm光纤传输技术，从
7、发射端发出光信号，通过光分路器分路后直接传送到各个光节点，每个光接收点配置4芯光缆，一芯用于下行传输，一芯用于上行传输，一芯用于数字传输，一芯备用。实际勘察记录数据见表2-1-1序号地址距离1徐文益1.9km2左家岗1.1km3叶家湾1km4楼陈学校0.895km5任家伍2.105km6曾家日1.255km7杨家王2.175km表2-1-1 勘查记录任家伍叶家湾杨家王楼陈学校左家岗三岔口徐文益曾家日图2-1-2 路由图1.9km1.1km徐文益左家岗1km叶家湾0.895km2.105km楼陈学校任家伍1.255km光发射机曾家日2.175km杨家王光接收机光分路器图2-1-3 拓扑图2.2
8、设计原理及依据图2-2-1示意图基本设计参数如表2-2-2序号类别损耗11550nm光纤0.25dB/km（含熔接点0.05dB/个）21310nm光纤0.4dB/km（含熔接点0.05dB/个）3活接头0.25dB/个4光分路器含分光百分比损耗和附加损耗表2-2-2 基本设计参数光分路器的附加损耗如表2-2-3路数（N）345678910111216附加损耗Af（dB）0.30.40.450.50.550.60.70.80.91.01.2表2-2-3光分路器的附加损耗光分路器：光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，我们使用MN来表示一个光分路器
9、有M个输入端和N个输出端。在光纤有线电视系统中使用的光分路器一般都是12/13以及由他们组成的1N光分路器，其作用是把一路光按一定比例分成多路输出。光分路器类似于分配系统中的分支器，常又把它称为光纤定向耦合器。 插入损耗：光分路器的插入损耗是指每一路输出相对于输入光损失的dB数，其数学表达式为：Ai=10lg Pouti/Pin ，其中Ai是指第i个输出口的插入损耗；Pouti是第i个输出端口的光功率；Pin是输入端的光功率值。附加损耗：附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于输入光功率损失的DB数。值得一提的是，对于光纤耦合器，附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制作过程的
10、固有损耗，这个损耗越小越好，是制作质量优劣的考核指标。而插入损耗则仅表示各个输出端口的输出功率状况，不仅有固有损耗的因素，更考虑了分光比的影响。因此不同的光纤耦合器之间，插入损耗的差异并不能反映器件制作质量的优劣。分光比：分光比定义为光分路器各输出端口的输出功率比值，在系统应用中，分光比的确是根据实际系统光节点所需的光功率的多少，确定合适的分光比（平均分配的除外），光分路器的分光比与传输光的波长有关，例如一个光分路在传输1.31 微米的光时两个输出端的分光比为50：50；在传输1.5m的光时，则变为70：30（之所以出现这种情况，是因为光分路器都有一定的带宽，即分光比基本不变时所传输光信号的频
11、带宽度）。所以在订做光分路器时一定要注明波长。 1310nm光纤和1550nm光纤选择：设光纤有线电视系统有N个光节点，每个光节点到前端的平均距离为Lkm。因为1310nm系统包括熔接点在内的损耗=0.4dB/km，1550nm系统的=0.25dB/km，1310nm系统光接收机的接收光功率P0=-3dBm，1550nm系统光接收机的接收光功率P0=-1dB。设光分路器的附加损耗为0.5dB，活动连接头损耗和其他损耗为1dB，1310nm系统所需光发射机的总功率：10lgPi=10lgP0+10lg100.1L+1.5=-3+10lg（N100.4L）+1.5=-1.5+10lgN+0.4L1
12、550nm系统所需光发射机的总功率：10lgPi=-1+10lg（N100.25L）+1.5=0.5+10lgN+0.25L显然，1550nm系统所需光发射机的总功率比1310nm系统所需光发射机的总功率要小，但1550nm系统光发射机（不含光纤放大器）的价格比同功率1310nm光发射机要贵。本次设计距离较短，所需光功率较小，故应该选择1310nm光纤系统。 3 技术要求 在进行一个有线电视系统总体设计时，人们仍然从下行模拟电视信号传输回路的信号技术指标入手。因为，尽管在一个有线电视网中既要传输模拟信号又要传数字信号，但模拟信号对传输系统的要求比数字信号高，模拟信号的传输是有线电视系统的主要矛
13、盾。 有线电视系统信号在超过20套节目的系统中，最主要的技术指标是载噪比，载波复合三次差拍（CTB）和载波复合二阶失真（CSO）。 原广电部标准规定，到用户端信号指标为：C/N43dB，CTB-54dB，CSO-54dB。广电总局GY5063-1998市、县级有线广播电视网络设计规范规定：全系统指标为C/N44dB，CTB-55dB，CSO-55dB。系统宽带：87860MHz为下行系统，其中：87550MHz可传送50多套现有的模拟电视节目和多套立体声节目，550860M可用于多功能数据业务的展开；565MHz为上行系统，可实现图像和数据信号的回传，6587MHz为上、下行信号的隔离带。系统
14、容量为79个PAL制频道：每个光节点带500个左右的有线电视用户；各光节点输入光功率-1dB；光节点下的同轴电缆分配网不超过2级电放大器；光纤传输系统的技术指标为：C/N：51dB，C/CTB：65dB，C/CSO：61dB。4 系统指标分配与计算计算时采用简化公式，即： 光纤损耗=损耗系数光缆长度链路损耗=光纤损耗-10lg分光比+活接头损耗（2个）+其它、余量（1dBm）4.1 光纤损耗 损耗系数=0.4dB/km P（mW）=1mW10（P（dBm）/10） 徐文益：P1=0.4dB/km1.9km=0.76dBm=1.19mW左家岗：P2=0.4dB/km1.1km=0.44dBm=1
15、.10mW叶家湾：P3=0.4dB/km1.0km=0.4dBm=1.10mW楼陈学校：P4=0.4dB/km0.895km=0.358dBm=1.09mW任家伍：P5=0.4dB/km2.105km=0.842dBm=1.21mW曾家日：P6=0.4dB/km1.255km=0.502dBm=1.12mW杨家王：P7=0.4dB/km2.175km=0.87dBm=1.22mW4.2 分光比 输出光功率之和：P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7=1.19mW+1.10mW+1.10mW+1.09mW+1.21mW+1.12mW+1.22mW=8.03mW徐文益：K1=P1/P=1.1
16、9mW/8.03mW=14.82%左家岗：K2=P2/P=1.10mW/8.03mW=13.70%叶家湾：K3=P3/P=1.10mW/8.03mW=13.70%楼陈学校：K4=P4/P=1.09mW/8.03mW=13.57%任家伍：K5=P5/P=1.21mW/8.03mW=15.07%曾家日：K6=P6/P=1.12mW/8.03mW=13.95%杨家王：K7=P7/P=1.22mW/8.03mW=15.19%4.3 链路损耗 徐文益：A1=0.76dBm-10lgK1dBm+0.5dBm+1dBm=10.56dBm左家岗：A2=0.44dBm-10lgK2dBm+0.5dBm+1dBm
