双向HFC规划与设计.ppt

1、双向网络的规划与设计,成都康特电子高新科技公司 龙永庆,建设优质的双向网络 以网络化促进数字化,有线电视网的优势(入户率.成本.带宽). 有线电视为广电带来了繁荣. 有线电视网络已经老化,并还在发展,同时,新的小区又需建设.(可持续发展是永恒的课题) 现有的网络不可能承担新的任务,必须改造成双向网络(光钎改造是其中的一部份).,建设目标: 具有860M.双向.网管功能的优质网. 双向HFC网络的建设是新的课题,是新技术, 双向HFC网络是有线数字电视及其它业务的基础设施,必须先行. 当前正进行的光钎网络建设是双向网络建设的一部分.,一 . 原理,1.1 HFC网络的定义：光纤同轴电缆混合网.是

2、同轴电缆网的改进结构.用光纤替代同轴网中的电缆干线.提高了传输性能.是城域宽带接入网最广泛的结构. 按频率分割进行多种业务信号传输. 1.2 双向网络：利用光缆的多芯结构按空间分割增加反向传输通道.利用同轴电缆的部份频率资源作反向传输通道.构成双向传输接入网.,返回,1.3 双向网的主要问题(下行问题略) 1.3.1 汇聚噪声: 来自于众用户和所有路由的电缆侵入噪声,以及网络设备自身产生的干扰噪声,这些干扰噪声在汇聚点的汇聚总和能量称为汇聚噪声.热噪声不是汇聚噪声的原因. 主要成份是; A. 用户室内电器干扰.是最主要干扰源. B. 环境无线电干扰.由电缆的接头和破损处侵入 C. 网络有源设备

3、产生干扰,(开关电源干扰,单片机干扰,回传干扰,自激干扰).(热噪声忽略不计).,1.3.2 汇聚均衡问题.由于各条上行路由传输增益不同,每个用户以及每条上行路由的噪声贡献在汇聚点则不同(在一般规律下,应认为其产生机制是相同的).部份高增益路由的噪声远大于平均正常值.其结果表现为总汇聚噪声远高于正常值. 1.3.3 上行通道的安全问题. 当产生了严重性干扰时无法查找,日常维护困难(当缺乏路权管理和网管技术时,以共用通道频分多址为原理的HFC网络必然存在的弱点,即低成本优点带来的缺点).,返回,1.4 双向网络物理通道的管理 1.4.1 确保HFC网络通道传输质量是HFC网管的目的,它通过设备管

4、理的手段来执行. 1.4.2 网管的原理是对设备寻址(下行命令)和设备应答.由此得知设备工作状态并分析网络质量. 1.4.3 基于维护的网管理念(分前端管理) 1.4.4 从前端到末端的全程网管理念. 1.4.5 网管是HFC网络发展到可营运的标致.,几个重要观点,1.5.1 汇集噪声的强度与汇集点下的光节点数量及光节点用户数的乘积成正比,即汇集点下的总用户数成正比. 1.5.2 每个光节点开通个别用户不可能失败.但当逐渐增加用户而逐户调试时才能证明建网失败. 1.5.3 双向网络不能搞予留上行方案(器材问题,设计,施工和验收问题).,二.网络规划,2.1 规划工作的意义和内容 2.1.1 规

5、划发展方向和确定网络结构 2.1.2 有目的地分阶段建设的实施计划 2.1.3 与网络建设同步的业务发展计划 2.1.4 规划是网络设计工作依据(860M/双向/网管.星/环结合.建设分前端.具体设计每个光节点下的网络工程图等.),2.2 光节点.分前端.前端的规划 2.2.1 光节点按照500户左右(300-800户，600米内).不超过3级放大.位置居中.集中供电.防雷接地. 2.2.2 分前端. 是光节点的汇聚点.由此向下为HFC城域接入网.由此点向上为广域网(数据B网)和城域骨干网(A网)的结点,N组CMTS的汇聚点.复盖一般为2-5万户.是基于维护服务和网络管理的基础单位.向下发送网

6、管命令,接收应答信号.向上接收数据信号,并自动汇报网管工作记录.(在特大城市,有2级的结构,实质是广域网的向上延伸).,2.2.3 前端. 广播式信号的播放中心,交互式信号的汇聚中心. 最高级管理命令的发出点. 与其它网络的联结点. 2.2.4 确定前端(或分前端)的光发射机由N台工作机和1台备机 (N+1模式)组成,确保工作可靠和N倍的下行频率资源. 2.2.5 在频率资源的最高频率端安排1个模拟电视频道, 用于监查网络质量,方便日常维护.,频率资源安排,频率资源分析,模 拟 电 视 信 号 : 广播式信号.下行,全网络一致. 数字电视DTV信号: 广播式信号.下行,全网络一致. 交互式DT

