双向HFC网络的技术原理

1、双向双向HFC网络的技术原理网络的技术原理双向双向HFC网络结构网络结构 提纲提纲n双向双向HFC网络的技术原理网络的技术原理n 1、有线宽带的基本原理、有线宽带的基本原理n 2、双向、双向HFC网络的电平要求网络的电平要求n 3、回传汇聚噪声、回传汇聚噪声n 4、有线宽带的基本检测手段、有线宽带的基本检测手段 n1、有线宽带的基本原理、有线宽带的基本原理宽带接入的几种方式nDSLDSL：数字用户环路，基于普通电话双绞线；常用的ADSL为非对称数字用户环路；nHFCHFC：基于有线电视光纤同轴混合网（HFC），n 简称cable modem(CM)；nLANLAN：基于五类线的高速以太网技术；

2、nEPON/GPON EPON/GPON ：基于光纤接入技术，OLT(光线路终端)、ONU(光网络单元)；n无线接入技术：-WiFi（无线局域网），WiMax（无线城域网），3G（无线广域网）。 各种接入技术的发展概况n“HFC有线宽带”在美国发展迅速；已占据全美67%的宽带接入市场份额，“DSL”为28% ；nDSL在亚太地区发展迅速，用户数量占优；n我国上海、深圳、南京等地去有线宽带都发展的很好。HFC有线宽带的基本原理n数据业务传送的数据业务传送的0 0和和1 1的数字基带信号，和模拟信号有很大差别，的数字基带信号，和模拟信号有很大差别，为了使数据业务也能在为了使数据业务也能在HFCHF

3、C网络中传输，就要采用数字调制技术，网络中传输，就要采用数字调制技术，将将0 0和和1 1的数字基带信号调制在相应的射频载波上，和其他模拟信的数字基带信号调制在相应的射频载波上，和其他模拟信号一起传输。号一起传输。nHFCHFC有线宽带可以这样理解：前端的电缆调制解调器头端系统有线宽带可以这样理解：前端的电缆调制解调器头端系统（简称（简称CMTSCMTS）将数字基带信号）将数字基带信号调制成相应的模拟信号调制成相应的模拟信号送给客户端，送给客户端，客户端的电缆调制解调器（简称客户端的电缆调制解调器（简称CMCM）解调出数字基带信号解调出数字基带信号后送给后送给客户计算机；反过来，完成逆过程。客

4、户计算机；反过来，完成逆过程。HFCHFC有线宽带有线宽带nHFCHFC有线宽带数据信号的传输，下行调制方式有线宽带数据信号的传输，下行调制方式64QAM,64QAM,上上行调制方式行调制方式QPSK/16QAMQPSK/16QAM。nHFC有线宽带依据依据DOCSISDOCSIS标准有特定的规范机制标准有特定的规范机制数字信号的调制与解调 调制1110010010011100100100解调HFC 网络数据传输系统构成 n 双向HFC网络的网段分解 DOCSIS标准 nDOCSIS标准：DOCSIS协议(Data-Over-Cable Service Interface Specificat

5、ions 电缆数据业务服务接口规范 ) 定义了Cable Modem通过HFC网络进行数据传输的接口需求，它是由美国有线电视实验室(CableLabs)推出并通过 ITU(国际电信联盟) 认证许可。n现在DOCSIS协议有四个版本： DOCSIS 1.0、 DOCSIS 1.1、 DOCSIS 2.0、 DOCSIS 3.0n欧洲也有相应的标准，即 Euro- DOCSIS，中国的标准接近Euro- DOCSIS。 CMTSCMTS与与CMCM nCMTSCMTS：电缆调制解调器头端管理控制器，是电缆调制解调器头端管理控制器，是HFCHFC网络与网络与 数据网数据网（IP)IP)的连接设备；完

6、成数据与的连接设备；完成数据与RF(RF(射频射频) )的转换。的转换。n CMTSCMTS也是管理和控制也是管理和控制CMCM的设备，的设备， CMCM的工作参数由的工作参数由CMTSCMTS管理和控管理和控制，包括：上行频率、上行调制方式、上行电平等；制，包括：上行频率、上行调制方式、上行电平等；nCM CM ：CABLE MODEMCABLE MODEM，电缆调制解调器，简称，电缆调制解调器，简称CMCM；n CMCM是放在用户家中的终端设备，连接用户的是放在用户家中的终端设备，连接用户的PCPC机和机和HFCHFC网络，提网络，提供用户数据接入。供用户数据接入。nCMCM接收从接收从C

7、MTSCMTS发送来的发送来的QAMQAM调制信号并解调；在相反的方向上从调制信号并解调；在相反的方向上从PCPC机接收到的以太幀经调制后，通过机接收到的以太幀经调制后，通过HFCHFC网络的上行数据通路传网络的上行数据通路传送给送给CMTSCMTS。 CMTS CMTS与与CMCMnCMTS头端的功能头端的功能：对：对CM进行认证、配置和管理，为进行认证、配置和管理，为CM提供连提供连接接IP骨干网和骨干网和Intemet的通道；的通道； 完成数据与完成数据与RF(射频射频)的转换。就的转换。就下行来说，来自路由器的数据包在下行来说，来自路由器的数据包在CMTS中被封装成中被封装成MPEG一

