有线电视宽频网络交换机系统 (有线电视机宽带)

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利用HFC通过Cablemodem（简称CM）开展上网等，是当今有线电视行业很热们的增值业务。不过这项业务存在以下两大问题：1、CM业务在前端要投资CMTS设备，在用户端要投资CM，此业务开展的越多，CMTS和CM的投资就越大，使*的投资成本增高。2、回传噪声问题，这是业界人人都知道的事情。为此，有些*在用户接入部分就铺设一张由五类线所组成的以太网局域网，从而达到多个用户共用一个CM的目的（一般来说一个CM具有带个PC用户的能力），这样做其一可以大大减少上行的噪声；其二，是在相同的用户下，大大地减少CMTS和CM的投资额；其三，在技术层面来说，CM和LAN结合可以很容易地对流量进行控制，从而有效地防止“偷接”现象。缺点是需要花钱另建一张以太网局域网。一种称之为有线电视宽频网络交换机*（Cableswith简称CS）就针对以上问题的一种解决方案，此*的特点是：1、*采用单一同轴电缆入户，既符合原CATV网络规范又支持宽带数据业务，对网络改造无论是投资效率还是改造周期无疑都很有利。2、CS支持CM、xDSLmodem等多种高速数据接入,在共用CM的情况下，大大的减少CM及CMTS的投入数量，有效的降低了运营成本，也相应的减少了日常的网络维护量。

3、模块化设计，构建双向HFC平台，有线电视网络*可在高速数据交换及传统的SMS功能模块之间任意选择，具有很大的灵活性。4、D-BOX（电视信号/数据信号分离终端）具备有线电视接口及Baes-T接口，并为升级至IP电话等多功能用户终端提供了扩展空间。5、能有效的抑制有线电视上行通道的回传噪声，避免了漏斗效应的出现。6、CS采用集体*交换模式，具有自动寻址、暂存、排对、抢线、中断及优先管理和用户管理等一整套完善的网络管理功能。7、CS具有VLAN的功能，保证一个用户一个VLAN，完全能够保证用户计算机数据的安全。这种CS的结构如图1，该*由CS及D-BOX组成，CS由高频信号处理模块及数据交换模块组成，下行数据信号经CM解调后送入以太网交换模块，经交换模块进行*查询，当*确定后将数据信号与TV信号混合，经同轴电缆送到用户的D-BOX，再由D-BOX将数据和TV信号进行罚分离。用户上行数据由D-BOX送入，经电缆到达CS用户端口，由数据交换模块进行暂存、排对、抢线后送CM调制输出。高频信号处理模块同时具备用户可寻址管理功能。在通常的情况下，少用户的LAN都是通过集线器（HUB）来连接设备的，集线器是多端口的信号放大分配设备，对信号不做储存处理的广播共享设备，局域网中的所有用户共享一个带宽，不具备VLAN划分功能，每个楼道内的用户都是网上邻居，存在用户计算机安全性问题。另外由于每个用户通信时都要占用整个传输通道，所以广播风暴在所难免。CS*为数据交换*，数据传输不是面向整个网络的广播式。而是在同一时刻建立多对从源端口到目的端口的连接。既解决了由于所有用户共享一个带宽的速率太慢问题又避免了广播风暴。由于该交换模块采用数据储存转发方式，提高了数据传输的安全性。连接方式如图2所示，图中，RF信号经CS分配为7路，1路经CM口连接到CM的射频输入口，6路为用户口。CM的数据线与CS的数据级联1口连接，CS的数据级联2口可用于级连下一个CS设备或作为备份用口。思维摘录　数字电视信号传输特点一、数字信号的失真及其影响大家都知道，数字电视的信号是采用QAM调制方式，这种调制方式称为正交幅相调制，它既对载波的振幅进行调制，又对载波的相位进行调制，又由于调幅是平衡调幅，所以抑制了载波。因此在频谱仪上看，一个数字频道的已调信号象一个抬高了的噪声平台(如下图所示），均匀的平铺于整个带宽之内。它的能量是均匀分布在整个限定带宽内的，因此，一个数字电*道不但没有所谓图象载波，也没有伴音载波。[Page]