17、=10.54dBm叶家湾：A3=0.40dBm-10lgK3dBm+0.5dBm+1dBm=10.56dBm楼陈学校：A4=0.358dBm-10lgK4dBm+0.5dBm+1dBm=10.54dBm任家伍：A5=0.842dBm-10lgK5dBm+0.5dBm+1dBm=10.56dBm曾家日：A6=1.502dBm-10lgK6dBm+0.5dBm+1dBm=10.55dBm杨家王：A7=0.87dBm-10lgK7dBm+0.5dBm+1dBm=10.56dBm4.4 光发射机功率的确定 P0=Pr+AMAX=-1dBm+10.56dBm=9.56dBm=9.04mW5 光发射机及光
18、接收机的选型5.1 光发射机的选型 表5-1-1是美国STARBLAZER系列1.31m光发射机在不同光放大器的情况下，在满足c/ctb为65db，C/CSO为61db时，NTSC制式750mhz系统不同链路损耗典型应用时光纤干线系统所能达到的载噪比指标。不同链路损耗的载噪比指标如表5-1-1所示。光发射机输出功率链路损耗（dB）789101112131415163.5mW（5.5dBm）51.550.549.55.5mW（7.5dBm）52.051.050.049.09.0mW（9.5dBm）52.051.050.049.012.0mW（11.0dBm）51.550.549.548.515.
19、0mW（12.0dBm）52.051.050.549.5表5-1-1 不同链路损耗的载噪比指标通过计算知光发射机输出功率为9.04mW9.0mW，最大链路损耗比为10.56dBm11dBm，故可确定光发射机载噪比C/N为51dB，进而可以选定光发射机。 光发射机技术参数如图5-1-25.2 光接收机的选型光接收机选型遵循：1、光接收机的工作频带应与：光发射机、传输系统的带宽匹配；2、光接收机输入光功率的动态范围：输入光功率一般取动态范围的中间值。取值不应大于+2dBm.否则应加光衰减器。3、输入光功率增加1dB,可使系统的载噪比提高1dB. 4、光纤传输损耗变化1 dB,输出电平变化2dB.
20、在光纤通信系统中，光接收机的任务是以最小的附加噪声及失真，恢复出光纤传输后由光载波所携带的信息，因此光接收机的输出特性综合反映了整个光纤通信系统的性能。光发射机发射的光信号经传输后，不仅幅度衰减了，而且脉冲波形也展宽了，光接收机的作用就是检测经过传输的微弱光信号，并放大、整形、再生成原传输信号。光接收机技术参数如图5-2-16 心得体会通过二个星期的课程设计，我对前面所学的知识有了更深刻的体会与理解，知道了有线电视网络各部分的组成以及相关的计算过程，把理论的知识应用到了实际。这个设计过程中，我们通过在原有的系统进行了改进，设计结果能够符合题意，成功完成了此次实习要求，我们不只在乎这一结果，更加
21、在乎的，是这个过程。这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，更重要的是，我们在学会创新的基础上，同时还懂得合作精神的重要性。7 参考文献1刘剑波.有线电视网络.中国广播电视出版社.2003.12赵坚勇.数字电视技术（第二版）.西安电子科技大学出版社.2011.43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.2009.114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.20125孙强.光纤通信系统及网络.科学出版社.2011.51. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68
22、HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于
23、单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26.
24、基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39.
25、单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制
26、的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65.
27、 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究77.
28、基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的C/OS-的研究82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式In
29、ternet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计 96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发 97. 锅炉的单片机控制系统 98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计 99. 基于单片机技术的WDR-01型聚
30、氨酯导热系数测试仪的研制 100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现 101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计 102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制 104. 基于ADC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计 106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究 107. 单片机实现的寻呼机编码器 108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究 109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究110. 基于单片机的锅炉
31、智能控制器的设计与研究 111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制 112. PIC单片机在空调中的应用 113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究 项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！14