HFC技術(shù)及測試說課

HFC技術(shù)及測試說課2DOCSIS技術(shù)及HFC網(wǎng)絡(luò)簡介

HFC

Internet

常規(guī)模擬電視

數(shù)字電視

CMTS

本地服務(wù)器

Router

混

合

/

分

離

PC

TV

Phone

CM

寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)3CMTS1.局端系統(tǒng)CMTS作為前端路由器/交換集線器和CATV網(wǎng)絡(luò)之間的連接設(shè)備，CMTS一般在有線電視的前端或者在管理中心的機(jī)房；完成數(shù)據(jù)到射頻RF轉(zhuǎn)換，并與有線電視的視頻信號(hào)混合，送入HFC網(wǎng)絡(luò)中。除了與高速網(wǎng)絡(luò)連接外，也可以作為業(yè)務(wù)接入設(shè)備，通過Ethernet網(wǎng)口掛接本地服務(wù)器提供本地業(yè)務(wù)。4CMTS與CM的通信過程為：在下行方向，來自路由器的數(shù)據(jù)包在CMTS中被封裝成MPEG2-TS幀的形式，經(jīng)過64QAM調(diào)制后與有線電視模擬信號(hào)混合輸出RF信號(hào)到HFC網(wǎng)絡(luò)，下載給各CM；在上行方向，CMTS將接收到的經(jīng)QPSK調(diào)制的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀的形式傳送給路由器。同時(shí)，CMTS負(fù)責(zé)處理不同的MAC程序，這些程序包括下行時(shí)隙信息的傳輸、測距管理以及給各CM分配TDMA時(shí)隙。5CablemodemCableModem工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，下面介紹CableModem在這兩層的工作原理。（1）．物理層下行采用是64/256QAM(正交振幅調(diào)制)，調(diào)制速率可達(dá)40Mbit/s。上行調(diào)制采用QPSK(四相移鍵控調(diào)制)，抗干擾性能好，速率可達(dá)10Mbit/s。6（2）．媒體通路控制層媒體通路控制層（MAC）和邏輯鏈接控制層（LLC），即OSI七層組織中的數(shù)據(jù)鏈路層。這兩個(gè)協(xié)議層規(guī)定了不同信號(hào)和用戶怎樣共享公共帶寬。7系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)DOCSISV1.0EuroDOCSISV1.1下行上行下行上行調(diào)制方式64/256QAMQPSK16QAM64/256QAMQPSK16QAM傳輸速率（Mbit/s）27/380.32/0.64/1.282.56/5.12/10.24*38/520.32/0.64/1.282.56/5.12/10.24*信道帶寬（MHz）60.2/0.4/0.81.6/3.280.2/0.4/0.81.6/3.2/6.4*頻率響應(yīng)（奈奎斯特）濾波特性64QAMα=18%256QAMα=12%QPSKα=25%64/256QAMα=15%QPSKα=25%輸入電平（dBμV）-16~25dBmV**-15~25dBmV44~86**43~73（64QAM）47~77（256QAM）輸出電平（dBμV）50~61dBmV8~55dBmV（16QAM）8~58dBmV（QPSK）110~12168~115（16QAM）68~118（QPSK）8CMTS輸出特性參數(shù)數(shù)值中心頻率（fc）112MHz~858MHz±30kHz電平在110dBμV~121dBμV內(nèi)可調(diào)調(diào)制類型64QAM256QAM符號(hào)率（標(biāo)稱）64QAM256QAM6.952Msym/s6.952Msym/s標(biāo)稱信道間隔8MHz頻率響應(yīng)64QAM256QAM15%升余弦平方根整形15%升余弦平方根整形9CM輸入特性參數(shù)值中心頻率112~858MHz±30kHz電平范圍（一個(gè)信道）43~73dBμV，64QAM47~77dBμV，256QAM調(diào)制類型64QAM和256QAM符號(hào)率（標(biāo)稱）6.952Msym/s（64QAM和256QAM）帶寬8MHz（15%升余弦平方根整形，64QAM和256QAM）總輸入功率（80~862MHz）<90dBμV輸入（負(fù)載）阻抗75Ω10CM輸出特性參數(shù)值頻率5~65MHz電平范圍（一個(gè)信道）68~+115dBμV（16QAM）68~+118dBμV（QPSK）調(diào)制類型QPSK和16QAM符號(hào)率（標(biāo)稱）160、320、640、1280及2560ksym/s帶寬200、400、800、1600及3200kHz輸出阻抗75Ω輸出反射損耗>6dB（5~65MHz）連接器F型連接器，根據(jù)[ISO-169-24]（與輸入公共）11CM的接入1.接入業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的要求在HFC有線電視網(wǎng)上，不同的業(yè)務(wù)運(yùn)行會(huì)有不同的帶寬需求，致使每個(gè)CM對(duì)網(wǎng)絡(luò)有不同的接入要求。（1）網(wǎng)上瀏覽業(yè)務(wù)傾向于非對(duì)稱的帶寬要求，致使每個(gè)CM要求有一個(gè)上行和一個(gè)下行信道的支持，這正好與HFC有線電視網(wǎng)的非對(duì)稱帶寬特性相適應(yīng)。（2）IP業(yè)務(wù)傾向于對(duì)稱的帶寬要求，致使每個(gè)CM要求有多個(gè)上行信道的支持。在一個(gè)地區(qū)有大量的CM通過同一個(gè)光節(jié)點(diǎn)接入時(shí)，為了提供足夠的帶寬和防止呼叫阻塞，需要提供CM能接入到多個(gè)上行中的一個(gè)信道的支持。12（3）IP流媒體視頻業(yè)務(wù)傾向于非常大的下行帶寬的要求，致使每個(gè)CM要求有多個(gè)下行信道的支持。在一個(gè)地區(qū)有大量的CM通過同一個(gè)光節(jié)點(diǎn)接入時(shí)，為了提供足夠的帶寬和把多路IP視頻流傳送到多個(gè)CM，就需要提供CM能接入到多個(gè)下行中的一個(gè)信道的支持。（4）上述業(yè)務(wù)的組合應(yīng)用業(yè)務(wù)帶寬需求的情況就相當(dāng)復(fù)雜，就可能需要有多個(gè)上行和下行信道的支持。該情況下，CM要能在多個(gè)上行之間和多個(gè)下行之間移動(dòng)，CMTS的作用是管理與其相連接的所有CM的流量負(fù)載，即根據(jù)各CM的帶寬資源需求和可用的資源，通過動(dòng)態(tài)地移動(dòng)CM，在多個(gè)上行和下行之間平衡流量。