CMTS基础知识培训-华

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1、CMTS基础知识培训,前 言,CMTS(Cable Modem Termination System)是连接有线电视HFC网络 和IP数据网络，使用DOCSIS(Data Over Cable Service InterfaceSpecification)协议，配合FFBPM( FastFlow Broadband Manager)终端管理服务器，通过终端CM(Cable Modem)实现Internet 网络接入以及本地IP数据业务接入的设备。Bigband公司提供的CMTS有CUDA12000 和CUDA3000。本胶片主要是对Bigband公司的CMTS配置、排错及相关的基础知识做一个简

2、要介绍。,目 录,HFC网络基础知识,DOCSIS协议介绍,CMTS介绍及其配置,FFBPM介绍及其配置,常见故障与排除方法,实际组网应用,HFC网络概念与现状,HFC( Hybrid Fiber Coax 混合光纤同轴网)指的就是有线电视网络。混合光纤同轴网是这样一个网络：在局端有前端设备进行有线电视信号处理，把信号调制到指定的载波上，主干线路使用光纤或低损耗同轴电缆传输载波信号，在用户小区使用同轴分配网络分配下行载波信号。 我国HFC网络经过多年发展, 已经形成遍布城乡、用户数超过1亿户、居世界首位的有线电视传输覆盖网。到2005年底国家光缆干线网将与除西藏外全国30个省(市、区)的网络全

3、部实现互联互通，光缆里程达32000多公里，省级干线网规模已超过7万公里，光缆干线40万公里，有线电视传输网络300万公里，市县通达率接近70%,传统有线电视网络组成与信号流向,光接收机,光发射机,分配器,调制器,混合器,模拟电视载波,数字电视载波,分配器,信号源,前 端,干 线,分配网,HFC网络常见拓扑结构,“星树”型：建立一个总前端(中心)，由此总前端星型引出光纤干线到各个光节点，各个光节点再树型引出电缆分配网到用户，常见于小型城镇。 “多星树”型：建立一个总前端，并有若干分前端，由总前端星型引出一级光缆干线到各个分前端，各个分前端再星型引出二级光缆干线到各个光节点，各个光节点再引出电缆

4、分配网到用户，常见于中小型城市。 “环星树”型：建立一个总前端，并有若干分前端，由总前端通过一级光缆干线连接各个分前端，并形成一个双向闭合环路，各个分前端再星型引出二级光缆干线到各个光节点，各光节点再引出电缆分配网络到用户，常见于大中型城市。,HFC网络常用术语,前端(head end)：在有线电视系统中，用以处理需要传输的由天线接收的各种无线信号和自办节目信号的设备。 载噪比(C/N)：图象或声音载波电平与噪波电平之比，用 dB表示。 电平：信号功率P1与基准功率P0比的分贝值，即10lgP1/P0，通常也用dBuV表示。 光发送机(optical transmitter)：一种将电信号转换

5、成光信号的设备，它由光源(如激光器)及其有关部件组成。 光接收机(optical receiver)：一种将光信号转换成电信号的设备，它由检波器(如PIN二极管)及其有关部件组成。 光节点(optical node)：在混合光纤同轴网中是光纤干线和同轴分配网之间的连接点。在光节点处，通常设有下行光接受机、上行光发送机和双向放大器等设备。,HFC网络常用计量单位与公式,dB : 分贝，常用来测量和计算电压、电流及功率的增益或衰减值。功率增益表达式：K=10*lgP2/P1 (dB) P1为输入功率，P2为输出功率如果P2=P1，则K=0，表示传输网络无损耗；如果P2P1，则K0，表示传输网络有增

6、益。电压增益表达式：K=20*lgU2/U1 (dB)电流增益表达式：K=20*lg I2/I1 (dB) dBm制(分贝毫瓦制): 取1毫瓦作为基准值(规定1mW的功率电平为”0分贝”)以分贝表示的绝对功率电平，mW表示毫瓦依此可计算出不同功率下的dBm制电平值，即分贝毫瓦制电平，例如：10mW的电平为 10lg 10mW / 1mW = 10dBm0.1mW的电平为 10 lg 0.1mW / 1mW = -1dBm,HFC网络常用计量单位与公式（续）,dBW制(分贝瓦制): 取1瓦作为基准制，以分贝表示的绝对功率电平。dBW与dBm的换算： dBW = dBm 30 dBmV 制(分贝毫

