数字电视信号在无源光网络的传输设计

数字电视信号在无源光网络的传输设计 宽带网络 文章编号:1002,8692:2009:07-0052-02 *实用设计?? 数字电视信号在无源光网络的传输设计 金立标张乃谦李鉴增,, 中国传媒大学 信息工程学院北京 :,100024: 摘 要以 提出了 为平台对数字电视信号在无源光网络中的传输进行了设计 结合无源光网络和数字电视信号的特点 【】 ,GPON , 数字电视传输的网络结构以及光链路的预算设计实践表明完全符合数字电视的传输要求GPON,,,。 关键词数字电视光局端设备光网络单元无源光网络【】 ;GPON;;:OLT:;:ONU: 中图分类号文献标识码【】 TN943 【】 A 下行速率包括 和 因此1.25 Gbit/s,1.25 Gbit/s 2.5 Gbit/s。, 引言1 能够提供足够大的带宽以满足未来网络日益增长 GPON 随着用户业务量需求的日益增长和业务种类的不 的对高带宽的需求同时非对称特性更能适应宽带数据 ,断变化新业务的高性能也需要高性能的接入技术与之 ,业务的需求。 相适应在高性能主干线网上光线通信已经成为主流。 ,, 网络由光网络单元 光局端设备 和 GPON ONU、OLT 对于接入网而言光纤通信也正成为网络发展的趋势, 。 无源光分配网组 成为接入网提供网络侧与核 ODN 。OLT 光纤通信相对于双绞线和同轴电缆具有很大的优势其 ,心网之间的接口通过 与各 连接作为 ,ODN ONU 。 PON 理论带宽几乎是无限的单个波长上的传输速率可以达 ,系统的核心功能设备具有集中分配带宽控制各 ,OLT 、 到 若采用波分复用技术或者密集波分 10 Gbit/s,:WDM:实时监控和运行维护管理的功能为接入网 ONU、。 ONU 复用技术 其传输速率更大因此光接入网对宽 DWDM,。 ,提供用户侧的接口提供话音数据视频等多业务流与 ,、、[1]带以及多业务的接入有着明显的优势。 的接入受 的集中控制系统支持的光分路比 ODN ,OLT 。 无源光网络 一直被认为是光接入网中颇具应 PON 为 随着光收发模块的发展支持的光分比可 1:16/32/64,,用前景的技术它打破了传统的点到点的解决现 , ,以达到 在同一根光纤上可使用波分复用1:128。 ,GPON 有的 技术都是为宽带 包括 和 PON PON, APON,EPON 技术实现双向数据信号和单向视频信号的传输:WDM:。 随着因特网的快速发展和以太网的大量使用由 GPON。 ,数字电视信号在 光网络中传输时主要考虑GPON , 于 标准过于复杂成本较高并且效率较低等因 APON 、,光功率电平载噪比误码率等指标数字电视信号传 、、、。 素工作组制订了 标准免去 ,IEEE 802.3ah EFM EPON , 输时同模拟信号有很大不同其中一个不同点是接收端 ,了 数据传输的协议和格式转化传输速率达 IP ,1.25 Gbit/s。 需要的电平不一样机顶盒在接收数字电视信号时所需 ,在提出 标准的同时该工作组也开始进行支持更 EPON , 电平需要达到 以上一般设计为 47 dBμV ,50~60 dBμV。 高速率全业务的 标准的研究并且于 年通 、GPON ,2003 而模拟电视信号到达电视机时的电平需要达到 57 dBμV [2]过了 的一系列标准GPON 。 以上一般设计为 另外电视信号到达 , 60~70 dBμV。 , 由于三网融合已经成为网络的发展趋势 所 以 , 时的光功率和数据信号也不一样两者相差将近 ONU , 和 不仅能够用于宽带接入的数据业务传 EPON GPON 需要的电视信号光功率在左 20 dBm,ONU -2 ~+2 dBm 输还要能够使得视频业务在接入网中进行传输包括 ,,右而需要的数据信号光功率在左右,-24~-3 dBm 。 有线模拟电视数字电视等数字电视信号在无源 、、IPTV 。 网络在传输数字电视信号时首先在前端系 GPON , 光网络中传输时所需要的光功率和模拟电视信号以及 ,统需要把数字电视信号送入 局端设备那么就涉及 OLT ,数据信号都不同笔者以 为例介绍数字电视信 ,GPON ,到一个波长分配和光功率的问标准在采用波 。 GPON 号在 网络中的传输设计GPON 。 [5]分复用时采用了 个波长的波长用来传输 ,3 ,1 310 nm 与数字电视网络技术2 GPON 上行的数据信号的波长用来传输下行的数据 ,1 490 nm [3-4]信号的波长用来传输视频信号因此数字电 技术是基于 标准的最新一代 ,1 550 nm , GPONITU-TG.984.x 宽带无源光综合接入标准的最高传输速率可以 ,GPON 视信号送入 局端设备时需要通过 波长 OLT , 1 550 nm 达到 上行速率包括 和的光发射机来实现信号的传输2.5 Gbit/s, 155 Mbit/s,622 Mbit/s 在发送数字电视信。 