关于双向HFC网络的规划计算.doc

关于双向hfc网络的规划计算双向hfc网的设计更多的是从反向通道方面来进行考虑，通常以怎样实现反向通道的载波噪声功率比（cnr）和反向通道的稳定性为目的，因为cnr达标了，数字方面的误码率（ber）和调制误码率（mer）基本也能达标。所以cnr是反向通道的一个核心指标。在作双向hfc网络的规划时，我们常常提到一个光节点应该覆盖多少个用户的问题，其实这个问题涉及范围很广。我认为在网络规划时应以一个cmts能覆盖多少用户的提法更贴切些，因为在整个反向通道中以保证cmts反向端口的cnr指标最为重要那么如何规划呢？首先我们要按照投资的规模来确定分配给每个双向需求用户的下行传输速率，因为用户对下行速率的要求比上行速率的要求更高。cmts的上下行带宽和调制方式决定了上下行通道的传输速率，大家都知道cmts的正向通道的带宽都是共享式的，那么应该由多少用户来分享这一速率比较合理呢？这是双向hfc网络规划的基础的依据。对于internet业务来说，每一个用户所得到的最小下行速率为256kbps是比较合理的，速率过高则设备投资大，速率过低则用户不满意。下行速率设定后，我们还需对一些称为环境变量进行摸底和估算作为规划计算依据，它们有：双向业务需求率、cm在线率、在线cm同时下载率，然后还根据下行信道的调制方式、带宽来算出一个cmts能带多少个cm（此时可根据这一数据结合上行通道的带宽和调制方式来推算出上行通道的数据速率）和cmts能覆盖的用户数。当cmts覆盖的用户数确定后，我们可根据系统的cnr设计值（通常选25db）、环境的噪声情况（侵入噪声）、光设备的cnr值和用户的分布情况来推算出一个光节点覆盖多少用户及cmts汇聚多少个光节点最合理。在hfc网中并不是 汇聚的光节点数越多越好，因为有源器件中，光设备的噪声贡献比放大器大，所以汇聚太多的光节点其系统总的cnr反而会变坏。但，光网比电缆网的稳定性好， 电缆网本身和空接口处会感应出杂散噪声，电缆网的各种接头也因为接触不好而产生噪声。因此电缆网过大会增加侵入噪声使系统的cnr变坏。所以我们要找出整 个hfc网络光网与电缆网的最佳组合比例。另外，区域性的用户分布情况也是一个考虑的因素，一般来说在用户分布密集区，一个楼放能带50个用户终端，一个延放带10个楼放。在用户分布较疏的区域，一个楼放带40个用户终端，一个延放带6个楼放。可见光节点在覆盖同样多的用户终端的情况下，用户分布密集的区域比用户分布较疏的区域所产生的噪声要小。计算方法：首先分析反向通道的噪声情况。cmts上行端口处的噪声主要由光网、电缆网和用户终端的侵入噪声产生。光网的噪声来自光收发设备和光纤的色散效应，由于在城市的光纤链路不长，由色散（色散效应使得系统的ctb和cso指标劣化，互调产物和差拍产物落在业务频带内形成噪声干扰。）所产生的噪声其实很少，所以光网的噪声主要是来自光收发设备，它的cnr由厂家提供或经过对设备的测试得到（设为cnr1）。电 缆网的噪声主要来自放大器和从电缆网串进来的侵入噪声，放大器所产生的噪声可通过放大器的噪声系数和放大器个数及业务带宽内所产生的热噪声计算得到，另外 电缆网还因各种接触不良的电缆接头会产生所谓接触噪声和空接口及屏蔽不良受到外界信号的干扰而产生的噪声，这些统称为侵入噪声。为了方便计算，将这部分噪 声均匀地折算到每一个用户终端。那么电缆网的cnr（设为cnr2）就由放大器的输入电平vi（通常等于光站的反向输入电平）、噪声系数nf、放大器的数量n、热噪声c这几个参数计算得到。计算公式是：cnr2=vi-nf 10lg n-c。用户终端处的噪声是侵入噪声，主要来自用户家中电视机的辐射干扰及电视机的天线效应，在计算中还因为将电缆网的侵入噪声折算进来，所以用户终端处的噪声是它们两者之和用qn表示，我们将qn称为噪声环境。由电缆网折算过来的噪声与电缆网的规模有关，为了给计算提供依据我分别对1000户规模，不同地方的电缆网络进行测试（测试中心频率是30mhz，带宽w为6mhz的噪声功率），将测试结果作为qn。那么用户终端的cnr（设为cnr3）就由cm的发射电平vc、qn、光节点下的用户终端总数z、10lgz/1000及10lg6/w确定，其中10lgz/1000反映了电缆网的规模对cnr3的影响、10lg6/w反映了上行通道的带宽对cnr3的影响。