關于雙向HFC網的技術原理及其組建規劃

我們已經習慣了用傳統的思維模式（傳輸單向廣播信號）來試圖解決雙向傳輸問題（傳輸通信信號）。有線電視信號是由“前端傳輸分配到用戶末端”的模式，與“多種交互式業務信號傳輸”的模式在基本概念上有巨大差別。從上行傳輸的角度看，用戶是“前端”。下行信號是分配傳輸的過程，上行信號是匯集傳輸的過程。而各級中心設備僅是信號交換樞紐站（立交橋和交警的概念）。我們只有從通信的基本原理和規律來思考，只有從根本上把立場改變了，才能開展正確的討論，才有可能有正確的解決問題的方法和正確的規劃方案。

1 雙向HFC網的三大技術概念

（1）匯集干擾問題

眾所周知，匯集干擾指的是從各用戶端和網絡電纜等受各種干擾侵入而匯集上行形成的強大干擾。但要著重指出的是：“匯集”現象是從用戶端到數據解調器的入口（錯誤的認識是到光節點）的全過程。因為中心設備中的數據解調器入口（CMTS入口）不可能僅對應于某一個光節點，它至少對應于某個下行光發射機所覆蓋的幾個光節點，必然將一個數據解調器入口所對應的所有M個光節點的上行信號再匯聚，因此，通過劃小光節點的辦法來解決匯集干擾是不可行的。

經實際測試，發現干擾產生有兩個途徑，其一是用戶室內的電視機及其他家用電器產生強烈干擾，主要集中在5～20MHz頻段（呈單調下降曲線），其頻譜能量強度高，一般在70～90dBμν。其二是環境電磁干擾侵入電纜接頭而形成，如短波電臺信號等，對常用的電纜接頭處侵入產生的干擾強度一般在10～60dBμv，電纜呈現了“接收天線”效應。兩類干擾中，以電視機輸入端口引入的干擾最為嚴重。

值得一提的是：優秀的雙向設備是不應產生上行干擾的，但有時下行信號通過腔體的輻射和器材的傳導對回傳信號指標有一點的影響。通過成功的經驗得出雙工濾波器處理信號的端口，上下行信號的差值在30dB以內比較合適。

（2）匯集均衡問題

這個問題主要是由于上行信號與下行信號的頻率差造成在電纜中傳輸的衰減差引起的，如果在設計中只考慮下行信號傳輸，由于各用戶的上行傳輸路徑均不相同，會造成各上行信號在匯集處的電平差過大。

讓我們來換一角度來理解一下匯集均衡問題的嚴重性：可以設想，若2路信號載頻電平分別為C1和C2，存在的干擾分別為N1和N2，即使C1/N1和C2/N2達到38dB，但如果匯集處C1/C2的電平差達到20dB，那么，匯集后C2/N1只有18dB；另外，也會使某些反向信號過強，造成反向光發射機過載，使反向通道阻塞，這就是匯集均衡問題的嚴重性。傳統網絡只好逐戶用衰減器向上進行調整和補償，其工程量浩大，難以在“公眾”網上實現。

與匯集干擾一樣，匯集均衡的“匯集”現象也是從用戶端到數據解調器的入口的全過程，而不只是到光節點。

匯集均衡與匯集干擾的概念是搞清楚了，但在實際中各自所表現出來的現象卻容易被混淆，都可表現為噪聲干擾現象。因此，匯集均衡問題必須在網絡設計調試的時候首先把它解決掉。

（3）通道安全性問題

雙向HFC網的上行通道是“眾”用戶共用的，其優勢在于共用通道，但是也帶來了缺陷，如果某用戶的端口有意或無意地饋入強烈的電磁干擾，會造成上行頻段的C/N值嚴重下降甚至網絡崩潰。如果不能及時查找到和排除干擾源，網絡怎能談得上商業營運？

這個問題在業界以往討論很少，即使存在此類問題，也往往將其歸于“匯集干擾”而忽略。但對于大型的廣泛入戶的商用網，在市場競爭面前，能否及時查找到和排除干擾源，能否提高網絡服務質量，能否保證網絡安全性，已經是至關重要的大問題了。

