以NPA值為指標(biāo)提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量

1、以NPA值為指標(biāo)，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量NPA指標(biāo)全稱為：NetWork Performance Analysis。顧名思義，NPA實(shí)際上就一個(gè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的分析，并以量化的方式顯示出來(lái)。它的好處是顯而易見的，我們可以從中直觀的看出該端口下用戶體驗(yàn)是一個(gè)什么樣的狀況。NPA指標(biāo)是在單位時(shí)間內(nèi)采集到以下幾項(xiàng)數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算得出的數(shù)值：1、 上行端口的SNR值；2、 上行端口可糾錯(cuò)誤碼；3、 上行端口不可糾錯(cuò)誤碼。NPA 的指標(biāo)以用戶體驗(yàn)直觀的感受為服務(wù)對(duì)象，對(duì)影響用戶體驗(yàn)的指標(biāo)進(jìn)行針對(duì)性采集，量化網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。需要注意的是，部分端口指標(biāo)很好，但是用戶還是反映網(wǎng)速慢，對(duì)于此類問題我們需具體分析。網(wǎng)速慢

2、有很多原因，1：電腦（電腦中有不受控制的軟件占據(jù)了極大流量也是其中一個(gè)原因）；2：網(wǎng)站服務(wù)器的容量；3：出口帶寬擁擠情況，4：網(wǎng)站服務(wù)器置放位置（部分寬帶運(yùn)營(yíng)商故意對(duì)其它網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行限速）5：傳輸網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行狀況。而我們負(fù)責(zé)的是用戶終端至CMTS之間的交換，因此，我們的重點(diǎn)是確保從CMTS到用戶終端傳輸網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量的運(yùn)行。了解了NPA具體的含義，我們要從它每項(xiàng)數(shù)據(jù)入手，方能有效提高NPA值，也就直接有效的提高了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量。1、 SNR：SNR相當(dāng)于一個(gè)上行數(shù)字頻點(diǎn)的MER值，它是多種數(shù)據(jù)的集合，其中CNR在其中占比很大，因此影響SNR值的因素大多都能在頻譜中直觀體現(xiàn)。如圖：圖一 圖二從圖一圖二

3、中間的對(duì)比看，圖二的CNR值明顯高于圖一，在正常情況下圖二的SNR值會(huì)高于圖一幾個(gè)dB，當(dāng)然實(shí)際情況也有可能恰好相反，具體原因我們會(huì)在下章解釋。既然干擾是影響系統(tǒng)的主要原因，那干擾主要是由什么引起的呢？主要有以下幾點(diǎn)產(chǎn)生：噪聲與干擾來(lái)源類型和原因在射頻回傳鏈路中通?？赡艽嬖谝韵骂愋偷墓收希?*線性問題 · 微反射 · 鏈路增益與群延時(shí)問題 · 斜率問題 · 系統(tǒng)熱噪聲 · 光纖鏈路噪聲*非線性產(chǎn)物問題 · 共路互調(diào)失真 · 有源設(shè)備過(guò)載 *干擾問題 · 持續(xù)侵入干擾源 · 瞬變侵入干擾源1 線性問題1.1

4、 微反射 這是射頻網(wǎng)絡(luò)中常見的一個(gè)問題。由于信號(hào)源阻抗與負(fù)載阻抗不相等時(shí)負(fù)載無(wú)法完全吸收來(lái)自于信號(hào)源的信號(hào)功率，沒有被負(fù)載吸收的信號(hào)功率延信號(hào)傳輸通道返回信號(hào)源端。由于反射回信號(hào)端的經(jīng)過(guò)延時(shí)的信號(hào)與新信號(hào)疊加產(chǎn)生對(duì)新的信號(hào)干擾，表現(xiàn)為系統(tǒng)增益不平坦。DOCSIS 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了射頻系統(tǒng)帶內(nèi)不平坦度的要求，當(dāng)反射問題導(dǎo)致帶內(nèi)增益嚴(yán)重波動(dòng)的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致 CM 無(wú)法上線或出現(xiàn)經(jīng)常掉線的問題。顯然，導(dǎo)致反射的原因是由于阻抗不匹配。通過(guò)選擇品質(zhì)優(yōu)良反射損耗高的器件（如：放大器、分支分配器、電纜、接頭等）可以在相當(dāng)程度上解決反射的問題,但是施工和設(shè)計(jì)同樣非常重要。在工程中最常見的問題是分配器的端口或者是分支器的

