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双向HPC网络回传噪声研究及解决办法

时间:2022-04-17 11:39:59 浏览次数:

与普通双绞线、五类线乃至光纤入户相比,双向HFC网络理论上具备很大的带宽和成本优势,但汇聚噪声问题亦是其先天不足。要使HFC网络成为高性价比宽带接入网,就必须找出网络各部位噪声特点及其对系统带来的影响和解决办法——

概 述

1、HFC:得天独厚的带宽和成本优势

HFC网络采用同轴电缆进户,天生具有极大的带宽优势,860MHz的HFC网络,采用256QAM调制,进户接人能力为5千多兆,是普通双绞线的1万倍、五类线的50倍,而成本却比普通双绞线网络还低。光纤进户,若要提供高达5千多兆接人能力,则网络成本必将高得出奇。

2、汇聚噪声:阻碍了HFC网优势发挥

HPC网络结构特点决定了其先天就存在汇聚噪声问题,这是阻碍其成为商性价比宽带接入网的根本原因。找出网络各部位噪声特点及其对系统带来的影响和解决办法,是惟一出路。

3,保定的实践情况

2003年,保定百世开利网络公司决定对保定市区有线电视网络实施双向升级改造,要求改造后的网络不但要实现三网融合,并且要具有较高的性价比。我们通过研究,找出影响网络整体性能的要素,分析出各要素对整体指标及某些特定方面的影响,制定出网改方案

2004年底,网络升级改造完毕,回传通道的建设费为7.8元/户。一年后,河北省广电局组织了验收,验收组认为网络“具备了广播电视、数据、语音等宽带双向业务的传输功能。”

两年多来的运营实践证明,网络运行稳定可靠、接人能力强、运行成本低、开展业务灵活,使HFC网络的优越性得以充分体现。目前已开通的业务有:模拟广播电视、数字广播电视、交互电视、互联网宽带接入、IP电话、医保VPN、教育VPN等多项业务。

影响网络整体回传性能的要素及特点

影响网络整体回传性能的要素有实际占用的回传带宽、光链路、光节点大小、电链路载噪比、CMTS输出电平、网络调试等。

1、光链路对整体指标起决定性作用

因回传光发模块用量很大,为了降低造价,回传光发模块指标通常都比较低。常规产品在给定的工作状态下,信道带宽为600KHz时载噪比为35dB。通过合理设计及正确调试,电放大器的载噪比能确保65dB。由此可见,一条光链路对载噪比的影响相当于1000台电放大器影响之和。

2、实际占用带宽对回传噪声有重大影响

目前,常规回传光传输设备在给定指标时的参照带宽一般只有600KHz,随着业务发展,将不得不占用更宽的回传带宽。通过我们分析,如果开通可视电话业务,并具有50%用户率时,1500户的光节点需占用20MHz回传带宽,则载噪比降低15dB,这对于本来就不高的光链路回传载噪比来说影响重大。

3、一味减少光节点覆盖户数对克服汇聚噪声不和

光节点覆盖户数越少,表明在每台CMTS覆盖相同户数的情况下,有更多的光节点要汇接在一起,由于单一光节点光链路的回传载噪比已经较低,太多光节点汇接在一起必然导致汇聚后的载噪比指标极其恶劣。实际运行中,为保证汇聚后的载噪比指标合格,只能严格限制每台CMTS所带的光节点数量,因此光节点覆盖户数越少,表明每台cMTS覆盖户数越少,只有通过配置更多的CMTS才能实现全网络覆盖,导致投资效益降低。

4、电链路对网络运行稳定性的影响占主导地位。

因为光链路载噪比很低,所以正常状态下电链路对载噪比的整体影响甚微,但光链路具有不受外界干扰的特性,具有很高的稳定性和可靠性。而电链路受系统外部各种不确定干扰因素较多,只有尽可能地提高电链路载噪比,才有利于克服各种不确定因素的影响。

5、CM输出电平是影响电链路载噪比的首要因素。

要使电链路有较高的载噪比,就必须使各级放大器有较高的输入电平,关键是让作为信号源的cM有较高的输出电平。另外,较高的CM输出电平还有利于克服通过用户终端引入的各种干扰带来的不利影响。

6、正确的调试流程是必要保障。

只有正确的调试流程,才能使系统各环节的实际工作状态与设计保持一致,否则将使网络的实际工作状态脱离设计要求,进而使网络整体性能也达不到设计要求。

7,回传载噪比与实际用户数无关。

CM采用时分工作模式,不上传数据的CM也没有载波输出,此时的CM虽处于加电状态但输出的噪声却极低,又由于CM上传数据时输出电平很高,两者相差80dB以上。可以认为,回传噪声与cM安装数量即用户量无关。

克服汇聚噪声影响的具体办法

1、坚持空分用尽原则。

避免多个光节点汇聚和较大回传带宽两个不利因素同时出现。

2、网改分期、分步实施。

早期可使每个光节点覆盖户数稍多一些,在1000-1500之间。这样一台CMTS可覆盖更多的户数,有利于提高投资效益。

3、尽可能提高CM的输出电平。

CM的输出电平受控于CMTS,借助预加重理论,在CMTS输入端设计相应衰减量,可使CM的输出电平工作在某一较高数值。

4、合理提高各级放大器的输入电平。

上行放大器允许输入电平较高,这主要取决于三个有利因素,1)采用集成电路模块,非线性指标较好;2)回传信道数(频道数)需求较少(最多10个左右),对非线性指影响相对较小;3)上行模块增益较低,较高的输入电平并不会带来很高的输出电平。