132.CM接入單個(gè)下行信道和單個(gè)上行信道示例假設(shè)CMTS有1個(gè)下行輸出和4個(gè)上行輸入端口，即有1個(gè)下行信道和4個(gè)上行信道；1個(gè)下行信道為共享信道，4個(gè)上行信道則分別位于獨(dú)立的4根光纖上，并分別為4個(gè)社區(qū)的CM提供服務(wù)。CMTS接入到一個(gè)下行光發(fā)射機(jī)和4個(gè)上行光接收機(jī)，而每個(gè)CM則經(jīng)電纜分配系統(tǒng)接入各自所在社區(qū)的光節(jié)點(diǎn)（雙向光發(fā)射/光接收機(jī)），即每個(gè)CM共享一個(gè)下行信道和惟一的一個(gè)上行信道。前端CMTS與社區(qū)光節(jié)點(diǎn)之間采用了空間分隔的兩根光纖（上/下行各一芯）連接，而社區(qū)光節(jié)點(diǎn)以下則是樹枝型結(jié)構(gòu)的同軸電纜分配系統(tǒng)連接各CM。如下圖：14153.CM接入多個(gè)下行信道和多個(gè)上行信道示例每個(gè)CMTS均有2個(gè)下行輸出端口（fD0/fD1）和4個(gè)上行輸入端口（fU0～fU3）；結(jié)構(gòu)見下圖：16（1）結(jié)構(gòu)1將CMTS的兩個(gè)下行輸出端口混合后接入到一個(gè)下行光發(fā)射機(jī)；將每兩個(gè)上行輸入端口也混合分別接入上行光接收機(jī)。這樣，每個(gè)CM都可查看2個(gè)下行信道。（2）結(jié)構(gòu)2將CMTS的2個(gè)下行輸出端口和4個(gè)上行輸入端口混合后分別接入下行光發(fā)射機(jī)和上行光接收機(jī)。這樣，每個(gè)CM都可查看2個(gè)下行信道并使用與2個(gè)下行信道相關(guān)的全部4個(gè)上行信道。（3）結(jié)構(gòu)3CMTS的下行輸出和上行輸入端口的混合方式類似方案1，但CMTS的上行輸入端口采用了交叉連接，即每個(gè)上行光接收機(jī)分別與不同的下行信道相關(guān)。這樣每個(gè)CM都可查看2個(gè)下行信道及每個(gè)下行信道相關(guān)的一個(gè)上行信道。17DOCSIS2.0體系DOCSIS2.0技術(shù)規(guī)范，對(duì)之前發(fā)布的DOCSIS1.1規(guī)范進(jìn)行了擴(kuò)充，引入了對(duì)服務(wù)質(zhì)量(QoS)應(yīng)用給以優(yōu)先的技術(shù)。通過使用更高達(dá)128QAM的正交幅度調(diào)制做上行，DOCSIS2.0將上行信道的容量提高了3倍。64QAM調(diào)制方式，在6.4MHz的信道帶寬上，DOCSIS2.0的上行信道可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率為30.7Mbps，而DOCSIS1.0上行傳輸?shù)湫偷膽?yīng)用采用QPSK，在1.6MHz的信道帶寬上可以達(dá)到的數(shù)據(jù)率只有2.56Mbps。18回傳噪聲抑制技術(shù)DOCSIS2.0是專門針對(duì)有線電視網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)所關(guān)注的受容量限制和易受噪聲侵害的上行而設(shè)計(jì)的。它基本上是建立在DOCSIS1.1的基礎(chǔ)之上，通過實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種物理層(PHY)技術(shù)的支持而完成的，這兩種技術(shù)分別是同步碼分復(fù)用(S-CDMA)和高級(jí)時(shí)分復(fù)用(A—TDMA)。S-CDMA和A—TDMA都提供大體上相同的數(shù)據(jù)速率，但是它們在處理數(shù)據(jù)的方式和降低噪聲干擾方面采用了不同的方法。19(1)S-CDMAS-CDMA是直接序列擴(kuò)頻(DSSS)通信的一種，專門設(shè)計(jì)用于在電纜網(wǎng)絡(luò)上提供更強(qiáng)的抗干擾能力。DSSS的每一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)在發(fā)射機(jī)端與偽隨機(jī)序列碼(碼片序列)相乘，從而“擴(kuò)展”到較寬的頻譜之上，在接收端，同樣的偽隨機(jī)序列碼被用來檢取出原始信號(hào)。在多個(gè)數(shù)據(jù)流同時(shí)傳輸時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)流分別用它們各自的偽隨機(jī)序列碼相乘。由于許多個(gè)用戶共享同一頻譜，各用戶通過不同的偽隨機(jī)序列碼區(qū)分并使干擾最小，DSSS被稱做碼分復(fù)用(CDMA)。S-CDMA帶來的一個(gè)優(yōu)勢是每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)在時(shí)間上被展寬了，因此每個(gè)發(fā)送符號(hào)抗脈沖噪聲的能力也增強(qiáng)了。20(2)A-TDMA由早先的DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)演變而來的A-TDMA是一種“一次一個(gè)”的突發(fā)通信技術(shù)多址接入?yún)f(xié)議。通過嚴(yán)格的時(shí)間分配控制實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶的訪問，其中每個(gè)時(shí)隙由CMTS中的調(diào)度管理器分配給每個(gè)Modem，控制多個(gè)用戶對(duì)共享信道的接入使用。這種方式可提供的調(diào)制階次可達(dá)到64QAM。A-TDMA有增強(qiáng)的FEC，更高的調(diào)制(原最高為16QAM)，信道帶寬增加了一倍(6.4MHz)，Reed-Solomon碼字交織提高了對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的糾錯(cuò)，以及更多的對(duì)多徑信號(hào)反射干擾的抵抗能力。21DOCSIS3.0隨著寬帶網(wǎng)的迅猛發(fā)展，用戶對(duì)大帶寬和高速率傳輸需求進(jìn)一步的增強(qiáng)，其他電信運(yùn)營商正在大力建設(shè)光纖到戶（FTTH）和光纖到路邊（FTTC）的網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供百兆級(jí)的傳輸速率。所以電視運(yùn)營商極需要達(dá)到100M的速率與之抗衡。另一方面，各種新型業(yè)務(wù)，如IPTV、視頻點(diǎn)播、電視會(huì)議等也如饑似渴地需要更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，正是基于此種情況，CableLabs在2006年完成了DOCSIS3.0版本標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

