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1、双向网络的设计与调试近年来，随着有线电视 HFC 网双向业务的不断扩展，双向网络的设计和调试也越来越引起人们的重视。一、双向光节点的覆盖范围开 展双向业务，必须使光节点尽量地接近用户，减少放大器的级联数目，才能提高系统的可靠性，才能在市场竞争中赢得客户。光节点的开设应以什么为标准，覆盖用 户多少才合适，一直是讨论的热点。目前，国内在光节点建设中，存在一种倾向，不考虑国内网络的实际情况，照搬国外的经验，一味地减少光节点的覆盖用户数， 每光节点覆盖 500 户似乎已经成为了公认的标准。这种观点忽视了国情，忽视了技术进步可能带来的改变，也忽视了市场的实际需求。1、人口分布密度的影响国外尤其是美国，人
2、口分布密度十分低，平均每公里的同轴线路才覆盖100 户，一个 500 用户的小区就需要大概 20 个放大器。换句话说，一个光节点的覆盖范围约为一公里左右，最远的用户一般需经三到四级放大器。而国内的人口密度大，尤其在北京、上海、广州等大城市，高层建筑较多，住宅密度高。同样在一公里的范围内，用户极有可能超过 5000 户，甚至达到上万户。有的地方两、三栋楼就已经 500 户，其总长度还不到 300 米。如果按 500 户一个光节点进行建设，且全部采用管道铺设，其资金投入将是一个天文数字。2、UPS 供电器等附加设备的影响双向通信业务对网络稳定性的要求十分高，网络运营商必须为线路设备安装可靠的电源，
3、如 UPS 或备用发电机，以保证在市电中断的情况下仍然可以向客户提供不间断的服务。一个 14 安培的 60V 供电器大约可带一台光接收机和12 台干放或延放。4 小时备份时间的 UPS 供电器约两万元，已经接近甚至超过了光接收机的价格。光节点开设过多，覆盖用户过少，UPS 的安装费用将非常庞大。从这个角度看，光节点的覆盖用户数不宜过少。因此，应逐步在网络中推广使用 90V 供电，延长供电距离，减少供电器的数量，进一步提高系统的可靠性。3、增加用户上行带宽的方法 从技术角度分析，增加光节点的主要目的是为了增加用户的反向带宽，减少噪声汇聚，但这不是唯一的解决办法。现在 MOTOROLA、SA、AN
4、TEC 都有多模块的光接收机可供选择，用户可选择安装两个正向光接收模块、两个反向光发射模块，有的型号甚至可安装四个反向光发射模块。选择此类光接收机，每个光节点至少可服务 1000 户。表面上看，一个光节点覆盖 1000 户，实际上每500 户就独享了全部上行带宽。即使使用进口光接收机，成本也仅增加 8000 元。如果另外开设一个光节点，仅增加的光发射机就至少需 2 万元。倘若使用国产光接收机，其成本相差将更大。在 750MHz 系统中，550MHz750MHz 的频带全部用于数字业务，采用 64QAM调制方式约可提供 1000Mbps 的带宽。如果数字业务发展十分顺利，可适当压缩模拟频道的播出
5、，逐步将增补频道也全部用于数字业务，这样将可提供约 2000 Mbps 的带宽。按旧行标采用低分割，上行为 542MHz，采用 QPSK 调制方式，最少有 30Mbps 的带宽。假设多功能业务有 80的入户率，30的在线率，按500 户计算，平均每户有 8Mbps 的下行带宽，250kbps 的上行带宽。根据TCP/IP 协议，在 IP 业务中上下行数据流的比率约为 1：10 至 1：20 之间。在这 24的在线用户中，最多也就 40的用户在使用高速业务，大部分的用户下载一个网页后至少需一分钟浏览。综合分析，原有的带宽划分，足以保证用户的下行带宽为 10Mbps，上行带宽为 1Mbps。因此，
