HFC网络的回传通道设计与调试

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1、感谢阳泉煤业集团有限责任公司新闻信息中心邀请无锡路通电子技术有限公司参与HFC网络双向改造技术交流！,HFC网络回传通道的设计与调试,无锡路通电子技术有限公司http:/熊承国EMail：,1996-2004共投入950亿美元全面改造HFC网络:,每个用户投入1,300 US$,2004年底: 9900(9500-2003)万家庭可接入双向750MHz/(90% 04)85%的网全面改造/改造160万公里的网络 平均: 每个用户投入US$1,300.00 1999: 106亿美元, 2000: 146.1亿美元, 2001: 160.7亿美元, 2002: 145.3亿美元, 2003年106

2、亿美元, 2004: 95亿!,代前言,代前言,美国: 自1996年以来总投入US$950亿美元全面升级改造网络。 到2004年底1.1完成双向改造亿户, 99% 为750MHz系统。 2500万数字电视用户,/2200万CM宽带用户,(ADLS用户1100万) 每季度200万新用户增长 大量用户从1.5Mbps升级为3Mbps速度,用户满意度更高, ADLS难以达到! 有线网为此开了许多丰富视频的网战, E!Online, G4, The Weather Channel。 同时开展VoIP业务! 近300万电话业务。行业总产值: US$494.3亿美元欧洲: 英国, 法国, 西班牙, 意大利

3、, 德国正开始全面改造现有有线电视网!日本: 电信分家后NTT先和CATV合作全面开展有线网络业务, 利用PON技术光纤进家庭。 日本一马当先，吹起了FTTH的号角。 2002年1月FTTH户数只有1.2万户，第3季度发展到10万户， 2003年3月已超过26万户，到2003年7月FTTH户数达到了53.1万户， 2003年底达到了100万户。现在每一季度增加150万户, 呈爆炸式增长。 过去日本CATV一直落后, 但在电信的推动下也在快速建设有线电视双向网.,第一章 HFC双向通道的设计原则,有线广播电视网已经成为国家的重要战略资源和国要的信息化基础设施之一。 各种研究成果认为，双向HFC网

4、可传输任何形式（格式）的电号，具有带宽优势、结构优势和市场优势。技术的进步已经使得HFC网络的双向改造完全可以顺利实施： 现在进行HFC网络的设计、新建和改造时，我们的目标都是为了建造一个宽带、稳定、可逐步扩展的双向综合信息传输网络。因此，不管是正向通道还是回传通道的设计，都应遵循一些共同的设计原则。 我们认为主要应遵循： 可靠性原则 开放性原则 扩展性原则 实用性原则,1. 高可靠原则,双向HFC网络设计首先必须遵循高可靠原则。 高可靠原则主要应该包括以下含义：网络设备、部件的可靠性要明显提高(设备、部件自身的MTBF要高、设备内关键部件应热冗余备份)。可靠的设备是网络实现高可靠运行的基础。

5、国内CATV有源设备MTBF2万小时，无源设备MTBF4万小时；路通公司建议，双向HFC网络中的有源设备MTBF应大于10万小时，无源设备的MTBF应大于20万小时。设计网络拓朴结构时，要优先考虑网络的可靠性指标。主干网络应该具有自愈（冗余备份）能力。网络建设和施工遵循高可靠原则（低故障、易维护、易管理）。网管系统必须满足国标及开放式网管标准（SCTE HMS标准），真正实现对网络设备的有效监控，充分满足网络可靠性要求。设备的安全性（接地、防雷、抗浪涌）、系统安全性（主机、操作系统、应用系统直到底层硬件平台进行完整的安全设计）也是可靠性设计的重要内容。,2. 开放性原则,开放性原则，主要是指C