221、基于多個(gè)上、下行通道的綁定技術(shù)

a）DOCSIS3.0采用四個(gè)或四個(gè)以上的有線電視頻道帶寬綁定在一起的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)然這種綁定并不是簡單的組合。如圖所示，120Mbps的數(shù)據(jù)被使用“信息包綁定（Packet

bonding）”技術(shù)分成四個(gè)30Mbps的數(shù)據(jù)流（不能大于30Mbps），通過四個(gè)綁定在一起的電視頻道進(jìn)行傳輸，在接收端通過使用“信息包綁定（Packet

bonding）”技術(shù)把四個(gè)30Mbps的數(shù)據(jù)流整合還原成120Mbps的數(shù)據(jù)。這樣它的傳輸能力將是原來使用單一電視頻道傳輸?shù)?倍以上。2324DOCSIS3.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定綁定在一起的頻道不能低于4個(gè)，DOCSIS3.0的下行速率起點(diǎn)規(guī)定為160Mbps，而上行速率為120Mbps，并且還可以通過增加綁定的頻道數(shù)量來提高上、下行的傳輸速率。DOCSIS3.0標(biāo)準(zhǔn)在傳輸通道中采用的多個(gè)頻道的綁定技術(shù)，在數(shù)據(jù)傳輸中則采用的信息包的綁定技術(shù)，這些新技術(shù)無疑為DOCSIS3.0標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率帶來了飛躍的發(fā)展。252、采用了先進(jìn)的IPv6技術(shù)：目前隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，原有的IPv4技術(shù)已經(jīng)不能滿足應(yīng)用的需要，所以采用了更新的IPv6技術(shù)。

DOCSIS3.0標(biāo)準(zhǔn)也順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，將IPv6技術(shù)融合到標(biāo)準(zhǔn)之中。DOCSIS3.0標(biāo)準(zhǔn)不僅支持原有的IPv4技術(shù)，而且還能支持新一代的IPv6技術(shù)，在前不久進(jìn)行的相關(guān)測試中，DOCSIS3.0標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備在這方面的測試結(jié)果是令人滿意的。263、采用組播技術(shù)并提供QoS保證

DOCSIS3.0標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于組播技術(shù)有了很多的支持，如在DOCSIS3.0標(biāo)準(zhǔn)中制定了一個(gè)基于DOCSIS特有的2層組播控制協(xié)議，另外在組播的QoS保證方面也引進(jìn)了“組業(yè)務(wù)流”的概念，以業(yè)務(wù)分類名定義業(yè)務(wù)流的QoS參數(shù)，這些舉措使得DOCSIS3.0標(biāo)準(zhǔn)在未來的IP組播的應(yīng)用得到了加強(qiáng)。27HFC網(wǎng)絡(luò)