解決上行傳輸通道安全性問題則可采取可尋址路權管理系統?？蓪ぶ仿窓喙芾硐到y由于可以通過管理中心關斷每個用戶的傳輸通道，當上行通道頻段受強干擾堵塞時，通過計算機對用戶（群）逐一執行極短暫關斷，實現對干擾源“偵察”手段。這一過程可由人工或自動的方式進行。只要查到干擾的源頭，以線路故障為理由暫時“關斷”該用戶數小時，以求解決問題，幫助排除故障。

2 雙向HFC網的設計規劃問題

（1）光纖網的規劃設計

1）光鏈路的頻率資源問題：往往有一個錯誤的觀點：“光節點越多，頻率資源越豐富”。正確的觀點應是：下行頻段的帶寬和下行光發射機的總數量共同決定了網絡服務于用戶的通信業務的下行頻率總資源；上行頻段帶寬和與下行光發射機相對應的上行光發射機的總數量共同決定了上行頻率總資源。

2）為了避免出現下行頻率資源緊張狀況，我們不建議采用大功率的光發射機。另外，我們在對860MHz雙向HFC網絡進行設計的實踐過程中發現，根據目前設備器材的指標特性，對于一般的城鎮住宅小區，以每500戶或以下設一個光節點比較合適。

3）對于光鏈路，由于各個光節點光纖鏈路損耗的差異（即各光節點光纖長度差異），以至于光鏈路回傳光功率不一致客觀存在，眾所周知，光功率變化1dBm，相對電信號變化約為2dB，這就存在光鏈路匯集均衡問題。

對于光鏈路匯集均衡的解決措施如下：

正確選用雙向光工作站，光站上行激勵電平的可預設增益，在雙向傳輸條件下，要求光機能在內部對每個端口的上行電平分別調整后匯集，上行調試就可以在光節點處細調就可，非常簡便（也才保證今后維護調試的可行性）。

★選擇優秀的上行光接收機，如上行光功率指示的精度，具有自動光鏈路增益補償等功能。

★優化光鏈路設計，用一個光發射機管幾個距離相近的光節點，光分路器采用平分方式，這樣既能解決光鏈路匯集均衡問題，又讓光鏈路結構大大簡化。

（2）電纜分配網設計

放棄過去單純按下行傳輸的思維方式，按下行傳輸原則確定放大器間距、按上行傳輸進行電平（增益）設計、按下行傳輸電平調試，三大原則實施。方法如下：

1）采用集中分配的方式入戶，即將6至20戶比較集中的用戶拉到一起進行集中分配。由于該方式保證了到各用戶的下行入戶電平一致和各用戶上行后匯集電平近乎一致的要求，這樣可將這個分配點在整個網絡中視為一個基礎點，簡化了網絡設計與調試。

這種方式不僅有效地解決了這部分網絡的匯集均衡問題，而且還可直接安裝帶可尋址路權管理功能的集線器，成功地解決“網絡可管理性”和“通道安全性”問題。

2）在網絡設計時，避免使用分支損耗大于12dB的分支器。盡量采用分配器作分路器材，以保證各支路上行路由的總損耗之和（電纜及分路器材傳輸損耗之和）近似相等。由于下行增益可在放大器內調整，這樣便可總結出“按上行傳輸設計，下行輸入電平可高不可低”的原則。

3）網絡路由盡量設計為多級星型傳輸結構，也稱為對稱性設計。因為多級星型結構由中心到用戶的分配過程正是由各用戶上行逐級匯集的過程，只要保證了對稱性，上行/下行電平必然一致。另外，主干電纜上應盡量少開口，減少接頭，以提高網絡穩定性。

為了保證傳輸指標和網絡更簡化，雙向放大器要選用低增益放大器，嚴禁使用上行無增益下行高增益的放大器。

4）以上的網絡結構設計，已經有效地解決了匯集均衡問題，同時，使電纜接頭大大減少，有效地控制了因環境電磁干擾侵入電纜接頭而引起的匯集干擾。那么，作為最主要的匯集干擾，由用戶室內的電視機產生的強烈干擾如何解決呢？