5、主輸出口閑置時(shí)沒有安裝終端匹配電阻，這將直接導(dǎo)致嚴(yán)重的反射。另一方面，電纜是信號(hào)傳輸?shù)耐緩?，其?yán)重折損也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的反射。 通常用單點(diǎn)頻信號(hào)發(fā)生器來(lái)做反向調(diào)試很難發(fā)現(xiàn)反射的問題。微反射問題可以通過(guò)多點(diǎn)測(cè)量回傳通到增益平坦度發(fā)現(xiàn)，其表現(xiàn)為增益平坦度出現(xiàn)大的波浪或者鋸齒狀。修復(fù)的辦法是查找相應(yīng)的射頻鏈路上是否有線纜折損，是否有空端口沒有安裝終端負(fù)載。通?？梢酝ㄟ^(guò)二分法判斷故障范圍，若是沒有電纜折損或者空接端口，則需要考慮是否有分支分配器失效。 微反射在射頻鏈路中是客觀存在而且無(wú)法徹底消除的，但通過(guò)正確的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和施工工藝可以控制微反射問題不影響網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。1.2 鏈路增益和群延時(shí)問題 鏈路增益問

6、題是指射頻鏈路的增益偏離了理想值。當(dāng)增益過(guò)低時(shí)則有可能造成部分區(qū)域用戶因系統(tǒng)衰減過(guò)大而無(wú)法上網(wǎng)；當(dāng)某一鏈路增益過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致該鏈路的噪聲大幅度增加，系統(tǒng)有可能對(duì)一些原本影響不大的噪聲邊得敏感，與該鏈路混合的其他鏈路會(huì)受到影響。 一般來(lái)講，只有增益大幅度偏離才會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成影響。鏈路增益失配往往是導(dǎo)致系統(tǒng)失效的一個(gè)主要原因。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，所有混合在一起的鏈路增益必須匹配，否則很容易出現(xiàn)問題。解決的辦法是在開通服務(wù)之前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完整調(diào)試，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施定期的巡檢維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題立即處理。對(duì)于干線，則需要進(jìn)行定期的增益檢測(cè)。 群延時(shí)問題指的是由于系統(tǒng)同帶內(nèi)群延時(shí)的不平坦所帶來(lái)的失效。通常群延時(shí)問題發(fā)生在系

7、統(tǒng)頻率通帶的邊界，這往往是由于雙工濾波器的特性造成的。我們通過(guò)契比雪夫（Chebyshev）函數(shù)逼近的帶通濾波器群延時(shí)特性，可以看到濾波器的階數(shù)越高（阻帶衰減越快，特性越陡峭）通帶邊界頻率處的群延時(shí)的峰化現(xiàn)象越嚴(yán)重。因此，通常不建議使用靠近通帶邊緣的頻率用于數(shù)據(jù)服務(wù)，特別是對(duì)系統(tǒng)性能要求較高的 16QAM 、64 QAM調(diào)制的上行信號(hào)。對(duì)于國(guó)標(biāo)的高分割系統(tǒng)，低頻段 5MHz-15MHz 噪聲一般都比較嚴(yán)重，通常不會(huì)用于傳送數(shù)據(jù)服務(wù)信號(hào)，15MHz 以上已經(jīng)基本處于群延時(shí)特性的平坦段，高頻段則不建議采用 60MHz以上頻率作為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號(hào)的中心頻點(diǎn)。1.3 斜率問題 系統(tǒng)斜率問題在正向通道會(huì)經(jīng)常