6、目前尚无将上行频带扩展到65MHz 的必要。再从 CMTS 的角度分析，每个 CMTS 带 15002000 个用户，与 Internet 的接口一般为 100Mbs，个别产品可做到 600Mbps，超过此数值的下行带宽并无多大作用，两个正向模块的光接收机多用于双路由热备份，而非用来增加下行带宽。CISCO 的 UBR7246 能同时插入 4 块卡，每个插卡最多可支持 1 个下行通道和 6 个上行通道，是目前支持通路最多的 CMTS。按每个上行通道 800KHz 计算，也只需约 20MHz 带宽，过大的上行带宽无实际意义。各大城市需重点保证播出的节目往往有 20 套左右：中央八套；省市电视台、
7、有线台的节目；部分外省的卫星节目。在大城市中，大量空间信号的干扰，使可用的标准频道大都在 20 个以下。采用高分割后，可用的标准频道将减少到17 个左右。虽可使用增补频道，但居民中使用老式电视机的比例依然有 20左右，而且这 20 多属于低收入阶层，无力购买新电视机。电视节目几乎是他们唯一的娱乐和教育手段，我们必须保证他们的基本利益。另一方面，有线网现在还缺乏有效的质量监控 体系，只能靠用户的投诉来发现网络中存在的问题。使用多功能的用户虽是少数，但对质量的要求较高。当线路中出现电缆芯线未接好的故障时，将首先影响整个上 行通道的传输质量；下行通道只有一频道质量严重下降，其它频道基本正常。采用高分
8、割后，就失去了一种简单有效迅速判断故障的手段。有的光接收机、放大器内 的频率分割是一体化的，需整个更换才能改变频率划分，费用巨大。在业务尚未大规模开展时，没有立即调整频带划分的必要。可采取成熟一片，调整一片的做法， 既不影响业务的开展，又可最大限度地保护原有的投资。光节点在城市的设置原则可总结为：覆盖范围控制在 500700 米范围内，串接的干放、延放不超过三级，最好只需一个供电器，与 CMTS 的能力基本相符，减少前端配线的复杂程度，覆盖用户数控制在 10002000 户左右。在乡镇和农村地区，可根据自然村人口的分布情况，综合考虑投资额，灵活设置。二、双向干线的设计HFC 网可划分为光纤、干
9、线（含支干线）、用户分配网三大部分，光纤部分外来的射频噪声基本无法侵入；干线和支干线多采用屏蔽性能极好的 QR540电缆，高等级的放大器、分支分配器，线路上的空闲口也安装了 75 欧姆负载电阻，由于所接的用户多，线路上的故障都能及时排除和解决，干扰信号也较难侵入。下行通路的设计和调试方法已经非常成熟，反向通路的却还处于摸索之中。1、双向放大器的结构特点图一是双向放大器的示意图，不难看出，在下行通路中，衰减器只位于放大模块的输入端；在上行通路中，衰减器却同时位于放大模块的输入输出端。为获得更高的载噪比，提高抗干扰能力，应尽量提高信号在线路上的电平即反向输入衰减器应越大越好。反向输出端衰减器的作用
10、在下面我们将会再进一步分析。以 MOTOROLA 的产品为例，所有的放大器、光机均使用相同的反向模块RAKIT，它有 RAKIT/40H，RA-KIT/40L 两种型号供用户选择，其主要指标见表一。表一：反向模块的主要技术参数参数 单位 RAKIT/40H RAKIT/40L带宽 MHz 560最小满增益 dB 30 25使用于 BTD75 MB750DH/40JLX750P/LC/40噪声系数 dB 4.5dBc 57 62dBc 70 71失真：110dBv，4 频道XMSSOSTBdBc 66 70需要注意的是，表中增益指的是模块本身的增益。在使用中，放大器反向通路中双向滤波器、耦合器、
11、反向均衡器、测试口等器件的插入损耗，使实际增益远低于表中的数值。也就是说，即使安装了相同的模块，放大器也会内部结构的不同而造成实际的反向增益不同。表二为 MOTOROLA 各种常见放大器安装了反向模块后的实际增益。为方便起见，设计时应选择使放大器的反向增益为20dB 左右的放大模块。表二：MOTOROLA 放大器反向通路的实际增益。放大器型号 RAKIT/40H RAKIT/40LBTD 19 14MB75SH 19 14MB750DH 21.5 16.5BLE 26 21JLX750P/LC/40 26 21BHA 26 21假定在上行通道中传输的全部是数字信号，因此可采用每赫兹功率法进行指
