HFC網絡典型結構設計和注意問題

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　　一 HFC雙向網的簡單介紹
　　
　　在研究HFC雙向網絡時，常按反向通道劃分為以下4部分：用戶分配部分、電纜傳輸部分、光纜傳輸部分和前端接入部分。
　　
　　用戶端到樓放下行輸出口這部分為用戶分配。由于樓放輸出口下行信號電平可達100dBμV以上，用戶接收設定電平為(65±4)dBμV，用戶分配網的損耗一般在(30±4)dB。
　　
　　樓放下行輸出口到光站下行輸出口這部分為電纜傳輸。對于雙向放大器的下行增益，可根據光站下行輸出口的電平高低而定，一般在20~40dB之間，用來補償分支、分配和線路損耗，使下行最終損耗在0~10dB之間。對于反向通道，因雙向放大器中有自己獨立的反向放大模塊，反向信號介入增益(損耗)可實現0dB。這就是我們通常說的“單位增益”。
　　

　　　　　　　　　　　　　圖 HFC雙向網典型方框圖
　　
　　光站到前端光收/發機部分稱為光纜傳輸。下行要保證光站光接收機的接收光功率在0~-3dBm，以保證光接收機能輸出足夠電平和載噪比。反向損耗則與反向光設備的選擇有關，一旦光設備選定了，損耗也就確定了。一般光接收機上行輸出口的組合增益可設在0~20dB之間(在反向光接收機的輸入功率為-4.5dBm時)。
　　
　　反向光接收機輸出端到CMTS的輸入端口部分為前端接入。這部分主要作用是將多路光鏈路混合成一路輸入到CMTS，其插入損耗要根據業務帶寬按通道內功率密度(每赫茲功率)來推算出該業務的電平值，然后再減去CMTS要求的輸入電平值而得出來。這部分是整個反向通道最大一個匯集點，混入一個CMTS端口的光鏈路最好是6~8路，若過多會使通道噪聲增加，過少又不夠經濟。上行信號在進入CMTS之前，應接一個3dB左右的固定衰減器，其作用：一是改善通道的駐波性能；二是為其它業務的接入提供余量。
　　
　　二 HFC雙向網改造中應注意的問題
　　
　　HFC雙向網改造進行了幾年，雖然取得了一定成果，但不夠理想，其原因是多方面的，既有認識問題又有措施不力的問題。歸納起來，HFC雙向網改造應注意的問題有以下3點，供大家參考。
　　
　　1. 反向為主，兼顧正向
　　
　　在HFC雙向網改造中，設計應以反向為主，兼顧正向。在滿足反向要求的前提下，盡量減少改造工作量，并降低改造成本。設計中要注意以下3點：
　　
　　(1)雙向分配網中電纜接頭個數盡量少。有人說：“雙向分配網改造主要是‘接頭工程’”。這句話有一定道理，電纜接頭越多可靠性越差，每增加一個接頭就降低一部分可靠性。 (2)在反向通道中，反向損耗適當減小，一般要求反向損耗≤30dB。當然，通常反向通道的損耗比30dB略大幾dB，這幾dB可由樓放反向通道增益來補償。但是反向損耗不能過大，否則對Cable Modem的輸出電平要求太高，會造成反向通道功率飽和，使載噪比降低。
　　
　　(3)樓放輸出端口到各單元分支器(或分配器)的連接電纜長度應不超過30m，否則，樓放均衡不了正向通道高端的損耗。
　　
　　2. 電纜接頭的質量和接頭制作工藝
　　
　　雙向分配網改造時，電纜接頭的質量和接頭制作工藝非常關鍵。否則，一個電纜接頭接觸不良，就會造成一戶甚至多戶Cable Modem不能工作。因此，施工時對電纜接頭要特別重視，一般應注意以下幾點：
　　
　　(1)在雙向網改造前，對施工人員必須進行技術培訓�？荚嚭细窈�，方能上崗。
　　
　　(2)在施工中，必須對工程質量認真地進行監督和檢查。發現不合格的地方，必須及時糾正。
　　
　　(3)工程結束后，要對雙向網改造的質量進行驗收。驗收應包括：客觀測試、主觀評價和工程質量檢查。
　　
　　3. 把好選材關
　　
　　雙向網改造中，所選用器材必須嚴把質量關，特別是下列器材必須達標。
　　