5、确保各段增益为零。

一旦出现负增益,就必然损伤载噪比整体指标,只有确保各增益段为零,才能避免负增益的出现。避免出现负增益的关键是严格规定各增益段内无源器件损耗量的累计值。

6、预订详尽的调试流程。

包括步骤、检测位置、调整位置等。关键点有两个:一是前一级各台放大器的增益值和均衡量以满足下一级放大器的输入要求为准;二是调整均在放大模块后面进行。

参数设计

1,回传带宽与调制方式设计。

此设计是建立在对业务特性及用户数量分析的基础上,按是否有可视电话业务、是否用尽空分资源分为四类情况,不同情况区别对待,尽量采用窄的回传带宽、采用抗干扰能力强的调制方式,为CMTS覆盖更多的光节点创造有利条件。

1)暂无可视电话业务,且空分资源未用尽。

对回传接人能力的需求一般只有下行的1/8(每终端下行2Mbps,上行0,25MbDs),若下行采用256QAM调制,一台CMTS可提供48Mbps的下行接入能力,这样回传总接人能力有

6MbDs就够了,对于4回传口CMTS来说,单口只需1.5Mbps。

2)暂无可视电话业务,空分资源用尽。

随着用户数量的增多,有可能会出现多个上行口带一个光节点的需求,此时就要采用频分复用。由于保证2Mbps下载速率时,每台CMTS可带约1000户的宽带用户,每个上行口可带200多户,所以光节点覆盖户数低于200户时不存在此问题,即使每个光节点覆盖户为1000户~1500户,一个光节点最多只需配备一台CMTS,需要的上行接入能力最多为6Mpps。

3)有可视电话业务,且空分资源未用尽。

因可视电话是对称业务,且码流速率较高(含各种开销约0.5 Mbps),设可视电话业务与其他非对称业务在线比例为1:2,则回传接人能力为下行的(1/1+2×1/8)÷3=5/12,此时回传总接入能力需要48×5/12=20Mbps,每端口需要5.0Mbps。

4)有可视电话业务,空分资源用尽。

此种情况较为复杂,主要是每个光节点所要求配置的CMTS的数量要随可视电话用户量发生变化,按光节点覆盖户数的50%为可视电话用户,则需要下行接人速率为:750(用户数)×1/4(通话率)×0.5(码流速率)=94Mbps,同时考虑到保证其它业务的接人速率,这样每个光节点最多需要配置3台CMTS,需要回传接入能力最大为3×48×5/12=60Mbps。

2、工作状态设计(表2)

CM的输出电平参考调制方式为16QAM,留有5dB与量以应对器材老化等因素。

3、无源器件最大损耗量设计

因电缆对低频信号的损耗较少,回传放大模块增益较低,但无源器件的分配和插入损耗对于高低频信号基本一致,因此必须对各增益段无源器件最大损耗量加以限制,才能确保不出现负增益。

设计方法是,在下行通道所允许的最大损耗量情况下,电缆损耗需要占用的最小份额。

已知:某增益段允许的最大下行损耗为ndB,最大上行损耗为mdB,最高频率下行为aMaz,上行为bMI-Iz。

设:该增益段允许无源件最大损耗量为xdB。

则:下行电缆损耗量n-x

回传电缆损耗量=m-x

(1l-x)÷(m-x)=a/b

已知:n=34dB,m=20dB,a=750MHz,b=65 MHz。

则(34-x)÷(20-x)=750÷65=3.4

X=14.2

各增益段无源器件最大损耗量不许超过14dB

同理得出:CM至楼头放大器无源器件最大损耗不许超过25dB。

回传通道调试步骤

1.调整位置:无论是旋钮调整还是插片调整,均要求在反向模块输出端进行,否则需通过改变输入来满足输出要求,但其会损伤载噪比,调整的量越大损伤就越严重。

2.调测方法:由于回传通道要求来自不同路径的信号到达汇接点时保持电平一致,所以不能再沿用监测本级、调整本级的下行通道调测方法,必须通过监测下一级的输^来调整本级输出。

3.插片调整法:反向模块输入端均衡和衰减位置均插入OdB插片。根据图纸设计数值选择均衡和衰减插片,分别插入反向模块输出端相应位置。

4.旋钮调整法:将回传模块输入端均衡旋钮和衰减旋钮调整到最小位置,检测回传模块输出端电平,按图纸要求的衰减量降低65MHz输出电平调整增益,按图纸要求的均衡量降低25MHz输出电平调整斜率。

5.调整过程:用户放大器—延长放大器—光端机内电放大部分—行光发射器调制度。

6.用户放大器调整:

a.用信号发生器输出65MHz和25MHz两个频率的信号从放大器分支口(副输出口)输入放大器。

b.调整信号发生器输出电平,使回传模块输入端信号电平为78dBgv。

c.按“3”或“4”的要求调整衰减量和均衡量。

d.询问下一环节的监测人员,当两个频率的输入电平均为78dBv时,则调整完毕。若只有1~2dB的细小差别,则可通过更换插片或调整旋钮进行细调,使其达到78dB“v。如果差别较大,则表明施工、器材、设计某环节出现问题,查明并处理后才可继续进行调整。

(注意:除非设计错误,否则决不允许靠变更调整设计值使电平达到要求!)

7.延长放大器调整同步骤“6”。

8.回传光发调制度调整:因调整均在模块输出端进行,所以此步调整与光端机内部电放大部分调整合二为一。根据所选光端机,按公式:输入电平+放大增益光发激励电平=衰减值,计算出衰减量,在电模块输出端插入衰减器(或调整输出端增益旋钮降低电平),使激励电平符合该型号光端机的技术指标要求。此步骤因无电缆损耗,所以不存在均衡问题。

综上所述,找准关键点,通过合理设计和正确调试,就可使HFC网络成为运行稳定可靠、开展业务灵活、运行成本低的高性价比双向宽带接入网。

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