1、前端系統(tǒng)－－CMTSCMTS設(shè)計(jì)考慮問題：CMTS調(diào)制方式：64QAM、256QAM提供給用戶的帶寬，是否高于ADSL上網(wǎng)用戶比例（同時(shí)上網(wǎng)）；網(wǎng)絡(luò)使用比例（同時(shí)下載）28舉例：下行每信道8M帶寬，采用64QAM調(diào)制方式，每個(gè)下行信道實(shí)際數(shù)據(jù)率36Mbps；預(yù)計(jì)提供給用戶的最低并發(fā)數(shù)據(jù)速率BW在1Mbps以上；使用情況以高峰期上網(wǎng)用戶比例RB為50%，網(wǎng)絡(luò)使用比例UF為20%預(yù)計(jì)。按照1000戶計(jì)算：1000*50%*20%*1Mbps/36Mbps＝2.7,即需要3臺(tái)CMTS；若提供400kbps的速率，則需1臺(tái)CMTS。29A塊：CM至樓放輸出口，反向損耗一般設(shè)定為25±5db。B塊：電纜干線網(wǎng)部分（包括干放、延放與樓放）至光站（具有雙向傳輸功能的光節(jié)點(diǎn)）的輸出端口，反向損耗設(shè)定0db（采用單位增益設(shè)計(jì)）。2、HFC回傳鏈路損耗30C塊：光站至光接收機(jī)部分，損耗與光設(shè)備的選擇有關(guān)，一但光設(shè)備選定了，損耗也就確定了。D塊：光接收機(jī)輸出端至CMTS的輸入端口部分，這塊的作用是將多條光鏈路輸出的信號(hào)混合成一路輸入CMTS，此塊的插入損耗按下公式計(jì)算：插入損耗＝（業(yè)務(wù)帶寬×上行通道的每Hz功率）－CMTS要求的輸入電平值31假設(shè)CM的工作帶寬為3.2MHz，并且接收機(jī)輸出口的總功率為108dBuV。根據(jù)每Hz功率法的公式，此時(shí)CM的實(shí)際工作電平應(yīng)該為108dBuV–10log(60MHz/3.2MHz)=95dBuV一般將CMTS的端口接收電平設(shè)為0dBmV即60dBuV。這樣從上行接收機(jī)的輸出到CMTS上行端口的總衰減應(yīng)控制為精確等于95dBuV–60dBuV=35dB32目前，CM的最大輸出電平為118dbμV，為了保證系統(tǒng)有較高的CNR值，將CM的發(fā)射電平范圍設(shè)定為100--115dbμV，動(dòng)態(tài)范圍15db作為CMTS的測距AGC控制余量（CMTS的輸入電平通過AGC控制被鉗定在60±1dbμV）。動(dòng)態(tài)范圍15dB分配如下：分配網(wǎng)：由于各CM的路由差別所造成的匯集電平差較大，分配余量為10db，所以，在樓放的輸出端口處分配網(wǎng)的匯集電平均差不超過±5db。電纜干線網(wǎng)部分：在調(diào)試中按單位增益的概念調(diào)試。通過調(diào)試使網(wǎng)絡(luò)中的每一級(jí)放大器間的增益均為0db，從而實(shí)現(xiàn)圖中B塊總增益為0db的目的。這塊只需分配3db的余量作為溫度所造成電纜損耗的變化和放大器增益變化的補(bǔ)償。光纖鏈路：由于采用了歸一化的調(diào)試，只需考慮設(shè)備增益變化的影響，分配2db的補(bǔ)償余量。33舉例：CM的最大發(fā)射電平為：

CM的最大發(fā)射電平=CMTS的輸入電平＋D塊損耗＋B塊損耗＋C塊損耗＋分配網(wǎng)A塊的標(biāo)稱損耗=60+35＋0-15+30=110dbμVCM的最小發(fā)射電平=CMTS的輸入電平＋D塊損耗＋B塊損耗＋C塊損耗＋分配網(wǎng)A塊的標(biāo)稱損耗=60+35+0-15+20=100dbμV

式中20是A塊的最小損耗值。34從上可知：光設(shè)備型號(hào)一旦確定后，B、C、D三塊的損耗就確定了。由于CMTS測距AGC的控制作用，此時(shí)CM的發(fā)射電平將取決于分配網(wǎng)的損耗值和附加損耗值。當(dāng)分配網(wǎng)的損耗過大時(shí)，將導(dǎo)致CM即使工作在最大的發(fā)射狀態(tài)也滿足不了CMTS的接收電平需要。當(dāng)分配網(wǎng)損耗過小時(shí)，將使CM發(fā)射電平過低而達(dá)不到信道所要求的CNR值而導(dǎo)致通信不正常。所以，必須嚴(yán)格分配網(wǎng)的設(shè)計(jì)與施工，使之達(dá)到要求的損耗值。