6、MCMTS及HFC设备网络管理系统的开放性和兼容性。软件应有方便的系统扩容和版本升级能力，升级后的软件或版本有向下兼容能力，且不影响已有的设备和器材及系统的正常工作。CMCMTS遵循国标及DOCSIS标准。网管软件应完全满足国标并遵循开放式SCTE HMS网管标准。网管应答器应和国际、国内主要CATV设备供应商的遵循HMS标准的网管应答器兼容。设备的网络管理向上应遵循SNMP协议，可以将网络管理软件与网络公司的各种内部管理软件(MIS系统,GIS系统等)集成在一个统一的软件平台上，真正实现整个网络的计算机统一管理。设备接口参数、插件接口、插件规格等要求标准化，归一化。,3. 扩展性(平滑升级)

7、原则,现在进行HFC网的改造及新建，应该也有可能实施扩展性设计，从而最大限度地保护有线网络公司的投资。 扩展性(平滑升级)原则包括以下含义:网络拓扑结构必须考虑网络升级的要求（例如平滑地缩小光节点）。无源器件全部按51000MHz选购。分配放大器全部按5MHz860MHz(或l000)MHz双向放大器要求选购，目前使用频段按网络现状配置。光通信节点、光工作站内关键部件均应预留热冗余备份插件位置。回传选件应该预留，可以在现场升级。网络管理选件应预留接口，可在适当的时机现场升级。电放大站(器)最好能够平滑升级为相同规格的光通信节点或光工作站。,4. 实用性原则,在新建或改造HFC网络中，实用性原则

8、是必须要考虑的重要因素。按最低投入，获得最佳性能价格比，建成一个可平滑升级的高可靠双向HFC综合信息网是网络公司和设备供应厂商共同追求的目标。可平滑升级的设备 。遵循DOCSIC规范的CMCMTS设备。开放性网管系统。尽可能低的供货价格 。最佳性能/价格比 （既不应该盲目追求技术的先进性，也不可以一味追求低价格）。,第二章 正、反向通道设计的异同,1. 正向通道和回传通道设计的相同点 传输链路中的有源设备(光发送机、光站、放大器等)都是用于尽量完善地补偿该站点（光节点或放大器）与相邻的上一个站点之间那段线路的损耗(光路损耗、电缆损耗或无源器件损耗等)。系统设计的目的是在相邻站点之间实现单位增益

9、(0dB增益)。力求保持传输信号质量劣化最小，并必须满足国标要求。追求系统的最高性能/价格比。设计时必须充分考虑系统的未来发展趋势和规模。,2. 正向通道和回传通道设计的不同点,下行流和上行流的工作特征,城域网广播信道基本结构模型,图1,图2 HFC双向网络正向通道分配系统示意图,小结,根据正、反向传输通道的相同点可以得出以下结论： 设计和调试都遵循“单位增益”原则。 设计和调试都应从前端向用户端逐级进行。 系统设计时必须充分重视网管系统在双向HFC网络中的作用。 根据正、反向传输通道的不同点可以得出以下结论： 回传通道的设计和调试采用每Hz固定功率法。 正向信号建议采用对称分配方式入户，克服

10、回传电平均衡的难题。 适当提高回传信号电平以改善回传信号的NPR。 回传通道的设计和调试必须特别注意侵入噪声和组合互调噪声。 回传通道设计和调试中必须注意信号注入点和单位增益点的选择。,第三章 回传通道设计和调试的关键技术,在HFC双向网络的建设中，回传通道的干扰、噪声和电平均衡始终困拢广大CATV工作者。实践业已证明，只要我们在设计和调试中认真处理好以下三个关键技术，这些问题完全可以很好地解决。汇聚噪声干扰电平均衡调节回传通道的NPR、BER和回传通道的阻塞,1. 汇聚噪声,回传通道的汇聚噪声包括三类噪声：热澡声(机理性噪声)、模拟和数字信号非线性失真产生的互调噪声和侵入干扰噪声(缺限性噪声