OLT 中国传媒大学工程三期重点学科建设项目阶段成果* “211 ”() 年第 卷第 期总第 200933 07 (330 52 期 ) Wide band netwok r 号和数据信号时的光功率是不同的两者相差很大器数字电视信号经光发射机和光放大器后送入 再通过,。 OLT 。 OLT, 在发送数字电视信号时根据传输距离的远近发射光光分配网传输至 光功率有如下损耗,,ONU,: 功率大概在 左右而发射数据信号的光功率大 光纤损耗由于在 波长上传输所以按 20 dBm , 1) :1 550 nm , 概在 左右照 来计算本例中光纤的传输距离为 则 0~4 dBm 。 0.2 dB/km 。5 km, 视频业务在 中传输时视频信号的频段同有线 GPON ,光纤损耗为 5×0.2 dB=1 dB。 电视完全一样在 之间的模拟或者数字频道,65~870 MHz , 光分路器插损光分路器有多种型号分的路数2) :, 其每个频道的带宽可是 也可以是 在大部分 6 MHz,8 MHz。 不同插损不一样典型插损见表 ,。 1。 的无源光网络中传输视频业务时一般都需要一个 , EDFA 表 光分路器插损1 光放大器把电视信号的光功率放大到 左右因为电 ,20 dBm ,或 或 或 1?2 1?4 1?8 2?8 1:16 2?16 1?32 2?32 视信号在经过 和光分配网之后具有很大的损耗OLT 。 ?3.6 dB ?7.3 dB ?10.7 dB ?14.0 dB ?17.7 dB 网络设计3 本例中采用的是 光分路器则其插入损耗按照 32 , 网络结构3.1 计算17 dB 。 以中国传媒大学的 网络为例对数字电视信 GPON ,的插损数字电视信号在进入 之后有一 3) OLT :OLT 号在 网络中的传输进行设计该网络方案中通过 GPON 。 个插损为 左右,3 dB 。 网络实现数字电视传输的共有 栋楼其中 号 GPON 9 , 1 的接收光功率对于光纤入户的 输出 4) ONU :ONU,楼利用 实现光纤入户其余 栋楼实现光 GPON :FTTH:,8 的电平不需要太高因此 输入的光功率也不需要太 ,ONU 纤到楼实现光纤入户的 号楼共有 户每一 :FTTB:。 1 64 ,高即可对于光纤到楼的 需要高电平输 ,-6 dBm ;ONU,个 只有一个 端口采用 光分可以带 户OLT PON ,32 32 , 出电视信号因为 后面要经过分配网才能把数字电 ,ONU 则需要 台 设备实行光纤到楼的那 栋楼根据 2 OLT 。 8 ,视信号送入用户那么 需要输入的光功率较高由 , ONU ,的输出电平和有线电视分配网的设计每栋楼需要 ONU ,按照 于数字电视信号的门限电平相对于模拟信号较低,台 一共是 台 则需要一台 利用 4 ONU,32 ONU,OLT 32 设备要求的接收光功率需要达到 左右,ONU 0 dBm 。 光分就可以实现拓扑结构如图 所示。 1 。 通过上面可知对于光纤入户的链路需 , ,OLT 要输入的光功率为对于光纤到楼 :1+17+3-6: dBm=15 dBm; 的链路需要输入的光功率为,OLT :1+17+3+0:dBm=21 dBm。 系统设计3.3 通过光链路预算可知一共是 台 光纤入户的 ,3 OLT, 共 台所需要的光功率为 光纤到楼的 OLT 2 , 15 dBm, 台所需要的光功率为 系统内部采用 OLT1 ,21 dBm。 OLT 的 是 波 分 复 用 数据信号采用 的 是 上 行 , 1 310 nm: :、 下行视频信号采用的是 并且合 1 490 nm::,1 550 nm, 波器集成到了 内部而不是在 的外部因此数 OLT ,OLT 。 字电视信号先通过 个 的光发射机进行二光 1 1 550 nm 分送往 台光放大器 光放大器输出光功率 , 2 EDFA,1# 在 网络中采用的设备是 公司的型 GPON flexlight , 然后再进行二光分输出光功率 送往 20 dBm,,16.5 dBm 号为 的 的输入光功率范围是典 500NT ONU -6~+2 dBm, 光纤入户的 光放大器输出光功率 直接 OLT。 2# 22 dBm,型值为输出电平取决于输入光功率的大小其 -1 dBm; , 送往光纤到楼的 其结构如图 所示3#OLT,2 。 基本范围是 典型输出电平 为 80~96 dBμV, 90 dBμV。 分配网的设计主要是根据 的输出电平进行在 ONU ,同时具备自动增益控制功能当自动增益控制打开 ONU , 该方案中的输出电平按照 进行设计一般 ,ONU 90 dB 。 的时候其输出电平在 附近上下浮动的 ,90 dBμV 。 ONU 楼宇有两种结构板楼和高层对于 层的高楼利用 ,。 16 ,4 输出电平除了取决于接收到的光功率之外还取决于光 , 个 就可以带动所有用户如图 所示对于板楼则 ONU ,3 。,发射机的光调一般为 左右,3%。 