一个HFC网双向上行通道调整的实例

1 一个一个 HFCHFC 网双向上行通道调整的实例网双向上行通道调整的实例 1 目前我国的 HFC 网向着光站后无源化 双向化 数字化发展 光站后没有放大器或很 少放大器可大大提高电缆网的质量指标 可靠性 而双向化可以满足用户各种业务需求 也为网络增值打下基础 对于这类 HFC 网的设计 安装 调试都提出了新的要求 本文 是以实践为依据提出了调试其上行通道的一些方法和问题 HFC 网上行通道的调整 目的是调试后的上行通道各项指标符合 GY T180 2001HFC 网络上行传输物理通道技术规范 中的 HFC 上行传输通道主要技术指标 要求 表 1 HFC 上行传输通道主要技术指标 序 号 项目 技术指标 说明 1 标称系统特性阻抗 75 2 上行通道频率范围 MHz 5 65 基本信道 3 标称上行通道输入电平 dB v 100 此电平为设计标称值 并非设备实际工 作电平 4 上行传输路由增益差 dB 10 服务区内任意用户端口上行 107 4 61 8 MHz5 上行通道频率响应 dB 1 5 7 4 61 8 MHz 任意 3 2 MHz 范围内 6 上行最大过载电平 dB v 112 3 路载波输入 在二次或三次非线性产 物为 40dB 时测量 20 Ra 波段 7 载波汇聚噪声比 dB 26 Rb Rc 波段 电磁环境最恶劣的时间段测量 一般为 18 00 22 00 注入上行载波电平为 100 dB v 8 上行通道传输延时 s 800 9 回波值 10 1 0 上行通道群延时 ns 300 任意 3 2 MHz 范围内 1 1 信号交流声调制比 7 1 2 用户电视端口噪声抑制能力 dB 40 1 3 通道串扰抑制比 54 而主要的技术中 1 7 项是实际与调试相关的 2 这个 HFC 双向网基本上是一个光站到小区 光站后为无源分配网 光设备使用 Motorola 的 GX 2 平台 设备 和 SG 光站 下行同时广播模拟 数字电视信号 上行要 上互联网 前端安装有 CMTS 终端装有 CM 或带 CM 的 STB 调试后要确保该系统在 长路 AGC 范围之内 电缆分配网设计时要求确保光站各输出端口至用户终端的输入口的反向衰减在 30 4dB 而正向的终端电平在 68 6dB 2 反向上行通道有光设备网管和上行通道性能网管 Path Trak 光站进入网管 光 站内安装有应答器和反向光发射机 前端安装有平台反向光接收机 反向分配 混合网接 入光设备网管前端和性能网管 Path Trak 前端 双向 HFC 网要加进数据业务和 VOD 业务 在各前端增加有 CMTS 和 VOD 服务器 相关设备 用户终端则装有 CM 或带 CM 功能的 STB 这样用户既可以收看下行广播的 数字电视 也可以上网和视频点播 这样的 HFC 双向网可分三段 光站到用户终端的电缆分配网 光站至反向光收和反 向光收至各种反向终端的分配混合网 3 上行通道的分析与调试 3 1 如上述 三段中的电缆分配网设计时上行是按照 30dB 准则和 8dB 准则的 即从用 户终端入口至光站反向入口的反向衰减为 30 4dB 30dB 是标称反向衰减值 4dB 即 允许反向通道电缆分配部分可有 8dB 差异 此网已安装使用 应该是无法调整了 如果下 面的调试发现有超出准则范围 就要寻找错误原因 进而不得不做出纠正 另一段是光路段 光站反向输入至前端反向光收 RF 输出 这一段是可调的重要部分 也是上行调整的关键部分 最后就是反向光收 RF 输出至反向终端设备 例如 CMTS 的上行入口的反向分配混 合网段 该段设计是与设备配置有关的 例如 CMTS 上下行端口数决定了数据网部分的分 配混合器件的选择 而调试也与此器件的功能选择有关 但是一旦设计器件选择完成 该 网段实际也是不需调整的 特别是反向光收 RF 输出已经拟定 CMTS 上行入口电平一定 时 反向分配混合网的衰减值也是一定的 除非反向光收 RF 输出不稳定 不一致才会要 求该网段做一些微调 来确定反向终端 CMTS 的输入 3 2 对这种 HFC 的上行网络调试分二个步骤 第一步使用扫频法来确定各网段的增益 增益法 第二步使用功率密度法来确定上行各种业务在各个界面的功率 电平 3 2 1 扫频法 增益法 是目前最通用 最有效的确定网络增益状态的调试方法 网络各 网段的增益包括斜率等网络最重要的特性 不管以后上行通道上有多少业务运行 不管这 些业务的带宽是多少 通道各段增益对它们来说都是一样的 扫频法必须使用网络扫频仪 器 以下是利用 Acterna 的 SDA 5000 系列扫频分析仪作 