353、上行信號(hào)調(diào)整用戶回傳上行信號(hào)時(shí)，由于路由各不相同，各路由的上行傳輸損耗各不相同，必然出現(xiàn)不同用戶信號(hào)上行到各級(jí)匯聚點(diǎn)的電平不一致。如果其電平差異過大，即使管理CM的CMTS發(fā)出電平調(diào)整指令試圖使CM受控調(diào)整輸出電平，也難以達(dá)到各用戶電平上行到中心一致的目的。這就要求對(duì)上行信號(hào)電平進(jìn)行匯聚均衡。36傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)是按下向需求設(shè)計(jì)的。下行信號(hào)電平：A100dBμVB73dBμV：73=100-27（27為分支損耗）C75dBμV：75=100-5-20D74dBμV：74=100-5-7-14E73dBμV：73=100-5-7-11-4結(jié)論:下行設(shè)計(jì)合理37

對(duì)于上行信號(hào)，如果每個(gè)CM輸出電平為100dBμV。上行頻率的衰減分別為1.2、1.6和2.5dB。則：

BA100-27=73dBμVCA100-20-1.2=78.8dBμVDA100-14-1.6-1.2=83.2dBμVEA100-4-2.5-1.6-1.2=90.7dBμV

結(jié)果:B、C、D、E到達(dá)A的電平差最大為17.7dB38

考慮CMTS-CM測距自動(dòng)確定CM發(fā)射電平，假設(shè)A點(diǎn)匯聚電平均衡為75dB，則有:BA75+27=102dBμVCA75+1.2+20=96.2dBμVDA75+1.2+1.6+14=91.8dBμVEA75+1.2+1.6+2.5+4=84.3dBμVCM發(fā)射電平差有17.7dB，那么E點(diǎn)到達(dá)A點(diǎn)的CNR將會(huì)下降17.7dB39上行均衡

離A越遠(yuǎn)，上行損耗越低。按正向電纜損耗值各分支端加衰減器，稱為匯聚均衡或各分支端口路徑損耗歸一化。

BA75+27=102dBμVCA75+1.2+20＋6=102.2dBμVDA75+1.2+1.6+14+10=101.8dBμVEA75+1.2+1.6+2.5+4+18=102.3dBμV

結(jié)論:匯聚電平差僅0.5dB40上行均衡的實(shí)現(xiàn)電纜分配網(wǎng)絡(luò)的分配器、終端器的損耗是固定的，可變的因素只剩下不同長度的電纜損耗和各終端的分配差異；如果實(shí)際損耗均差超出了要求（±5db），則需要重新微調(diào)樓放的位置和分配方案，尋找新的損耗平衡點(diǎn)。從而使損耗均差電平控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。通過使用單位增益的調(diào)試方法，使網(wǎng)絡(luò)中每一級(jí)放大器到其上一級(jí)放大器間及任何放大器到光站的輸出端口間的增益為0db。

41樹型分配結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：

1、樓棟電纜出線少.2、節(jié)省入戶電纜.缺點(diǎn):1、接頭太多，器材管理困難.2、回傳電平差大,不易均衡,系統(tǒng)CNR低42集中分配＋高通采用大小分配器搭配，可以有效地堵塞用戶噪聲，大量節(jié)省高通濾波器43集中分配集中分配方式有以下優(yōu)點(diǎn)：1、減少了大量的接頭，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，減少從接頭引入的噪聲干擾。2、分配器的接頭集中在一個(gè)金屬箱內(nèi)，既容易做到高質(zhì)量的屏蔽，又方便管理和維護(hù)。

3、每個(gè)終端到雙向放大器的反向鏈路損耗大致相等，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的CNR。44可尋址系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)及軟件及一系列相應(yīng)配套產(chǎn)品控制在集中分配箱內(nèi)的高低通濾波器開關(guān)通斷實(shí)現(xiàn)上行及下行信號(hào)的集中分配（一次性投入大、開關(guān)的隔離度、設(shè)備的指標(biāo)、系統(tǒng)的帶寬及可管理性）。七DOCSIS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、調(diào)試和維護(hù)

DOCSIS作為北美地區(qū)網(wǎng)絡(luò)接入的主流技術(shù)在中國確遇到了很多障礙，其突出表現(xiàn)就是系統(tǒng)不穩(wěn)定，時(shí)常掉線。是技術(shù)本身的問題還是系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)的問題？顯然，世界的主流模式、在美國等發(fā)達(dá)國家能夠得以大規(guī)模商用的技術(shù)本身應(yīng)該是成熟的；那么問題應(yīng)該就是我們調(diào)試和維護(hù)的問題。DOCSIS調(diào)試和維護(hù)的難點(diǎn)和重點(diǎn)在于ＣＭＴＳ和ＣＭ之間的ＨＦＣ網(wǎng)絡(luò)。而面臨的問題主要是兩類問題：一、如何開通——上下行指標(biāo)檢測和系統(tǒng)調(diào)試；二、穩(wěn)定運(yùn)行——噪聲監(jiān)測和故障排除。