11、)。总噪声功率就是这三个噪声分量的功率叠加(对数和)。侵入干扰和互调噪声的贡献要显著大于热噪声。 侵入噪声（ingress noise）是指侵入电缆网络的电磁干扰，即不期望的干扰信号进入了同轴电缆支路，并对系统产生影响。包括：短波通信、短波广播、民用无线电波段信号、家用电气、工业设备、交通设施产生的干扰等等。 国内有人忽视了互调噪声，认为热噪声比侵入干扰对回传通道的影响小得多，可不考虑，回传通道的汇聚噪声就只有侵入噪声。“堵”住了侵入噪声 ，回传通道的汇聚噪声问题就解决了，这个结论是错误的。国内外许多成功的实践都证明了组合互调噪声对回传通道的设计与建设是决不应该忽视的问题。特别是当双向业务的用

12、户显著数增加时，回传突发数据信号功率可能引起反向激光发送机不同程度的过载，回传信号的组合互调噪声会明显劣化回传通道的NPR，这将导致回传误码率的增加,甚至阻塞回传通道的工作。除了仔细设计和正确调试之外，适当减小光节点复盖的用户数，仍然是改善载波/组合载噪比及噪声功率比最稳妥的办法之一。 减小侵入噪声危害的方法是：HFC双向网络中的设备必须满足EMC规范的要求。即激光发送机、光接收机、放大器、分配器、RF连接器、电缆等等都应该具有足够的屏蔽性能和抗扰度。同时在施工中要十分仔细，严格控制施工质量。 此外,用户盒可以选用特制全屏蔽TV-DP式输出口（在TV端加上回传通道抑制电路来减小用户端的侵入干扰

13、可以采用，但存在固有缺陷）。,2. 电平均衡：网络拓扑结构的变化对称分配入户,网络拓朴结构：单向广播网的树技型拓朴 多级星形拓朴结构。采用对称型集中分配方式入户。放大器的功能的变化： 单向: 补偿正向损耗 双向： 主要补偿回传损耗（提高抗干扰性能， 适当提升正向电平。 图3 对称入户分配网络示意图,采用集中分配入户方式， 基本上不使用分支方式入户（1）,图4 集中分配入户方式示意图（1）高增益、高输出电平、大的分配损耗、大回传损耗（正向分配损耗3540dB，反向回传损耗2530dB）,采用集中分配入户方式， 基本上不使用分支方式入户（2）,图5 集中分配入户方式示意图（2）低增益、较低输出电平

14、、小的分配损耗、小回传损耗（正向分配损耗1525dB，反向回传损耗1020dB）,3. 回传通道阻塞和回传通道的NPR,所谓回传通道阻塞，是指回传通因某种原因无法正常通信而处于瘫痪的状态。这是用户和有线网络公司都十分重视的一个问题，也应该是设备供应商重视的问题。在回传通道的设计和调试中必须解决这个问题。连续过大的侵入干扰功率使回传激光发送机严重过激励，导至回传通道的载波/组合噪声比显著劣化，回传解调器不能正常工作而使回传通道瘫痪。回传通道调试不当或回传设备性能不良，至使在突发大量回传信号时，使回传激光发送机严重过载，导至回传通道的载波/组合噪声比显著劣化，回传解调器不能正常工作而使回传通道瘫痪。这个问题在国内尚未十分重视，因而在此特别强调应深入研究和试验。 国内有人忽视了互调噪声，认为热噪声比侵入干扰对回传通道的影响小得多，可不考虑，回传通道的汇聚噪声就只有侵入噪声。“堵”住了侵入噪声，回传通道的汇聚噪声问题就解决了，这个结论是错误的。国内外许多成功的实践都证明了组合互调噪声对回传通道的设计与建设是决不应该忽视的问题。特别是当光节点复盖用户数增加时，回传突发数据信号功率可能引起反向激光发送机不同程度的过载，回传信号的载波组合载噪比会明显劣化导致NPR降低，有可能导致回传通道阻塞。,