7、V,VOD信号: 以分前端的每台光发送机的下行频率资源配置(扣除广播式信号频带).上行以每个上行光节点的频率资源配置. 数据及VOIP:以分前端的每台光发送机的下行频率资源配置(扣除广播式信号频带).上行以每个上行光节点的频率资源配置.,2.3 分前端网管与前端网管的关系 2.3.1 分前端网管是基础管理单位.前端网管的实现是通过分前端网管(代理)来实现. 2.3.2 分前端网管实时地处理HFC接入网的一切问 题,并记录在案,以备汇报. 2.3.3 前端网管是最高管理代表.实时向下转发他网来的管理数据(如用户账务,用户投诉).定时向下索取网络情况.在必要时,以最高权限可直接操控某分前端网管进行

8、对下属设备的操作.,2.3.4 前端网管与分前端网管的联系方式,一般采用IP方式和SNMP协议. 2.3.5 分前端与户外的设备(光工作站,放大器,集线器等)的联络方式,采用SFK调制和HFC网管协议(包括SNMP协议).该标准即将出台) 2.3.6 关于HFC网管协议标准: A，物理层要点:FSK调制. 速率38.4K. 频率 上行20M 下行108-118M,B，媒体访问控制层(MAC): 参考SCTE(HFC条件)和IEEE802.3(以太网MAC协议). C，管理信息库(MIB) : 参考SNMP协议和增加部份,该部份是关系到知识产权问题的核心. (详见光钎同轴混合网设备管理系统专题)

9、,2.4 路权管理（寻址）设备和网管设备 2.4.1 路权管理和网管设备的信号下行都是基于寻址原理.而网管有上行应答功能(双向). 2.4.2 网络管理的目的是确保传输通道质量，其功能包括路权管理. 2.4.3 网络管理软件应具有网管及路权管理功能，而可寻址管理软件不具网管功能. 2.4.4 网络管理设备工作指标测量精度以及其软件分析能力是网管的重要指标.,2.5 城域接入网与用户室内（局域）网 2.5.1 Cable modem每户1台,是用户室内的信息交换中心( PC, 电话和智能服务).室内必然为一复杂网络.该网络与接入网的接口必须标准化. 2.5.2 由于用户室内电视网端口多,无法抵御

10、干扰侵入,暂可按照单向网技术要求.而交互式的局域网通过modem可安全地与接入网联接.待交互式电视应用时,再按照有偿原则对用户室内网进行改造. 2.5.3 基于双向的“户户通”的要求与电视端口通的区别。,用户室内部分(未开展交互式付费电视时) a、一户多端口的电视网 b、图例（用频段分路器分离的双向网）,退出,三 双向HFC网的设计要点,3.1 下行设计与上行设计的特殊点 3.1.1 电缆的频率特性对上行和下行的损耗不一致. 3.1.2 分支器和分配器对上行及下行信号的传输损耗大致相同。 3.1.3 要求现场地理勘查,依据测量的用户分布地理和距离图作工程设计.上行传输频率低,电缆长度误差一般可

11、忽略不计.,3.2 设计原则:针对汇集均衡和抗干扰 3.2.1 按上行回传路由增益一致为基本原则, 以上行无须调试为设计目标. 3.2.2 “上行路由增益差”的指标分配 3.2.3 下行电平可高不可低的含意 3.2.4 尽量采用对称结构，减少设计难 度。 3.2.5 关于光链路上行增益不一致的问题.,高电平输出无源分配与中等电平输出驱动有源集线器两种方案的比较,高电平输出不适应双向网络(上行抗干扰能力差,下行信号容易干扰上行通道). 单向网络高电平条件下(300户)投资省, 但性能指标劣 中等输出电平条件下配合有源集线器使双向网络有最高性能指标, 又具路权管理功能(收费以及网管功能) 中等输出