一、如何開通——上下行指標(biāo)檢測和系統(tǒng)調(diào)試在我們選擇和開通ＣＭＴＳ系統(tǒng)時(shí)首先需要對(duì)ＣＭＴＳ系統(tǒng)的上下行指標(biāo)進(jìn)行測試，可以用帶ＱＡＭ解調(diào)和測試功能的頻譜儀對(duì)其射頻指標(biāo)進(jìn)行測試。1.測試下行指標(biāo)下行測試主要測試下行端口MER值，星座圖，和各項(xiàng)調(diào)制器輸出指標(biāo)（其測試類似數(shù)字電視輸出的射頻測試）保證機(jī)房輸出ＭＥＲ＞４０ｄＢｍ星座圖無明顯失真（見圖２）圖２實(shí)測某地ＣＭＴＳ輸出MER>41dBm測試下行信道頻譜頻譜平坦度在２個(gè)ｄＢ以內(nèi)，無帶外雜散（見圖３）無波形畸變（CMTS輸出一般是符合要求的，但機(jī)房布線和其它設(shè)備的干擾會(huì)影響下行信道頻譜）圖3實(shí)測某地DOCSIS3.0系統(tǒng)輸出頻譜，可見由于機(jī)房布線的問題在高頻處有帶外雜散。2.測試上行指標(biāo)（1）標(biāo)稱上行通道輸入電平:110dBμV(此電平為設(shè)計(jì)標(biāo)稱值，并非設(shè)備實(shí)際工作電平，各地實(shí)際值以保證CMTS輸入端為準(zhǔn))（2）上行傳輸路由增益差:≤10dB（3）上行通道頻率響應(yīng)（dB）:≤10(7.4MHz~61.8MHz)≤1.5(7.4MHz~61.8MHz任意3.2MHz范圍內(nèi))（4）上行最大過載電平≥112dBμV(三路載波輸入，當(dāng)二次或三次非線性產(chǎn)物為-40dBc時(shí)測量)（5）載波匯聚噪聲比:≥20dB（Ra波段）;≥26dB（Rb、Rc波段）

注入上行載波電平為100dBμV圖4由于上行信號(hào)的突發(fā)性，在測試時(shí)需要快速掃描的頻譜儀或?qū)I(yè)儀器進(jìn)行測量?？梢妶D中實(shí)測系統(tǒng)的上行通道載噪比約30dB而其中電平調(diào)試時(shí)整個(gè)工程開通調(diào)試的重點(diǎn)。HFC網(wǎng)絡(luò)，光纖的長度可達(dá)10Km以上，電平調(diào)試的目的說得更具體一點(diǎn)，就是如何將CM發(fā)出的上行信號(hào)，使其在CMTS入口處達(dá)到標(biāo)稱值。這里有兩個(gè)問題必須解決。CMTS入口處的標(biāo)稱電平值如何規(guī)定的。如何才能達(dá)到這個(gè)標(biāo)稱值。（第一個(gè)問題涉及CMTS的設(shè)置，第二個(gè)問題涉及調(diào)試方法。）首先來解決CMTS入口電平的設(shè)計(jì)問題，下表為CMTS上行解調(diào)器輸入功率特性調(diào)制速率（ksy/s）帶寬（kHz）最大范圍（dBmV）160200-13~+17320400-13~+17640800-13~+1712801600-13~+1725603200-10~+2051206400-7~+23調(diào)試時(shí)為以保障CMTS上行輸入口電平為準(zhǔn)，逐點(diǎn)確定各節(jié)點(diǎn)電平參數(shù)（如下表示例）1CMTS上行入口70dBuv設(shè)定值；從任一用戶端發(fā)送同一頻率的上行信號(hào)，回傳至CMTS的信號(hào)功率恒定在70dBuv；2光站內(nèi)回傳激光器的注入口98dBuv按廠商提供的激光器NPR特性曲線，設(shè)定最佳輸入功率光站直接覆蓋用戶的端口71dBuvCM輸出信號(hào)無樓棟放大器回傳放大，回傳路徑損耗大，進(jìn)入光站端口電平較低；光站帶樓放的端口79dBuvCM輸出信號(hào)經(jīng)樓棟放大器回傳放大，回傳路徑損耗小，進(jìn)入光站端口電平較高3放大器回傳入口75dBuv1、室內(nèi)CM端口至樓棟單元入室端口的反向路徑損耗按10dB概算；2、樓棟單元入室端口至回傳放大器入口的反向路徑損耗約20dB；3、105-10-20=75（dBuv）；4樓棟單元入室端口95dBuv1、室內(nèi)CM端口至樓棟單元入室端口的反向路徑損耗按10dB概算；2、105-10=95（dBuv）；5CM輸出105dBuv理想的設(shè)計(jì)值；使CableModem在擁有一定余量的情況下工作在盡可能高的電平狀態(tài)，以提高CNR。