8、碰到，在回傳通道中由于電纜對(duì)低頻的衰減較小，在光節(jié)點(diǎn)深化的今天回傳通道中斜率的影響已經(jīng)不太嚴(yán)重。通?？梢圆捎枚囝l點(diǎn)測(cè)試回傳通道的斜率，當(dāng)斜率較為嚴(yán)重的時(shí)候需要安裝反向均衡器予以調(diào)整。我們要識(shí)別系統(tǒng)正常斜率與接頭接觸不良引起的斜率問題。系統(tǒng)的正常斜率均為負(fù)斜率，即低頻段的增益較高頻要高。而接觸不良引起的均為正斜率，即低頻段的增益低于高頻段，這是氧化等原因引起的接頭接觸不良，導(dǎo)致信號(hào)的低頻部分難以通過(guò)，但是高頻信號(hào)由于趨膚效應(yīng)能夠順利通行。這種問題常發(fā)生在使用了較長(zhǎng)時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)多頻點(diǎn)回傳通道斜率測(cè)試可以很容易地判斷這類故障。更換受損的接頭或者電纜是唯一的解決辦法。對(duì)于干線，則需要進(jìn)行定期的斜

9、率檢測(cè)。 當(dāng)然我們目前網(wǎng)絡(luò)級(jí)數(shù)極少，基本不出現(xiàn)這個(gè)問題，在這是想對(duì)可能出現(xiàn)的這一故障進(jìn)行說(shuō)明，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中我們可以舉一反三。1.4 系統(tǒng)熱噪聲熱噪聲是由反向通道的各類有源器件的電子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生.熱噪聲的貢獻(xiàn)是使得傳輸信號(hào)的載噪比劣化,反向通道中最主要的有源器件是放大器和光機(jī),放大器的噪聲系數(shù)用F來(lái)表示.一個(gè)放大器的載噪比(C/N)由公式 C/N=A-NF-NS來(lái)表達(dá),其中A是輸入放大器的載波電平,NF是放大器的噪聲系數(shù),一般設(shè)備均會(huì)給出其參數(shù)大致在7db左右;Ns稱為噪聲本底Ns=10LgBWn-65.2dbuv;其中BWn是噪聲信號(hào)實(shí)際帶寬,-65.2 dbuv實(shí)際是75歐姆系統(tǒng)下每赫茲熱噪聲

10、.由于熱噪聲通常意義下是非相關(guān)的,所以當(dāng)放大器級(jí)聯(lián)時(shí),總的C/N可用以下公式表達(dá)(C/N)總=(C/N)1-10Lgn系統(tǒng)的熱噪聲與溫度相關(guān)，但是由于其幅度極小，通常不至于影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行.光纖鏈路噪聲與激光器、光纖、光接收機(jī)有關(guān),光纖鏈路四種類型噪聲影響C/N值1. 激光器噪聲,是激光器內(nèi)在固有特性引發(fā)的,稱為相關(guān)強(qiáng)度噪聲RIN2. 模式分隔噪聲MPN,這是一種光纖噪聲,由于光纖的色散對(duì)RF信號(hào)帶來(lái)的隨機(jī)變化,光纖鏈路越長(zhǎng),MPN對(duì)C/N影響的權(quán)重越大.3. 雜散輻射,這是由于光在光纖的散射作用,使得發(fā)射到激光器后產(chǎn)生工作模的變化輸出時(shí)間上不相關(guān)的兩個(gè)信號(hào),這樣的兩個(gè)信號(hào)在檢波器被混頻產(chǎn)生