8、一2 TS帧的形式，经过帧的形式，经过QAM 调制后，下载给各调制后，下载给各CM；在上行方向，；在上行方向，CMTS将接收到的经将接收到的经QPSK调制的数据进行解调，转换成以太网调制的数据进行解调，转换成以太网帧的形式传给路由器。帧的形式传给路由器。nCM的功能的功能：连接用户的计算机和：连接用户的计算机和HFC网络，与网络，与CMTS组成完整组成完整的数据通信系统。的数据通信系统。CM接收从接收从CMTS发送来的发送来的QAM调制信号并解调制信号并解调，然后转换成调，然后转换成MPEG一一2 Ts数据帧的形式，重建传向以太网接数据帧的形式，重建传向以太网接口韵以太帧。在相反方向上，从计算

9、机接收到的以太帧被封装在口韵以太帧。在相反方向上，从计算机接收到的以太帧被封装在时隙中，经时隙中，经QPSK(或或QAM)调制后，通过调制后，通过HFC网络的上行数据通网络的上行数据通道传送给道传送给CMTS。上下行通道的传输机制n下行广播机制：下行通道是一种多址控制，一个CMTS能管2000个CM，这些CM都共享这一下行通道 ，CMTS以广播形通过下行通道发送多址数据信息 ，一点对多点，每个CM都拥有一唯一的地址码，CM通过下行信号中的地址码与自己的地址码进行判别是否是自己的信息；n上行时分复用（TDMA）机制：上行通道是一种汇聚式的通讯多点到一点。CMTS将上行通道划分成一个个小时隙，每个

10、小时隙由CMTS分配给在线的CM，CM在属于自己的小时隙内发送信息。n 小时隙的分配是CMTS根据在线的CM数量实行动态分配的，例如某一CM下线后，系统会将原来属于这个CM用的时隙释放出来分配给其他在线CM。CMTSCMCMCMCMCMCM上下行通道的传输机制CMTSCM操作支持系统服务器n操作支持系统服务器（操作支持系统服务器（OSS ServerOSS Server）：为了实现为了实现CableCable接入功能，除传统的接入功能，除传统的HFCHFC网络设备外，系统还需要有网络设备外，系统还需要有DHCPDHCP服务器、服务器、TFTPTFTP服务器、路由器以及交换机等设备。服务器、路由

11、器以及交换机等设备。提供系统和网络的设备管理、以及系统运行所需的各提供系统和网络的设备管理、以及系统运行所需的各种服务器支持。种服务器支持。 系统的拓扑结构系统的拓扑结构 网管工作站光发射机上行光接收机多芯光缆双向工作站电缆双向放大器用户传统的用户分配网服务器其它数据中心INTERNET路由器前端电视节目源前端电视调制器CATV上行HL服务器双向放大器电缆电缆用户用户QAM调制器下行CMTS中心交换机数据网结构数据网结构合肥有线合肥有线IP网网n核心两台核心两台NE40E采取主备冗余的方式构成城域网双核心采取主备冗余的方式构成城域网双核心n防火墙分别放置在电信和网通出口处，做防火墙分别放置在电

12、信和网通出口处，做NAT网络地址转换，同时防止来自互网络地址转换，同时防止来自互联网的病毒攻击联网的病毒攻击 n汇聚层在每个分前端机房放置一台汇聚层在每个分前端机房放置一台S8505，通过两条，通过两条GE链路分别接入核心链路分别接入核心NE40E，用于接入分前端各种设备以及为大客户业务提供，用于接入分前端各种设备以及为大客户业务提供GE专线专线n在每一个分前端配置一台在每一个分前端配置一台BRAS MA5200F-2000，采用直挂的方式接入，采用直挂的方式接入S8505，为宽带上网用户提供接入认证服务为宽带上网用户提供接入认证服务 n接入层由多种网络设备构成，包括接入层由多种网络设备构成，

13、包括CMTS、IPQAM、L2交换机、交换机、OLT等，根据等，根据需求，需要经过认证的接入分前端需求，需要经过认证的接入分前端BRAS，无须认证的如，无须认证的如IPQAM、大客户专线、大客户专线等直接接入等直接接入S8505 n在总前端新增一套网管系统，接入总前端在总前端新增一套网管系统，接入总前端S8505，对全网进行统一管理。，对全网进行统一管理。AAA等服务器也接入总前端等服务器也接入总前端S8505，为全网提供接入认证等多种服务，为全网提供接入认证等多种服务 管理认证CM的管理认证HFC网络网络INTERNETCMTSROUTERSWITCHFFBPMCM接入服务接入服务器器CM后

14、台管理后台管理PC验证、授权和记账 nAAA是验证、授权和记账（Authentication、Authorization、Accounting ）三个英文单词的简称。n目前RADIUS（Remote Authentication Dial In User Service）协议是唯一的AAA标准 n1、 验证(Authentication): 验证用户是否可以获得访问权限； 2、 授权(Authorization) : 授权用户可以使用哪些服务； 3、 记账(Accounting) : 记录用户使用网络资源的情况。 RADIUS协议的主要特点 nRADIUS 是基于 UDP 的一种客户机/服务器

15、协议 n它的客户端最初就是网络接入服务器NAS（Network Access Server），对用户来讲为服务器端，对RADIUS服务器来讲是作为客户端。 RADIUS 协议规定了NAS与RADIUS 服务器之间如何传递用户信息和记账信息；n n客户端的任务是把用户信息（用户名，口令等）传递给指定的RADIUS服务器，并负责执行返回的响应。 RADIUS的工作过程 n1、用户输入用户名、密码等信息到客户端或连接到NAS；n 2、客户端或NAS产生一个“接入请求（Access-Request）”报文到RADIUS服务器，其中包括用户名、口令、客户端（NAS）ID 和用户访问端口的ID。口令经过M