常見的故障現(xiàn)象：1、無源器件損壞，上行鏈路衰減過大2、電纜彎折、短路，或使用劣質(zhì)電纜，造成上行鏈路衰減過大（多發(fā)生在室內(nèi)線路）3、電纜接頭虛接、絞接、短路，造成上行鏈路衰減過大可見電平調(diào)試是環(huán)環(huán)相扣的，我們一般需要兩人配合來完成，當(dāng)然也可以使用雙頻譜互相可通信功能的專業(yè)儀器來實(shí)現(xiàn)。例如下圖所示：如果沒有對(duì)上下行鏈路的衰減進(jìn)行正確的配置，可能導(dǎo)致CableModem無法與CMTS注冊。3.檢查系統(tǒng)互連互通性以及CMTS配置是否正確在完成回傳通道的電平調(diào)試以后，我們可以觀測CM的注冊過程來獲取系統(tǒng)的狀態(tài)和問題所在（見下圖）如果調(diào)整信號(hào)幅度不能完成說明信號(hào)電平未能調(diào)好，又如DHCP信息不能獲得可能是DHCP協(xié)議服務(wù)器沒有配置好，如果配置文件不能獲取說明TFTP服務(wù)器沒有配置好等等。也可以通過在CMTS里查看cablemodem狀態(tài)來查看調(diào)試的情況和系統(tǒng)配置的情況?；蛘咄ㄟ^下述方式也可以檢查調(diào)試的情況和系統(tǒng)配置的情況1、觀察CableModem的狀態(tài)燈，看初始化是否成功。初始化說明成功HFC網(wǎng)絡(luò)基本正常。2、觀察CableModem內(nèi)置查看自身狀態(tài)的Web頁:://3、查看IP信息：ipconfig/all“開始”/“運(yùn)行”---CMD：打開命令提示符窗口。ipconfig/all：IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)、DNS服務(wù)器地址，顯示網(wǎng)絡(luò)配置。4、查看客戶端DHCP的設(shè)置：如果沒有獲取到IP地址，右擊“網(wǎng)上鄰居”-右擊“本地連接屬性”-“Internet協(xié)議(TCP/IP)”選項(xiàng)-“自動(dòng)獲得IP地址”與機(jī)房技術(shù)人員聯(lián)系，請(qǐng)檢查DHCP服務(wù)器。5、軟啟動(dòng)：ipconfig/release:釋放IPipconfig/renew：重新獲取IP6、檢查網(wǎng)卡：檢查網(wǎng)卡：我的電腦/屬性/硬件/適配器：如果不通則說明網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)或者網(wǎng)卡自身有問題7、Ping本機(jī)IP，如果不通說明協(xié)議沒有安裝好。8、用nslookup測試DNS解析是否正確9、檢查IE瀏覽器：IE/工具/選項(xiàng)/連接10、Ping網(wǎng)關(guān)地址：判斷HFC網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、流量11、ping一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)地址：如，看是否有數(shù)據(jù)包傳回，以驗(yàn)證與互聯(lián)網(wǎng)的連接性。12、tracertIP地址或主機(jī)名：