11、隨機(jī)的差拍信號(hào),形成噪聲特性的干擾.4. 檢波器的散彈噪聲和熱噪聲,其機(jī)理同放大器的熱噪聲,當(dāng)輸入信號(hào)功率低于某一閥值時(shí),熱噪聲效應(yīng)將表現(xiàn)顯著,因此,光纖長(zhǎng)度非常長(zhǎng)的情況,熱噪聲將處于決定性的地位.,而散彈噪聲是由檢波器輸出電流隨輸入光子的隨機(jī)到達(dá)而呈現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)性波動(dòng),它隨光纖長(zhǎng)度變化而變化,每增加1db的損耗就使得C/N劣化1db. 需要警惕的是光鏈路故障也是一樣會(huì)存在干擾，在實(shí)際的維護(hù)過(guò)程中，我們遇到了多起光鏈路故障造成上行端口SNR值低的故障現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試該光節(jié)點(diǎn)方向底噪如下：從底噪上來(lái)說(shuō)，整體的底噪不高，線性也相對(duì)平滑，但又細(xì)小的毛刺，端口SNR值一直處在22dB左右，實(shí)測(cè)光功率低于計(jì)算

12、值2dB左右，經(jīng)OTDR測(cè)試發(fā)現(xiàn)為該小區(qū)小機(jī)房?jī)?nèi)接頭故障，重做，SNR值36dB.光鏈路故障判斷相對(duì)簡(jiǎn)單，由于電纜網(wǎng)絡(luò)中的有源設(shè)備雙通濾波器上行頻率范圍為5-65MHz，在進(jìn)入激光器前，帶外的信號(hào)是沒法進(jìn)入的，因此，在測(cè)試底噪的時(shí)候，我們將測(cè)試頻帶范圍改為1-75 MHz，如果有兩側(cè)較高底噪，一種可能是光設(shè)備處有極大的射頻信號(hào)，第二種可能就是光鏈路故障，如激光器過(guò)載，光纜故障等。2 非線性問題 2.1 共路互調(diào)失真 共路互調(diào)失真（Common Path Distortion）簡(jiǎn)稱CPD，它是由于用作信號(hào)連接的器件導(dǎo)體受到腐蝕而引起的,表現(xiàn)為反向頻帶內(nèi)充滿均勻的間隔與正向頻道間隔相同的干擾信號(hào)，

13、如圖所示。當(dāng)發(fā)生腐蝕的電節(jié)點(diǎn)越來(lái)越多干擾的幅度就會(huì)越來(lái)越大，以至到最后變得難以收拾。 32M24M16M8MCPD 是由于導(dǎo)體的連接中出現(xiàn)了腐蝕的現(xiàn)象，腐蝕導(dǎo)致了 2 個(gè)金屬連接處導(dǎo)電性下降，有勢(shì)壘層存在. 當(dāng)正常信號(hào)需要由一個(gè)導(dǎo)體度越到另一個(gè)導(dǎo)體時(shí)，部分信號(hào)能量損耗用于跨越勢(shì)壘層，信號(hào)產(chǎn)生畸變，這個(gè)現(xiàn)象非常類似于半導(dǎo)體器件中的二極管。眾所周知，二極管具有混頻效應(yīng)，因此其將部分正向的頻道混落到反向頻帶中來(lái)，從而出現(xiàn)所謂的 CPD。2.2 有源設(shè)備過(guò)載這是一個(gè)非常嚴(yán)重近乎于災(zāi)難性的問題。因?yàn)楫?dāng)有源設(shè)備處于削波（過(guò)載）狀態(tài)時(shí)有效,頻帶內(nèi)將充滿了非線性產(chǎn)物，這將會(huì)直接導(dǎo)致所有與該節(jié)點(diǎn)混合的鏈路上的通