16、D5算法进行加密。n 3、RADIUS服务器对用户进行认证；n 4、若认证成功，RADIUS服务器向客户端或NAS发送允许接入包（Access-Accept），否则发送拒绝加接 入包（Access-Reject）； RADIUS的工作过程n5 5、若客户端或、若客户端或NASNAS接收到允许接入包，则为用户建立连接，对用户进接收到允许接入包，则为用户建立连接，对用户进行授权和提供服务，并转入行授权和提供服务，并转入6 6；若接收到拒绝接入包，则拒绝用户的；若接收到拒绝接入包，则拒绝用户的连接请求，结束协商过程；连接请求，结束协商过程；n 6 6、客户端或、客户端或NASNAS发送计费请求包给发

17、送计费请求包给RADIUSRADIUS服务器；服务器； 7 7、RADIUSRADIUS服务器接收到计费请求包后开始计费，并向客户端或服务器接收到计费请求包后开始计费，并向客户端或NASNAS回回送开始计费响应包；送开始计费响应包；n 8 8、用户断开连接，客户端或、用户断开连接，客户端或NASNAS发送停止计费包给发送停止计费包给RADIUSRADIUS服务器；服务器；n 9 9、RADIUSRADIUS服务器接收到停止计费包后停止计费，并向客户端或服务器接收到停止计费包后停止计费，并向客户端或NASNAS回回送停止计费响应包，完成该用户的送停止计费响应包，完成该用户的 一次计费，记录计费信

18、息。一次计费，记录计费信息。 回传通道的建立回传通道的建立n问：在同轴电缆和分支分配器等无源介质中如问：在同轴电缆和分支分配器等无源介质中如何实现双向传输？何实现双向传输？上下信道技术参数上下信道技术参数下行信道技术参数 :n频率范围 :87860MHzn调制方式 :64QAM/256 QAMn信道带宽 :8MHz n数据率 :42 Mbit/sn载噪比要求:43/31dBn上行信道技术参数:n频率范围 :565MHzn调制方式 :QPSK/16QAM n信道带宽 :1.6M/3.2MHz n数据率 :320Kbps10.24Mbps n载噪比要求:26dB频分复用/频率配置n根据GYT106

19、广播电视技术规范行业标准规定：n565MHz为上行频率配置；n6587MHz为过渡频率带；n85860MHz为下行带宽。 过 渡 带上 行下 行调 频 广 播模 拟 电 视数 字 电 视 ， 数 据 业 务频分复用/频带分配频带分配n我国有线电视网络标准规定，我国有线电视网络标准规定，860Mhz的网络系统，频的网络系统，频带范围带范围5- 860Mhzn下行传输频带范围是下行传输频带范围是 Mhz 至至 Mhz。n上行传输频带范围是上行传输频带范围是 Mhz 至至 Mhz n Mhz 至至 Mhz是保护带。是保护带。n我国我国1个模拟电视频道带宽是个模拟电视频道带宽是 MHz。n1个模拟频道

20、可传输个模拟频道可传输 套标清数字电视节目或套标清数字电视节目或 套套高清（高清（HDTV）节目）节目 n问：问：在放大器、光站等有源设备如何实现双向在放大器、光站等有源设备如何实现双向传输？传输？输入均衡级间均衡HL反向均衡电平(dBV)频率(MHz)76dBV106/100图4放大器调试方框图（高端输入电平低于低端电平）74110860860110106级间均衡值74输入均衡值电平(dBV)频率(MHz)电平(dBV)频率(MHz)输入衰减值860110输入衰减级间衰减输出衰减输入衰减灌入点输入端测试点-20dBHL输 出 端 测试点-20dB75放大器的高低通滤波器n 74EO F-O

21、TOE F-O R EQTA TTA mpHL 3 1 2D FTA TTA mp EQEO R-O TOE R-O R给定带宽内的信号功率（dBuV）给定带宽内的信号功率（dBuV）R F Out/iNZ120-20dBTP1.LTDX-1RF In/OutLTDX-2RF InRF Out回传通道测试系统前端测试单元回传通道测试系统远端收发单元CATV信号106dBuV95dBuV 光站正向激光发送机反向光收LTRNF-1LTRNR-1-2dbm光站的双向通道 CMTS对CM上行发射电平的控制nCMCM的发射电平受的发射电平受CMTSCMTS自动调节：自动调节：从从CMCM到到CMTSCM

22、TS再到再到CMCM构成一个构成一个闭环系统，闭环系统， CMTSCMTS通过自动增益控制使所有通过自动增益控制使所有CMCM的输出信号到达前端的输出信号到达前端电平一致，并符合电平一致，并符合CMTSCMTS的设定要求（如的设定要求（如7070BB）。这种上行信）。这种上行信号的电平调节功能我们称之为长环路号的电平调节功能我们称之为长环路AGCAGC（自动增益控制）。（自动增益控制）。nCM CM 的初始化：的初始化：CMCM在加电之后，必须进行初始化，才能连入网络。在加电之后，必须进行初始化，才能连入网络。CMCM的初始化是经过与的初始化是经过与CMTSCMTS的一系列交互过程来实现的。其

23、中包括搜的一系列交互过程来实现的。其中包括搜索道下行通道，获取上行通道的参数、测距索道下行通道，获取上行通道的参数、测距/ /校准、获取校准、获取IPIP地址，地址，从从TODTOD服务器获得服务器获得CMCM所需的时间，或取配置文件等；所需的时间，或取配置文件等；n初始化完成后，状态灯常亮。讨论n问题：问题：已知户内终端下行电平已知户内终端下行电平60dbuv/60dbuv/上行电平上行电平112dbuv,112dbuv,增装二分配或增装二分配或FZ110FZ110后后, ,在二分配的分配口和在二分配的分配口和FZ110FZ110分支口，上下行电平各会出现什么变化？分支口，上下行电平各会出现