二段综合扫频分析 获得网 络网段的增益 第一段是扫频光站至反向光收光路段 接入如图 1 前端 SDA 5500 的扫频输出 100dB v 接至前端已安装的 216 的分支器的分支口 SDA5500 的输入为反向扫频和 前端的系统下行信号混合 通过 208 前者取自对应光站的反向光收的 RF 输出监测口 后者取自在前端调机时安装的 208 的输入分支口 3 分配网 光站输 出监测 口 204208 RF输出 监测口 反向光收 光站 分 光 光发 812 408 数字 模拟 204408 RF放大 208216 网管 F R E Q C H A N E N T E R F C NC L E A R h e l p s t a t u s a l p h a l i g h t a b cd e fg h i j k l mn o p q r s t uv wx y z s p a c e 123 456 789 0 x F I L E A U T O S E T U P T I L TS C A NL E V E L C NH U MMOD S WE E P S P E C T P R I N T System Sweep Tran smitt er 3SRSystem Sweep Tran smitt er 3SR Steal th SweepStealth Sweep S y s t e m S we e p R e c e i v e r Mo d e l 3 S R L E V E LT I L TS C A NS WE E P C NH U MMODS P E C T F I L E A U T O S E T U P F R E Q C H A N E N T E R F C NC L E A R h e l p s t a t u s a l p h a l i g h t a b cd e fg h i j k l mn op q r s t uv wxy z space 123 456 78 9 0 x SDA5500 SDA5000 out 100dB v 扫频in 90dB v 扫频 inout 20dB 图 1 光站扫频接入 虚线上部是光路部分和前端部分 虚线下部是仪器接入部分 在光站的 RF 输出监测口 通过外接 204 再接上 20dB 固定衰减口接入下行扫频信 号至 SDA5000 的输入口 而仪器的输出口把 90dB v 的上行扫频信号通过 204 和光站 的 RF 输出口 同时也是上行的输入口 输入至上行光路 在仪器的扫频工作状态 符合 仪器扫频接入的一系列要求 就能获得正反向扫频曲线 特别是在反向 光站到反向光收 的频率响应中还能调出这一网段的反向噪音分布 用反向调整功能就够直接得到该网段的 增益 注意 扣除接入的测试补偿 衰减 值才是真正的增益 第二段是扫频终端至反向光收 HFC 段 接入图 2 中只给出了 SDA5000 接入终端盒 的电路 前端 SDA5500 的接入与第一段接入一样 其中终端盒 TV 端口下行模拟 TV 电 平高于 75dB 时要串接一定衰减后才能接入到 SDA5000 输入口 同样可以得这段的正反 向频率响应 反向噪音分布和反向增益 衰减 而且响应中会出现斜率 很明显这是电缆 分配网造成的 4 终端盒 DPTV OUTIN 110dB v 扫频 S y s t e m S w e e p R e c e i v e r Mo d e l 3 S R L E V E LT I L TS C A NS WE E P C NH U MMO DS P E C T F I L E A U T O S E T U P F R E Q C H A N E N T E R F C NC L E A R h e l p s t a t u s a l p h a l i g h t a b cd e fg h i j k l mn op q r s t uv w xy z s pa ce 123 456 78 9 0 x SDA5000 图 2 终端扫频接入 第二段的增益 实为衰减 减去第一段的增益就是电缆分配网的增益 为负数即衰减 这就是 二段综合扫频分析 它可得到光路和电缆分配网的增益及斜率状态 避免了直接 扫频电缆分配网 要断开光站输出 接入器件 影响已经在运行的广播 二段综合分析没有涉及反向分配混合网段 因为该段的衰减由分配 混合的器件选值 决定 而它们又由反向终端 CMTS 的配置决定的 反向光收的 RF 输出 即 RX200B 2 的 RF 输出一旦选定 即使它们对应的反向光路衰减存在差异 该 HFC 光路 