最佳辦法就是“堵”。即：將入戶的信號通道分為２通道，一個是用于電視的單向通道，另一個則是交互式通信通道。

顯然，如果用戶有多臺電視機，可通過分配器進行再分配，如果有多臺計算機或其它信息設備，可以通過一個HUB與其連接，這就形成了一種家庭戶內局域網結構。

對于有雙向業務的用戶，在戶內安裝頻段分路器，在A端將干擾堵回去；對于沒有雙向業務的用戶，在用戶分配器的輸出端口加裝上行噪聲抑制器，或用帶可尋址路權管理功能的集線器將上行頻段關閉。這樣，既解決了用戶端干擾，也解決了網絡建設中進戶困難和用戶今后增加使用端口對網絡的后期影響。

（3）建設一張可管理的網絡

隨著有線電視綜合信息業務的不斷開展，隨著各網絡運營商之間市場競爭的日趨激烈，對服務質量、對網絡設備穩定可靠的運作提出更高的要求。我們必須本著高起點，把雙向HFC網絡建設成電信運營級網絡。要求我們在構建合理、安全、穩定的有線網絡的同時能對網絡進行實時監控，于是，有線電視網絡綜合管理系統應運而生。

網管系統能對從前端到末端網絡進行統一的管理監控，該系統以管理監控網絡關鍵設備為主要手段，以保證網絡傳輸通道的安全及穩定為主要目的。當異常發生時及時發出聲光報警并通知相關負責人，以便使故障得到準確及時的處理；同時對網絡拓撲結構、通信管線進行統一化管理，結合電子地圖提供可視化網絡監控及管理。實現了在前端機房，完成對整個有線電視網絡的在線管理。

當然，目前有些地方可能沒有條件建立這套系統，但作為網絡設計規劃者，則必須充分考慮到這個問題，讓我們的網絡具有可擴展性、可升級性。比如，在選取前端設備、光收發設備、放大器等網絡傳輸設備時，應考慮它是否已經具有網管或網管預留功能，網管預留功能器材生產廠商是否具備網管開發能力，網管系統是否符合國家統一的有關HFC網絡的網管標準。

3 安裝調試中應注意的問題

（1）安裝調試人員接到圖紙后應仔細核對確認無誤后方可安裝調試。相關數據應作記錄。

（2）電纜的鋪設應采用放線車，以免損傷電纜。電纜的鋪設與雙向器材安裝調試必須按圖進行，如遇到圖紙標注與實際地形有區別需改動圖紙，應與網絡設計者共同協商解決。

（3）電纜連接頭的工藝非常重要，尤其是對于集中供電的網絡，若連接不良會增加接觸電阻使電纜發熱而損失一部分能量，影響性能指標，且加速接頭處的老化。另外，網絡的屏蔽性也與接頭工藝直接有關。

（4）目前有許多地方的網絡存在這樣一個問題，由于主干電纜又粗又硬，主干電纜與器材端口之間是通過雙通和-5電纜跳線轉接。實際測量可以知道，這種方式對于信號在750MHz或860MHz處的衰減特性影響很大。另外，原本通過合理的設計已經使網絡上的接頭數量減到了最少，而這種方式又使接頭的數量大大的增加了。因此，安裝器材的箱子應有一個合適的尺寸，盡量讓主干電纜有足夠的回旋余地，能與器材端口直接對接。雖然是個小問題，但這將大大提高網絡的性能指標與穩定性。

（5）由于匯集干擾和匯集均衡的原因，往往會出現這種情況：初期開通少數用戶時容易，而用戶增加后整個網絡指標變劣。錯誤的做法是將未申請雙向業務的用戶路由“堵去上行”后進行局部或個別的調試。正確的做法是在雙向業務“戶戶通”的條件下進行整體的統一的調試，這樣才有可能建成商業化運營的雙向傳輸網。

以上是本人在長期的雙向HFC網絡建設實際中得出的一些小小經驗與體會，希望對大家有所幫助、有所啟發。

原文轉自：http://www.kjueaiud.com