24、什么变化？ CM的初始化过程1：搜索下行信道，与CMTS建立同步 ： CM首次加电后，将连续地对下行信道进行扫描，直到发现一个有效的下行信号。 以后再加电启用， CM有一个存储器，其中存放上次的操作参数，CM将首先尝试重新获得存储的那个下行信道，如果尝试失败，再将连续地对下行信道进行扫描，直到发现一个有效的下行信号。2：获得上行信道的传输参数： 建立同步之后，CM必须等待一个从CMTS发送出来的上行信道描述符，以获得上行信道的传输参数。 CMTS向下行通道中定时发送SYNC帧、UCD帧和MAP帧，CM接收SYNC帧以建立物理层同步、接收UCD帧以获取当前上行通道参数、接收MAP帧以搜索当前上行

25、通道中的可用时隙3：测距/校准 当CM搜索到上行通道中的可用时隙后，发送测距请求帧（RNG-REQ）； CMTS接收和处理测距请求帧，并返回测距响应帧（RNG-RSP）；CM接收和处理测距响应帧，完成测距，建立简单数据通路； CM的初始化过程4：建立IP连接 校准完成后，CM向DHCP服务器发送DHCP请求（动态主机配置协议），从DHCP服务器上获得分配给它的IP地址。5：建立时间 CMTS采用面向无连接的方式从TOD服务器获得CM所需的时间概念。6：传输操作参数 接下来，CM必须使用TFTP协议从TFTP服务器上下载配置参数文件，获得所需要的各种参数CM与CMTS的交互过程HFC网络DHCP

26、服务器服务器TFTP服务器服务器TOD服务器服务器网管服务器网管服务器INTERNETCMTSROUTERSWITCHFFBPMCM1)1)搜索下行通道，获得同步搜索下行通道，获得同步 2)2)搜索上行通道描述信息搜索上行通道描述信息3)3)做测距做测距4)4)通过通过DHCP,DHCP,获取获取CM IPCM IP地址、地址、OSSOSS服务器地址和配置文件名服务器地址和配置文件名5)5)通过通过TODTOD协议协议获取当前时间获取当前时间6)6)通过通过TFTPTFTP下载配置文件下载配置文件7)7)向向CMTSCMTS注册注册 8)CM8)CM上线，正常工作上线，正常工作LOCKED表明

27、表明DOCSIS PID被找到被找到1、CM100：搜寻下行信号：搜寻下行信号 握手完成握手完成 DHCP 获取IP地址 TFTP 文件下载文件下载 CM2000测试初始化的步骤测试初始化的步骤nCM1000完成连接后将显示主测量菜单n由主菜单上选取IP细节查看获得网络获得网络IP细节细节 如果检测中出现此界面如果检测中出现此界面，表示，表示 DHCP 或或TFTP 连接失败。连接失败。当一个好的系统出现问题当一个好的系统出现问题 CM的状态显示因CM的型号不完全相同，指示灯大致分为：nPOWER: 电源指示灯 nCABLE/ONLINE/STATUS: 信号灯常亮表示“猫”初始化成功， 正常

28、在线nPC: 与PC连接指示灯,常亮表示与PC连接正常 nDATA：数据传送指示灯,有数据传输时该灯闪烁nSTATUS： 常亮nOnline： 常亮nCABLE： 常亮 n上行、下行： 常亮（创维双向机顶盒）LEDLED灯灯功能功能颜色颜色状态状态说明说明STATUSSTATUS连接状态连接状态绿色绿色常亮常亮ModemModem注册成功注册成功绿色绿色慢速闪烁慢速闪烁扫描下行频道扫描下行频道绿色绿色中速闪烁中速闪烁上行测距上行测距绿色绿色快速闪烁快速闪烁尝试获得尝试获得DHCPDHCP等参数等参数CableCable射频口数据传射频口数据传输输绿色绿色闪闪射频口正在发送射频口正在发送/ /接

29、受数据接受数据PCPC连接连接绿色绿色亮亮以太网以太网USBUSB连接完毕连接完毕数据传输数据传输闪闪以太网以太网USBUSB传输数据传输数据POWERPOWER电源电源绿色绿色亮亮电源正常电源正常大显的“猫”MOTO的 “猫”提纲提纲n 2、双向、双向HFC网络的电平要求网络的电平要求下行电平下行电平n为减少信号失真前端加载信号，数字电视信号为减少信号失真前端加载信号，数字电视信号电平比模拟信号低电平比模拟信号低6-10dBuVn在用户端在用户端模拟信号电平一般为模拟信号电平一般为6070dBuV n而而数字电视信号电平为数字电视信号电平为5060dBuV较为合适。较为合适。n用户端电平过低

30、载噪比差。用户端电平过低载噪比差。n用户端电平过高失真指标差。用户端电平过高失真指标差。CM收发电平设计nCMTS的接收电平则要求恒定，我们一般设置为70Buvn回传系统的设计首先应使CM等回传发射设备在拥有一定余量的情况下工作在尽可能高的电平状态，以提高C/N。nCM发射电平的动态范围很大，一般在65118Buv之间；可接受的输入信号电平为45dBuv73dBuv；nCM发射电平典型值设置为105Buv，控制范围+5B，即100-105Buv ；nCM接收电平控制在：50-60Buv；n（问：以dBmv表示？）上行回传系统各基准点的基准电平网络节点位置基准电平说明1CM输出105dBuv理想