Tracert命令用來顯示數(shù)據(jù)包到達(dá)目標(biāo)主機(jī)所經(jīng)過的路徑，并顯示到達(dá)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間。命令功能同Ping類似，但它所獲得的信息要比Ping命令詳細(xì)得多，它把數(shù)據(jù)包所走的全部路徑、節(jié)點(diǎn)的IP以及花費(fèi)的時(shí)間都顯示出來。該命令比較適用于大型網(wǎng)絡(luò)。通過上述過程我們能對(duì)我們所選擇的CMTS產(chǎn)品進(jìn)行測試、調(diào)試我們的系統(tǒng)、驗(yàn)證我們系統(tǒng)的互連互通性、排查調(diào)試和設(shè)置故障保障我們DOCSIS網(wǎng)絡(luò)的順利開通。二、穩(wěn)定運(yùn)行——噪聲監(jiān)測和故障排除ＣＭＴＳ系統(tǒng)開通以后，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和業(yè)務(wù)的開展面臨最多的問題也就是回傳匯聚噪聲的問題。噪聲和干擾是影響反向信道可靠性的最重要的因素，甚至超過設(shè)備故障和機(jī)械損傷，因此要想排出噪聲，首先應(yīng)該了解噪聲的特性及來源。HFC網(wǎng)上行信道的噪聲與干擾主要來源于三個(gè)方面：一是侵入噪聲，二是電纜線路結(jié)構(gòu)噪聲，三是光纖鏈路噪聲。這些噪聲對(duì)通道質(zhì)量的影響和在實(shí)時(shí)頻譜分析儀上顯示的形態(tài)是不一樣的，我們通過分析它們的頻譜波形，可以判斷噪聲的來由，進(jìn)而可以排查噪聲的根源。１侵入噪聲侵入噪聲由電纜網(wǎng)的外部環(huán)境所引起。HFC網(wǎng)的電纜網(wǎng)處在一個(gè)復(fù)雜的電磁場環(huán)境中，而其樹形結(jié)構(gòu)又猶如一個(gè)龐大的分布天線，收集著各種類型的干擾信號(hào)，這些噪聲與干擾通過網(wǎng)絡(luò)屏蔽罩的任何一處缺口侵入系統(tǒng)，對(duì)HFC網(wǎng)絡(luò)上行通道形成干擾。這些缺口包括：松動(dòng)、腐蝕或安裝不合理的接頭；未裝好的放大器；屏蔽不良的電纜；沒有終接負(fù)載的分支器、分配器的預(yù)留口，特別是用戶家庭電視機(jī)、錄像機(jī)、調(diào)頻設(shè)備等家用設(shè)備。侵入噪聲信號(hào)一般可以從兩個(gè)部分進(jìn)入HFC上行信道：干線傳輸網(wǎng)和用戶分配網(wǎng)。從侵入干擾來源上看，可以分為：窄帶連續(xù)波干擾、脈沖干擾以及突發(fā)干擾。窄帶連續(xù)波干擾窄帶連續(xù)波干擾的干擾源包括——短波無線電廣播和通信及業(yè)余無線電、出租車雙向通信等。如圖5所示的是典型的窄帶輻射干擾。圖５窄帶連續(xù)波侵入上行信道（DS1610系統(tǒng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測到的信號(hào)）脈沖噪聲由于電視機(jī)、電冰箱、空調(diào)器等家用電器開關(guān)切換產(chǎn)生弧光、火花以及產(chǎn)生瞬時(shí)脈沖等，都會(huì)產(chǎn)生脈沖噪聲。其特點(diǎn)是：偶然性非常強(qiáng)、幅度大、持續(xù)期短、頻帶寬，其持續(xù)時(shí)間短于100ms，大多數(shù)短于10ms。由于有時(shí)含有驚人的帶寬能量，可能引起有源設(shè)備的飽和失真。其頻譜多數(shù)在上行頻譜的低頻部分，有時(shí)也占整個(gè)上行頻寬。例如：電視機(jī)的開/關(guān)產(chǎn)生的脈沖尖峰，其頻譜在5～50MHz。突發(fā)干擾與脈沖噪聲類似的一類噪聲叫突發(fā)噪聲，但其持續(xù)時(shí)間更短，脈寬一般小于5ms。如電源線的電暈放電、已被腐蝕連接器的接觸點(diǎn)上的放電、汽車點(diǎn)火和有電機(jī)的家用電器等產(chǎn)生的突發(fā)干擾等。圖６突發(fā)脈沖干擾侵入上行信道（DS1610系統(tǒng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測到的信號(hào)）2、電纜線路結(jié)構(gòu)噪聲按照產(chǎn)生的原因及造成的影響，將HFC上行信道電纜結(jié)構(gòu)噪聲分為三個(gè)部分：熱噪聲、公共通道失真和組合互調(diào)。熱噪聲熱噪聲主要來源于各種有源器件，如：RF放大器、家庭里的電視機(jī)、錄像機(jī)等；其次來源于無源器件，如分支器、分配器等。一般情況下，熱噪聲可近似為一種高斯白噪聲，對(duì)一個(gè)固定的網(wǎng)絡(luò)來說，其噪聲電平相對(duì)平穩(wěn)。熱噪聲對(duì)上行信道的影響如圖7所示。圖７熱噪聲對(duì)上行信道的影響（DS1610系統(tǒng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測到的信號(hào)）公共通道失真公共通道失真主要由電纜接頭產(chǎn)生的，HFC網(wǎng)絡(luò)的接頭很多，連接器生銹、接觸不良，其表面有一個(gè)氧化層，該氧化層可等效為一個(gè)PN結(jié)，具有類似混頻二極管的非線性特性，這一PN結(jié)距離高的正向電平較近（例如放大器處）時(shí)，就會(huì)對(duì)下行的多頻信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生間隔8MHz或6MHz(由下行頻率間隔決定)的差拍失真產(chǎn)物。由于下行、上行信號(hào)都通過同一個(gè)觸點(diǎn)，下行信號(hào)差拍所產(chǎn)生的不希望有的產(chǎn)物就會(huì)混入上行通道頻譜，產(chǎn)生對(duì)上行信號(hào)的所謂公共通道的互調(diào)失真（噪聲）。公共通道的互調(diào)失真（噪聲）對(duì)CMTS上行C/N影響比較大,而且干擾頻譜現(xiàn)象較多，持續(xù)時(shí)間不固定，主要表現(xiàn)為持續(xù)性的尖峰干擾或局部噪底的提升。常見的頻譜現(xiàn)象如圖8所示。圖８公共通道的互調(diào)失真（噪聲）（DS1610系統(tǒng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測到的信號(hào)）組合互調(diào)組合互調(diào)來源于有源設(shè)備的非線性失真，傳輸系統(tǒng)非線性失真產(chǎn)生新的頻率成份，落到本頻道或其它頻道，都會(huì)成為干擾。在傳輸?shù)念l道數(shù)很多時(shí)，非線性產(chǎn)物的數(shù)量是大量的。光鏈路非線性主要產(chǎn)生于激光器，當(dāng)加在激光器上的RF峰值功率足夠高時(shí)，在負(fù)的方向上低于驅(qū)動(dòng)閥值時(shí)，從而引發(fā)削波失真。由于反向信道上所傳輸?shù)氖菙?shù)字載波信號(hào)，由于削波失真產(chǎn)生差拍時(shí)，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，CIN如同模擬通道中的CTB和CSO。數(shù)字電視頻道與模擬電視頻道的能量分布是不同的。64QAM已調(diào)波的頻譜像一個(gè)限定寬度的噪聲帶。從頻譜分析儀上看，一個(gè)頻道的64QAM已調(diào)信號(hào)，像一個(gè)抬高了的噪聲平臺(tái)，均勻的分