12、电平条件下配合楼栋放大器是又费钱但又性能指标低.,3.2.6 回传电平设计与抗干扰能力.下行输出电平与上行输入电平(大于85dBuv)在同端口的差值不应大于20dB, 上行标称输出电平一般为100-105dB. 反对高电平下行输出无源分配到用户的思路.,汇集干扰: 采用集中分配及上行放大的抗干扰手段.提高网络的抗干扰能力.,返回,干扰侦察及安全: 路权管理技术的作用.,返回,汇集均衡:电缆路由增益一致和光链路自动补偿及智能化自适应技术，确保上行链路无调试,返回,返回,双向HFC指标分配（分前端以下）,HFC上行路由总增益G 一般为 -35dB G=Gp+ Gc Gp：光链路电增益(约5dB)

13、Gc：同轴电缆上行增益,光节点以下电缆(约-20dB)和机房电缆两部份(约-20dB),上行路由增益差:G (从所有用户端到分前端的汇集点) 标准要求：G 10 dB 指标分解：光缆部分Gp 4dB 电缆部分Gc 6dB,双向HFC网部分（分前端以下）,关于如何保证Gp 选择优秀的上行光接收机。（如上行光功率的精度指示数显和数控，输入光功率从0dBm至-7dBm自适应功能和网管功能） 双向光工作站的每个端口上行激励电平可独立预设增益问题。,关于如何保证Gc 放大器按逐级对称性设计； 使用真正意义的双向放大器； 按上行增益设计，下行输入电平可高不可低； 按单元（十余户）集中分配，保证该部分的Gc

14、2dB 。 返回,四 双向传输设备的特殊要求,4.1 传输设备产生干扰 4.1.1 开关电源产生干扰 4.1.2 单片机产生干扰 4.2 上行多端口设备的汇集平衡调整能力。 4.3 予留网管与予留上行的问题。 4.4 网管功能问题。 4.5 设备的反射损耗指标与误码。 4.6 上行光接收机的光功率自适应问题。,“摊大饼”模式,建设前端，全面光网改造、全面安装各个光节点工作站，再改电缆网。待需双向升级时方知前期存在的问题，悔之晚矣。,目前绝大多数有线网络改造时，许多采用的是“摊大饼”模式，已潜在地造成下一轮的再改造。,“摊大饼”与“切西瓜”建设模式的根本区别,从前端分前端到若干光节点建设双向网，

15、能总结经验，区别设备优劣，找出设计、施工应注意的问题，确保其后全面规模建设成功。,“切西瓜”模式,五.施工及验收,5.1 依据设计图按图施工. 5.1.1 设计图按每个光钎节点为独立图纸并编制图号. 5.1.2 按图施工,施工中的修改应符合设计要求. 5.2 严格执行统一的施工工艺要求. 5.2.1 严格接头工艺(接头预留规定长度,制作工艺和绑扎). 5.2.2 放线缆时严禁硬弯折(外导体的屏蔽系数下降),5.3 下行调试(以电视信号为测试源) 5.4 上行检验.用专用的上行信号对每个光节点的用户抽样点(户户通条件下)发送信号，在光节点和上行光接收机测试回传增益(用户到上行光接收机).统一回传

16、增益(相同频率条件下).(频率均衡问题一般可忽略) 5.5 在机房调整回传总增益为-35dB. 5.5 验收该光节点（总增益.增益差和C/N值）,单个光节点回传指标验收,若CMTS所在的前端，设计有N个光节点汇集，则某个光节点下的用户测试点上行到上行光接收机的C/N值应达到：,5.6 对噪声电平过高的光节点进行分析处理后再作各光节点混合(CMTS的输入). 5.7 网络建设全部完成后,应依据HFC网络上行传输物理通道技术规范（GY/T180）和有线电视技术规范(GY/T106)共同构成双向HFC建网的设计及验收标准而进行验收。,六. 业务发展和网络资源的综合利用,6.1 基本电视业务是建设进行

17、期间的主要业务.此期间也可传送单向的DTV. 6.2 扩展电视业务(VOD和交互式DTV)和数据增值业务是网络的综合利用.如果在建设期间开展,则应有若干光节点确认是经验收条件的. 6.3 在未完成接入网工程前,一般未进行用户局域网改造,网络的上行频率低端(5-20M)是网管频带(一般不作业务频道）的安全是应重视的问题，可采用特殊手段处理。,双向网络建设关键设备推荐,HFC网络管理头端控制器 及各类网管应答器,基于有线电视分前端结构设计,配置灵活、组网方便,应用于大、中型有线电视网络前端或分中心前端,是目前有线电视综合管理前端系统完美解决方案,实现有线电视“网管到户”提高了网络安全性，防止网络不