31、的设计值；使Cable Modem在拥有一定余量的情况下工作在尽可能高的电平状态，以提高CNR。2楼栋单元入室端口95dBuv1、室内CM端口至楼栋单元入室端口的反向路径损耗按10dB概算；2、105-10=95（dBuv）；3放大器回传入口75dBuv1、室内CM端口至楼栋单元入室端口的反向路径损耗按10dB概算；2、楼栋单元入室端口至回传放大器入口的反向路径损耗约20dB；3、105-10-20=75（dBuv）；4光工作站光站带楼放的端口79dBuvCM输出信号经楼栋放大器回传放大，回传路径损耗小，进入光站端口电平较高；光站直接覆盖用户的端口71dBuvCM输出信号无楼栋放大器回传放大，

32、回传路径损耗大，进入光站端口电平较低；光站内回传激光器的注入口98dBuv1、按厂商提供的激光器NPR特性曲线，设定最佳输入功率2、光站型号：江苏亿通YTF5238HB-5CMTS上行入口70dBuv设定值；从任一用户端发送同一频率的上行信号，回传至CMTS的信号功率恒定在70 dBuv； 合肥有线网络关摸后各节点的基准电平值（单位：合肥有线网络关摸后各节点的基准电平值（单位：dBuvdBuv）用户端用户端楼道楼道入户入户端口端口放大器放大器光站光站下行模下行模拟信号拟信号60-7060-7070-8070-80106106（高频端）（高频端）/100/100（低频端）（低频端）109109（

33、高频端）（高频端）/103/103（低频端）（低频端）下行数下行数字信号字信号50-6050-6060-7060-709898（高频端）（高频端）/92/92（低频端）（低频端）101101（高频端）（高频端）/95/95（低频端）（低频端）上行信上行信号号100-110100-11090-10090-10075757171（光站直接带用户的端口）（光站直接带用户的端口）7979（光站带放大器的端口）（光站带放大器的端口）说明：说明：1 1、为保持网络中的总功率不变，关模后因频道数减少，前端发送电平提高、为保持网络中的总功率不变，关模后因频道数减少，前端发送电平提高3dB3dB2 2、前端发送

34、电平，数字信号比模拟信号低、前端发送电平，数字信号比模拟信号低8db8db左右左右问：CM仿真测试仪在放大器检测口测试上行注入电平应为多少？上行路径n根据国家广电总局制定的标准GY/T 180-2001HFC网络上行传输物理通道技术规范，在服务区内，任意用户端至前端的上行路径损耗差要求5dB。n许多用户在室内随意串接增装终端，串接分支分配器选型不当，且安装工艺多不规范，阻抗特性变差，回传路径损耗增大，正向接收电平降低，CM的发射电平升高，容易造成CM连网上线的各种故障，这也是目前在网络维护中发现的影响用户稳定上线的较为突出的问题。n一个理想的HFC回传通道系统正常工作时，各基准点电平应为：CM

35、输出电平为105dBuV，进入各级放大器及光站入口电平为75dBuV，进入光站回传激光器的电平为厂商给定的最佳输入功率值，经衰减混合电路进入CMTS的上行端口的电平为设定值（如70dBuV）。上行回传通道损耗过大上行回传通道损耗过大 讨论讨论n问题：问题：什么原因出现以下情况？什么原因出现以下情况？n1 1、下行电平低、上行电平高；、下行电平低、上行电平高；n2 2、下行电平正常、而上行电平偏高；、下行电平正常、而上行电平偏高；n3 3、下行电平偏低、而上行电平正常；、下行电平偏低、而上行电平正常；n常见的故障现象：常见的故障现象：n1 1、无源器件损坏，上行链路衰减过大、无源器件损坏，上行链

36、路衰减过大n2 2、电缆弯折、短路，或使用劣质电缆，造成上行链路衰减过大、电缆弯折、短路，或使用劣质电缆，造成上行链路衰减过大（多发生在室内线路）（多发生在室内线路）n3 3、电缆接头虚接、绞接、短路，造成上行链路衰减过大、电缆接头虚接、绞接、短路，造成上行链路衰减过大输入均衡级间均衡HL反向均衡电平(dBV)频率(MHz)73dBV103/97图4放大器调试方框图（高端输入电平低于低端电平）74110860860110106级间均衡值74输入均衡值电平(dBV)频率(MHz)电平(dBV)频率(MHz)输入衰减值860110输入衰减级间衰减输出衰减输入衰减灌入点输入端测试点-20dBHL输

37、出 端 测试点-20dB75放大器的原理图n 提纲提纲n 3、回传汇聚噪声、回传汇聚噪声 n 回传噪声的“漏斗效应”前端前端回传通道的汇聚噪声汇聚噪声n回传汇聚噪声回传汇聚噪声：HFCHFC电缆分配网被大量用户共享，使其处于一电缆分配网被大量用户共享，使其处于一个复杂的电磁波的环境中，短波广播、家用电器干扰、工业电器个复杂的电磁波的环境中，短波广播、家用电器干扰、工业电器的干扰、自然雷电干扰等，整个有线电视网犹如一张巨大的网状的干扰、自然雷电干扰等，整个有线电视网犹如一张巨大的网状天线，各种干扰通过用户端口、电缆本身、电缆接头等渠道进入天线，各种干扰通过用户端口、电缆本身、电缆接头等渠道进入网