7、伏制)：规定在75欧阻抗上产生1mV电压时的功率作为标准参考功率，此时的电平为0分贝，写成“0dBmV”10mV的电平为20lg 10mV / 1mV =20dBmV0.1mV的电平为20lg 0.1mV / 1mV = -20dBmV在阻抗为75欧的情况下，从dBm制转换成dBmV制，只需在dB数加上48.75mV，即为dBmV制下的dB读数。 dBuV 制(分贝微伏制)：规定在75欧阻抗上产生1微伏电压的功率为标准参考功率，此时的电平为0 dBuV10uV的电平为 20lg 10uV / 1uV=20 dBuVdBuV与dBmV的换算： dBuV=60 + dBmV,HFC 网 络 常 用

8、 器 件,HFC网络中常用器件有放大器、衰减器、分支分配器、混合器等。,衰减棒 常见衰减值有6dB、8 dB、10 dB、16 dB,二分配器 衰减值3dB-4dB,有 线 电 视 载 波,有线电视信号,不同频道的信号间频分复用，每频道带宽 PAL：8MHz (欧洲制式，中国使用该制式) NTSC：6MHz(北美制式) 有线电视信号占用频段： PAL：87750/860MHz NTSC：54750/860MHz,有线电视网络的双向改造,5-65MHz Upstream data,750-860Mhz Downstream data,87-750Mhz TV programs,下行信号：局端前端

9、或CMTS发送的数据载波，以广播形式到达用户， 也称为正向信号 上行信号：CM发送的数据载波以点到点的形式从用户到达局端， 也称为反向信号,双向改造后的HFC网络组成与数据流向,正向光接收机,正向光发射机,分配器,反向光接收机,卫星接收机,解调器,调制器,混合器,下行信号,模拟电视载波,数字电视载波,CM,分配器,上行信号,CMTS,FFBPM,反向光发射机,双 向 改 造,双向改造是给传统的单向有线电视网络增加上行通道的过程，这使得在HFC网络中开展双向式、交互式的数据传输业务成为可能，双向改造的好坏直接影响到日后开展数据传输业务的效果，必须予以足够的重视。 上行通道传输系统由数字调制的载波

10、复用电缆传输系统(用户到光节点)和副载波复用的光纤传输系统(光节点到前端)两部分组成，前者是多点到点，后者是点到点。从总体上看，整个上行通道是多点到点，而下行通道是点到多点。 大体上看来，在同轴电缆上，上行、下行信号同缆；在光缆上，上行、下行信号分纤而行。在同轴电缆系统的双向放大器上，上行、下行信号通过双工滤波器分开，其任务是补偿同轴电缆及其配件(分支器、分配器)对上行信号所造成的损耗。 上行通道的前端是用户，必须减少从用户端来的各种噪声。,上行通道的噪声来源,上行通道的信号是从用户端进入上行回传系统，同时也将自身引入的各种噪声送入上行信道，汇集到一起向前端传送，因此，从同轴分配网各用户到光节

11、点，上行通道形成一个“漏斗”，将上行通道的噪声带到光节点，然后通过光纤上行信道，并和光纤信道的噪声一起，一同传至前端。上行通道的噪声比下行通道的噪声复杂得多，严重得多。上行通道的噪声主要有下列三种： 热噪声：由有源器件(放大器和接收机)产生，源自电子无规则热运动。 光纤链路噪声：由回传激光器、光纤和前端接受机产生。 侵入噪声：是最主要的噪声，主要来自不连续的窄带干扰如短波广播、无线寻呼、业余无线频段、太阳黑子等以及宽频谱干扰如电弧、开关切换、电子点火装置和家用电器，另外分支分配器屏蔽不良或接头脱落、用户盒打开、线路匹配不好和接地不好、没接匹配负载等都会引入侵入噪声。,上行通道侵入噪声特点,噪声

