在信號傳輸業的歷史上,寬帶信號大規模地深入到千家萬戶的典型應用是有線電視信號的傳輸,同軸電纜傳輸技術作為一門實驗性科學得到了迅速的普及和發展。但隨著有線電視事業的發展和市場對大容量信息的需求,對全同軸電纜系統提出了挑戰,技術和經濟上的因素,決定了光纖技術被用來改造原有的電纜系統,電纜系統的規模在全網中的比例得到壓縮:光纜越來越靠近用戶端。但是,光纜越接近用戶端,困難就越大,尤其是在成本投入、供電、施工難度及龐大的工程量等方面。本文就我臺電纜支干線的現狀、設計與改造提出在實踐中的幾點思考。
1電纜支干線的現狀
目前,光纖超干線已把我臺的CATV系統的中心前端與各個分前端環連起來,省去了傳輸路徑上的一連串干線放大器。呈星型結構的光纖脊柱(二級光鏈路)從中心前端或分前端延伸到每個片區的光節點(Feader or node),這使樹枝型的電纜網靠多級放大器級聯才能將信號送到用戶端的形式有了根本的改變,解決了這種網絡形式宋瑞信號質量劣化、可靠性降低的固有弊端。
我臺目前電纜子系統的規模主要存在著以下兩種形式:
(1)光纖到路邊(FTTC):新建住宅小區、花園式公寓、近郊和遠郊的自然村落,大都是按這種方式布網的。電纜子系統覆蓋片區內的用戶在500~1000戶以內,電纜從光節點向3~4個不同方向架設(敷設)支干線,每條支干線一般由1~2級延伸放大器級聯,進入居民樓或平房分配區再經用戶放大器分配給用戶。
(2)光纖到支線系統(FTTF):電纜網覆蓋用戶一般在2000~5000戶,支干線上的延伸放大器大都在3~5級之間,最遠端的用戶到光節點的距離遠非用“1km”的量值所能表達。因此,從效益的角度出發,利用現有的器材,對支干線的布網結構和放大器級數及級間距離進行改造,使支干線系統在確保對下行信號的傳輸質量不受損傷的前提下,提高對反向信號的傳輸質量就顯得尤為重要。
2電纜支干線的設計
2.1進口QR540電纜的損耗值及修正
QR540電纜具有抗彎折能力強,方便施工及不同批號、不同段落的損耗值一致性好等優點。但我們在設計線路時要考慮到:(1)電纜損耗隨溫度升高而增大(2)電纜的老化也會使損耗增大。據資料介紹,QR540電纜的老化系數為1.05,溫度系數為0.002,電纜損耗的修正公式為:
a’=1.05[1+(t-20)×0.002]a
式中:a’為電纜在溫度為t時的損耗值;t為最高溫度,取40℃,a為20℃時電纜標稱損耗值。
將a代人式(1),可求出電纜哀耗的修正值。
2.2計算延伸放大器的級間距離
(1)延放輸出與相鄰延放輸入間無任何無源器件隔離。一般電纜連接頭羊只損耗≤0.25dB,延放采用美國GI系列BLE75sh寬帶放大器。
則延放級間距離為:
L=(G一0.25×2)/69=413(m)
(2)在延放輸出與相鄰延放輸入之間常插入無源器件分支信號,以插入兩只FFT系列野外力支器,以單只分支器的插入損耗為1.5dB為例說明:
L=(G-0.25×6-1.52×2)/69=355(m)
2.3確定延放輸出電平的制約因素
在電纜支干線的設計中是靠級聯延放來補償電纜對傳輸信號的損耗。當多級延放級聯后,它們所產生的噪聲和非線性失真會疊加起來,載噪比和非線性失真會變得越來越美,因此,載噪比(C/N)和交擾調制比(CM)是設計電纜支干線的主要矛盾。C/N支決定了延放的最低輸出電平So,min;CM支決定了延放的最高輸出電平So,max。公式(2)和(3)分別列出了它們的制約關系:
So,min=C/N支+G+Nf+2.4+10lg(n)(2)
So,min=So一7.5lg(N-1)-1/2(CM支-47)10lg(nO3)
式中:C/N支,CM支分別是支干線系統載噪比和交擾調制比,全系統的交調比,國標為不小于47dB,G為延放的標稱增益,Nf為延放的噪聲系數,n為支干線級聯的延放級數,N為傳輸節目套數。
3實踐中的幾點思考
電纜支干線的有網應采用星型結構。現存的電纜網支干線系統采用的是樹枝型結構,即逐步將每條支干線分支到各樓棟分點,這在傳輸交互式信號時會帶來困難,有進行改造的必要。改造的時候要考慮到光纜進一步深入的前景。原則是:
(1)每一個小范圍的用戶只用一個信號源供給。
(2)若干個小范圍又同與一個信號源呈星型分配方式連接。
這種結構方式的好處是:減少了反向信號從用戶端到達匯集點傳輸路徑中的節點數,可使信號的傳輸質量和電纜網的可靠性都得到提高。若干條支干線從分配點向外輻射出去的路由,有可能正是今后需要延伸光纜的路由。
電纜系統以其低成本的優點,在先進國家里至今仍有許多系統在運行著,因為在某些條件下,改造投入的資金并不能獲得相應的收益。這一點在市場經濟的今天,也是值得考慮的因素。目前的HFC網在開展雙向傳輸業務時可能會暴露出某些問題,但有些并不是電纜傳輸技術本身的固有缺點,不一定非要改光纜才能解決,須仔細分析加以區別。