38、络中，因电缆网络的树枝状结构，回传通路产生所谓的网络中，因电缆网络的树枝状结构，回传通路产生所谓的“漏斗漏斗效应效应”，所有的噪声都会汇聚至前端，形成回传汇聚噪声，所有的噪声都会汇聚至前端，形成回传汇聚噪声, ,使使回回传通道载噪比恶化，从而使误码率增加。传通道载噪比恶化，从而使误码率增加。 n如果回传通道的汇聚噪声过大，回传载噪比指标劣化，会造成用如果回传通道的汇聚噪声过大，回传载噪比指标劣化，会造成用户连不上网、掉线，或误码增大、丢包现象严重、网速变慢等故户连不上网、掉线，或误码增大、丢包现象严重、网速变慢等故障现象。障现象。 噪声的产生噪声的产生 n回传系统因电缆网络的树枝状结构使回传通

39、路产生所回传系统因电缆网络的树枝状结构使回传通路产生所谓的谓的“漏斗效应漏斗效应”。n回传系统的噪声来源分为结构噪声和入侵噪声。回传系统的噪声来源分为结构噪声和入侵噪声。n结构噪声以热噪声为主，且无法消除，主要来自各种结构噪声以热噪声为主，且无法消除，主要来自各种有源器件。有源器件。n入侵噪声，它的产生来源是脉冲干扰噪声、辐射噪声入侵噪声，它的产生来源是脉冲干扰噪声、辐射噪声和感应噪声三种。和感应噪声三种。n测试数据表明，随着用户的增加，放大器数增加，结测试数据表明，随着用户的增加，放大器数增加，结构噪声相应提高，入侵噪声也提高了，而且入侵噪声构噪声相应提高，入侵噪声也提高了，而且入侵噪声的增

40、加超过结构噪声的增加，成为影响回传系统的主的增加超过结构噪声的增加，成为影响回传系统的主要因素。要因素。 回传噪声产生的影响n一般情况下，双向一般情况下，双向HFCHFC网络能否稳定运营，主要决定于网络能否稳定运营，主要决定于两个方面的问题，一是整个系统电平是否工作在稳定两个方面的问题，一是整个系统电平是否工作在稳定的、合理的工作状态；二是回传噪声能否控制在较低的、合理的工作状态；二是回传噪声能否控制在较低的水平。的水平。n所以抑制回传通道的汇聚噪声对保证上行信号的传输所以抑制回传通道的汇聚噪声对保证上行信号的传输质量十分关键。质量十分关键。噪声分析n1、噪声的产生和分类：n噪声是使图象或声音

41、遭受损害的与传输信号本身无关的各种寄生干扰的总称，在电视屏幕上的表现是杂乱无章的雪花状干扰。它不仅影响图象信号的清晰度，严重的噪声干扰信号能淹没信号，使传输无法进行。n噪声分类：按来源可分为外部噪声和内部噪声n外部噪声是由系统外部串入的各种形式的寄生干扰，如宇宙噪声、大气噪声、工业设备的射频噪声等；n内部噪声是由系统内部设备和不见产生的，它分为两种：一种是非固有噪声，如系统中各种振荡分量、电源交流声等，可以被消除。另一种是固有内部噪声，如电阻等无源器件产生的基础热噪声、由半导体器件产生的散弹噪声、分配噪声和闪烁噪声等。回传噪声分析n回传噪声的主要因素：测试数据表明，随着用户的增加，放大器数增加

42、，结构噪声相应提高，入侵噪声也提高了，而且入侵噪声的增加超过结构噪声的增加，成为影响回传系统的主要因素。n“漏斗效应”：回传系统因电缆网络的树枝状结构，使所有用户端的噪声都会汇聚至前端，使回传通路产生所谓的“漏斗效应”。n回传干扰噪声的如何排查？回传干扰噪声的如何排查？CMTS频谱仪调制器电视信号电视信号下行上行监测噪声网管工作站光发射机上行光接收机多芯光缆双向工作站电缆双向放大器用户传统的用户分配网服务器其它数据中心INTERNET路由器前端电视节目源前端电视调制器CATV上行HL服务器双向放大器电缆电缆用户用户QAM调制器下行CMTS中心交换机回传干扰噪声排查原理回传干扰噪声排查原理 理想

43、的回传通道噪声情况理想的回传通道噪声情况n 理想的回传噪声情况n图为安徽大学光节点实测的回传通道频谱情况，该节点规模约900户，上传信号为用户CM回传信号，图中纵格每格10dB，可见载噪比30dB左右， 大于26db的可靠运行保证 。合工大回传系统噪声测试合工大回传系统噪声测试n工大宿舍区工大宿舍区25002500户，户，-5-5四屏蔽电缆入室，普通用户终端盒；四屏蔽电缆入室，普通用户终端盒；n0-25MHz0-25MHz噪声大，基本无法使用，噪声大，基本无法使用，25MHz25MHz以上逐渐平坦；以上逐渐平坦；n噪声在一天内随时间变化明显，下班高峰期回传噪声波动最大。噪声在一天内随时间变化明

44、显，下班高峰期回传噪声波动最大。噪声干扰严重噪声干扰严重 n网络维修：网络维修：排查噪声排查噪声熔接点不熔接点不好反射好反射回传激光器削波光反回传激光器削波光反射不洁的接头射不洁的接头破损或劣破损或劣质电缆质电缆松动的，松动的，打开的或打开的或受腐蚀的受腐蚀的损坏的外损坏的外壳壳劣质接头劣质接头或无防潮或无防潮密封密封不适合的不适合的弯曲引起弯曲引起电缆破损电缆破损电源噪声电源噪声及哼声及哼声由于接头由于接头被腐蚀或被腐蚀或松动引起松动引起共路交调共路交调失真失真为端接的为端接的分支分配分支分配器器从分支分配器到前端之间的噪声侵入从分支分配器到前端之间的噪声侵入回传干扰噪声的排查回传干扰噪声的