14、信中斷，中斷的時(shí)間就要看削波持續(xù)的時(shí)間。削波的原因是系統(tǒng)內(nèi)傳送的信號(hào)加上噪聲的總功率的峰值超過(guò)了有源設(shè)備所能承受的極限。在 HFC 網(wǎng)絡(luò)中，最脆弱的莫過(guò)于回傳激光器。因?yàn)橥ǔ；貍骷す馄鞯膭?dòng)態(tài)裕量較小，F(xiàn)P 激光器通常只有 10dB 的動(dòng)態(tài)裕量；DFB 激光器則能夠有大約20dB，電放大器的動(dòng)態(tài)裕量則相對(duì)大得多。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍則取決于動(dòng)態(tài)范圍最小的部件，因此國(guó)外更多的說(shuō)法是把削波問題簡(jiǎn)化為激光器的削波（Laser Clipping）。由于激光器的動(dòng)態(tài)范圍有限，所以正如前面所提到的那樣在工程上不建議采用滿功率法來(lái)進(jìn)行調(diào)試網(wǎng)絡(luò)。 造成激光器削波的原因有幾種，其中最常見的是放大器增益偏高，其次是大幅度

15、的侵入干擾，還有就是某些使用反向通道的設(shè)備其載波電平在一開始便處于最大的狀態(tài)。放大器增益偏高有可能是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，放大器中的某些元件出現(xiàn)失效，但更多的情況在網(wǎng)絡(luò)調(diào)試時(shí)沒有調(diào)試好或者有遺漏。一般來(lái)講一個(gè)設(shè)計(jì)合理、調(diào)試正確、維護(hù)得當(dāng)?shù)?HFC 網(wǎng)絡(luò)哪怕是受到較強(qiáng)的干擾也不會(huì)輕易出現(xiàn)光機(jī)削波的狀態(tài)。因此，網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試在建設(shè)高可靠性網(wǎng)絡(luò)中非常重要。值得注意的是當(dāng) HFC網(wǎng)絡(luò)靠近大功率的中波發(fā)射臺(tái)時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)有較嚴(yán)重的泄漏問題則很有可能會(huì)導(dǎo)致激光器的削波問題。這是因?yàn)殡m然中波電臺(tái)的高次諧波頻率一般不會(huì)落在 5MHz-65MHz 范圍內(nèi)，但是系統(tǒng)放大器和激光器低頻下限的延伸卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止 5MHz，如果系統(tǒng)

16、有較大的漏洞，則中波電臺(tái)的高次諧波仍會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入激光器的總功率超標(biāo)。因此，在做回傳噪聲頻譜分析的時(shí)候低頻下限往往需要測(cè)量低達(dá) 500KHz 左右。 激光器削波在頻域表現(xiàn)為整個(gè)底部噪聲（Noise Floor）突然大幅度地提高，用頻譜分析儀可以很直觀地看到。實(shí)際上，除非出現(xiàn)高強(qiáng)度的突發(fā)性干擾，否則一般來(lái)講激光器的削波都是有跡可循的。由于削波失真必然會(huì)產(chǎn)生差拍,互調(diào)產(chǎn)物也必然是數(shù)字載波特征的信號(hào),由于數(shù)字載波信號(hào)更像固定寬帶噪聲,其互調(diào)產(chǎn)物的特征也表現(xiàn)為噪聲,這種數(shù)字信號(hào)失真稱為組合互調(diào)噪聲CIN,如同模擬通道的CTB和CSO.但通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)、合理的調(diào)試可大部分避免或降低。這對(duì)保證網(wǎng)絡(luò)的