差异一般都在 2dB 以内 通过调整其输出衰减值 20dB 可调 总能保证它们都有相同 的 也是选定的 RF 输出功率 电平 所以该段相对最为固定的 如果分配混合网选用 带调整输入 输出口衰减值的器件就更方便各条分配混合支路的均衡 微调 确保这一段 的增益 衰减 关系 使 CMTS 更有效的工作在长路 AGC 下 以上扫频增益法得到了各段的增益 衰减 它们给后面的功率密度调试提供极为方便 的路径 3 2 2 功率密度的概念和应用 上行通道可能会有多种业务 各种业务占用不同的带宽 多种不同带宽的信号通过 相同的界面时 如果不是相同的功率 电平 就会造成不同业务出现不同的效果 有些工 作很好 有些很差 甚至不能工作 简单的说不同带宽的信号在上行通道上传输进入同一 设备时 如果不是同一电平 它们是会有不同的 C N 的 这就意味着它们会工作在不同 的条件 严重时有些业务就不能工作 这是上行通道多业务运行时不允许的 一个上行业务信号总有一定电平和带宽 单位带宽 Hz 内具有的功率 电平 称 为功率密度 在 HFC 上行通道上不同的界面会有不同的功率密度 而相同的界面要求不 同业务有相同的功率密度 图 3 列出了一个典型的功率密度分布图 这里假设 各网段的 增益已知 扫频法给出的 CM 的接到终端盒的 DP 口上 输出为 110dB v 反向 光收的 RF CM 的 输出为 100dB v CMTS 上行输入端口 CM 的 电平为 60dB v 5 功率密度 信道电平 45dB v Hz10dB v Hz35dB v Hz 5dB v Hz 3 2MHz 110dB v75dB v 3 2MHz 100dB v 3 2MHz3 2MHz 60dB v CM 4dB 31dB 24dB 40dB DP TV 光站反向光收CMTS 图 3 CM 在各处界面的功率密度 HFC 上行通道为 5 65MHz 总带宽为 60MHz 各个界面的总功率用公式计算 总功率 功率密度 10lg 总带宽 带宽的单位是 Hz 功率用 dB v 功率密度用 dB v Hz 上图中光站反向入口总功率为 10 10lg60 106 88dB v CMTS 反向入口总功率为 5 10lg60 106 73dB v 如果该上行通道有一个 8MHz 例如电视会议使用 64QAM 上行调制 的业务 光 站反向入口处不能用 CM 3 2MHz 的 75 dB v 的电平 其带宽较宽 想得到 CM 相同 的 C N 它必须用更高的电平 功率 用 信道电平 功率密度 10lg 信道带宽 10 10lg8 106 79 dB v 如果该调制器也从终端盒的 DP 接入 它的输出电平比 CM 3 2MHz 要增加 4dB 扫频增益得出的 即 114 dB v 在 HFC 上使用的设备 很多与功率有关的指标都用功率密度来表示的 利用功率密 度计算法 再利用扫频得到的增益我们就很容易决定各设备的各种业务的电平 功率 因为这个 HFC 网使用的是 Motorola 的光站 SG2000 和 SG1000 它们的反向输 入口的 CM 信道电平要求为 75 dB v 总功率为 88 dB v 据已得的同轴电缆分配衰减 35dB 很明显要求接到 DP 口的 CM 输出应为 110 dB v 如果该段衰减超过 35dB CM 电平到达光站入口就低于 75 dB v 若低于 35 dB 就超过 75 dB v 反向 光收又要有固定 RF 输出 这时实用光路增益就要变化 光站内的增益调整就成为整个反 向调整的关键 用它的调整再用反向光收 RF 输出增益的调整配合来完成上行网络的增益 调整 光站反向增益的调整的关键又是保证反向光发射机 激光器 工作在最佳的 NPR 范 围内 反向激光器的 NPR 特性是由设备生产厂给出 不能改变 只能根据曲线选取最佳 激励电平 该网选用的 SG1000 SG2000 均用 EIFPT 激光器 其 NPR 曲线如图 4 图 中显示最佳的总功率电平为 75 dB v 很明显 选择较低的电平会给光站反向输入变化留 有更大的余地 使光站反向输入过高 超过 75 dB v 时更有利 但该网很多小区设计时 为了充分利用光站固有输出带更多的用户 反向衰减超过 35 dB 的情况也是有的 这时把 NPR 工作电平设置得高些 最后实用的工作点才不至于太低 6 图 4 NPR 曲线 综上所述 这个 HFC 上行网的调试 先是 二段综合扫频分析 得出网段增益 再 根据功率密度要求调整光站和反向光收的增益 即在确保光站反向激光器工作在最佳 NPR 范围内调整光站的内部增益 预留电缆分配网过大或过小反向衰减造成的调整冗余 在电缆网反向衰