45、排查1、电缆接头制作质量不高 ，接头潮气侵入、进水，导致严重的干扰噪声。 2、野外分支器、放大器、光站等接头座与电缆内导体压接不紧，固定触点间接触不好或严重氧化，造成公共路径失真。有时使回传噪声的基底整体提升。微凸弧形绝缘体回传干扰噪声的排查回传干扰噪声的排查n3、干线电缆中间开口或受损。如电缆变形、进水（特别是原来的藕芯电缆和铝管缆被压扁等）n4、野外分支器、放大器、光站等的外壳盖板没有严密的盖好n5、个别用户室内产生了强干扰，如无绳电话、微波炉、电视机中频泄露，侵入上行通道，通常的处理措施是在该户入室门头加接高通滤波棒；n6、分支分配器空余端口没有安装匹配负载回传干扰噪声的排查回传干扰噪声

46、的排查n7 7、劣质的用户终端盒不带屏蔽、劣质的用户终端盒不带屏蔽n8 8、漏电引入的干扰。、漏电引入的干扰。n9 9、供电器过饱和、供电器过饱和 。对于。对于60V60V集中供电集中供电 ，不宜使用电，不宜使用电流过大的供电器，一般为流过大的供电器，一般为6A6A为宜，避免强电流干扰反为宜，避免强电流干扰反向传输。向传输。 上行频谱的特性子带子带频段特性频段特性5-20MHz各种地面杂波，入侵噪声27MHz地面民用无线电频段（ISM波段）33.4MHz/38.9MHz电视机图像和伴音中频载波48MHz无绳电话频段边缘(42/65MHz)群延时 回传噪声的时间规律 n晚间7-9点回传噪声最大上

47、行通道侵入噪声特点n噪声分布与频率有关：在520MHZ，主要是短波干扰，可超过60dB，20MHZ以上一般只有30dB。n在晚上家电使用高峰时噪声最严重，白天和午夜维持在一个相对较低的水平。n与网络光节点的规模有关，光节点带的用户数越多，侵入机会越多，也与网络所用器材质量(如屏蔽性)有关。提纲提纲n4、有线宽带的基本检测手段、有线宽带的基本检测手段宽带上网的一些基本知识宽带上网的一些基本知识n1 1、TCP/IPTCP/IP通讯通讯协议协议 ：n这个协议是是这个协议是是InternetInternet最基本的协议、最基本的协议、InternetInternet国际互联网络的国际互联网络的基础。

48、基础。n确切地说，确切地说，TCP/IPTCP/IP协议是一组包括协议是一组包括TCPTCP协议和协议和IPIP协议，协议，UDPUDP协议、协议、ICMPICMP协议和其他一些协议的协议组协议和其他一些协议的协议组n电脑上因特网都要作电脑上因特网都要作TCP/IPTCP/IP协议设置，显然该协议成了当今地球协议设置，显然该协议成了当今地球村村“人与人人与人”之间的之间的“牵手协议牵手协议”。n通俗而言：通俗而言：IPIP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。是给因特网的每一台电脑规定一个地址。 TCPTCP负负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到责发现传输的问题，一有问题就

49、发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。所有数据安全正确地传输到目的地。宽带上网的一些基本知识宽带上网的一些基本知识nTCP/IP协议并不完全符合协议并不完全符合OSI的七层参考模型。的七层参考模型。 TCP/IP通讯协议采用了通讯协议采用了4层的层级结构层的层级结构 ：n4、应用层、应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTPSMTP）、文）、文件传输协议（件传输协议（FTPFTP）、网络远程访问协议（）、网络远程访问协议（TelnetTelnet）等。）等。 n3、传输层、传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送，应

50、用程序之间的在此层中，它提供了节点间的数据传送，应用程序之间的通信服务，主要功能是数据格式化、数据确认和丢失重传等。如传输控通信服务，主要功能是数据格式化、数据确认和丢失重传等。如传输控制协议（制协议（TCPTCP）、用户数据报协议（）、用户数据报协议（UDPUDP）等，）等，TCPTCP和和UDPUDP给数据包加入传给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。被送达并接收。 n2、网络层、网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块

51、数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IPIP）。）。 n1、网络接口层、网络接口层（主机（主机-网络层）：网络层）：接收接收IPIP数据报并进行传输，从网络上数据报并进行传输，从网络上接收物理帧，抽取接收物理帧，抽取IPIP数据报转交给下一层，对实际的网络媒体的管理，数据报转交给下一层，对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如定义如何使用实际网络（如EthernetEthernet、Serial LineSerial Line等）来传送数据。等）来传送数据。 宽带上网的一些基本知识宽带上网的一些基本知识n

52、2 2、网卡、网卡n网卡是工作在数据链路层的网络组件。网卡是工作在数据链路层的网络组件。n主要功能：主要功能：1 1、串行、串行/ /并行转换。并行转换。2 2、缓存：由于网络上、缓存：由于网络上的数据率和计算机总线上的数据率并不相同，因此在的数据率和计算机总线上的数据率并不相同，因此在网卡中必须装有对数据进行缓存的存储芯片。网卡中必须装有对数据进行缓存的存储芯片。3 3、通信、通信服务服务 宽带上网的一些基本知识宽带上网的一些基本知识n3、MAC地址地址 ：也叫硬件地址或物理地址：也叫硬件地址或物理地址,是由是由48bit（比特位）（比特位） ，16进制的数字组成进制的数字组成 ，如：，如：