17、可靠性起至關(guān)重要的作用。削波的產(chǎn)生應(yīng)當(dāng)指出 ,即使沒有削波失真,差拍產(chǎn)生的互調(diào)依然是存在的,只是大多數(shù)情況不必區(qū)分是削波還是單純的差拍,因?yàn)槎叩幕フ{(diào)產(chǎn)物具有同頻特性,但削波時(shí),失真產(chǎn)物才足夠大.差拍信號(hào)一般是由正向信號(hào)相互混頻,產(chǎn)生的差拍產(chǎn)物會(huì)落入反向通道中,形成干擾信號(hào),而由于正向電平較高反向電平較大,將表現(xiàn)未持續(xù)性的尖峰干擾或局部噪聲提高.3 侵入干擾問題 侵入干擾是業(yè)內(nèi)討論較多的一個(gè)問題，有不少同仁談之色變。其實(shí)只要采用合適的方法進(jìn)行處理，侵入干擾對(duì)系統(tǒng)的影響可以控制在可以接受的范圍之內(nèi)。侵入干擾按類型可分為：持續(xù)侵入干擾和瞬變侵入干擾；按來(lái)源可劃分為：傳輸路徑侵入干擾和線路終端侵入干

18、擾。3.1 持續(xù)侵入干擾 持續(xù)入侵干擾源指的是幅度和頻率均相對(duì)穩(wěn)定的侵入干擾。這類干擾往往是恒定頻率的空中開路信號(hào)（廣播電臺(tái)、電視臺(tái)）、電視機(jī)的中頻泄漏、計(jì)算機(jī)的主時(shí)鐘泄漏等等。這類干擾信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間存在，難以克服，用一般的頻譜分析儀可以輕易查找到。對(duì)于這類干擾，最好的辦法就是控制其幅度并采取回避的方法。 3.2 瞬變侵入干擾瞬變侵入干擾，顧名思義就是時(shí)間上不連續(xù)或者持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)頻率不固定的干擾。這類干擾可以是任何具有大功率旋轉(zhuǎn)電機(jī)的設(shè)備、業(yè)余電臺(tái)、家用電器等等。不得不說(shuō)的是:我們?cè)诰S護(hù)中發(fā)現(xiàn)絕大部分的干擾是由F頭的不規(guī)范施工及安裝引起的,我們有時(shí)候只需將F頭取下再擰緊,就會(huì)解決問題,這同F(xiàn)頭的構(gòu)

19、造密切相關(guān)的.如下圖,正如電源有正負(fù)極一樣,F頭作為一個(gè)電纜連接件也是需要一個(gè)可靠的接觸.F頭屏蔽層不是靠羅口接觸,而是靠擰緊后分支器的羅口底部與F頭內(nèi)底部緊密結(jié)合而可靠傳輸?shù)? 接頭的設(shè)計(jì)是在旋緊到最后一圈時(shí)才具有設(shè)計(jì)所規(guī)定的屏蔽性能，而用手根本上不可能將其完全旋緊，此時(shí)必須借助扳手等工具才可以完成。有實(shí)驗(yàn)證明用手?jǐn)Q的泄漏值是用工具擰緊的20倍,可想而知,它的累計(jì)影響力將有多大!此處才能可靠接觸我們做過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在網(wǎng)絡(luò)中什么都不進(jìn)行變化的情況下，僅僅只是擰緊了分支分配器F頭，其結(jié)果如下：圖三：擰緊前 圖四： 擰緊后其效果是直觀明顯。系統(tǒng)對(duì)底噪的當(dāng)然是越低越好，換個(gè)方式說(shuō)就是載波與底噪的差值是越大越好，但是，底噪首先要求的是平滑無(wú)雜波：如圖五，即使是前面高一點(diǎn)，并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)指標(biāo)產(chǎn)生多大的影響，而即算較低的底噪，如果有較多的毛刺或者是平坦度較差，其系統(tǒng)指標(biāo)也不一定會(huì)好。圖五： 圖六：廣電網(wǎng)絡(luò)目前出現(xiàn)的毛刺較多，大多都是因?yàn)榻宇^的問題產(chǎn)生，相信大家都是有的較多的體會(huì)的，如下圖。如出現(xiàn)此類的情況，最好的處理方式就是：耐心！，耐心解決這些問題，不放過(guò)一個(gè)懷疑點(diǎn)，將其處理干凈。誤碼是N