采用 个单元 个 就可以实现1 1 ONU,。 光链路预算3.2 数据测试3.4 光发射机根据频道制式和能容纳的频道数量有多 系统的数据测试包括前端光功率测试光链路测、 种型号其典型的输出光功率范围在 之间因 ,4~15 dBm , 下转第 页:92 : 此 要 达 到 的光功率必须要使用 光 放 大20 dBm EDFA VIDEO ENGINEERING No07 Vol.33 〃2009:Sum No330 〃: 53 视频应用与工程 内首创笔者采用新技术开发手段设计出的一种既能 。 ,系统特点2.4 传输多路信号又能降低成本的新型监控系统该系统 系统特点有巧妙利用视频切换技术解决射频 ,。 :1: , 在保证信号质量的前提下可以大幅度降低成本而且线 切换的干扰问题并采用遥控方法将视频转换部分放在 ,, 路布线简单监控容量大价廉易用前端从而保证信号的信噪比此系统不管前端有几 ,,。 ,;2: 个监控点信号的传输均使用一条射频线使布线大大 ,, 简化监控路数越多效果越明显此系统具有很高的 ,,;3: 参考文献: 性价比特别适合监控点数很多的场合可以使建设费 齐,, 凤 河 王 桂 敏 一 种 射 频 传 输 定 点 监 控 系 统 中 国 [1] , . : , ZL200320131378.2[P].2005-01-19. 用减少很多而且监控路数越多效果越明显按照现在 ,,, 廖建兴编码译码芯片及应用电路电子世界[2] . DTMF /[J].,2004:12:: 设计方案此系统理论上最多监控点数可达 路完 ,1 456 ,44-46. 全可以满足各种场合的需求若改进遥控切换系统监 。 ,郭 卫 华 模 拟 视 频 监 控 系 统 之 过 去 现 在 和 将 来 中 国 安 防 [3] . 、 [J]. , 控点数还可以增加监控信号传输距离长不用中继 ;4:,2008:1::16-18. 放大即可达到 若用中继放大传输距离则 500,1 000 m,,笕 可更远。 作者简介: 齐凤河硕士研究方向为传感技术及应用电子技术:1962-:,,; 3 王桂敏实验师研究方向现代教育技术:1964-:,,。 本系统是自行研制开发的新型监控系统项目属国, 责任编辑任健男 收稿日期::2009-04-18 笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕笕 上接第 页:53 : 光纤到户的 台 经过测试输出光功率为 2 OLT,13 dB。 经过 光分送往 经过测试光分衰减OLT 32 ONU,,32 经过对光纤到户的 输出的电视信号测试17.5 dB。 ONU , 电平达到 左右与理论结果有一定差距但是对于 70 dB ,, 数字信号的收看影响不大采用 调制其载噪比 。 64QAM , 达到 满足要求28 dB,。 小结4 笔者对数字电视信号在 网络中的传输进行 GPON 了设计经过实践表明该设计方案完全达到数字电视 ,, 信号的指标要求光纤到户 是接入网的发展趋势。 FTTH , 无源光网络具有很多优势光纤有线电视传输技术也是 , 目前数字电视传输的最佳接入方式这两种优势结合在 , 一起完全可以实现数字电视在无源光网络中的传输,。 参考文献: 雷维礼马立香接入网技术北京清华大学出版社[1] ,.[M].:,2006. [2] 陈雪无源光网络技术北京北京邮电大学出版社. [M].:,2006. [3] ITU-T G.984.1:Gigabit-capable passive optical networks:GPON:: general characteristics[S]. 2003. [4] ITU-T G.984.2:Gigabit-capable passive optical networks:GPON:: physical media dependent:PMD:layer specification[S]. 2003. 光纤到户体系结构和总体要求[5] YD/T1636-2007,:FTTH:[S].2007. 试以及接收端 的输出测试,ONU 。 笕 作者简介前端系统使用了 的 光发射机 经 : 7 dBm 1 550 nm , 二光分之后送往两台光放大器 输出光 EDFA,EDFA-1 金立标博士研究方向为数字电视信息网络技术:1976-:,,; 张乃谦博士研究方向为数字声音广播技术功率为 输出 送往光 :1978-:,,; 21.5 dB,EDFA-2 20.5 dB。 EDFA-1 李鉴增教授博士生导师从事有线电视 宽带信息网络 :1944-:,,,、纤到楼使用的 经测试输出光功率为 衰减 OLT, 18 dB, 。 方面的研究经过二光分之后输出为 送往3.5 dB。 EDFA-2 :16.5 dB: 责任编辑哈宏疆 收稿日期::2009-05-13 年第 卷第 期总第 200933 07 :330 92 期 :