公式是：cnr3=vc-qn-10lgz-10lgz/1000+10lg6/w。分析计算：将每个光节点的cnr（设为cnr4）与cnr1、cnr2、cnr3比较，得到它们的分配系数a1、a2、a3，从而分析出各部分对系统cnr的影响情况。计算公式：a1=100%*10(cnr4-cnr1)/10、a2=100%*10(cnr4-cnr2)/10、a3=100%*10(cnr4-cnr3)/10。计算举例：参数设定：cm 的在线率为80%、在线cm同时下载率31%、业务需求率5%、cmts的下行带宽为6m，调制方式为64qam、上行带宽w为6m，调制方式为 16qam、下行最小速率是256kbps、cmts的上行端口数为4个、光站反向输入电平vi=80db、vc=107db、qn=45db、cnr1 =43db（40mhz带宽内的光收光发组合cnr）、nf=8db、在用户分布密集区域50户一个楼放，1个延放带10个楼放、在用户分布较疏区域40 户一个楼放，1个延放带6个楼放。1、 1、 一个cmts能带的cm数cms=(6*6*0.9)/(0.8*0.31*0.256)=504个，取500个。2、 2、 一个cmts可覆盖的用户终端数yhzd=cms/0.05=10000个。3、 3、 cmts每端口覆盖的用户终端数z=yhzd/4=10000/4=2500个。4、 4、 cnr3=107-45-10lgz-10lgz/1000+10lg6/6。5、 5、 cnr2=80-8-10lg n -10*log(6*106)-125.2+60。6、 6、 cnr1=43。7、 7、 每个光节点的cnr4=-10lg(10-cnr1/10+10-cnr2/10+10-cnr3/10)。8、 n个光节点汇聚的cnr=cnr4-10lgn经过计算，当汇聚2 路光节点时，每个光节点可覆盖1250个用户终端，此时cmts反向端口处的cnr值为25db（每个上行端口的传输容量：19mbps）。在用 户分布密集区域，每个光节点电缆网的规模是25个楼放和3个延放，在用户分布较疏的区域，电缆网的规模是31个楼放和4个延放。分析计算结果：用户输入端对总的cnr 分配是：94.88%、光网对cnr的分配是：4.81%、电缆网对cnr的分配是：0.31%。可见影响系统cnr的主要因素是侵入噪声。为了提高系统 的cnr值，应尽量提高cm的发射电平，cm的发射电平最好设定在107dbv-110dbv范围内，相应分配网的反向衰减应控制在304 db范围内。双向业务的发展可分为三个阶段，第一阶段业务需求率为5%、 第二阶段业务需求率为10%、第三个阶段业务需求率为20%。为了在业务三个发展阶段的进程中避免经改造后的hfc网不用重复割接和调整及考虑投资的成 本，在计划进行双向改造时，以1000个用户终端作为一个电缆群单元（或以20个楼放、2个延放为基准）进行割接，即一个光节点带1000个用户终端，这 样每个光节点的反向通道cnr=30db左右。在业务需求为5%时，每个cmts（dosis2.0系统、四个上行端口）的上行端口汇聚2个光节点，那么每端口的cnr值为27db，一个cmts共覆盖8000个用户终端，每个用户终端的最小下行速率将256kbps，如图1所示。在业务需求率为10%时，每个cmts的上行端口汇聚1个光节点（在原来的基础上改成空分连接），那么cmts端口处的cnr值为30db，每个cmts可覆盖4千个用户终端，如图2所示。在业务需求率为20%时，每个cmts的上行端口汇聚一个光节点1个光节点，增加的cmts采用频分方法进行连接，这样既保证了系统cnr和最小下行速率不变又扩展了用户数，如图3所示。从以上论述可见，在业务需求率增加时，我们不需要改变网络，只需改变头端cmts之间的接线方式即可，操作极为方便简单。经过上述分析我们可知道，在hfc+cm系统中，一个光节点覆盖多少个用户终端是由汇聚到cmts的上行端口的cnr和下行的数据传输速率及业务需求率来共同决定的。在cm业务发展的初期，由于业务需求率和用户要求的下行的数据传输速率都比较低，cnr是主要的