12、标计算，则无论信号的带宽为多大，其 C/N 都是相同的。当光节点与前端的线路损耗为 12dB（约 30 公里），信号的 C/N 为 48dB。经过简单的计算，可以得出在有五个放大器级联的时候，系统总的 C/N 约为 47dB，远大于 DOCSIS 标准要求的 25dB。也就是说，有源器件对反向信号的信号劣化不明显，主要的干扰源是用户和线路上的侵入噪声。2、支干线和干线的设计在设计中，放大器之间依旧要满足零增益的条件。当安装 RAKIT/40L 模块时，延放的正向增益为 30dB，反向增益为 20dB 左右。如延放间无分支分配器，电缆正向衰减为 30dB，反向衰减为 7dB。放大器间正向为零增益
13、时，反向增益仍有 13dB。片式衰减器的衰减最大为 10dB，因此放大器内必须有两级衰减才能满足零增益的要求，这是为什么反向通路应有两级衰减的原因之一。在支干线中，多需要将信号分配给沿路的楼放，故安装了不少分支分配器，增加了插入损耗，放大器间的距离有所降低，一般在 250 到 400 米。对于离延放最近的楼放而言，线路的反向损耗理论上最小为零，由于接头、及短电缆的损耗最小约 2dB，再加 2dB 的设计余量，可定为 4dB。为保证各支路上行路由的总损耗（电缆及分路器材传输损耗之和）近似相等，应禁止使用分支损耗大于16dB 的分支器。如果确实要使用大于 16dB 的分支器，可使用 RAKIT/4
14、0H 模块，其代价是降低了前级反向放大器的输入电平，降低了载噪比。现在使用的干线放大器，多数有三至四个输出口，厂家或用户也往往将其分为主输出口和桥口，主输出口的干线电缆间无分支分配器，桥口支干线路间有分支分配。使用 RAKIT/40L 时，留给线路上的衰减仅 14dB。换句话说，线路上不能有大于 12dB 的分支器，设计中难度较大，在这种放大器中建议使用RAKIT/40H 模块。总结：支干中分支分配的插入总损耗不要大于 16dB，两个输出口以下的放大器、干放应使用 RAKIT/40L 模块，多输出口的使用 RAKIT/40H 模块。三、用户分配网的设计在这里，用户分配网是指楼放及其以后的分配网
15、络。大量的统计分析表明，有 50的干扰信号来自于用户分配网，分配网的抗干扰能力解决定了整个双向网的成败。1、采用集中分配方式提高抗干扰能力，提高信号的电平和降低干扰信号的电平是两个最根本、最有效的办法。提高信号电平，就是要使机顶盒、CableModem 等用户接入设备都工作在高电平，一般它们的输出电平可高达 118 dB，最佳为 110 dB，既有一定的余量，又可降低对电视机等其它电器设备的干扰。在双向网络中，反向信号的衰减主要来自与分支分配器。传统的树型分配网络，终端分支损耗最大为 24 dB，最小为 8 dB，两者相差可达 16dB。CMTS 要求每个用户回到前端的信号电平基本相同，即每个
16、用户回到每一反向放大器的输入电平相同，则 CableModem 的输出电平将会相差很大，无法保证每个用户都能获得相同的抗干扰能力。因此，居民大楼内，可采用集中分配法，使所有用户的反向衰减基本一致，以保证机顶盒和 CableModem 都能工作在较高的电平。在国外，居民分散，无法采用集中分配方式，就需要在用户端加装单独的反向均衡器，只对上行信号进行衰减，成本较高。集中分配方式对正向也是很有好处的，分支分配器、接头的大幅减少，降低了网络的故障率，减少了干扰信号的侵入点；分支器、分配器、接头的高频衰减要比低频大 0.30.5dB，其数量的减少降低了高频的插入损耗，提高了入户的高频电平，这对于 750MHz 系统尤其重要。终端盒是另一个噪声侵入的地方，有的采用将连机线绕圈的方式形成阻塞，减少噪声侵入。还有的采用专用终端盒，分成电视机、电脑两个 F 头插座，在电视机插座前预先安装了滤波器，防止反向噪声的侵入。这种方法适用于带反向功能的机顶盒，但不适用于电脑。一般