　　(1)雙向網改造中，分配網所用的 -5和-7同軸電纜須用四屏蔽電纜，并且四屏蔽電纜的兩層編織網的編織密度和編織網絲的粗細，都應達到行業標準要求。
　　
　　(2)分配網中的分支器分支損耗應適當地小，以降低反向通道的損耗值。
　　
　　(3)-5和-7同軸電纜的接頭必須選用壓接式F頭，應禁用卡環式接頭。
　　
　　(4)用戶盒的下行電視輸出端口必須加一個高通濾波器。此高通濾波器在65MHz以下衰減應達40dB以上。
　　
　　三 HFC雙向網的電平描述方法和設計原則
　　
　　1. HFC雙向網電平描述方法
　　
　　通常，在HFC雙向網中，我們采用兩種方法來描述信號電平關系：第一種方法是信號的絕對電平值以dBmV表示，適合于描述下行信號；第二種是描述信號相對電平值的“增益”或“損耗”，以dB表示，常用于描述上行信號。因為上行信號是突發性的，一般儀器很難測量上行信號的電平值。因此我們通常采用測量某個設備端口CMTS上行接收端口的鏈路損耗辦法，來推算上行通道在這個端口的電平值。
　　
　　2. HFC雙向網設計原則
　　
　　a. 下行通道
　　
　　在設計時，我們主要考慮到達用戶的下行信號電平的高低以及網絡如何對電平進行合理分配。設計方法與單向網基本相同，這里不再重復。
　　
　　b. 上行通道
　　
　　在設計時，對上行通道我們主要的考慮是鏈路損耗。要求有以下幾點：
　　
　　(1)上行通道的鏈路損耗在一定范圍內實現平衡和協調。樓放之后有分配器、分支器和用戶盒，還包括連接電纜和電纜接頭。這些器件的衰減之和是分配網的反向總損耗，可達三十幾dB。一般上行通道設計中，分配網的反向總損耗按30 dB考慮，多余的幾dB由樓放上行增益來補償。因此，上行分配網的反向總損耗盡量接近30dB，也就是說，分配網中分支器的分支損耗應適當用小的。
　　
　　光站以下到分配網前的電纜分配部分，包括樓放在內，放大器總級數不超過兩級。分配或延長放大器的增益與傳輸電纜的損耗相抵消，達到“零增益”或“零衰減”。
　　
　　(2)關于分配網的結構：在具體設計中，光站以下盡量采用星型結構，但也可局部采用低分支損耗的樹型結構。從本質上講，從光站出發到每個用戶的電纜的電氣長度和長度差盡量短。
　　
　　(3)關于雙向放大器：在我們設計的HFC雙向網中，一個四端口光站下帶的用戶一般不超過2000個，每個端口帶的用戶最多只有500戶左右，這樣光站下最多只有兩級放大器，有的則是光站下直接帶樓放。因此，雙向放大器的正向增益可根據下行鏈路最大損耗來選擇，通常稍大一些。如延長放大模塊增益可在30dB左右，樓放模塊增益可為35~40dB。反向模塊的增益則要根據上行鏈路最大損耗，一般選擇高出5~ 6dB的反向放大模塊，但反向放大模塊的增益也不是越大越好，選得過大，既浪費，又不利于調整。
　　
　　(4)從光站到延放，從延放到樓放或從光站到樓放的任何一級有源器件之間的鏈路損耗必須比擔當上行放大的反向模塊增益低5~6dB左右，以確保調試中有一定余量。
　　
　　(5)同軸電纜的使用問題：通常多數人認為，在HFC雙向網中應使用鋁管電纜(主要是主干網絡)或四屏蔽電纜(主要是分配網絡)。因為，用戶分配網的無源器件對噪聲和反向信號有一定衰減作用。而在主干電纜傳輸部分，由于它對反向信號沒有衰減作用(增益衰減相抵消后約為0dB)。因此，我們建議采用鋁管或四屏蔽電纜為好。
　　
　　綜上所述，在實施設計過程中，我們就不能只考慮下行信號，而要上、下行信號一并考慮，并且當二者出現矛盾時應優先考慮上行信號的要求，必要時不惜犧牲一些工程設計中的經濟指標——浪費一些光站和放大器輸出的電平。但由于上行頻率最高只有65MHz，上行信號的百米損耗要比下行高端信號的百米損耗低得多，因此在一般情況下，如果按以上原則設計，只要下行高端信號能滿足設計要求，上行參數基本上也能滿足設計要求。

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