QAM数字频道的电平是用被测频道的平均功率来表达的，称为数字频道平均功率，测量的方法是对整个频道扫描、抽样，把每一个抽样的功率值取平均，然后在信道的带宽内进行积分，得到信道的平均功率，这种测量功能只有专用的数字信号测量仪器才能测量。在模拟*中，我们通常用CSO、CTB、C/N这几个参数来衡量信号的优劣。前两个是反映信号的*度，后一个是信号的信噪比。如果*度不够，将表现为：图象里有网纹、滚条等干扰，信噪比不够表现为图象里的噪波点。由于数字信号是离散信号，衡量其质量的标准只能用信号的取值（或状态）判断的正确与否来评价，即用误码率作为衡量主要参数，*的CSO、CTB、C/N等指标都反映到误码率上。数字信号的指标劣化，表现为马赛克、静幀至图象中断，没有模拟信号那种劣化的渐变过程。数字信号频道的能量均匀分布在限定的带宽内，由于这个特点，在传输通道存在非线性失真的情况下，所产生的互调、交调产物就不是呈离散性的分布，而是呈白噪声性质，在*扰的频道内妳散分布，这等于在*扰频道里增加了噪声，称为组合互调噪声CIN。这种噪声如果落在模拟频道上，对*扰频道的图象质量的影响不是表现为互调的网纹，也不表现为交调的负象，是表现为画面信噪比的劣化，全画面象是罩上了一层部分网孔被堵塞了的窗纱，细看是黑白相间的小点子，使图象的分辨率、对比度明显降低，看上去不通透，缺乏力度。如果干扰的频道是数字频道，则表现为图象频繁的马赛克，虽然该频道的电平并没有降低。国家标准推荐，在数值和模拟兼容传输的网络中，数字频道的电平比模拟频道电平应当低dbμV。其目的是减少数字信号的非线性失真。在一个MHZ的HFC*中传输套模拟频道和5个数字频道（QAM）的数字电视信号（共套数字电视节目）。当数字信道的平均功率电平提高到比模拟频道图象载波低5dbμV时，部分模拟频道受到干扰的程度已经十分明显，画面的对比度和清晰度明显下降，给收看者造成压抑感，但数字信号的图象并没有出现明显的马赛克现象。将数字信道功率电平调回到比模拟信号低dbμV，干扰就不可察觉了。另外，按国际标准，为了保证良好的接收，在进入接收解调器的RS纠错前，误码率BER应该小于E-4。这相当于经过RS纠错之后误，码率达到E-的准无误码水平。由误码率BER和Eb/No的关系曲线中可以查得对应于BER=E-4的Eb/No为.5db，对于QAM，Eb/No与C/N的转换式为：C/N=Eb/No+lg6=.db，而模拟频道要达到4级图象的C/N要db，可见，数字信号比模拟信号低db并不影响数字信号的接收质量。二、网络相位特性对数字信号的影响由于数字信号采用QAM调制方式，所以，除了载波的幅度携带了信息外，载波的相位也携带了信息。为此，传输网络的相位特性也影响着信号的BER。影响网络相位特性的主要有两个方面，一是网络的失配产生反射所造成的多径效应；二是有设备振荡源的不稳定性所产生的相位噪声。有线电视网络如果存在失配，将产生发射，这样使到达机顶盒的信号不只是直接路径传来的，还有由反射路径传来的。直接路径与反射路径之间存在时间差，从载频角度讲，只要两个信号到达的时间差改变1/fc（fc是射频载频频率），两者的相位差就改变2π弧度，就是说很小的时间差就会引起很大的相位差，在两信号相位差为2π时，二者同相相加，合成信号幅度最大；两者相位差为π时，二者反相相减，合成信号幅度最小。可见，时间上延时的信号与直接信号到达*混合在一起，不但会从幅度上的影响，更会从相位上影响数字信号的正确*。[Page]造成网络反射的原因有：电缆的物理损伤、接头的氧化进水、干线空闲端口没接假负载、分配器有空口没有接假负载等，这些都造成网络失配而产生反射。在实际维护工作中，我们深刻地体会到，由多径效应所产生的信号相位失真而造成的误码是影响数字电视接收的重要原因。相位噪声是指单位赫芝的噪声密度与信号总功率之比，表现为载波相位的随机漂移，是评价频率源（振荡器）频谱纯度的重要指标。相位噪声的影响在醒座图上表现为星座点轨迹围绕这I---Q平面的*旋转。与通常噪声使星座点以原地点为中心的扩散不同。相位噪声对模拟电视影响比较轻，即便相位噪声指标很差，也不过表现为图象暗场是出现杂乱无章的花纹，因此相位噪声指标在模拟电视里不被考察。相位噪声的来源是频率处理器，即含有振荡源的设备，如调制器，频率变换器等，为此，挑选相位噪声低的QAM调制器是从根本上保证传输质量的关键。