12、分布与频率有关：在520MHZ，主要是短波干扰，可超过60dB，20MHZ以上一般只有30dB。 在晚上家电使用高峰时噪声最严重，白天和午夜维持在一个相对较低的水平。 还与网络光节点的规模有关，光节点带的用户数越多，侵入机会越多，也与网络所用器材质量(如屏蔽性)有关。 主要是从用户家到分支分配器之间、分支分配器到前端之间侵入。,降低上行通道侵入噪声措施,减少每个光节点覆盖的用户数，建议不超过500户。 减少同轴电缆的长度，从光节点引出的同轴电缆只能作分配线，不能再作为干线。 选择屏蔽性能好的网络器材，如铝管屏蔽物理发泡电缆或网状四层屏蔽物理发泡电缆，入户线可用铝箔高密度编织物理发泡电缆，选用背

13、面后盖焊接的分支器和铝锌合金压铸终端盒，保证低频段具有良好的屏蔽性能。 提高网络的施工质量。如电缆弯曲半径要严格按照厂家规定，否则屏蔽系数下降；不用的分支分配端口要用75欧电阻终接；F头要用专用压接钳压接；网络各种接头要紧固；接地要好。 对非双向用户端装高通滤波器，隔离上行频段的信号。 靠近电视机的34M电缆可盘成直径15CM(约56圈)之盘，可有效降低脉冲噪声，对入侵噪声也有抑制作用。,上下行通道频段,上行通道的载波频率与带宽,在5-42/65MHz的频段内，可任选一个固有噪声小、突发噪声少的频带作为上行载波。但一般选择在20MHz以上，最好能选择在40MHZ以上，因为20MHz以下一般噪声

14、较大。可以使用频谱分析仪观察上行频段噪声情况。按照DOCSIS协议标准，上行载波的频率带宽有5种：200KHz、400KHz、800KHz、1600KHz、3200 KHz，可根据噪声和速率要求选择，频率带宽越宽，速率会越大，但同时也有可能会引入更多的噪声。,下行通道频率与电平,下行通道载波频率规定在750MHz以上，下行RF信号频谱如下图所示，图中频谱由2个模拟的电视信号频道和一个数据载波组成。每个模拟频道占8MHz带宽。兰色是数据载波，占8MHz带宽(DOCSIS标准为6MHz，EuroDOCSIS标准为8MHz)。一般下行数据载波的电平要求比模拟电视的图象载波电平低10dB左右，注意这个

15、值是平均电平的差值，如果考虑峰值电平的话，数据载波的电平应该比模拟电视的电平低约24dB。,目 录,HFC网络基础知识,DOCSIS协议介绍,CMTS介绍及其配置,FFBPM介绍及其配置,常见故障与排除方法,实际组网应用,DOCSIS协议的定义与发展,DOCSIS协议(Data-Over-Cable Service Interface Specifications 电缆数据业务服务接口规范 ) 定义了Cable Modem通过HFC网络进行数据传输的接口需求，它是由美国有线电视实验室(CableLabs)推出并通过 ITU(国际电信联盟) 认证许可。现在DOCSIS协议有三个版本： DOCSI

16、S 1.0：1997年3月发布，支持高速传输数据业务，主要定义了物理层和数据链路层。 DOCSIS 1.1：1999年4月发布，改进了Qos和以硬件为基础的数据包的容量，支持IP电话，更稳定的数据传输速率，兼容DOCSIS 1.0。 DOCSIS 2.0： 2002年12月发布，增加对称服务能力，整个上行频段在更高速率下增加了频道容量，并且提高了抗干扰能力，提供同步码分多址技术(S-CDMA)和改进的时分多址技术(A-TDMA)，兼容DOCSIS 1.0和DOCSIS 1.1。,OSI七层模型与DOCSIS协议的对应关系,DOCSIS协议的传输机制,DOCSIS 是基于TDMA技术的，TDMA(时分多址)是一种简单、成熟的多址技术，得到了广泛应用。它通过给不同的用户分配不同的时隙(Time Slot)来实现多址接入，一旦某个时隙被分配给某个用户，就不能为其他用户所使用，因而用户之间不会出现冲突。 下行通道：点到多点传输，连续的广播数据流 上行通道：点到点传输，各用户数据时分复用，在由CMTS分配的时隙中发送。,