53、00:1a:ad:87:42:16 。在网络底层的物。在网络底层的物理传输过程中，是通过物理地址来识别主机的。理传输过程中，是通过物理地址来识别主机的。n n4、IP地址地址：就是给每个连接在：就是给每个连接在Internet上的上的主机主机分配的一个分配的一个32bit地址地址 。为了方便人们的使用，。为了方便人们的使用，IP地址通常采用地址通常采用 “点分十进点分十进制表示法制表示法”，如：，如：。n nIP地址可以变化的，是属网络层的地址可以变化的，是属网络层的 ；nMAC是全球唯一的，是属数据链路层的，数据链路层包括了硬件是全球唯一的，是属数据链路层的，数据链

54、路层包括了硬件接口和接口和ARP、RARP协议，这两个协议主要是用来建立送到物理协议，这两个协议主要是用来建立送到物理层上的信息和接收从物理层上传来的信息；层上的信息和接收从物理层上传来的信息；ARP是正向地址解析是正向地址解析协议，通过已知的协议，通过已知的IP，寻找对应主机的，寻找对应主机的MAC地址。地址。RARP是反向是反向地址解析协议，通过地址解析协议，通过MAC地址确定地址确定IP地址。地址。 宽带上网的一些基本知识宽带上网的一些基本知识n5 5、子网掩码（、子网掩码（Subnet Subnet MskMsk）：子网掩码主要的目的是：子网掩码主要的目的是由由IPIP地址中也能获得网

55、络编码地址中也能获得网络编码, ,也就是说也就是说IPIP地址和子网地址和子网掩码作和而得到网络编码掩码作和而得到网络编码 n6 6、网关、网关：在：在InternetInternet中两个网络要通过网关实现互联。中两个网络要通过网关实现互联。网关根据用户通信目标计算机的网关根据用户通信目标计算机的IPIP地址，决定是否将地址，决定是否将用户发出的信息送出本地网络，同时，它还将外界发用户发出的信息送出本地网络，同时，它还将外界发送给属于本地网络计算机的信息接收过来，它是一个送给属于本地网络计算机的信息接收过来，它是一个网络与另一个网络相联的通道。网络与另一个网络相联的通道。n为了使为了使TCP

56、/IPTCP/IP协议能够寻址，网关被赋予一个协议能够寻址，网关被赋予一个IPIP地址，地址，这个这个IPIP地址称为网关地址。地址称为网关地址。 宽带上网的一些基本知识宽带上网的一些基本知识n7 7、动态主机配置协议（、动态主机配置协议（DHCPDHCP）：n提供了一种动态分配IP的机制，动态分配给每个CM IP地址；并使得CM获得TFTP、TOD、网关等计算机通信必须的地址信息。nTCP/IP具有很强的灵活性，但在使用前需要进行复杂的设置；使用TCP/IP协议的节点至少需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”、一个“主机名” 、“DNS服务器IP地址”n动态主机配置协议（D

57、HCP），可自动为客户机完成与IP有关的设置，从而减少了联网工作量；宽带上网的一些基本知识宽带上网的一些基本知识nDHCPDHCP分为两个部份：一个是服务器端，而另一个是客分为两个部份：一个是服务器端，而另一个是客户端。户端。n nDHCPDHCP服务器：提供地址池，响应服务器：提供地址池，响应CMCM的地址分配请求为的地址分配请求为CMCM分配分配IPIP地址。同时为地址。同时为CMCM提供网关地址、提供网关地址、DNS(DNS(域名服域名服务器务器) )地址以及地址以及CMCM用来下载其配置文件的用来下载其配置文件的TFTPTFTP服务器的服务器的地址和配置文件名等信息。地址和配置文件名等

58、信息。n n如果如果CMCM在启动中无法与在启动中无法与DHCPDHCP服务器通信，服务器通信，CMCM将拒绝上将拒绝上线，重启其注册过程。线，重启其注册过程。宽带上网的一些基本知识宽带上网的一些基本知识n8、 域名解析服务器域名解析服务器(DNS) ：n域名是为了方便记忆而专门建立的一套地址转换系统。域名是为了方便记忆而专门建立的一套地址转换系统。n域名解析就是将域名重新转换为域名解析就是将域名重新转换为IP地址。地址。例：例：n - 0 - 0宽带上网的一些基本知识宽带上网的一些基本知识n9 9、简单文件传输协议（、简单文件传输协议（TF

59、TP）：）：nTFTPTFTP服务器：简单文件传输协议，它提供并不复杂、开销不大的服务器：简单文件传输协议，它提供并不复杂、开销不大的文件传输服务。文件传输服务。nCMCM在获得在获得IPIP地址后，仅表明在网络中具有了唯一表示，但能运行地址后，仅表明在网络中具有了唯一表示，但能运行还要从还要从TFTPTFTP服务器获得配置文件，如：分配的带宽、优先权、服服务器获得配置文件，如：分配的带宽、优先权、服务类型等；务类型等； TFTPTFTP服务器作用是记录着每一个服务器作用是记录着每一个CMCM的配置文件。的配置文件。nTFTPTFTP服务器提供小文件传输服务，为服务器提供小文件传输服务，为CM

60、CM提供配置文件下载。提供配置文件下载。n如果如果CMCM在启动中不能下载配置文件，在启动中不能下载配置文件，CM CM 将拒绝上线，重启其注将拒绝上线，重启其注册过程。册过程。 系统的拓扑结构系统的拓扑结构 宽带维修检测n1、观察观察Cable Modem的状态灯，看初始化是否成功。初始化说的状态灯，看初始化是否成功。初始化说明成功明成功HFC网络基本正常。网络基本正常。n问题：问题：初始化如果不成功的主要原因？初始化如果不成功的主要原因？n2、观察、观察Cable Modem内置查看自身状态的内置查看自身状态的Web页页: 宽带维修检测宽带维修检测n3